Mangán je chemický prvok so symbolom prvku Mn. Je to 12. najpočetnejší prvok v zemskej kôre s asi 0.1% - hydrosféra (povrchová a podpovrchová voda) a litosféra (zemská kôra vrátane vonkajšej časti vonkajšieho plášťa) zahrnutá - a tretí najpočetnejší prechodný kov po železo a titán. Z možných oxidačných stavov sú najvýznamnejšie Mn-3 až Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + a Mn7 +. V biologických systémoch je Mn2 + (mangán II) je prevládajúcou formou spolu s Mn3 +. Mangán je zložka> 100 minerály vrátane sulfidov, oxidov, uhličitanov, kremičitanov, fosfátov a boritanov. Mangán II soli, s výnimkou mangánu fosfát a uhličitan manganatý, sú zvyčajne ľahko rozpustné v voda, zatiaľ čo zlúčeniny mangánu vo vyšších oxidačných stavoch sú zvyčajne ťažko rozpustné. V ľudskom organizme hrá mangán úlohu špecifickej integrálnej súčasti určitého prvku enzýmy, ako antioxidant superoxiddismutáza (MnSOD, premena superoxidových aniónov vytvorených endogénne počas bunkového dýchania na vodík peroxid, ktorý sa redukuje na voda inými enzýmy a tým detoxikované) a argináza (degradácia aminokyseliny) arginín na ornitín a močovina), ktorý je integrovaný do močovinového cyklu (konverzia dusík Produkty rozkladu, obsahujúce (N), najmä amónium (NH4 +), na močovinu, ktorá sa vylučuje obličkami → detoxikácia of amoniak (NH3)), zohrávajú zásadnú úlohu. Okrem toho je mangán - buď konformačnou zmenou proteínu alebo väzbou na substrát - aktivátorom alebo kofaktorom mnohých enzýmy, ako je glykozyltransferáza pri syntéze glykozaminoglykánov (lineárne zostavená z opakujúcich sa disacharidových jednotiek, kyslá polysacharidy) a proteoglykány (silne glykozylované glykoproteíny pozostávajúce z proteínu a jedného alebo viacerých kovalentne viazaných glykozaminoglykánov), v uvedenom poradí, je dôležitou zložkou extracelulárnej matrix (extracelulárna matrix, medzibunková látka, ECM, ECM; tkanivo ležiace medzi bunkami - v medzibunkovom priestore) ), ako sú napr chrupavka a kosť. K väzbe mangánu (Mn2 + na Mn7 +) k jeho ligandom dochádza prednostne cez kyslík (symbol prvku: O). Mangán je stopový prvok, ktorý je na jednej strane nevyhnutný (nevyhnutný pre život) a na druhej strane má vysokú toxicitu (toxicitu), pričom dvojmocný mangán (Mn2 +) je toxickejší ako trojmocný (Mn3 +). Preto je potrebné dbať na to, aby ste mangán prijímali v dostatočnom množstve, nie však v nadmerných dávkach. Mangán je prítomný vo všetkých rastlinných a živočíšnych tkanivách kvôli jeho všadeprítomnému výskytu (latinsky všade: „distribuovaný všade“), pričom reprodukčné orgány rastlín sú najbohatšie na mangán. Zatiaľ čo vysoké množstvo mangánu sa niekedy nachádza v potravinách rastlinného pôvodu, ako sú celozrnné výrobky, ryža, strukoviny (strukoviny), orechy, zelená listová zelenina, ovocie a čajové lístky, obsah mangánu v potravinách živočíšneho pôvodu, ako sú mäso, ryby a mliekoa vo vysoko čistenom škrobu a cukor výrobkov je zvyčajne veľmi nízka.
Vstrebávanie
Orálne dodávaný mangán vstupuje do tenké črevo pre vstrebávanie. O mechanizme je doposiaľ málo poznatkov. Niektorí autori preukázali, že mangán má rovnaké vlastnosti vstrebávanie cesta so stopovým prvkom železo. Preto sa mangán vo forme Mn2 + absorbuje do enterocytov (bunky tenkého čreva) epitel) prevažne v dvanástnik (duodenum) a jejunum (jejunum) pomocou dvojmocného transportéra kovov (DMT-1), ktorý transportuje dvojmocné prechodné kovy spolu s protónmi (H +). Tento proces je energeticky závislý a prebieha podľa kinetiky nasýtenia. Podľa Tallkvist a kol. (1) je mangán (Mn2000 +) analogický k železo (Fe2 +) - vstupuje do krvi cez bazolaterálnu membránu (smerom od čreva) enterocytov pomocou transportného proteínu ferroportínu-1. Či už pasívny vstrebávanie mechanizmus je k dispozícii pre mangán a okrem aktívnej absorpcie si vyžaduje ďalšie skúmanie. Miera absorpcie mangánu z potravy za fyziologických podmienok je medzi 3 - 8%. Môže byť vyššia u dojčiat a malých detí, pri zlom stave zásobovania mangánom alebo pri nízkom príjme mangánu. Ak prísun mangánu presahuje požiadavku, je biologická dostupnosť klesá. Úroveň absorpcie mangánu je ovplyvnená mnohými zložkami stravy:
- Vápnik - podľa viacerých štúdií vedie suplementácia vápnika 500 mg / deň k zníženiu biologickej dostupnosti mangánu, pričom najväčší účinok má fosforečnan a uhličitan vápenatý a najmenej vápnik z mlieka; niektoré ďalšie štúdie preukázali iba minimálny vplyv doplňovania vápnika na metabolizmus mangánu
- Horčík - s doplnkom horčíka asi 200 mg / deň sa znižuje absorpcia mangánu
- Fosfát - fosfáty obsiahnuté v potravinách, ako napríklad z tepelne upraveného mäsa, taveného syra a nealkoholických nápojov, zhoršujú absorpciu mangánu v čreve (ovplyvňujú črevo).
