Relationship between Serum Magnesium Concentration and Endothelial Function in Patients with End-Stage Renal Disease undergoing Hemodialysis

Abstract

Background Magnesium affects the vascular tone and response and reacts as a cofactor for endothelium-dependent relaxation. Chronic kidney disease (CKD) patients tend to have higher serum magnesium values than those in healthy population due to their positive balance of magnesium in kidney. Recently, it has been reported the patients with higher serum magnesium level revealed the less endothelial dysfunction in CKD patients. Thus, the following study was carried out in an effort to redefine the relationship between serum magnesium concentration and endothelial dysfunction to those on hemodialysis (HD) with the end-stage renal disease (ESRD). Method This is a cross-sectional study and the enrolled 27 ESRD receiving HD patients were subjected to the measurement with iontophoresis, FMD (flow-mediated vasodilation), and carotid IMT (intima-media thickness), which represented endothelial function assessment from February 2011 to September 2012. And also the average serum magnesium level in patients was measured for the last three months including examination month. The Pearson’s correlation coefficient analysis and multivariate regression model were performed to define the association magnesium and endothelial function. Results From univariate analysis, higher serum magnesium level was associated with better endothelium-dependent vasodilation(EDV) of FMD in ESRD undergoing hemodialysis (r=0.516, p=0.007). When participants were divided into two groups according to median value of magnesium level (3.47mg/dl), there are significant difference in EDV of FMD (less than 3.47mg/dl, 2.8±1.7%; more than 3.47mg/dl, 5.1±2.0%, p=0.004). Multivariate analysis adjusted by sex, age, comorbidity including diabetes mellitus, previous cerebrovascular disease, and serum total calcium, phosphorus revealed serum magnesium and albumin level as independent factors for FMD (β=1.794, p=0.030 for serum magnesium; β=3.642, p=0.012 for albumin). Conclusion This study showed that higher serum magnesium concentration may associate with better endothelial function even in ESRD undergoing HD. Furthermore, it is required a prospective study of larger population to identify the relationship between magnesium and endothelial function and to establish optimal reference range of serum magnesium level instead of strict restriction of magnesium in ESRD on HD patients. ;배경 : 마그네슘은 혈관내피세포 의존 혈관확장의 중요 인자로서 만성신부전 환자에서 그 수치가 일반 인구에서보다 증가되는 경향이 있다. 이전의 연구에서 혈청 마그네슘과 혈관내피세포 기능의 상관관계는 잘 알려져 있으며, 최근에는 높은 혈청 마그네슘 수치와 심혈관 질환의 발생과의 연관성이 제시되었다. 따라서 본 연구에서는 혈액 투석 중인 만성신부전 환자를 대상으로 혈청 마그네슘과 혈관내피세포 기능부전의 관련성을 알아보고자 하였다. 방법 : 이 연구는 단면 연구로서 이화여자대학 부속 목동병원의 혈액투석실에서 혈액 투석을 개시한지 3 개월 이상 경과된 환자 27명을 대상으로 2011년 2월부터 2012년 9월까지 시행되었다. 혈관내피세포 기능 부전 평가를 위해 laser Doppler flowmetry 를 이용한 iontophoresis 와 flow-mediated dilation (FMD), carotid intima-media thickness (cIMT)을 측정하였고, 혈청마그네슘 수치는 혈관내피기능부전 검사를 시행한 달을 포함하여 3개월의 평균을 계산하여 분석하였다. 통계방법으로는 Pearson's correlation analysis 와 multivariate regression model 을 사용하였다. 결과 : univariate analysis 에서 혈청 마그네슘과 FMD 은 양의 상관관계를 보였으며(r=0.516, p=0.007), 혈청 마그네슘의 중간값인 3.47mg/dL 기준으로 환자를 두 군으로 나누었을 때 혈청 마그네슘이 3.47mg/dL 미만인 군에서 FMD 2.8±1.7%, 혈청 마그네슘이 3.47mg/dL 이상인 군에서 FMD 5.1±2.0% 로 두 군간 유의한 차이를 보였다(p=0.004). 성별, 나이, 당뇨, 뇌혈관질환의 과거력, 혈청 칼슘, 인으로 보정한 multivariate analysis 에서 혈청 마그네슘과 알부민 수치가 FMD 에 대한 독립적인 인자였다(β=1.794, p=0.030 for serum magnesium; β=3.642, p=0.012 for albumin). 결론 : 이 연구에서 혈액 투석 환자에서 혈청 마그네슘 수치와 혈관내피세포 기능과 양의 상관관계를 증명함으로써 혈액 투석 환자에서 마그네슘에 대한 엄격한 제한에 대하여 재고해야 함을 제안하였다. 앞으로 대규모 연구를 통해 특히 혈액 투석 환자에서 정상 마그네슘 농도에 대한 연구가 필요하다.