Effect of Acute High-intensive Swimming Exercise on Blood Electrolytes and Metabolites

Magnesium ($Mg^{2+}$) is an essential co-factor for over 325 physiological and biochemical processes so that plays a central role of neuronal activity, cardiac excitability, neuromuscular transmission, muscular contraction, vasomotor tone, and blood pressure significantly related to physical performance. However, only limited information on blood ionized $Mg^{2+}$ ($iMg^{2+}$) regarding to physical exercise is available and the data from blood total $Mg^{2+}$ detection are inconsistent. This present study investigated the changes of blood $iMg^{2+}$ correlated with metabolic demands during acute high-intensive exhaustive physical exercise in rats. After exhausted swimming (3-4 hours), blood pH, glucose, $HCO_3{^-}$, oxygen and ionized $Ca^{2+}$ ($iCa^{2+}$) were significantly decreased, whereas lactate, carbon dioxide, $iMg^{2+}$, ionized $Na^+$ and ionized $K^+$ were significantly increased. During the exhausted swimming, the changes in $iMg^{2+}$ showed a significant negative correlation with changes in pH, glucose, $HCO_3^-$ and $iCa^{2+}$, however a significant negative correlation with changes in lactate and anionic gap. It is concluded that the acute high-intensive exhaustive physical exercise could produced hypermagnesemia, an increase in blood $iMg^{2+}$ via stimulation of $iMg^{2+}$ efflux following increase in intracellular $iMg^{2+}$ from muscle induced by metabolic and respiratory acidosis.

단기간 고강도의 수영운동이 혈액 이온 및 대사산물에 미치는 영향

마그네슘($Mg^{2+}$)은 325 개 이상의 생리적 및 생화학적 과정에 필수적인 조효소이며 신경활성, 심장근 감수성, 신경근 전달, 근수축, 혈관운동 긴장과 혈압 등의 신체활동과 관련된 일련의 과정에서 중요한 역할은 한다. 하지만 신체활동과 관련된 혈액 이온화 $Mg^{2+}$ ($iMg^{2+}$)에 관한 보고는 거의 없을 뿐만 아니라 혈액 총 $Mg^{2+}$을 측정한 연구결과들은 논란의 여지가 있다. 대사적 요구가 증가하는 단기간의 고강도 운동에서 혈액 $iMg^{2+}$의 변화를 측정하였다. 고강도의 수영운동 후에 혈액 산도, 혈당, 중탄산염, 산소 및 칼슘은 감소한 반면, 젖산, 이산화탄소, $iMg^{2+}$, 나트륨, 칼륨은 유효한 증가를 보였다. 고강도 수영에서 혈액 $iMg^{2+}$의 변화는 혈액 산도, 혈당, 중탄산염과 칼슘의 변화와는 역관계의 상관을 보인 반면, 젖산과 음이온차와는 정관계의 유의한 상관을 보였다. 이 결과는 단기간 고강도의 수영운동이 고마그네슘혈증을 야기할 수 있고 이는 대사성 및 호흡성 산증에 의한 근육내 $iMg^{2+}$의 증가에 수반하는 근육에서의 $iMg^{2+}$ 유출의 증가에 의한 것으로 판단된다.