- Kyselina fytová, kyselina šťaveľová, taníny - fytáty z obilnín, strukovín atď., Oxaláty, napríklad z kapustovej zeleniny, špenátu a sladkých zemiakov, a triesloviny z čaju znižujú biologickú dostupnosť mangánu
- Železo - vzájomná inhibícia absorpcie → železo a mangán súťažia o rovnaké absorpčné a transportné mechanizmy, napríklad DMT-1.
- Absorpcia mangánu z jedla klesá so zvyšujúcim sa obsahom železa v strave, pretože expresia DMT-1 je znížená v enterocytoch (bunkách epitelu tenkého čreva)
- Podľa Davisa a Gregera (1992) je suplementácia železa - 60 mg / deň po dobu 4 mesiacov spojená so zníženou hladinou mangánu v sére a zníženou aktivitou od mangánu závislej superoxiddismutázy (MnSOD) v leukocytoch (biele krvinky), čo naznačuje pokles mangánu postavenie
- Individuálna dodávka železa je hlavným faktorom ovplyvňujúcim mangán biologická dostupnosť. Ak nedostatok železa je prítomná, absorpcia mangánu sa môže zvýšiť 2 až 3-násobne v dôsledku zvýšenej expresie DMT-1 v enterocytoch. „Plné zásoby železa“ - merateľné sérom feritín Úrovne (zásobný proteín železa) - na druhej strane súvisia so znížením absorpcie mangánu v čreve - v dôsledku downregulácie (downregulácie) bunkovej syntézy DMT-1. Vzhľadom na to, že vyššie zásoby železa sú všeobecne zistiteľné u mužov v porovnaní so ženami, muži všeobecne absorbujú menej mangánu ako ženy.
- Kobalt - Kobalt a mangán si navzájom narúšajú intestinálnu absorpciu, pretože oba prechodné kovy používajú DMT-1
Okrem toho nadmerný príjem vláknina, z stopové prvky kadmium a meď, z rafinovaných sacharidy napríklad priemyselné cukor a výrobkov z bielej múky, ako aj zvýšený alkohol spotreba tiež vedie k zníženiu absorpcie mangánu. Podobne je na tom aj užívanie niektorých liekov, ako napr magnézium-obsahujúce antacidá (neutralizuje žalúdok kyselina), laxatíva (preháňadlá) a antibiotiká, je spojené so zhoršenou absorpciou mangánu v čreve, ak sa užijú spolu s potravinami obsahujúcimi Mn alebo doplnky. Na rozdiel od vyššie uvedených faktorov mlieko zvyšuje biologická dostupnosť mangánu.
