Issues of diagnosis and correction of hypomagnesemia in the intensive care unit patients

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Various electrolyte imbalances, including changes in magnesium levels, are characteristic of critically ill patients. However, routine measurement of magnesium concentration is often omitted, which may result in the development of hypomagnesemia.

We conducted a review of the medical scientific data on this issue to present the current state of knowledge.

To address the stated objectives, a scientific data search was performed in the eLIBRARY.RU and PubMed databases covering the period from 1975 to 2024. Articles in English and Russian were analyzed using the following keywords: “hypomagnesemia”, “electrolyte imbalance”, “potassium”, “sodium”, and “intensive care unit”. Full-text articles describing hypomagnesemia in critically ill adult patients in the general population, excluding obstetric conditions, were included in the analysis.

The results of the analysis showed that in this patient category, hypomagnesemia is associated with increased mortality, higher incidence of sepsis, prolonged mechanical ventilation, longer hospital stays, and elevated one-year post-discharge mortality rates. In this regard, routine magnesium assessment should be mandatory for intensive care unit patients with gastrointestinal, endocrine, and cardiovascular diseases, as well as with acute kidney injury or exacerbation of chronic kidney disease. Further research is required to clarify the therapeutic role of magnesium in improving outcomes for critically ill patients.

About the authors

Sergey V. Sviridov

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

Author for correspondence.
Email: sergey.sviridov.59@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9976-8903
SPIN-code: 4974-9195

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Andrey A. Manevskiy

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov; Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: a_manevskiy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8776-1368
SPIN-code: 8971-9870

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Vladimir G. Kochergin

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov; Moscow Clinical Scientific Center n.a. A.S. Loginov

Email: asqwerty1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4995-1048
SPIN-code: 8520-0376

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Irina V. Vedenina

The Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov

Email: viv54@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1232-6767
SPIN-code: 6199-6980

