추상
마그네슘이 부족은 자주와 관련된 hypokalemia. 수반되는 마그네슘 결핍은 저칼륨 혈증을 악화시키고 칼륨에 의한 치료에 내화성을 부여합니다. 여기에서 검토한 문헌을 제안하는 것 마그네슘 부족이 악화 칼륨을 낭비하는 증가에 의해 원위 칼륨 분비입니다. 마그네슘 결핍으로 인한 세포 내 마그네슘의 감소는 romk 채널의 마그네슘 매개 억제를 방출하고 칼륨 분비를 증가시킵니다. 그러나 마그네슘 결핍만으로는 반드시 저칼륨 혈증을 유발하지는 않습니다. 의 증가 말단 나트륨 납품 또는 높은 부신 피질 호르몬 수준이 필요할 수 있습 악화 칼륨을 낭비하고 마그네슘이 부족입니다.
저칼륨 혈증은 임상 의학에서 가장 빈번하게 발생하는 유체 및 전해질 이상 중 하나입니다. 혈청 내 칼륨(K+)의 농도는 여분의 공간과 세포 내 공간 사이의 섭취,배설 및 분포 사이의 균형입니다.1 에 따라,저칼륨에 의해 발생할 수 있습의 재배포 K+에서 혈청하는 셀 감소,식이 섭취나,과도한 손실의 K+에서 가장 트랙터 신장. 당연하게도,저칼륨,과도한 신장 또는 위장 손실 또는 섭취를 감소하는 것과 관련된 손실 및 결핍의 다른 이온입니다. 임상 적으로 유의 한 저칼륨 혈증의 50%이상이 수반되는 마그네슘 결핍이있는 것으로 추정됩니다. 임상 적으로,결합 된 K+와 마그네슘 결핍은 루프 또는 티아 지드 이뇨 요법을받는 개인에서 가장 빈번하게 관찰됩니다.1 다른 원인은 다음을 포함합니다 설사;알코올 중독;본질적인 신장 관송과 같은 질환 Bartter 및 Gitelman 증후군;그리고 관상에서 신 독성 약물을 포함하여 aminoglycosides,amphotericin B,cisplatin,etc. 수반되는 마그네슘 결핍은 오랫동안 저칼륨 혈증을 악화시키는 것으로 평가되어 왔습니다.2 마그네슘 결핍과 관련된 저칼륨 혈증은 종종 K+치료에 내화물입니다. 마그네슘의 공동 투여는 저칼륨 혈증을 교정하는 데 필수적입니다. 그러나 마그네슘 결핍에서 저칼륨 혈증의 기전은 설명 할 수 없습니다. 여기에서는 주제에 대한 기존 문헌을 검토하여 메커니즘에 대한 더 나은 이해를 제공합니다. 공간 제한 때문에이 리뷰는 많은 원본 출판물 대신 리뷰 기사를 인용합니다.