Transport a distribúcia v tele
Absorbovaný mangán sa transportuje vo voľnej forme alebo sa viaže na alfa-2-makroglobulíny (proteíny z krv plazma) cez portál žila k pečeň. Tam vstupuje väčšina mangánu do enterohepatický obeh (pečeň-črevo obeh), ktorá zahŕňa dodanie z pečeň s žlč do čreva, reintestinálna absorpcia a portálny transport do pečene. Malá časť mangánu sa uvoľňuje z pečene do krvi a po valenčnej zmene z Mn2 + na Mn3 +, ku ktorej dochádza oxidáciou coeruloplazmín (alfa-2 globulín z krv plazma), je viazaný na transferín (beta globulín, ktorý je primárne zodpovedný za transport železa) alebo špecifický transportný proteín, ako je beta-1 globulín, ktorý je absorbovaný extrahepatálnymi tkanivami (mimo pečene). Pretože mangán súťaží so železom o rovnaký transport proteíny, väzba mangánu na transferín sa zvyšuje v nedostatok železa, zatiaľ čo v nadbytku železa sa znižuje. Vysoká hladina železa v tele môže byť nakoniec viesť na znížené koncentrácie mangánu v tkanivách a tým na zníženú aktivitu enzýmov závislých od mangánu. Dovezie sa aj mangán krv plazma ako zložka erytrocyty (červené krvinky) - viazané na porfyrín (organické chemické farbivo pozostávajúce zo štyroch pyrolových kruhov). Obsah mangánu v ľudskom tele je asi 10 - 40 mg. Priemerná hodnota tkaniva koncentrácie mangánu sa pohybuje medzi 0.17 - 0.28 mg / kg telesnej hmotnosti a je výrazne nižšia ako v prípade železa a zinok. Približne 25% celkového množstva mangánu v tele sa nachádza v kostiach, hlavne v kostná dreň. Vysoké koncentrácie mangánu možno zistiť aj v pečeni, oblička, pankreas (pankreas), hypofýzy (hypofýza) a črevná epitel (črevné sliznice). Mangán sa tiež nachádza v vlasy, svalov, mliečnych žliaz a potu. U detí a mladých zvierat je mangán prednostne koncentrovaný v špecifických mozog regiónoch. Intracelulárne (v bunkách) je mangán lokalizovaný hlavne v mitochondrie („Energetické elektrárne“ buniek), kde stopový prvok pôsobí ako integrálna súčasť alebo aktivátor určitých enzýmových systémov, ako napr. pyruvát karboxyláza (glukoneogenéza (nová formácia) glukóza z organických nekarbohydrátových prekurzorov, ako je pyruvát)) a prolidáza (poskytnutie aminokyseliny prolínu pre syntézu kolagén (najdôležitejší štrukturálny proteín extracelulárnej matrix, ako napr chrupavka, kosti, šľachy, koža a plavidlá)). Ďalej je zásoba mangánu k dispozícii okrem iného v lyzozómoch (bunkových organelách, ktoré uchovávajú enzýmy na degradáciu endogénnych (bunkových) a exogénnych (nebunkových) materiálov - bakteriálnych, vírusových atď.). Konkrétne skladovanie proteíny, Ako sú feritín pre železo nie sú známe pre mangán. Teda na rozdiel od železa a meďsa stopový prvok neukladá v pečeni pri vysokom príjme, ale hromadí sa (hromadí) v určitých tkanivách, ako napríklad mozog. Z tohto dôvodu má mangán vo vysokých dávkach toxický (jedovatý) účinok. Intoxikácie mangánom v dôsledku nadmerného príjmu potravy sa nepozorovali. V prípade príjmu pitnej a minerálnej vody s vysokým obsahom mangánu (najviac prípustný mangán koncentrácie v pitnej vode: 0.05 mg / l), dlhodobý príjem mangánu doplnkya chronická expozícia pri práci - inhalácia prachov alebo pár obsahujúcich Mn (> 1 mg / m z dôvodu preferenčného hromadenia mangánu v mozog [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangán z pitnej vody a doplnky je dostupnejšia ako z potravy, čo vedie k vyššej akumulácii stopových prvkov v tele, predovšetkým v mozgu. Častice mangánu vdýchnuté cez dýchacie cestyNa rozdiel od mangánu absorbovaného v čreve sa transportujú priamo do mozgu bez toho, aby sa najskôr metabolizovali (metabolizovali) v pečeni. Vysoké koncentrácie Mn3 + viesť na oxidačnú premenu neurotransmiter dopamín na trihydroxyzlúčeninu, ktorá poškodzuje centrálne neuróny syntetizujúce dopamín nervový systém (CNS). Príznaky intoxikácie mangánom sú teda výsledkom a dopamín nedostatok a ovplyvňujú najmä CNS. Okrem toho poškodenie pečene, pankreasu a pľúc - kašeľ, bronchitída (zápal priedušiek) a pneumónia (zápal pľúc) v dôsledku vdýchnutých častíc mangánu - môže sa tiež vyskytnúť. Mierna intoxikácia mangánom vedie k nešpecifickým príznakom, ako je silné potenie, únavaa závraty. Pri vyšších hladinách mangánu sú výrazné príznaky centrálneho nervu, počínajúc apatiou (apatiou), asténiou (slabosťou), anorexia (strata chuti do jedla), nespavosť (poruchy spánku) a myalgia (svalstvo) bolesť) a postupujúce k senzorickým poruchám, reflexným abnormalitám, svalom kŕčea nestabilita chôdze s latero-, pro- a retropulziou (tendencia padať do strany, dopredu, dozadu). V neskorých štádiách príznaky podobné Parkinsonova choroba (neurologická porucha charakterizovaná nedostatkom dopamín), ako je rigor (svalová rigidita), tremor (svalový tremor), posturálna nestabilita (posturálna nestabilita), bradykinéza (spomalené pohyby) až akinéza (nedostatok pohybu) a / alebo duševné poruchy ako podráždenosť, agresivita, depresiadezorientácia, Pamäť strata a halucinácie - „mangánové šialenstvo.“ Tieto príznaky čiastočne reagujú terapie s L-dopou (L-3,4-dihydroxyfenylalanín na endogénnu syntézu dopamínu). Okrem jedincov, ktorí kvôli svojmu povolaniu počas mnohých rokov vdychovali častice mangánu alebo konzumovali pitnú a minerálnu vodu bohatú na Mn alebo doplnky obsahujúce Mn tiež zvýšené riziko intoxikácie mangánom u nasledujúcich skupín osôb alebo chorôb:
- Jednotlivci, najmä novorodenci, kojenci a malé deti, na celkovej parenterálnej výžive (TPE, forma umelého kŕmenia, ktorá obchádza gastrointestinálny trakt) - nadmerná koncentrácia mangánu v infúznom roztoku a / alebo kontaminácia výživného roztoku mangánom môže spôsobiť intoxikáciu; deti na TPE s obsahom Mn sú vystavené koncentráciám mangánu približne stokrát vyšším ako kojené deti
- Chronické ochorenie pečene - zhoršená tvorba žlče v pečeni a znížený prísun do čreva vedie k zníženému vylučovaniu mangánu stolicou, čo vedie k zvýšeným koncentráciám mangánu v sére.