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Russian Federation, Moscow

References

  1. de Baaij JH, Hoenderop JG, Bindels RJ. Magnesium in man: implications for health and disease. Physiol. Rev. 2015;95(1):1-46. doi: 10.1152/physrev.00012.2014 EDN: UVZBGV
  2. Antonov VG, Zheregelya SN, Karpishchenko AI, Minaeva LV. Water-electrolyte metabolism and its disorders. A guide for doctors. Karpishchenko AI, editor. Moscow: GEOTAR-Media; 2022. (In Russ.) ISBN: 978-5-9704-4619-5 EDN: DOVTZQ
  3. Noronha JL, Matuschak GM. Magnesium in critical illness: metabolism, assessment, and treatment. Intensive Care Med. 2002;28(6):667-79. doi: 10.1007/s00134-002-1281-y EDN: BDSLLZ
  4. Rosanoff A, Weaver CM, Rude RK. Suboptimal magnesium status in the United States: are the health consequences underestimated? Nutr. Rev. 2012;70(3):153-64. doi: 10.1111/j.1753-4887.2011.00465.x
  5. Ahmed F, Mohammed A. Magnesium: The forgotten electrolyte — a review on hypomagnesemia. Med. Sci. (Basel). 2019;7(4):56. doi: 10.3390/medsci7040056
  6. González W, Altieri PI, Alvarado S, et al. Magnesium: the forgotten electrolyte. Bol. - Asoc. Med. P. R. 2013;105(3):17-20.
  7. Gupta B, Gupta L. Role of calcium and magnesium in anesthesia and critical care. Arch. of Anesthesiol. 2018;1(2):31-40. doi: 10.22259/2638-4736.0102005
  8. Kochergin VG, Sviridov SV, Subbotin VV, Vetsheva M.S. Study of microelements and metalloenzymes in patients with acute pancreatitis. Clinical nutrition and metabolism. 2021;2(3):141–156. doi: 10.17816/clinutr99881 EDN: KFKVIR
  9. Karunakaran P, Abraham DT, Devadas G, et al. The effect of hypomagnesemia on refractory hypocalcemia after total thyroidectomy: a single-center prospective cohort study. Indian J. Endocrinol. Metab. 2020;24(6):518-524. doi: 10.4103/ijem.IJEM_681_20 EDN: XUAXYA
  10. Hizuka K, Kato T, Shiko Y, et al. Ionized hypomagnesemia is associated with increased incidence of postoperative atrial fibrillation after esophageal resection: a retrospective study. Cureus. 2021;13(8):e17105. doi: 10.7759/cureus.17105 EDN: ETGLTU
  11. Petrikov SS, Khubutia MSh, Popova TS, editors. Parenteral and enteral nutrition: national guidelines. 2nd ed. Moscow: GEOTAR-Media, 2023. (In Russ.) ISBN: 978-5-9704-7277-4. doi: 10.33029/9704-7277-4-PAR-2023-1-1168 EDN: FXMQGG
  12. Gilyarevsky SR, Golshmid MV, Zakharova GY, et al. Hypomagnesemia and magnesium deficiency as risk factors for the development of complications of cardiovascular diseases. Russian Journal of Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2019;12(5):459-466. doi: 10.17116/kardio201912051459 EDN: CAGOYC
  13. Baryshnikova GA, Chorbinskaya SA, Stepanova II, Blokhina OE. Potassium and magnesium deficiency, its role in cardiovascular disease development and possibilities of correction. Consilium Medicum. 2019;21(1):67–73. (In Russ.) doi: 10.26442/20751753.2019.1.190240 EDN: LUGJYU
  14. Trisvetova EL. Magnesium in clinical practice. Rational pharmacotherapy in cardiology. 2012;8(4):545-553. doi: 10.20996/1819-6446-2012-8-4-545-553 EDN: PZKYEL
  15. Yamanaka R, Shindo Y, Oka K. Magnesium is a key player in neuronal maturation and neuropathology. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(14):3439. doi: 10.3390/ijms20143439 EDN: RBYSPZ
  16. Cheng Z, Huang X, Muse FM, et al. Low serum magnesium levels are associated with hemorrhagic transformation after thrombolysis in acute ischemic stroke. Front. Neurol. 2020;11:962. doi: 10.3389/fneur.2020.00962 EDN: EWDVWH
  17. Han X, You S, Huang Z, et al. Prognostic significance of serum magnesium in acute intracerebral hemorrhage patients. Curr. Neurovasc. Res. 2019;16(2):123-128. doi: 10.2174/1567202616666190412124539
  18. Avgerinos KI, Chatzisotiriou A, Haidich AB, et al. Intravenous magnesium sulfate in acute stroke. Stroke. 2019;50(4):931-938. doi: 10.1161/STROKEAHA.118.021916
  19. Alhosaini M, Leehey DJ. Magnesium and dialysis: the neglected cation. Am. J. Kidney Dis. 2015;66(3):523-31. doi: 10.1053/j.ajkd.2015.01.029
  20. Floege J. Magnesium concentration in dialysate: is higher better? Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2018;13(9):1309-1310. doi: 10.2215/CJN.08380718
  21. Yang W, Wang E, Chen W, et al. Continuous observation of serum total magnesium level in patients undergoing hemodialysis. Blood Purif. 2021;50(2):196-204. doi: 10.1159/000509788 EDN: YSPJWO
