Mangaan on keemiline element elemendi sümboliga Mn. See on maapõues 12. kõige levinum element umbes 0.1% - hüdrosfäär (pind ja maapind vesi) ja litosfäär (maakoor koos välimise mantli välimise osaga) - ja kolmandana kõige arvukam üleminekumetall pärast raud ja titaan. Võimalikest oksüdatsiooniastmetest on kõige olulisemad Mn-3 kuni Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + ja Mn7 +. Bioloogilistes süsteemides on Mn2 + (mangaan II) on domineeriv vorm koos Mn3 + -ga. Mangaan on komponent> 100 mineraalid sealhulgas sulfiidid, oksiidid, karbonaadid, silikaadid, fosfaadid ja boraadid. Mangaan II soolad, välja arvatud mangaan fosfaat ja mangaankarbonaat, lahustuvad tavaliselt vees vesi, samas kui kõrgema oksüdatsiooniastmega mangaaniühendid lahustuvad tavaliselt vähesel määral. Inimorganismis mängib mangaan teatud koostisosa konkreetset lahutamatut komponenti ensüümide, nagu näiteks antioksüdant superoksiiddismutaas (MnSOD, rakuhingamise käigus endogeenselt moodustunud superoksiidanioonide muundamine vesinik peroksiid, mis redutseeritakse vesi teiste poolt ensüümide ja seega detoksifitseeritud) ja arginaas (aminohappe lagunemine arginiini ornitiinile ja uurea), mis on integreeritud karbamiiditsüklisse lämmastik (N) sisaldavad laguproduktid, eriti ammoonium (NH4 +) karbamiidiks, mis eritub neerude kaudu → võõrutus of ammoniaak (NH3)), mängivad olulist rolli. Lisaks on mangaan - kas valgu konformatsioonilise muutuse või substraadiga seondumise kaudu - vastavalt paljude ainete aktivaator või kofaktor ensüümidenagu glükosüültransferaas glükosaminoglükaanide sünteesil (lineaarne, mis on ehitatud korduvate disahhariidiühikute, happeliste polüsahhariidid) ja proteoglükaanid (tugevalt glükosüülitud glükoproteiinid, mis koosnevad valgust ja ühest või mitmest kovalentselt seotud glükosaminoglükaanist) on rakuvälise maatriksi (rakuväline maatriks, rakkudevaheline aine, ECM, ECM; rakkude vahel asetsev kude - rakkudevaheline ruum) oluline komponent ), nagu näiteks kõhr ja luu. Mangaani (Mn2 + Mn7 +) seondumine selle liganditega toimub eelistatult hapnik (elemendi sümbol: O). Mangaan on mikroelement, mis on ühelt poolt hädavajalik (eluks vajalik) ja teiselt poolt kõrge toksilisusega (toksiline), kahevalentne mangaan (Mn2 +) on toksilisem kui kolmevalentne (Mn3 +). Vastavalt sellele tuleks hoolitseda mangaani tarvitamise eest piisavas koguses, kuid mitte ülemäärastes annustes. Mangaani leidub kõikjal taime- ja loomakudedes oma üldlevinud esinemise tõttu (ladina keeles: kõikjal levinud), kusjuures taimede reproduktiivorganid on mangaanirikkamad. Kui taimset päritolu toitudes, näiteks täisteraviljades, riisis, kaunviljades (kaunviljades) leidub mõnikord palju mangaani, pähklid, rohelised lehtköögiviljad, puuviljad ja teelehed, mangaani sisaldus loomsetes toiduainetes, nagu liha, kala ja piimning väga puhastatud tärklises ja suhkur tooted on tavaliselt väga madalad.
