1. 서론

스트레스는 종종 외부 스트레스 요인에 대한 심리적 반응으로 의도되며 현대 생활의 일반적인 문제가 되었습니다[ 1 ]. 신경생물학적 관점에서 스트레스는 환경을 지속적으로 평가하고 물리적, 생리학적 또는 정신사회적으로 상호 작용하는 적응 시스템입니다. 이 스트레스 시스템이 과부하되면 부정적인 건강 결과가 발생할 수 있습니다[ 2 ]. 마그네슘은 기본 영양소로, 인간 건강에서 그 역할이 널리 알려져 있습니다[ 3 ]. 오늘날 마그네슘 결핍은 일반 인구에서도 흔한 상태이며[ 4 ] 인체의 많은 반응 기능에 있어서 중요성을 감안할 때 이 결핍은 시간이 지남에 따라 신체적 및 정신적 건강 질환의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 주목할 점은 마그네슘 결핍과 스트레스의 증상이 매우 유사하며 가장 흔한 것은 피로, 과민성 및 가벼운 불안입니다[ 5 , 6 , 7 ]. 추가 증상은표 1.

마그네슘과 스트레스 사이의 양방향 관계에 대한 아이디어는 1990년대 초 Galland와 Seelig가 처음 도입했으며 [ 9 , 10 ] 이후 악순환이라고 불렸습니다. 이 악순환은 스트레스가 마그네슘 손실을 증가시켜 결핍을 유발할 수 있음을 의미하며, 반대로 마그네슘 결핍은 신체의 스트레스 취약성을 높일 수 있습니다 [ 10 ].

현대 사회에서 스트레스가 점점 더 만연해지고 있다는 사실[ 11 ]과 이에 따른 건강 문제를 고려하여 이 리뷰에서는 마그네슘과 스트레스의 악순환 개념을 재고조명하며, 특히 신체의 스트레스 반응에 미치는 마그네슘의 역할과 이러한 반응을 조절하는 경로에 초점을 맞춥니다. 특히 이 글의 범위는 적절한 마그네슘 섭취의 필요성에 대한 증거를 평가하고, 스트레스에 노출되었을 때 관련 건강 위험을 줄이기 위해 일반 대중에게 권장되는 현재 마그네슘 섭취량을 개정해야 한다는 가설을 강화하는 것이었습니다.

2. 마그네슘: 생물학적 역할과 식이 요구 사항

2.1. 마그네슘의 생물학적 역할과 항상성

마그네슘은 인간에게 필수적인 미네랄입니다[ 12 ]. 세포 내 양이온 중 두 번째로 풍부한 마그네슘[ 5 ]은 거의 모든 주요 대사 및 생화학적 과정에 관여합니다[ 13 ]. 마그네슘은 수백 가지 효소 반응에서 보조 인자로 작용합니다[ 13 ]. 주요 기능으로는 단백질 및 핵산 합성, 대사 경로 조절, 신경 전달, 신경근 기능, 심장 리듬 조절이 있습니다[ 8 , 14 , 15 ]. 또한 마그네슘은 자연적으로 발생하는 칼슘 채널 차단제이며 전해질 균형 유지(예: 나트륨-칼륨 ATPase 활성 조절)에 관여하며 막 흥분성에 중요한 역할을 합니다[ 5 , 12 ].