  22. Li L, Streja E, Rhee CM, et al. Hypomagnesemia and mortality in incident hemodialysis patients. Am. J. Kidney Dis. 2015;66(6):1047-55. doi: 10.1053/j.ajkd.2015.05.024
  23. Suhard J, Faussat C, Morel B, et al. Early plasma magnesium in near-term and term infants with neonatal encephalopathy in the context of perinatal asphyxia. Children (Basel). 2022;9(8):1233. doi: 10.3390/children9081233 EDN: EAQEPA
  24. Orlova SV, Nikitina EA, Balashova NV, et al. Assessment of subclinical magnesium deficiency in pregnant women. Medical Council. 2022;(5):104–10. doi: 10.21518/2079-701x-2022-16-5-104-110 EDN: XVRIQW
  25. Haroon N, Raza SM, Bhat ZY. Hypomagnesemia and chemotherapy, diagnostic dilemma, and treatment challenge: case report and literature review. Am. J. Ther. 2016;23(4):e1085-90. doi: 10.1097/MJT.0000000000000104
  26. Gaughran G, Qayyum K, Smyth L, Davis A. Carboplatin and hypomagnesemia: is it really a problem? Asia Pac. J. Clin. Oncol. 2021;17(6):478-485. doi: 10.1111/ajco.13481 EDN: VKWCAK
  27. Workeneh BT, Uppal NN, Jhaveri KD, Rondon-Berrios H. Hypomagnesemia in the cancer patient. Kidney360. 2020;2(1):154-166. doi: 10.34067/KID.0005622020 EDN: NIUITM
  28. Swaminathan R. Magnesium metabolism and its disorders. Clin. Biochem. Rev. 2003;24(2):47-66.
  29. Hansen BA, Bruserud Ø. Hypomagnesemia in critically ill patients. J. Intensive Care. 2018;6:21. doi: 10.1186/s40560-018-0291-y EDN: CYICDT
  30. Kagansky N, Berner Y, Koren-Morag N, et al. Poor nutritional habits are predictors of poor outcome in very old hospitalized patients. Am. J. Clin. Nutr. 2005;82(4):784-91. doi: 10.1093/ajcn/82.4.784
  31. Gröber U. Magnesium and drugs. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(9):2094. doi: 10.3390/ijms20092094
  32. Velissaris D, Karamouzos V, Pierrakos C, et al. Hypomagnesemia in critically ill sepsis patients. J. Clin. Med. Res. 2015;7(12):911-8. doi: 10.14740/jocmr2351w
  33. Jiang P, Lv Q, Lai T, Xu F. Does hypomagnesemia impact on the outcome of patients admitted to the intensive care unit? A systematic review and meta-analysis. Shock. 2017;47(3):288-295. doi: 10.1097/SHK.0000000000000769
  34. Fairley J, Glassford NJ, Zhang L, Bellomo R. Magnesium status and magnesium therapy in critically ill patients: a systematic review. J. Crit. Care. 2015;30(6):1349-58. doi: 10.1016/j.jcrc.2015.07.029
  35. Vesterlund GK, Thomsen T, Møller MH, Perner A. Effects of magnesium, phosphate and zinc supplementation in ICU patients — Protocol for a systematic review. Acta Anaesthesiol. Scand. 2020;64(1):131-136. doi: 10.1111/aas.13468
  36. Limaye CS, Londhey VA, Nadkart MY, Borges NE. Hypomagnesemia in critically ill medical patients. J. Assoc. Physicians India. 2011;59:19-22.
  37. Cheungpasitporn W, Thongprayoon C, Chewcharat A, et al. Hospital-acquired dysmagnesemia and in-hospital mortality. Med. Sci (Basel). 2020;8(3):37. doi: 10.3390/medsci8030037 EDN: TLJWMX
  38. Radysh IV. Introduction to elementology: textbook. Orenburg: Orenburg State University, ASV Digital Library, 2017. (In Russ.) ISBN: 978-5-7410-1655-8 EDN: ZVDAYL. Available at: https://www.iprbookshop.ru/71268.html Accessed: June 14, 2025
  39. Weyh C, Krüger K, Peeling P, Castell L. The role of minerals in the optimal functioning of the immune system. Nutrients. 2022;14(3):644. doi: 10.3390/nu14030644 EDN: SXUQHJ
  40. Paoletti P, Bellone C, Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease. Nat. Rev. Neurosci. 2013;14(6):383-400. doi: 10.1038/nrn3504
  41. Workinger JL, Doyle RP, Bortz J. Challenges in the diagnosis of magnesium status. Nutrients. 2018;10(9):1202. doi: 10.3390/nu10091202
  42. Seo JW, Park TJ. Magnesium metabolism. Electrolytes Blood Pressure. 2008;6(2):86-95. doi: 10.5049/EBP.2008.6.2.86
  43. Ismail AAA, Ismail Y, Ismail AA. Chronic magnesium deficiency and human disease; time for reappraisal? QJM. 2018;111(11):759-763. doi: 10.1093/qjmed/hcx186
  44. Ostroumova OD, Kochetkov AI, Klepikova MV. Drug-induced electrolyte disorder. Part 2. Drug-induced hypomagnesemia. RMJ. 2020;28(12):36–48 EDN: FMIZRI
  45. Gromova OA, Kalacheva AG, Torshin IYu, et al. On the diagnosis of magnesium deficiency. Part 1. Archive of Internal Medicine. 2014;2(16):5-11. (In Russ.). doi: 10.20514/2226-6704-2014-0-2-5-10 EDN: RDQRDG
  46. Wu J, Carter A. Magnesium: the forgotten electrolyte. Aust Prescr. 2007;30:102-5. doi: 10.18773/austprescr.2007.060