- Novorodenci - preferenčná koncentrácia mangánu v mozgu, čiastočne kvôli zvýšenej expresii receptorov transferínu vo vyvíjajúcich sa neurónoch a čiastočne kvôli obmedzenej eliminácii mangánu stolicou (stolica) v dôsledku ešte nie úplne zrelej funkcie pečene na produkciu žlče.
- Deti - na rozdiel od dospelých, dojčatá a deti majú vyššiu absorpciu mangánu v čreve a nižšie vylučovanie mangánu do žlče (ovplyvňujúce žlč) (vylučovanie mangánu)
- Starší ľudia (> 50 rokov) - majú väčšiu pravdepodobnosť ochorenia pečene spojeného so zníženým vylučovaním mangánu a zvýšenými koncentráciami mangánu v sére v porovnaní s mladými dospelými.
- Nedostatok železa - absorpcia mangánu je zvýšená z dôvodu zvýšeného zabudovania DMT-1 do membrány okraja kefky enterocytov (bunky tenkého čreva) epitel).
Kvôli vysokému riziku intoxikácie je pre mangán špecifická UL (anglicky: Tolerable Upper Intake Level - maximálne množstvo mikroživiny, ktoré pri každodennom užívaní nespôsobuje vedľajšie účinky takmer u všetkých osôb v akomkoľvek veku). Podľa FNB (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine) je UL pre deti vo veku 1 - 3, 4 - 8 a 9 - 13 rokov 2 mg, 3 mg a 6 mg / deň; pre dospievajúcich (14-18 rokov), 9 mg / deň; a pre dospelých (≥ 19 rokov) 11 mg / deň. Pre dojčatá (0-12 mesiacov) ešte nebola stanovená UL pre mangán. V tomto prípade by mal byť príjem mangánu výhradne konečný materské mlieko alebo náhrady a potraviny materského mlieka. Pretože starší ľudia (> 50 rokov) sú náchylnejší na intoxikáciu mangánom ako mladí dospelí okrem iného kvôli vyššiemu výskytu ochorení pečene, stanovila Britská národná expertná skupina prijateľný celkový príjem mangánu (bezpečná maximálna hladina mangán, ktorý nespôsobí nepriaznivé účinky s denným celoživotným príjmom zo všetkých zdrojov) 8.7 mg / deň pre túto vekovú skupinu.
vylučovanie
Mangán sa vylučuje väčšinou prostredníctvom žlč s výkalmi (stolica) (99%) a iba mierne cez oblička s močom (<0.1%). Vylučovanie mangánu u ľudí je dvojfázové s polčasmi 13-34 dní. Homeostáza mangánu je regulovaná predovšetkým úpravou endogénneho (endogénneho) vylučovania, a nie intestinálnou absorpciou. Pečeň má v tomto procese zásadný význam a uvoľňuje mangán do čreva spolu s žlč v premenlivých množstvách v závislosti od stavu dodávky. V nadbytku mangánu vylučovanie presahuje črevnú reabsorpciu, zatiaľ čo pri nedostatku sa v čreve reabsorbuje viac mangánu ako sa vylučuje stolicou. U novorodencov táto homeostatická regulácia ešte nie je úplne vyvinutá. Na rozdiel od reabsorpcie mangánu zostáva vylučovanie mangánu neovplyvnené stavom endogénnej dodávky iných chemicky podobných látok. stopové prvky, ako ukazujú štúdie s rádioaktívne značeným mangánom.