성인 인체에는 약 21~28g의 마그네슘이 들어 있는 것으로 추정되며, 그 중 50~60%가 뼈에 저장되고 나머지는 근육과 같은 연조직에 분포합니다[ 14 , 16 ]. 마그네슘은 또한 중추 신경계의 세포외액(ECF)과 뇌척수액(CSF)의 필수 구성 요소입니다[ 17 , 18 ]. 마그네슘은 혈액-뇌 장벽을 통해 뇌로 들어가며, 혈액-뇌 장벽은 ECF 항상성을 위한 영양소와 전해질의 통과를 유지하고, 맥락막 상피 세포를 통해 CSF로 활발하게 전달됩니다[ 17 , 18 ]. 뇌로의 마그네슘 전달의 정확한 메커니즘에 대해서는 거의 밝혀지지 않았지만, 혈장보다 CSF에서 마그네슘 농도가 더 높다는 것은 알려져 있습니다[ 19 ]. 결핍 상태에서는 CSF에서 마그네슘 수치가 여전히 감소하지만 혈장 마그네슘 수치에서 관찰된 변화와 비교하면 더 느립니다[ 19 ]. 실험 연구에 따르면 마그네슘 결핍 동물의 경우 뇌의 마그네슘 흡수량이 정상 섭취 대조군에 비해 거의 두 배나 많았으며[ 20 ] CFS 마그네슘 농도가 쉽게 보충되었는데, 이는 마그네슘이 뇌 항상성에 필수적인 미네랄임을 보여줍니다[ 19 , 20 ].

총 마그네슘의 1%만이 세포 밖에 존재하고 이 중 0.3%는 혈청에서 세 가지 다른 형태로 순환합니다[ 21 ]. 자유 형태(비결합, 60%)는 생물학적으로 활성한 형태를 나타냅니다. 알부민 결합 형태(30%) 또는 다른 이온과 복합체 형태(10%)입니다[ 13 ].

마그네슘 항상성은 엄격하게 조절되며 장 흡수, 신장 배설 및 뼈 저장 간의 동적 균형에 의존합니다.그림 1) [ 22 ]. 마그네슘은 주로 소장의 말단부에서 흡수되며 [ 22 ] 대부분 뼈에 저장되며 [ 22 ] 세포외 농도와 평형을 유지하기 위한 저장소 역할을 합니다 [ 22 ]. 신장은 과잉 마그네슘을 제거하여 마그네슘 항상성에 중요한 역할을 합니다 [ 22 ].

 

그림 1

마그네슘 항상성. 그림은 Jahnen–Dechent, 2012에서 가져옴[ 17 ]. 데이터는 Elin, 1988[ 19 ] 및 deBaaij, 2015[ 8 ]에서 가져옴. Mg, 마그네슘.

많은 요인이 마그네슘 균형에 영향을 미칠 수 있습니다.나트륨, 칼슘, 단백질이 풍부한 식단[ 5 , 23 , 24 , 25 ], 카페인과 알코올의 소비[ 5 , 13 , 26 ], 이뇨제, 양성자 펌프, 억제제 또는 항생제[ 13 , 26 , 27 ]와 같은 특정 약물의 사용은 모두 마그네슘 보유량을 낮출 수 있습니다.건강한 개인의 경우 임신[ 28 , 29 ], 폐경[ 30 ] 또는 노화[ 31 , 32 ]와 같은 일부 생리적 상태는 마그네슘 필요성의 변화와 관련이 있습니다.특히 영양소의 흡수와 제거에 영향을 미치는 병리적 상태(예: 당뇨병, 신장 기능 장애, 생리적 스트레스)는 상당한 마그네슘 손실 또는 흡수 장애를 초래할 수도 있습니다[ 4 , 5 , 26 , 33 , 34 ]. 유전적 마그네슘 결핍 형태에 대한 연구는 세포 수준에서 마그네슘 수송에 직접 영향을 미치는 열성 및 우성 유전 질환을 식별하는 데 기여했습니다[ 35 ]. 돌연변이된 수송 단백질은 주로 신장 낭비 또는 장내 마그네슘 흡수 장애에 기여하지만 분자 수준의 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았습니다[ 8 , 36 ]. 주목할 점은 여러 연구에서 낮은 마그네슘 수치가 여러 정신 장애, 특히 우울증의 과정에 관여한다는 것을 보여주었습니다[ 37 ]. 마그네슘 항상성에 영향을 미치는 요인에 대한 요약은 다음에 제시되어 있습니다.표 2.

