前言
鎂在人體內的含量僅次於鈣﹑磷﹑鈉,是體內礦物質含量第四豐富的陽離子 ( 1) 。一般在正常的生理狀況下,不易產生鎂的缺乏,主要是因鎂的吸收率與攝取量成反比,鎂之攝取量低時 (<24 mg/d),其吸收率可高達75 %,而在高鎂攝取時(600 mg/d),其吸收率會降低至25 % (2) 。鎂是人體中所有合成過程(biosynthesis process)、葡萄糖分解、形成cyclic-AMP和傳遞遺傳物質的必需因子 (3) 。臨床上,低血鎂或鎂缺乏的情況常見於酗酒者﹑營養不良﹑腸胃道或腎臟疾病的患者 (4) 。
理化性質
鎂是所有活細胞所需,原子量為 24.3,是典型二價金屬,具有金屬的共同特性。鎂與一價陰離子形成的碳酸鹽和鹵化物易溶解;但與二價陰離子形成的硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽與草酸鹽則不易溶解。鎂最重要的聚合物為葉綠素,普遍存在綠葉蔬果中,因此綠葉蔬菜為鎂的重要食物來源 (5) 。
代謝
(一)吸收
食物中的鎂在整個腸道均可吸收,但主要是在空腸末端與迴腸吸收,鎂在腸道的吸收機轉,尚不清楚,推測可能與細胞膜 、離子間的運輸有關 (3,6) 。
飲食中鎂之吸收率約為 40–60 %,但受膳食中鎂含量所影響,攝入多則吸收少,反之亦然 (2) ;而胺基酸 (7) 、乳糖等會促進鎂的吸收;過多的磷、草酸、植酸和膳食纖維等則會降低鎂吸收 (8,9,10) 。
鎂、鈣在腸道中會有競爭性的抑制作用;大多數之研究認為鈣對鎂的吸收無影響 ( 11,12) 。但每天鈣攝取量若超過 2600 mg,則會降低鎂的吸收 ( 13) 。
(二) 分布
人體含鎂量共約 25 g,其中約50 – 60 %存於骨骼中,其餘約39 %分布在肌肉及軟體組織,僅1%在細胞外液 ( 6) 。
人體正常紅血球細胞中鎂約 2.3 - 3.1 mmol/L,而血清鎂約0.75 - 0.95 mmole/L (1.8 - 2.3 mg/dl)。但是,除非發生很嚴重的缺乏,血清中鎂的濃度並不會下降,而且,紅血球中鎂的濃度也會維持在同樣的基準下。血鎂能維持衡定之機制迄今未明;可能藉由腸道之吸收 、腎臟之排泄、膜上陽離子的流通及荷爾蒙的調節,來維持恆定 ( 6) 。
在血漿中大約 30 %的鎂會與蛋白質結合,其餘的鎂則分為離子態鎂(55 %)和非離子態鎂(15 %),並與碳酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽和硫酸鹽結合 ( 6) 。
(三) 排泄
健康成年人從食物攝取的鎂約有 60–70 %隨糞便排出,有些會由流汗和皮膚脫落流失,其餘由尿中排出。
腎臟是維持鎂體內恆定及排泄的主要器官,過濾的鎂 65 %在腎亨利氏環的上升支(ascending limb of Henle loop)和20 - 30 %近側彎曲小管(proximal tubule)重吸收 ( 14) 。當飲食中鎂的攝食量很低時,腎臟對鎂再吸收的能力增加,以維持體內鎂平衡 ( 2) ,一般正常的飲食狀態下,每日尿鎂的排泄量約在 2 - 5 mmol/L左右。除了飲食因子外,尚有一些會影響尿鎂的排泄,如:大量的酒精、葡萄糖攝取,利尿劑使用等皆會促進尿鎂的流失;反之,當鎂缺乏,低鎂飲食攝取及副甲狀腺素濃度過高時,則會促進鎂之再吸收 ( 2) 。血清鎂濃度降低時,副甲狀腺分泌副甲狀腺素( PTH),增加腎臟對鎂的重吸收;血清鎂增加時,腎臟過濾率會增加。除此外升糖激素(glucagon),抑鈣素(calcitonin),和抗利尿激素(ADH)皆與副甲狀腺素有相似有類似功能,但其機轉尚不清楚 ( 14) 。
生理功能及缺乏症
(一) 生理功能
鎂為維持骨骼之結構及功能重要元素,鎂可影響骨吸收,使骨骼生長與維持。
鎂做為體內超過 300種以上酵素作用之輔因子,其間接以Mg-ATP聚合體或直接活化激素參與有氧或無氧代謝途徑,產生能量及糖解作用。而粒線體酵素利用鎂螯合ATP和ADP做轉磷反應(Mg DRI) (6) 。