이전 기사는 마그네슘 결핍으로 인한 Na-K-ATPase 의 손상이 K+낭비에 기여한다고 제안했다.3,4 마그네슘 결핍은 Na-K-ATPase 를 손상시켜 k+의 세포 흡수를 감소시킵니다.3 증가 된 요로 또는 위장 배설과 함께 발생하는 경우 k+의 세포 흡수 감소는 K+낭비 및 저칼륨 혈증으로 이어질 것입니다. 리틀 K+배설하여 위장관으므로,hypokalemia 마그네슘이 부족성과 관련된 신장 K+배설이다. 이 아이디어를 뒷받침하기 위해 Baehler et al.5 보는 관리의 마그네슘 감소 요 K+배설물이 증가 혈청 K+레벨에서 환자 Bartter 질병으로 결합 된 저 마그네슘 혈증 및 hypokalemia. 마찬가지로,교체 마그네슘이 혼자는(K+)증가 혈청 K+수준에서 개인 hypokalemia 및 저 마그네슘 혈증을 받 티아 자이드 치료입니다.6 마그네슘 투여는 이들 개인의 요로 K+배설을 감소시켰다(Dr.Charles Pak,personal communication,Ut Southwestern Medical Center at Dallas,2007 년 7 월 13 일). 또한 마그네슘 주입은 정상인의 요로 K+배설을 감소시킵니다.7
K+는 사구체에서 자유롭게 여과됩니다. 여과 된 k+의 대부분은 근위 세뇨관과 Henle 의 루프에 의해 재 흡수됩니다. K+분비는 후기 원위 뒤얽힌 세뇨관과 대뇌 피질 채취 덕트에서 발생하며,이는 요로 K+배설에 큰 기여를합니다.1 카멜 등.8 은 transtubular K+농도 구배(TTKG)를 측정하여 마그네슘의 관상 작용 부위를 해결했습니다. Ttkg 는 원위 네프론에서 k+분비의 간접적 인 반영을 제공합니다. 저자는 마그네슘 주입(하지만 암모늄 염화물 주입하는 올바른 대사 알칼리증)감소 요 K+배출 및 감소 TTKG 에서 네 가지의 여섯 가진 환자 Gitelman 질병 및 hypokalemia,저 마그네슘 혈증,그리고 고혈당. 따라서 마그네슘 치환은 원위 네프론에서 분비를 감소시킴으로써 신장 K+가 적어도 부분적으로 낭비되는 것을 방지합니다. 이전의 미세 결막 연구는 또한 마그네슘이 원위 K+분비를 감소 시킨다는 것을 확인했다.9,10
마그네슘에 의한 K+분비 감소에 대한 세포 메커니즘은 무엇입니까? 에서 늦은 말단에 관하고 대뇌 덕트를 수집 셀,K+촬영으로 세포에서 basolateral membrane 을 통해 Na-K-ATPases 및 비로 내강의 유체를 통해 꼭대기 K+channels. 두 가지 유형의 K+채널은 정점 K+분비를 중재합니다:ROMK 및 maxi-K 채널. ROMK 는 기저부(자극되지 않은 흐름)K+분비를 담당하는 내측 정류 K+채널입니다.11 내부 정류는 k+이온이 이온 채널을 통해 세포에서 더 쉽게 흘러 나가는 것을 의미합니다.12 상피 Na+채널(ENaC)을 통한 나트륨(Na+)재 흡수는 정점 막 전위를 탈분극시켜 k+분비의 원동력을 제공합니다. 알도스테론은 ENaC 를 통해 나트륨 재 흡수를 증가시켜 K+분비를 자극합니다(그림 1). Maxi-K 채널은 유동 자극 K+분비를 담당합니다(데이터는 표시되지 않음). ROMK 의 내부 정류는 세포 내 Mg2+가 내부에서 채널의 기공을 결합하고 차단하여 외측 K+플럭스(유출)를 제한 할 때 발생합니다. 안쪽 K+플럭스(유입)는 기공에서 세포 내 Mg2+를 대체하고 블록을 방출합니다(그림 2). ROMK 의 억제에 필요한 세포 내 Mg2+의 농도는 막 전압과 K+의 세포 외 농도에 의존한다.13physiologic 외 K+고 꼭대기의 잠재적인 막 말단 nephron,세포내 효과적인 농도의 Mg2+억제를 위한 ROMK 범위에서 0.1~10.0mM,평균 농도에서 약 1.0mM 입니다.13 세포내 Mg2+농도로 추정된다 0.5~1.0mM 입니다.14 따라서,세포 내 Mg2+는 원위 네프론에서 ROMK 매개 K+분비의 중요한 결정 인자이다. 생리 학적-병태 생리 학적 범위에 걸친 세포 내 Mg2+농도의 변화는 k+분비에 유의 한 영향을 미칠 것이다.