표 2

마그네슘 결핍증에 영향을 미치는 요인

다이어트 관련

마그네슘 섭취 부족 [ 5 , 13 , 26 ]

고단백질 식단 [ 5 , 25 ]

고나트륨 식단 [ 5 , 25 ]

고칼슘 식단 [ 5 , 23 , 24 , 25 ]

카페인 섭취량 증가[ 5 ]

알코올 의존증 [ 5 , 13 , 26 ]

라이프스타일

스포츠 [ 25 , 38 , 39 , 40 ]

수면의 질과 양 [ 41 , 42 ]

만성 스트레스 [ 43 , 44 ]

약리학적 관련

이뇨제, 예: 푸로세마이드[ 13 , 26 , 27 ]

양성자 펌프 억제제, 예: 오메프라졸[ 13 , 27 ]

시스플라틴[ 13 , 26 , 27 ]

항생제, 예: 젠타마이신[ 13 , 27 ]

생리적 조건

임신 [ 28 , 29 ]

노화 [ 31 , 32 ]

폐경[ 30 ]

병리학적 상태

유전적 질환 [ 8 , 35 , 36 ]

2형 당뇨병 [ 4 , 5 ]

위장관 장애 [ 5 , 26 ]

신부전 [ 5 , 33 ]

심혈관질환 [ 5 , 45 ]

대사증후군[ 5 , 34 ]

골다공증 [ 15 , 25 , 33 ]

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3. 스트레스

스트레스는 일반적으로 신체의 생리적 및 심리적 반응을 유발하는 트리거로 설명됩니다[ 90 ]. 지난 수십 년 동안 스트레스 생물학에 대한 이해가 크게 발전했습니다. 스트레스는 더 이상 가끔씩 발생하는 위협에 대한 일시적인 반응으로 간주되지 않고 개인이 끊임없이 변화하는 상황을 평가, 대처 및 예측할 수 있도록 하는 지속적이고 적응적인 시스템으로 간주됩니다. 그러나 이 스트레스 시스템의 용량은 제한되어 과부하가 걸릴 수 있으며, 특히 우울증이나 인지적 결핍과 같은 정신 질환과 관련된 건강 결과가 좋지 않을 수 있습니다[ 2 ].

스트레스는 개인의 정신 건강 상태에 영향을 미칠 뿐만 아니라 신체의 신체적 반응으로 특징지어지기도 하는데, 이는 노출 유형과 기간에 따라 단기적 효과(예: 혈압 상승, 심박수와 호흡수 증가, 경계심 증가)[ 91 ] 또는 장기적 효과(예: 해마 신경 생성 장애, 인지 및 기억 장애)[ 92 ]를 초래할 수 있습니다.

다음 섹션에서는 널리 알려진 스트레스의 이론적 모델을 요약하고 스트레스 반응에서 마그네슘의 가능한 생리적 역할을 설명합니다. 여기서 "스트레스 모델"이라는 용어는 결과를 예측하고 특정 프로세스를 설명하는 데 사용되는 이론적 프레임워크를 말합니다.

4. 스트레스가 마그네슘 항상성에 미치는 영향에 대한 증거

초기에는 스트레스 노출 후 세포 내에서 세포 밖으로 마그네슘이 이동하면서 보호 및 조절 역할을 합니다[ 90 ]. 일반적으로 마그네슘은 GABA 활동을 촉진하는 동시에 글루타메르그 전달을 억제하여 중추 수준에서 주로 억제 효과를 나타냅니다[ 42 ]. 마그네슘은 또한 카테콜아민과 글루코코르티코이드가 매개하는 스트레스 반응을 감소시키는 경향이 있습니다. 그러나 만성 스트레스 노출은 Selye가 설명한 대로 마그네슘을 포함한 다양한 자원의 고갈을 초래할 수 있습니다[ 42 , 93 ]. 뼈의 저장소에서 마그네슘이 점진적으로 손실되면 결국 생리적 억제 작용이 손상되어 HPA 축의 과도한 활성화와 신경 세포 과잉 활동으로 이어질 수 있습니다[ 120 ]. 스트레스가 마그네슘 상태에 미치는 영향은 동물과 인간을 대상으로 한 연구에서 광범위하게 조사되었습니다[ 42 , 121 ].