鎂可做為腺甘酸環化 ? 的激活劑,而許多荷爾蒙,神經傳導物質及細胞效應物( effectors),則藉由腺甘酸環化?系統控制細胞活動。
鎂可維持適當嘌呤與嘧啶供應細胞分化所需的 DNA與RNA。鎂亦參與蛋白質合成作用,對細胞之分裂非常重要 (6) 。
鎂激活 Na + -K + -ATPase之活性,維持細胞內外鈉、鉀之平衡。鎂控制心肌細胞內鉀往外移出作用,維持細胞內鉀恆定,避免產生心率不整 (6) 。
鎂能調節鈣之恆定,維持神經、肌肉之正常功能。當鎂缺乏時,細胞內的鈣會上升。由於鈣濃度會影響骨骼肌與平滑肌的收縮,鎂缺乏時會造成肌肉痙癵,高血壓,冠狀及腦血管痙攣 (6,15,16) 。
(二) 缺乏症
一般正常狀況下,不易產生鎂的缺乏,但多發生於酗酒者、營養不良者、腎病患者、胃腸及病患者及使用利尿劑導致尿鎂流失增加者 ( 4) 。
研究亦顯示,慢性鎂缺乏會造成:( 1)細胞內鉀流失、鈣增加。(2)肌漿網無法釋放鈣。(3)細胞膜上Ca-ATPase酵素活性失全,使細胞無法正常將鈣移出細胞。(4)鈣流入粒線體內使其結構受損功能失全 (16) 。鎂缺乏症狀包括:肌肉顫抖、神經過敏、共濟失調,嚴重時會出現譫妄( delirium)、神經錯亂、定向力失常等。因血鎂濃度降低時,會影響血鈣及血鉀濃度,因此部分鎂缺乏症狀,可能是因為其他礦物質濃度改變所引起。
除此外,研究顯示,低鎂攝取與許多慢性疾病有關:
1.鎂與骨質疏鬆
研究顯示補充鎂可改善停經後婦女骨質疏鬆之情況,會增加骨質密度及降低骨折之機率,推測鎂與骨質疏鬆有相關 ( 17) 。
2.鎂與心血管疾病
流行病學資料顯示,血鎂濃度正常者,其動脈粥狀硬化症之危險性較低,補充鎂可改善血脂濃度 ( 18) ,飲用硬水地區之居民,因為鈣、鎂含量較高,有較低心血管疾病之死亡率 ( 19) 。同時,研究發現飲食之鎂含量與血壓呈負相關 ( 15) 。
3.鎂與糖尿病
研究顯示胰島素阻抗與鎂攝入不足有關。流病資料顯示 25﹪的糖尿病患者有低血鎂之情形。鎂的補充可改善非胰島素糖尿病患者之葡萄糖耐量 ( 20,21) 。
參考攝取量
鎂 (RDA)
單位
毫克 ( mg)
0月~ |
30 |
3月~ |
30 |
6月~ |
75 |
9月~ |
75 |
1歲~ |
80 |
4歲~ |
120 |
7歲~ |
165 |
|
男 |
女 |
10歲~ |
230 |
240 |
13歲~ |
325 |
315 |
16歲~ |
380 |
315 |
19歲~ |
360 |
315 |
31歲~ |
360 |
315 |
51歲~ |
360 |
315 |
71歲~ |
360 |
315 |
懷孕 第一期 |
+ 35 |
懷孕 第二期 |
+ 35 |
懷孕 第三期 |
+ 35 |
哺乳期 |
+0 |
主要食物來源及國人攝取量
(一) 食物來源
因為鎂為葉綠素組成份之一,因此鎂多存在於富含葉綠素的蔬菜中,如:波菜、莧菜及甘藍菜。而胚芽、全穀類之麩皮、核果類、種子類及香蕉亦為鎂之豐富飲食來源。但是其他水果類、魚類、肉類、及奶類其含鎂量則不佳。此外,若飲用硬水,亦可提供豐富鎂量。
(二) 國人鎂之營養狀況調查
以 1993-1996年國民營養健康狀況變遷調查之第三年樣本為對象,分析國人飲食中鎂之攝取量及血鎂濃度之營養狀況 (46) ,其調查人數為男性651人;女性642人。結果發現19 ~ 64歲受試者每日鎂平均攝取量男性為287 mg,女性為212 mg。其中15 ~ 18歲男性及11 ~ 24歲和50歲以上女性,鎂平均攝取量尤其偏低,分別僅達美國RDA (3) 之58.5 - 67.5 %。若血鎂濃度平均以< 0.7 mmol/L為缺乏指標,則缺乏比例約佔45 %。平均血鎂濃度:男性為0.76 - 0.83 mmol/L;女性為0.73 - 0.81 mmol/L。