Absorptsioon
Suukaudselt tarnitud mangaan satub peensoolde eest absorptsioon. Praeguseks on mehhanismi kohta vähe teadmisi. Mõned autorid on näidanud, et mangaan jagab sama absorptsioon rada koos mikroelemendiga raud. Vastavalt sellele imendub mangaan Mn2 + kujul enterotsüütidesse (peensoole rakkudesse) epiteel) valdavalt kaksteistsõrmiksool (kaksteistsõrmiksool) ja tühimik (jejunum) kahevalentse metalli transporter-1 (DMT-1) abil, mis transpordib kahevalentseid siirdemetalle koos prootonitega (H +). See protsess on energiasõltuv ja toimub vastavalt küllastuskineetikale. Tallkvisti jt (2000) järgi on mangaan (Mn2 +) - analoogne raud (Fe2 +) - siseneb vereringesse enterotsüütide basolateraalse membraani kaudu (suunatud soolestikust eemale) transpordivalgu ferroportin-1 abil. Kas passiivne absorptsioon Lisaks aktiivsele imendumisele on mangaani jaoks olemas mehhanism, mis vajab täiendavat uurimist. Mangaani imendumise määr toidust füsioloogilistes tingimustes on vahemikus 3-8%. See võib olla suurem imikutel ja väikelastel, halva mangaanivarustuse või vähese mangaani tarbimisega. Kui mangaani pakkumine ületab nõuet, on selle biosaadavus väheneb. Mangaani imendumise taset mõjutavad paljud toidukomponendid:
- Kaltsium - mitmete uuringute kohaselt põhjustab kaltsiumi lisamine annuses 500 mg päevas mangaani biosaadavuse vähenemist, kusjuures kaltsiumfosfaadil ja -karbonaadil on kõige suurem mõju ning piimast saadud kaltsiumil on kõige vähem mõju; mõned muud uuringud näitasid kaltsiumilisandite mõju mangaani metabolismile vaid minimaalselt
- Magneesium - magneesiumi lisamisega umbes 200 mg / päevas väheneb mangaani imendumine
- Fosfaat - toidus sisalduvad fosfaadid, näiteks soolatud lihast, sulatatud juustust ja karastusjookidest, kahjustavad mangaani imendumist soolestikus (mõjutades soolestikku)
- Fütiinhape, oblikhape, tanniinid - teraviljadest, kaunviljadest jms saadud fütaadid, näiteks kapsa juurviljadest saadud oksalaadid, spinat ja bataadid ning tee parkained vähendavad mangaani biosaadavust
- Raud - vastastikune imendumise pärssimine → raud ja mangaan konkureerivad samade imendumis- ja transpordimehhanismide, näiteks DMT-1, nimel.
- Mangaani imendumine toidukorrast väheneb, kui toidus sisalduv rauasisaldus suureneb, kuna enterotüütides (peensoole epiteeli rakkudes) reguleeritakse DMT-1 ekspressiooni.
- Davise ja Gregeri (1992) sõnul on raua lisamine - 60 mg päevas 4 kuu jooksul - seotud seerumi mangaanitaseme languse ja mangaanist sõltuva superoksiiddismutaasi (MnSOD) aktiivsuse vähenemisega leukotsüütides (valged verelibled), mis viitab mangaani vähenemisele. staatus
- Individuaalne rauavarustus on peamine mangaani mõjutav tegur biosaadavus. Kui rauapuudus esinemise korral võib mangaani imendumine suureneda 2–3 korda DMT-1 suurenenud ekspressiooni tõttu enterotsüütides. “Täielikud rauavarud” - mõõdetav seerumi järgi ferritiin (raua säilitav valk) tasemed on seevastu seotud soolestiku mangaani omastamise vähenemisega - rakulise DMT-1 sünteesi allareguleerimise (allareguleerimise) tõttu. Arvestades asjaolu, et rauavarud on meestel üldiselt naistega võrreldes tuvastatavad, imendavad mehed mangaani üldiselt vähem kui naised.
- Koobalt - koobalt ja mangaan häirivad üksteise soolestikus imendumist, kuna mõlemad siirdemetallid kasutavad DMT-1
Lisaks liigne tarbimine kiudainesisalduse, selle mikroelemendid kaadmium ja vask, rafineeritud süsivesikuid nagu tööstuslik suhkur ja valge jahu tooted, samuti suurenenud alkohol tarbimine vähendab ka mangaani imendumist. Samamoodi võib kasutada teatud ravimeid, näiteks magneesium- sisaldavad antatsiidid (neutraliseeriv kõht hape), lahtistid (lahtistid) ja antibiootikumidon seotud soolestiku mangaani imendumise halvenemisega, kui neid võetakse koos Mn-d sisaldavate toitudega või toidulisandid. Erinevalt eespool loetletud teguritest piim suurendab biosaadavus mangaani.