원위 네프론에서의 K+분비. K 촬영으로 세포에서 basolateral membrane 을 통해 Na-K-ATPases(블루)및 비로 내강의 유체를 통해 꼭대기 ROMK 채널(노란색이 실린더). 나트륨(Na+)을 통해 재 흡수 ENaC(녹색 실린더)depolarizes 꼭대기과 잠재적인 막을 제공합의 원동력 K 분비(시에 점선 및 플러스 등록하십시오). 따라서 증가 된 Na+전달(검은 선으로 표시)은 K+분비를 자극합니다. 알도스테론은 ENaC 를 통해 나트륨 재 흡수를 증가시켜 K+분비를 자극합니다(빨간색 선으로 표시).
세포 내 마그네슘이 K+분비를 감소시키는 메커니즘. 원위 네프론의 정점 막에있는 ROMK 채널이 묘사됩니다. (A 및 B)로 세포내 Mg2+K+이온의 이동 또는 셀룰라 통해 ROMK 채널 시청에 따라 자유롭게 원동력을(즉,하지 정류). 각각 140 및 5mm 의 세포 내 및 세포 외 K+농도에서 화학적 구배는 k+를 외부로 유도합니다. 내부 음의 막 전위는 k+를 안쪽으로 유도합니다. K+이온의 안쪽과 바깥 쪽 운동은 -86mV 에서 평형에 도달합니다(즉,평형 전위=-60×log140/5). 막 전위가 EK 보다 음수 일 때(예:,-100mV,원위 네프론의 정점 막에서 생리 학적으로 거의 발생하지 않는 상태),K+이온이 이동합니다(유입;a 참조). 반대로,에 잠재적인 멤브레인보다 더 긍정적 EK(예를 들어,-50mV,생리와 관련 조건),K+이온은 밖으로 이동하십시오(B). (C 및 D)에서 생리 세포내 Mg2+농도(예를 들어,1)mM,ROMK 를 실시하고 더 많은 K+이온은 안쪽보다 바깥쪽으로(즉,내부 정류). 이것은 세포 내 Mg2+가 ROMK 를 결합하고 K+유출 물을 차단하기 때문입니다(분비;d 참조). K+이온의 유입은 세포 내 Mg2+를 대체하여 최대 K+진입을 허용합니다(c 참조). ROMK 의이 독특한 내부 정류 특성은 세포 내 Mg2+에 의한 조절하에 원위 네프론에서 K+분비를 배치합니다. 내측 컨덕턴스가 외측보다 크지 만,막 전위가 EK 보다 양성이기 때문에 K+유입(즉,재 흡수)이 발생하지 않는다는 점에 유의하십시오.마그네슘은 몸에서 가장 풍부한 2 가 양이온입니다. 마그네슘의 약 60%는 뼈에 저장되고,또 다른 38%는 연조직에서 세포 내이며,약 2%만이 혈장을 포함한 세포 외액에 있습니다. Cytosol 은 Mg2+에 대한 가장 큰 세포 내 구획입니다. 세포 Mg2+농도 추정된 10~20mM. Cytosol,Mg2+이온은 주로 양식을 가진 단지 ATP 고,작은 어느 정도 다른 뉴클레오티드 및 효소입니다. Cytosol 에서 Mg2+(0.5~1.0mM)의 약 5%만이 자유 롭다(언 바운드).14 조직과 혈장 사이의 Mg2+교환 정도는 크게 다릅니다. 신장과 심장에서 세포 내 Mg2+의 100%가 3~4h 내에서 혈장과 교환 할 수 있음을 보여주었습니다.15 대조적으로,뇌에서 마그네슘의 약 10%와 골격근의 25%만이 혈장과 교환 할 수 있으며,≥16h 후에 평형이 발생합니다. 마그네슘 결핍 상태의 신장 세뇨관에서 유리 Mg2+의 세포 내 농도는 측정되지 않았다. 그럼에도 불구하고,이러한 결과는 신장 세뇨관에서 세포 내 Mg2+가 마그네슘 결핍 동안 쉽게 떨어진다는 생각을지지한다. 심장과 혈장 사이의 빠른 교환과 일치하여 Mg2+고갈은 심근에 심각한 부작용을 일으 킵니다.16