임상 전 증거. 동물 연구에서는 급성 스트레스 자극에 노출된 후 단기간에 일시적인 고마그네슘혈증이 나타났습니다[ 122 , 123 , 124 , 125 ]. Classen 등이 고양이를 대상으로 실시한 일련의 실험에서 혈액 제거, 카테콜아민 주입 또는 칼륨 중독과 같은 자극이 모두 혈중 마그네슘 농도를 증가시키는 것으로 나타났습니다[ 122 ]. 이 증가는 아드레날린 차단제(예: 레세르핀)로 사전 처리한 것에 영향을 받지 않았으며, 이는 카테콜아민 이외의 다른 메커니즘이 마그네슘 수치 변화에 책임이 있음을 시사합니다[ 122 ]. 마찬가지로 마그네슘 결핍 기니피그[ 123 ]와 쥐에게 급성 노이즈가 미치는 영향을 조사한 다양한 연구에서 적혈구에서 혈청으로 마그네슘이 이동했다고 보고되었습니다. 그 결과 마그네슘의 순 신장 배설이 발생하여 동물은 마그네슘 결핍 상태가 됩니다.

경미한 저마그네슘혈증은 중장기 스트레스 노출에 대한 반응으로 관찰될 수 있습니다. 훈련 프로그램의 다양한 수준(초급, 중급 및 고급)의 안내견 후보자를 대상으로 수행한 연구에서는 온도와 신체적 스트레스가 혈청 마그네슘 수치에 미치는 영향을 보여주었습니다. 첫째, 혈청 마그네슘 수치는 겨울에 여름보다 유의하게 낮았습니다(평균 기온은 각각 6°C와 29°C). 이는 계절성이 마그네슘 항상성에 영향을 미친다는 것을 시사합니다. 그 후, 신체 운동이 초급 학급의 개 후보자의 혈청 마그네슘 수치에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 마지막으로 세 번째 실험에서 신체적 스트레스와 온도가 혈청 마그네슘 수치에 미치는 영향을 평가하고 운동 후 혈청 마그네슘 수치가 겨울에 여름보다 유의하게 낮다는 것을 발견하여 확인되었습니다. [ 126 ]. 신체적 스트레스 요인의 영향은 쥐를 대상으로 수행한 또 다른 연구에서도 평가되었습니다. 에탄올을 투여한 다음 구속 스트레스에 노출된 쥐에서 동일한 구속 테스트를 받았지만 물을 받은 대조군 쥐와 비교하여 혈청 마그네슘 감소가 더 크게 관찰되었습니다[ 127 ].Heroux 등이 마그네슘 결핍 식단을 섭취하고 약 17개월 동안 저온(6°C)에서 키운 쥐를 대상으로 수행한 추가 연구에서는 연구 대상 동물이 최적이 아닌 마그네슘 섭취에도 불구하고 추위 스트레스에 적응할 수 있음을 발견했습니다.피부 궤양, 감소된 성장률, 대부분 장기의 마그네슘 수치 감소를 포함한 마그네슘 결핍의 초기 징후는 2개월 후에 점차 사라졌습니다.그러나 이러한 적응과 관계없이 마그네슘 결핍 쥐의 장기 스트레스 저항성(-20°C에서 추위 저항성으로 측정)은 대조군과 비교했을 때 시간이 지남에 따라 감소하는 것으로 보고되었습니다[ 128 ].마지막으로 추위(2~5°C)에 노출되고 마그네슘의 결핍된 식단 섭취는 양의 혈장 마그네슘을 상당히 감소시켰지만 정상적으로 먹이를 먹은 양에서는 효과가 관찰되지 않았습니다[ 129 ].