Transport ja jaotumine kehas
Imendunud mangaan transporditakse vabas vormis või seotakse alfa-2-makroglobuliinidega (valgud Euroopa veri plasma) portaali kaudu vein Euroopa maks. Seal siseneb suurem osa mangaanist enterohepaatiline vereringe (maks-rappima ringlus), mis hõlmab kohaletoimetamist Euroopa Liidust maks koos sapi soolestikku, seedetrakti imendumine ja portaaltransport maksa. Väike osa mangaanist vabaneb maksast vereringesse ja pärast valentset muutust Mn2 + -st Mn3 + -ks, mis toimub oksüdeerumisel koeruloplasmiin (alfa-2 globuliin veri plasma), on seotud transferriin (beeta-globuliin, mis vastutab peamiselt raua transpordi eest) või spetsiifiline transpordivalk, näiteks beeta-1-globuliin, mis tuleb võtta väljaspool maksa (väljaspool maksa) kudedes. Kuna mangaan konkureerib rauaga sama transpordi pärast valgud, mangaani sidumine transferriin aastal on suurenenud rauapuudus, samas kui selle raua ülejääk on vähenenud. Kõrge rauasisaldus kehas võib lõppkokkuvõttes olla viima vähendatud mangaani kontsentratsioonile kudedes ja seega mangaanist sõltuvate ensüümide aktiivsuse vähenemisele. Samuti veetakse sisse mangaani veri plasma kui komponent erütrotsüüdid (punased verelibled) - seotud porfüriiniga (orgaaniline keemiline värv, mis koosneb neljast pürroolitsüklist). Inimese keha mangaanisisaldus on umbes 10-40 mg. Keskmine kude kontsentratsioon mangaani sisaldus varieerub vahemikus 0.17-0.28 mg / kg kehakaalu kohta ja on oluliselt madalam kui raua ja tsink. Ligikaudu 25% kogu keha mangaanist leidub luudes, peamiselt luuüdi. Suuri mangaani kontsentratsioone võib tuvastada ka maksas, neer, pankreas (pankreas), hüpofüüsi (hüpofüüsi) ja soolestikus epiteel (soolestik limaskest). Mangaani leidub ka aastal juuksed, lihased, piimanäärmed ja higi. Lastel ja noortel loomadel on mangaan eelistatult kontsentreeritud spetsiifilistesse aju piirkondades. Rakusiseselt (rakkudes) on mangaan peamiselt lokaliseeritud mitokondrid (Rakkude „energiaelektrijaamad”), kus mikroelement toimib teatud ensüümsüsteemide, näiteks püruvaat karboksülaas (glükoneogenees (karboksülaasi uus moodustumine) glükoos orgaanilistest mitte-süsivesikute eelkäijatest, näiteks püruvaadist) ja prolidaas (aminohappe proliini kollageen (rakuvälise maatriksi kõige olulisem struktuurvalk, näiteks kõhr, luud, Kõõlused, nahk ja laevad)). Veelgi enam, mangaanibassein on saadaval lüsosoomides (rakuorganellid, mis talletavad ensüüme endogeensete (rakuliste) ja eksogeensete (mitte-rakuliste) materjalide - bakteriaalsete, viiruslike jms) lagundamiseks ja teiste hulgas ka tuumas. Spetsiifiline ladustamine valgudNagu ferritiin raua puhul ei ole mangaani tuntud. Seega, erinevalt rauast ja vask, ei ladustata mikroelementi maksa suure sissevõtu korral, vaid see akumuleerub (koguneb) teatud kudedes, näiteks aju. Sel põhjusel on mangaan suurtes annustes toksiline (mürgine) toime. Toiduga liialdamisest tingitud mangaanimürgistusi ei ole täheldatud. Suure mangaanisisaldusega joogivee ja mineraalvee (suurim lubatud mangaan) tarbimise korral kontsentratsioon joogivees: 0.05 mg / l), pikaajaline mangaani tarbimine toidulisandidja tööalane krooniline kokkupuude - sissehingamine Mn sisaldavate tolmude või aurude sisaldus (> 1 mg / m3 õhku) mangaanikaevandustes, mangaaniveskites, metallisulatustes, metallitööstuse