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La concentración normal de magnesio en plasma es de 1.8 a 3.0 mg/100 mL (o 0.75–1.25 mmol/L), con aproximadamente una tercera parte unida a proteínas y dos terceras partes en forma de cationes libres. La excreción de magnesio es por vía renal. Los efectos fisiológicos del magnesio en el sistema nervioso se asemejan a los del calcio.
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La alteración en las concentraciones de magnesio suele provocar una alteración asociada de Ca2+. La hipomagnesemia y la hipermagnesemia pueden disminuir la secreción o la acción de la PTH. La hipermagnesemia grave (> 5 mg/100 mL [2.1 mmol/L]) suprime la secreción de PTH con la consiguiente hipocalcemia; este trastorno se observa solo en pacientes que reciben tratamiento con magnesio para preeclampsia. La hipomagnesemia grave causa resistencia a la PTH en los órganos terminales y finalmente disminuye la secreción de PTH en casos graves.