分析由營養師設計之六日均衡飲食中,鎂之供應量為 258.1 mg ± 27.1 (47) 。顯示國人於遵循均衡飲食之情況下,鎂之攝取量仍低於建議量。而近年來,鎂攝取量的不足與一些慢性病之相關性亦受到相當之重視 (4) ,故值得進一步探討。
過量危害與毒性
(一)過量危害及UL之訂定
容許上限攝取量( UL)的訂定,是指對所有健康個體不造成不良影響的最高營養素攝取量,用來保護一般健康族群中較敏感之個體,如老年人。
UL值的計算為 RDA加上LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect)。鎂的LOAEL或NOAEL (No Observed Adverse Effect)是以鎂攝取過多所產生之腹瀉來作為訂定標準。
截至目前為止,尚無報告指出由一般食物中攝取過量鎂會有不良影響。研究結果發現因鎂的攝取過量所造成之不良影響,大都是由於含鎂藥物或鎂補充劑攝取過量所引起。因此,鎂的「容許上限攝取量」並非單獨依據從食物攝取的鎂來訂定,而是考慮會不會造成不良影響的量,這包括食物中的攝取量再加上食物以外鎂的來源,以其總和來判斷,如此較為恰當。
食物以外過量鎂的攝取,初期的不良影響是腹瀉。所以腹瀉症狀的有無,可做為評估鎂安全性的指標。美國鎂的容許上限攝取量,於成年人其食品以外的鎂攝取 LOAEL為360 mg/d,這個值再加上其他不確定因子的話,食品以外鎂的容許上限攝取量(UL)就以350 mg計 (48,49) 。這個數值換算成每公斤體重,即為 5 mg/kg/d。這個數值乘以一歲以上以年齡區分的平均體重,便可求得鎂的「容許上限攝取量」。
美國嬰兒未建議 UL;非食物性鎂之UL則為1 ~ 3歲65 mg, 4 ~ 9歲110 mg,其他均為 350 mg。大陸則以AI加上美國建議之非食物性鎂量。日本以採用美國計算方式,算出日本人鎂之UL。
台灣因沒有國人之研究報告,所以採用美國之計算方式,依不同年齡層 RDA外加非食物性鎂之值為台灣UL值。所以嬰兒未建議UL值。其他年齡層之UL值為RDA加上非食物性鎂:1 ~ 3歲加65 mg;4 ~ 9歲加110 mg;其他各年齡層均加350 mg。其不同年齡層之UL值各為145 mg,230 mg,275 mg,580 mg,13歲以上均為700 mg。
(二)毒性
目前尚無報告指出由一般食物中攝取過量鎂會造成不良的影響。而大量攝取除食物外的鎂的所造成之不良反應,亦在腎臟機能不佳時才會表現出來。而在不良影響出現之前,血清中鎂的濃度一定會上升到 2 - 3.5 mmol/L(4.8 - 8.4 mg/dl)以上 ( 6) 。血液中的濃度要上升,必須於飲食外額外給予營養補充劑或是醫藥品中攝取 10 mg/kg/d以上的鎂 (50) 。然而,有研究指出,從食物攝取 310 mg鎂的年輕男性,再每日經口攝取360 mg鎂的補充劑後,血清鎂的濃度並沒有上升的情形 (51) 。研究結果發現,若以 10 - 80 mEq/d(140 - 960 mg/d)的飲食攝取,再加上含鎂的補充劑的攝取時,鎂的吸收量會增加,即使扣除掉尿中排泄量的增加,體內鎂的滯留量也會增加。像這一類鎂的體內滯留量增加的情形,對身體會造成什麼樣的影響 (11) ,是今後研究的課題。
營養素
鎂 (UL)
毫克 (mg)
0月~ |
|
3月~ |
6月~ |
9月~ |
1歲~ |
145 |
4歲~ |
230 |
7歲~ |
275 |
10歲~ |
580 |
13歲~ |
700 |
16歲~ |
19歲~ |
31歲~ |
51歲~ |
71歲~ |
懷孕 第一期 |
700
|
懷孕 第二期 |
懷孕 第三期 |
哺乳期 |
700 |
( 資料摘自行政院衛生署出版之「國人膳食營養素參考攝取量及其說明修訂第六版」 )
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