임상적 증거. 스트레스 호르몬으로 유발된 마그네슘 결핍과 그 임상적 관련성을 밝히기 위해 Whyte 등은 아드레날린 주입이 혈장 마그네슘 농도에 미치는 영향을 조사했습니다[ 130 ]. ​​그들은 마그네슘 수치가 주입 시간 동안뿐만 아니라 시험을 중단한 후 1시간 후에도 회복 징후 없이 상당히 감소하는 것을 발견했습니다[ 130 ]. ​​다양한 검사를 통해 혈청과 소변 모두에서 마그네슘 수치가 스트레스 자극에 노출되면 영향을 받는다는 것이 입증되었습니다. 만성 또는 아만성 스트레스 조건(예: 불내증 행위 또는 군사 행동에 대한 두려움)에 노출된 젊은 성인에 대한 3개월 분석에서 혈장 및 총 마그네슘 농도가 상당히 감소한 것으로 보고되었습니다[ 43 ]. 일시적(1일) 및 만성(1개월) 수면 부족이 마그네슘 수치에 미치는 영향을 조사한 연구에서도 유사한 효과가 나타났습니다. 그렇지 않으면 건강한 남성 그룹에서 만성 수면 제한은 적혈구 마그네슘 농도의 더 큰 감소와 관련이 있었습니다[ 131 ]. 시험 기간 동안 대학생들은 불안이 증가했으며 이는 소변으로 배출되는 마그네슘의 증가와도 관련이 있다고 보고했습니다[ 44 ]. 시험 기간 후 4주 동안 대학생을 대상으로 실시한 유사한 연구에서 적혈구의 마그네슘 함량이 상당히 고갈된 것으로 나타났습니다[ 132 ]. 흥미롭게도 혈액 및 소변의 마그네슘 수치 변화는 Mocci et al.에서 확인되었습니다. 이들은 건강한 남성의 카테콜아민과 마그네슘 혈청 및 소변 배설에 대한 소음의 영향을 연구했습니다[ 133 ]. Mocci와 그의 연구 그룹은 또한 두 변수 사이에서 변화가 발생하는 시점이 매우 다르다는 점을 지적했습니다. 혈청 마그네슘은 소음에 노출된 후 몇 시간 후에 증가하고(아마도 스트레스 직후의 세포 외 플럭스를 반영) 소변 배설은 몇 시간 만에 최고치에 도달했지만 이틀 동안 지속되었습니다[ 133 ]. Ising et al.은 교통 소음이 근로자의 성과에 미치는 영향을 조사한 연구에서 유사한 결과를 보고했습니다. 소음 스트레스(7시간) 하에서 적혈구 마그네슘 수치가 감소한 다음 혈청 수치와 소변 내 마그네슘 배설이 증가하는 것으로 관찰되었습니다[ 134 ]. 급성 스트레스가 일과성 고마그네슘혈증에 미치는 영향은 신체적 스트레스 하에서도 나타났습니다. 단기 및 장기 운동(각각 20분 대 1시간)은 혈장 마그네슘 수치에 다른 영향을 미쳤습니다. 단기 운동 후에는 혈장 마그네슘이 증가한 것으로 보고되었지만 장기 운동 후에는 그렇지 않았습니다. 그러나 두 가지 신체 검사 후 모두 마그네슘 수치가 운동 전 값 아래로 떨어졌습니다[ 135]. 임상 전 및 임상 증거의 요약은 다음과 같습니다.표 4.

