生命之镁

镁离子(Mg²⁺)是维持人体生命活动所必需的离子之一，在调节肌肉收缩、血压、胰岛素代谢、心肌兴奋性、血管紧张度、神经传递和神经肌肉传导等生理过程中发挥了至关重要的作用。

镁离子是人体含量最丰富的阳离子之一，在细胞内的含量仅次于钾离子，具有体积小、迁移率高、电荷密度大、与含氧配体亲和力高等理化特点。

人体中镁的持续供应依赖于外源性饮食摄入，如坚果、种子、豆类、全谷物及多叶蔬菜中都含有丰富的镁，经常食用这些食物可以达到目前建议的镁膳食摄取量，即成年男性每天420毫克，成年女性每天320毫克。

正常成人体内约含有21-28g镁，绝大多数分布于骨骼（约65%）和细胞内液（约34%），仅1%位于细胞外液中。生理条件下，血液中的镁以下列三种形式存在：具有代谢活性的游离形式(约59-72%)、与白蛋白、球蛋白等蛋白质相结合的形式(约23-31%)以及复合物形式(约5-11％) 。     

人体内镁含量的生理调节主要通过三种机制:肠道吸收、肾脏再吸收/排泄和机体镁(即骨骼)的交换。除被动转运外，镁离子还可以通过Mg²⁺通道和转运体进行跨细胞主动转运，如瞬时受体电位阳离子通道M6和M7型(TRPM6和TRPM7) 及溶质载体家族41成员1 (SLC41A1)、镁转运体1(MagT1)等。

镁离子是超过600种酶的辅助因子及另外200种酶的活化剂（与底物直接相互作用)，参与了细胞内几乎所有主要的代谢和生化过程，是人体多种生理功能的基础。其生理功能主要包括以下几个方面：

• 骨骼发育及代谢：骨骼表面的Mg²⁺与血液中的Mg²⁺不断交换，维持总镁与游离镁的动态平衡。这些具有代谢活性的游离镁离子能够诱导成骨细胞黏附和增殖，影响骨骼的发育。

• 神经肌肉功能：镁离子的主要神经功能之一是与N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的相互作用，后者是介导大脑突触信号传递和突触可塑性的重要离子通道，参与并调控神经系统的发育、学习和记忆。NMDA功能异常与诸多神经或精神疾病的发生发展密切相关。

• 信号通路：镁离子通过调节离子通道和运输参与细胞内信号传导，如镁对氯化钾协同转运具有抑制作用，进而影响细胞内、外钾平衡。此外，镁离子可能通过抑制IL-6通路、NF-κB通路和I型钙离子通道来降低炎症反应和氧化应激，改善肺部炎症。

• 碳水化合物代谢：镁离子通过诱导胰岛素受体的自磷酸化和调节这些受体上的酪氨酸激酶活性影响胰岛素敏感性。在糖异生过程中，镁离子通过调节葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶等酶活性发挥重要作用。

• DNA和RNA的稳定性及细胞增殖：镁离子吸引带负电荷的DNA磷酸盐基团，与其六配位水分子形成氢键，局部降低DNA负电荷密度，稳定其结构和自然构象。参与DNA修复、复制过程中的关键酶如DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA内切酶、拓扑异构酶、解旋酶和外切酶等均依赖镁离子发挥酶活性。

生理状态下，血清镁浓度维持在0.75 ~ 0.95mmol/L之间，其中约60%以上以游离形式存在。大量研究表明，低镁血症（＜0.75 mmol/L） 、慢性镁缺乏症、镁中毒等镁稳态异常可诱发/加重多种病理状态，导致人体多器官/系统功能紊乱。

• 心血管疾病：作为钙离子天然拮抗剂，镁离子能够直接影响心肌代谢、Ca²⁺稳态和内皮依赖性血管舒张。镁缺乏时，Na⁺/K⁺-ATP酶活性下降，心脏内钠离子、钾离子等平衡被打破，冠状动脉血管收缩增加，诱发冠状动脉痉挛及心律失常。低镁水平还可诱发/加重内皮细胞功能障碍，增加动脉粥样硬化和血栓形成的风险。

• 内分泌及代谢系统疾病：胰岛素抵抗是2型糖尿病（T2DM）发生发展的核心环节。研究表明，低镁血症在T2DM患者中占13.5%~47.7%，其中胰岛素抵抗可以降低肠道及肾小管上皮的TRPM6通道活性使镁在肠道和肾脏吸收减少，进而导致低镁血症；同时低血镁又可加重胰岛素抵抗，二者互为因果。

• 神经系统疾病：镁缺乏与偏头痛、癫痫、阿尔兹海默症、帕金森病、焦虑及抑郁等神经系统疾病密切相关。谷氨酸作为一种兴奋性神经递质，通过NMDA受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸（AMPA）受体以时间依赖性方式释放，并通过开放线粒体通透性转换孔允许钠/钙离子内流来诱导细胞死亡。镁离子通过调控NMDA通道并抑制受体激活和钙离子内流发挥神经保护作用。

• 镁中毒：肾功能不全及使用镁剂治疗不当时可发生镁中毒，可引起恶心、呕吐、嗜睡、肌无力、反射减弱等胃肠道及神经系统症状，严重时可出现四肢软瘫、呼吸麻痹及心脏骤停，致人死亡。

• 其他疾病：除上述外，已有多项研究证实镁稳态异常与哮喘、COPD等呼吸道疾病的发生、发展密切相关。

作为细胞内主要的阳离子之一镁在人体生理活动、病理失衡和临床疾病的发生、发展及诊疗过程中占据重要地位。

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