  47. Pickering G, Mazur A, Trousselard M, et al. Magnesium Status and Stress: The Vicious Circle Concept Revisited. Nutrients. 2020;12(12):3672. doi: 10.3390/nu12123672 EDN: SDUOQM
  48. Zhang MM, Ji MJ, Wang XM, et al. Hospital-acquired dysmagnesemia and mortality in critically ill patients: data from MIMIC-III database. Magnes. Res. 2021;34(2):64-73. doi: 10.1684/mrh.2021.0482
  49. Costello RB, Elin RJ, Rosanoff A, et al. Perspective: The Case for an Evidence-Based Reference Interval for Serum Magnesium: The Time Has Come. Adv. Nutr. 2016;7(6):977-993. doi: 10.3945/an.116.012765
  50. Dubé L, Granry JC. The therapeutic use of magnesium in anesthesiology, intensive care and emergency medicine: a review. Can. J. Anaesth. 2003;50(7):732-46. doi: 10.1007/BF03018719 EDN: BBZJTA
  51. Maguire D, Ross DP, Talwar D, et al. Low serum magnesium and 1-year mortality in alcohol withdrawal syndrome. Eur. J. Clin. Invest. 2019;49(9):e13152. doi: 10.1111/eci.13152 EDN: IMSCUK
  52. Fan L, Zhu X, Rosanoff A, et al. Magnesium depletion score (MDS) predicts risk of systemic inflammation and cardiovascular mortality among US Adults. J. Nutr. 2021;151(8):2226-2235. doi: 10.1093/jn/nxab138 EDN: QBSWDF
  53. Langley WF, Mann D. Central nervous system magnesium deficiency. Arch. Intern. Med. 1991;151(3):593-596. doi: 10.1001/archinte.1991.00400030123023
  54. Tong GM, Rude RK. Magnesium deficiency in critical illness. J. Intensive Care Med. 2005;20(1):3-17. doi: 0.1177/0885066604271539
  55. Fragkos KC, Di Caro S, Mehta SJ, Rahman F. Response to Letter re: Refeeding syndrome in adults receiving total parenteral nutrition: An audit of practice at a tertiary UK centre. Clin. Nutr. 2019;38(2):968. doi: 10.1016/j.clnu.2018.10.029
  56. Rius A, Hernández-Jaras J, Pons R, et al. Cinéica del calcio, fósforo, magnesio y variaciones de la parathormona (PTH) en pacientes en hemodiafiltracion [Kinetic of calcium, phosphate, magnesium and PTH variations during hemodiafiltration]. Nefrologia. 2007;27(5):593-8. (In Spanish)
  57. Han Z, Zhou L, Liu R, Feng L. The effect of hemodialysis on serum magnesium concentration in hemodialysis patients. Ann. Palliat. Med. 2020;9(3):1134-1143. doi: 10.21037/apm-20-992 EDN: UNDYBF
  58. Al-Jurf AS, Chapman-Furr F. Magnesium balance and distribution during total parenteral nutrition: effect of calcium additives. Metabolism. 1985;34(7):658-64. doi: 10.1016/0026-0495(85)90094-0
  59. Hortencio TDR, Golucci APBS, Marson FAL, et al. Mineral disorders in adult inpatients receiving parenteral nutrition. Is older age a contributory factor? J. Nutr. Health Aging. 2018;22(7):811-818. doi: 10.1007/s12603-018-1035-3
  60. Kraft MD, Btaiche IF, Sacks GS, Kudsk KA. Treatment of electrolyte disorders in adult patients in the intensive care unit. Am. J. Health-Syst. Pharm. 2005;62(16):1663-82. doi: 10.2146/ajhp040300
  61. Kroll MH, Elin RJ. Relationships between magnesium and protein concentrations in serum. Clin. Chem. 1985;31(2):244-6. doi: 10.1093/clinchem/31.2.244
  62. Cirik MÖ, Kilinç M, Doğanay GE, et al. The relationship between magnesium levels and mortality in the respiratory intensive care unit. Medicine. 2020;99(52):e23290. doi: 10.1097/MD.0000000000023290 EDN: EUPMSH
  63. Methodological recommendations MP 2.3.1.0253–21 «Norms of physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation» (approved by the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being on July 22, 2021). (In Russ.) Available from: https://upp.alregn.ru/pharmaceutical-industry/docs/inaya-poleznaya-informatsiya/MP%202.3.1.0253-21.pdf
  64. Liamis G, Hoorn EJ, Florentin M, Milionis H. An overview of diagnosis and management of drug-induced hypomagnesemia. Pharmacol Res Perspect. 2021;9(4):e00829. doi: 10.1002/prp2.829 EDN: BCRUHF
  65. Thongprayoon C, Hansrivijit P, Petnak T, et al. Impact of serum magnesium levels at hospital discharge and one-year mortality. Postgraduate Medicine. 2021;134(1):47-51. doi: 10.1080/00325481.2021.1931369 EDN: VOCWOA
  66. Averin EE, Nikitin AE, Pozdnyak AO, et al. Expert Council Resolution. Practical aspects of the diagnosis and correction of potassium and magnesium deficiency states. Kardiologiia. 2020;60(2):155-164. doi: 10.18087/cardio.2020.2.n972 EDN: QOOBKI

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».