Genetic and drug-induced hypomagnesemia: different cause, same mechanism

Abstract

Magnesium (Mg2+) plays an essential role in many biological processes. Mg2+ deficiency is therefore associated with a wide range of clinical effects including muscle cramps, fatigue, seizures and arrhythmias. To maintain sufficient Mg2+ levels, (re)absorption of Mg2+ in the intestine and kidney is tightly regulated. Genetic defects that disturb Mg2+ uptake pathways, as well as drugs interfering with Mg2+ (re)absorption cause hypomagnesemia. The aim of this review is to provide an overview of the molecular mechanisms underlying genetic and drug-induced Mg2+ deficiencies. This leads to the identification of four main mechanisms that are affected by hypomagnesemia-causing mutations or drugs: luminal transient receptor potential melastatin type 6/7-mediated Mg2+ uptake, paracellular Mg2+ reabsorption in the thick ascending limb of Henle's loop, structural integrity of the distal convoluted tubule and Na+-dependent Mg2+ extrusion driven by the Na+/K+-ATPase. Our analysis demonstrates that genetic and drug-induced causes of hypomagnesemia share common molecular mechanisms. Targeting these shared pathways can lead to novel treatment options for patients with hypomagnesemia.

Case Report: Novel TRPM6 Mutations Cause Hereditary Hypomagnesemia With Secondary Hypocalcemia in a Chinese Family and a Literature Review

“…Magnesium homeostasis depends primarily on the balance between intestinal absorption and renal excretion. Magnesium transport processes in both organ systems along with passive paracellular magnesium flux involve active transcellular magnesium transport consisting of an apical uptake into the epithelial cell and a basolateral extrusion into the interstitium ( 10 ). TRPM6 belongs to the transient receptor potential (TRP) superfamily, which consists of various cation permeable channels involved in ion homeostasis and/or signal transduction ( 11 ).…”

Гомеостаз Магния И Лекарственно-Индуцированная Гипомагниемия

“…Повышая рН желудочного сока, ингибиторы протонной помпы нарушают усвоение и использование макро-и микроэлементов (магния, кальция, железа), витамина С и витамина В12, обусловливая дефицит этих элементов (гипомагнезиемия, анемия, дефицит витамина В12) [27]. Распространенность гипомагниемии в случае применения ИПП варьирует в разных исследованиях, достигая 12,5%, у пожилых пациентов, получающих длительно препараты [26]. Вместе с тем в палатах интенсивной терапии у пациентов в критическом состоянии непродолжительное назначение ИПП сопровождается гипомагниемией, обусловленной, вероятно, влиянием применяемой комбинации препаратов, изменяющих магниевый гомеостаз.…”

“…Петлевые диуретики вызывают гипомагниемию при недлительном применении (иногда однократном), ингибируя функциональную активность Na + /K + /Cl + -ко-транспортера, снижают параклеточную реабсорбцию магния в восходящем колене петли Генле, повышая экскрецию иона почками [26].…”

“…Многие лекарственные средства вызывают гипомагниемию в связи с развивающейся нефротоксичностью. Нарушения реабсорбции магния в нескольких сегментах нефрона вследствие нефротоксичности отмечают при применении таких препаратов, как цисплатин, амфотерицин В, ингибиторы кальциневрина и аминогликозиды [26].…”

Transcriptional Control of Trpm6 by the Nuclear Receptor FXR

“…For a normal adult, the daily intake of Mg 2+ is about 300-400 mg and about 30-50% is absorbed in the small intestine and colon via transcellular and paracellular pathways [37]. Several forms of hereditary hypomagnesemia in humans have led to the identification of causative genes, including the transient receptor potential melastatin 6 (TRPM6) and cyclin M2 (CNNM2) [41][42][43][44][45].…”