마그네슘 항상성의 여러 유전 질환은 수반되는 K+낭비없이 마그네슘을 낭비합니다.17 포함한 가족 저 마그네슘 혈증으로 고칼슘뇨증 및 nephrocalcinosis,에 의해 발생의 돌연변이 단단한 접합 단백질 Paracellin-1 두꺼운 오름차순으로 사 헨레의 반복,그리고 저 마그네슘 혈증 보조 저 칼슘 혈증에 의해 발생의 돌연변이 마그네슘 채널 TRPM6.18,19 에서 이들 유전적 질병의 마그네슘 전송 disorder17–19 과 실험적인 모델의 격리식 마그네슘이 부족,4,10 혈청 K+수준 및 요 K+배설물은 정상적입니다. 이러한 발견은 세포 내 Mg2+를 낮추면 원위 세뇨관에서 ROMK 매개 K+분비가 증가한다는 제안 된 모델과 어떻게 조화됩니까? 고립 된 마그네슘 결핍에서 유의 한 저칼륨 혈증 및 K+낭비가 부족한 이유 중 하나는 Na-K-ATPase 의 손상과 관련이 있습니다. 감소 세포 K+통풍관에서 근육과 신장을 것이 유지하는 경향이 혈청 K+수준이지만 감소 신 K+secretion4,10;따라서,추가적인 요인이 필요한 증진을 위한 신 K+배설이다. 또 다른 이유는 원위 세뇨관의 정점 막에있는 ROMK 채널이 또한 막 전위 조절에 중요한 역할을한다는 사실과 관련이있다.11 증가 K+것이 분비 hyperpolarize 잠재적인 멤브레인(의 결과로의 손실을 세포내 긍정적인 요금 별도),줄이는 원동력은 바깥쪽으로 K+속하고 궁극적으로의 총량 제한 K 분비물;따라서,단순 증가 ROMK 활동에서 낮은 세포내 Mg2+되지 않을 수 있습을 일으키기에 충분한 K+낭비입니다. 추가적인 요인들을 제공 unabating 원동력 K 분비(즉,방기 혀끝 막 hyperpolarization)등의 증가로 나트륨 말단 전달 및 높은 부신 피질 호르몬 수준에 대한 중요 악화 K+을 낭비하고 마그네슘이 부족합니다(그림 3). 중 하나 또는 두 요인에 존재하는 이뇨제 치료,설사,알코올 중독 Bartter 및 Gitelman 증후군,그리고 관상에서 신 독성 약물입니다.
K+분비에 대한 세포 내 마그네슘 및 원동력의 효과 요약.
마그네슘과 K+는 두 가지 가장 풍부한 세포 내 양이온입니다. 그들의 우세한 세포 내 분포 때문에,이들 이온의 결핍은 과소 평가된다. 마그네슘과 K+는 모두 막 전위를 안정화시키고 세포 흥분성을 감소시키는 데 중요합니다.16 마그네슘 결핍은 k+낭비를 악화시킬뿐만 아니라 표적 조직에 대한 저칼륨 혈증의 악영향을 악화시킬 것입니다.16 수반되는 마그네슘 결핍에 대한 인식과 마그네슘을 이용한 조기 치료는 효과적인 치료와 저칼륨 혈증의 합병증 예방에 필수적입니다.
공개
없음.
감사
C.L.H. 이 지원되는 보조금에서 National Institutes of Health(DK54368 및 DK59530)과 야곱 Lemann 교수에 칼슘 전송에서 텍사스 대학의 사우스 웨스턴 메디컬 센터 및 설립된 조사관의 미국 심장협회(0440019N).
우리는 Drs. 감사합니다. Michel Baum,Orson Moe,Charles Pak 및 Robert Reilly 는 원고에 대한 비판적인 독서와 의견을 제시했습니다.
각주
-
인쇄 앞서 온라인으로 게시. 출판일에서 사용 가능 www.jasn.org.
