Circulating Ionized Magnesium as a Measure of Supplement Bioavailability: Results from a Pilot Study for Randomized Clinical Trial

Abstract

Oral supplementation may improve the dietary intake of magnesium, which has been identified as a shortfall nutrient. We conducted a pilot study to evaluate appropriate methods for assessing responses to the ingestion of oral magnesium supplements, including ionized magnesium in whole blood (iMg2+) concentration, serum total magnesium concentration, and total urinary magnesium content. In a single-blinded crossover study, 17 healthy adults were randomly assigned to consume 300 mg of magnesium from MgCl2 (ReMag®, a picosized magnesium formulation) or placebo, while having a low-magnesium breakfast. Blood and urine samples were obtained for the measurement of iMg2+, serum total magnesium, and total urine magnesium, during 24 h following the magnesium supplement or placebo dosing. Bioavailability was assessed using area-under-the-curve (AUC) as well as maximum (Cmax) and time-to-maximum (Tmax) concentration. Depending on normality, data were expressed as the mean ± standard deviation or median (range), and differences between responses to MgCl2 or placebo were measured using the paired t-test or Wilcoxon signed-rank test. Following MgCl2 administration versus placebo administration, we observed significantly greater increases in iMg2+ concentrations (AUC = 1.51 ± 0.96 vs. 0.84 ± 0.82 mg/dL•24h; Cmax = 1.38 ± 0.13 vs. 1.32 ± 0.07 mg/dL, respectively; both p < 0.05) but not in serum total magnesium (AUC = 27.00 [0, 172.93] vs. 14.55 [0, 91.18] mg/dL•24h; Cmax = 2.38 [1.97, 4.01] vs. 2.24 [1.98, 4.31] mg/dL) or in urinary magnesium (AUC = 201.74 ± 161.63 vs. 139.30 ± 92.84 mg•24h; Cmax = 26.12 [12.91, 88.63] vs. 24.38 [13.51, 81.51] mg/dL; p > 0.05). Whole blood iMg2+ may be a more sensitive measure of acute oral intake of magnesium compared to serum and urinary magnesium and may be preferred for assessing supplement bioavailability.

Pharmacokinetic (Bioavailability) Studies of Magnesium Preparations

“…Следующие два исследования [15,16] схожи тем, что для оценки биодоступности магния в качестве первичной конечной точки проводилась оценка концентрации ионизированного магния (iMg). В последнее время считается, что iМg может быть более физиологически релевантным маркером, чем общий магний (totalМg).…”

“…Необходимо учитывать, что 20-30% от общего содержания магния в сыворотке связано с белками и считается физиологически неактивным, тогда как iМg составляет 60-70% от totalМg [17,18] и считается биологически активной формой магния в сыворотке крови [19]. Однако величина iMg нечасто используется в клинических исследованиях, вероятно, потому, что для этого требуется немедленный анализ iMg цельной крови и для измерения требуется специальное оборудование [15]. J. Zhan и соавт.…”

“…J. Zhan и соавт. [15] провели пилотное рандомизированное плацебо-контролируемое исследование для оценки биодоступности магния из пероральных добавок, содержащих хлорид магния. Оценивались следующие значения: концентрация iMg в цельной крови, концентрация totalMg в сыворотке крови и общее содержание магния в моче в течение 24 ч после приема добавки или плацебо.…”

“…Так, сравнение результатов проанализированных клинических исследований затруднено из-за различия в установлении и контроле зависимых и независимых переменных. В одних исследованиях эндогенные значения магния рассматривались как независимые переменные и с ними сравнивали значения, полученные после применения препаратов [12,15,16]. В других исследованиях эндогенные значения магния рассматривались как ковариата, влияющая на полученные значения и требующая обязательного учета [20].…”

Editorial of Special Issue “Magnesium in Human Health and Disease”

“…Despite the fact that magnesium deficiency is very frequent in the population and is associated with altered levels of other electrolytes and various diseases, its diagnosis still represents a challenge because, to date, there is no gold standard to measure its concentration. The study of Zhan and colleagues showed that to assess magnesium bioavailability, circulating ionised magnesium might be a more sensitive measure of acute oral intake of magnesium than serum and urinary magnesium [ 17 ]. Orlova and co-workers proposed a magnesium deficiency questionnaire based on questions grouped into five categories: wellbeing, lifestyle, pregnancy, disease and medication, as a non-invasive assessment tool that could help to diagnose magnesium deficiency [ 18 ].…”