5. 마그네슘 상태가 스트레스 감수성에 미치는 영향에 대한 증거

임상 전 증거. 마그네슘 결핍과 스트레스 관련 행동 간의 관계는 잘 입증되었습니다. 1986년, Caddell 등은 마그네슘 결핍 쥐를 소음 스트레스 테스트에 노출시킨 후 순환 카테콜아민이 증가한다고 보고했습니다[ 136 ]. 낮은 혈청 마그네슘 농도와 중추 신경계에서 카테콜아민의 증가된 방출 간의 관계는 낮은(MGL) 및 높은(MGH) 혈액 마그네슘으로 선택된 쥐에서 수행된 연구에서 확인되었습니다. 낮은 혈액 마그네슘을 유발하는 유전적 특성의 간단한 선택은 NA의 대사에 상당한 영향을 미치지만 다른 신경전달물질에는 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌습니다[ 137 ]. MGL 쥐는 더 높은 NA 수치(뇌에서 17%, 소변에서 200%)를 보였을 뿐만 아니라 더 안절부절못하는 행동과 더 높은 직장 온도를 보였는데, 이는 모두 과장된 스트레스 반응의 징후입니다[ 138 ]. 동일한 마그네슘이 풍부한 식단을 섭취한 MGL 및 MGH 마우스를 대상으로 수행한 다른 연구에서는 고정 시험을 통해 스트레스로 유발된 위궤양의 수가 마그네슘 결핍 마우스에서 더 많았습니다[ 139 ].기저 마그네슘 결핍 상태에서의 노르에피네프린 과잉 활동 외에도 식이 마그네슘 제한은 CRH 및 ACTH 수치 증가를 통한 스트레스 시스템의 상향 조절과도 관련이 있습니다[ 140 ].실험 데이터에 따르면 마그네슘 결핍 쥐는 대조군에 비해 불안 및 우울증과 유사한 행동을 더 많이 보입니다[ 42 , 138 ].예를 들어, 항불안제 및 항우울제를 선별하는 데 자주 사용되는 밝음-어둠 테스트[ 141 ]에서 마그네슘 결핍 마우스는 어두운 구획을 선호하는 경향을 보였습니다[ 42 , 140 , 141 ]. 마찬가지로 강제 수영 시험에서 마그네슘 결핍 쥐는 대조군에 비해 움직이지 않는 시간이 더 길었습니다[ 142 , 143 ].실험실 동물의 식이성 마그네슘 결핍은 또한 개방된 들판 시험에서 스트레스와 같은 행동과 관련이 있었습니다.식이성 마그네슘 함량이 감소한 쥐는 음식이 있는 경우에도 밝고 중앙의 영역을 덜 자주 방문하는 경향이 있었습니다[ 142 , 143 ].이는 개방된 공간으로 인한 심리적 스트레스를 보여줍니다[ 140 ].

임상적 증거. 인간 연구의 결과는 동물 실험 결과와 일치하며 스트레스를 받거나 우울한 집단에서 마그네슘 수치가 낮음을 보여줍니다. 만성 정서적 스트레스를 겪는 러시아 여성에서 마그네슘 보충의 잠재적 이점을 조사한 연구에서 Akarachkova 등은 기준선에서 대다수 여성이 과민성, 피로, 수면 장애와 같은 증상을 겪고 있었고 60%가 마그네슘 결핍을 보였다는 것을 발견했습니다[ 144 ]. 다른 연구에서는 등록된 스트레스를 받는 대상자의 최대 45%에서 임상 전 만성 마그네슘 결핍이 발견되었습니다[ 78 , 145 , 146 ]. Nielsen 등은 스트레스의 잠재적 원인인 수면 장애를 호소하는 96명의 미국 성인 중 58%가 마그네슘에 대한 EAR보다 적게 섭취하고 염증성 스트레스의 지표인 C-반응성 단백질(CRP) 수치가 더 높았다는 것을 발견했습니다[ 145 ]. 마지막으로, 만성 스트레스와 마그네슘 결핍은 개인의 우울증 장애에 대한 감수성에 영향을 미칠 수 있다는 것이 일반적으로 인정됩니다[ 147 ]. 우울증 및/또는 불안을 경험하는 호주 환자 그룹에서 영양 상태 분석 결과 참가자의 22%가 마그네슘 EAR을 충족하지 못하는 것으로 나타났습니다. 또한 마그네슘 섭취량(% EAR로 표시)은 스트레스, 우울증 및 총 우울증 불안 스트레스 척도(DASS) 점수와 음의 상관관계를 보였습니다[ 148 ].

마그네슘 상태와 스트레스 간의 관계를 뒷받침하는 전임상 및 임상 증거의 요약은 다음과 같습니다.표 5.