- ©2007 년 미국 사회의 신장
- 삽입
와이너 ID,윙 CS:Hypokalemia:결과,원인,그리고 수정합니다. J Am Soc Nephrol8:1179-1188,1997
- ↵
Solomon R:k+와 Mg2+항상성의 장애 사이의 관계. 세민 네프롤 7 : 253-262,1987
- ↵
황 R,Welt LA:실험적인 마그네슘 고갈에서의 관찰. J Clin 투자 42:305-313,1963
- 삽입
Wong NLM,Sutton RA,Navichak V,Quame GA,Dirks JH:Enhanced 말단 흡수 칼륨의 마그네슘 불충분 한 쥐. Clin Sci69:626-639,1985
- ↵
Baehler RW,Work J,Kotchen TA,McMorrow G,Guthrie G:바터 증후군의 병인에 관한 연구. Am J Med69:933-938,1980
- ↵
Ruml LA,Pak CY: 티아 지드 유발 저칼륨 혈증 및 마그네슘 손실에 대한 칼륨 마그네슘 구연산염의 효과. Am J 신장 Dis34:107-113,1999 년
- 삽입
Heller BI,Hammarsten JF,Stutzman FL:에 관한 효과 마그네슘의 황산염에 신장 기능,전해질은 배설물,그리고 정리의 마그네슘. J Clin 투자 32:858,1953
- 삽입
Kamel SK,Harvey E,Douek K,파마 MS,Halperin ML:에 대한 연구의 병 인 hypokalemia 에 Gitelman 증후군:의 역할을 bicarbonaturia 및 저 마그네슘 혈증. 암 제이 네프롤 18 : 42-49,1998
- ↵
Francisco LL,Sawin LL,DiBona GF:마그네슘 결핍 래트에서 음성 칼륨 균형의 메커니즘. Proc Soc Exp Biol Med168:382-388,1981
- 삽입
카니 SL,웡 NL,Dirks JH:효과 마그네슘의 결핍 과잉에 신장 관 칼륨 수송에 쥐입니다. Clin Sci60:549-554,1981
- 삽입
Giebisch G:신 칼륨 채널:기능,규정,그리고 구조입니다. 신장 Int60 : 436-445,2001
- ↵
Nichols CG,Lopatin AN:내부 정류기 칼륨 채널. Annu Rev Physiol59:171-191,1997
- ↵
Lu Z,MacKinnon R:내부-정류기 K+채널에서 Mg2+친화력의 정전기 튜닝. 과학 371:243-245,1994
- ↵
Romani AM,Maguire ME:진핵 세포에서 Mg2+수송 및 항상성의 호르몬 조절. 바이오메탈 15:271-283,2002
- ↵
Maguire ME,Cowan JA:마그네슘 화학 및 생화학. Biometals15:203-210,2002
- 삽입
Chakraborti S,Chakraborti T,만달 M,만달 A,S Das,쉬 S:보호의 역할을 마그네슘에 심혈관 질환:입니다. Mol 세포 Biochem238:163-179,2002
- ↵
Warnock DG:K+및 Mg2+와 관련된 신장 유전 질환. Annu Rev Physiol64:845-876,2002
- ↵
Simon DB,Lu Y,Choate KA,Velazquez H,Al-Sabban E,Praga M,Casari G,Bettinelli A,Colussi G,Rodriguez-Soriano J,McCredie D,Milford D,Sanjad S,Lifton RP: Paracellin-1,paracellular Mg2+재 흡수에 필요한 신장 타이트 접합 단백질. 과학 285:103-106,1999 년
- 삽입
더 레 RY,란 D,Meyer P,p 는이 k 서,Tsolia M,Borochowitz Z,Boettger MB,벡 GE,Englehardt RK,갈미 R,셰필드 VC:돌연변이 TRPM6 원인 가족 저 마그네슘 혈증 보조 저칼슘혈증. Nat31 일:171-174,2002