tehastes ja magneesiumoksiidi töötlevates tehastes - võib siiski põhjustada joobeseisundit mikroelementidega, eriti lastel -. - mangaani sooduskogunemise tõttu aju [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangaan joogiveest ja toidulisandid on rohkem kättesaadav kui toiduga, mille tulemuseks on mikroelemendi suurem kuhjumine kehas, peamiselt ajus. Mangaani osakesed sisse hingatud hingamisteed, erinevalt soolestikus imendunud mangaanist, transporditakse otse ajju, ilma et see esmalt maksas metaboliseeruks (metaboliseeruks). Mn3 + kõrge kontsentratsioon viima oksüdatiivseks muundamiseks neurotransmitter dopamiini trihüdroksüühendiks, mis kahjustab dopamiini sünteesivaid neuroneid keskosas närvisüsteem (CNS). Mangaanimürgistuse sümptomid tulenevad seega a dopamiini puudulikkust ja mõjutavad eriti kesknärvisüsteemi. Lisaks on kahjustatud maks, pankreas ja kopsud - köha, bronhiit (bronhide põletik) Ja kopsupõletik (kopsupõletik) sissehingatavate mangaani osakeste tõttu - võib ka tekkida. Kerge mangaanimürgitus põhjustab mittespetsiifilisi sümptomeid, nagu rohke higistamine, väsimusja pearinglus. Mangaani kõrgemal tasemel on kesknärvisümptomid silmatorkavad, alustades apaatiast (loidus), asteeniast (nõrkus), anoreksia (isukaotus), unetus (unehäired) ja müalgia (lihased valu) ja progresseeruvad sensoorseteks häireteks, reflekside kõrvalekalleteks, lihasteks krambidja kõnnaku ebakindlus koos latero-, pro- ja retropulsiooniga (kalduvus langeda küljele, ettepoole, tahapoole). Hilistel etappidel sümptomid sarnased Parkinsoni tõbi (neuroloogiline häire, mida iseloomustab dopamiini), nagu rangus (lihase jäikus), värisemine (lihasvärin), kehahoiaku ebastabiilsus (kehahoiaku ebastabiilsus), bradükineesia (aeglustunud liikumine) kuni akineesia (vähene liikumine) ja / või vaimsed häired, nagu ärrituvus, agressiivsus, depressioondesorientatsioon, mälu kaotus ja hallutsinatsioonid - "mangaaniline hullus". Need sümptomid reageerivad osaliselt ravi koos L-dopaga (L-3,4-dihüdroksüfenüülalaniin endogeense dopamiini sünteesi jaoks). Lisaks inimestele, kes on oma ameti tõttu aastaid sisse hinganud mangaani osakesi või tarbinud Mn-rikkalikku joogi- ja mineraalvett või Mn-i sisaldavaid lisandeid samuti suurenenud mangaanimürgituse risk järgmistes isikute või haiguste rühmades:
- Isikud, eriti vastsündinud, imikud ja väikelapsed, kes saavad kogu parenteraalset toitumist (TPE, kunstlik toitmine, mis möödub seedetraktist) - liigne mangaani kontsentratsioon infusioonilahuses ja / või toitainelahuse saastumine mangaaniga võib põhjustada joobeseisundit; Mn-sisaldava TPE-ga imikud puutuvad kokku mangaani kontsentratsioonidega, mis on umbes 100 korda suuremad kui rinnaga toitvad imikud
- Krooniline maksahaigus - sapi moodustumise halvenemine ja soolestikusse viimise vähenemine põhjustab mangaani eritumise vähenemist väljaheites, mille tulemuseks on mangaani kontsentratsiooni suurenemine seerumis
- Vastsündinud - mangaani eelistatav kontsentratsioon ajus, osalt tänu transferriiniretseptorite suurenenud ekspressioonile arenevates neuronites ja osaliselt mangaani piiratud väljaheidete tõttu väljaheitega (väljaheitega) sapi tootmiseks veel küpse maksatalitluse tõttu
- Lapsed - erinevalt täiskasvanutest imikutel ja lastel on soolestikus mangaan suurem ja imendub sapiga vähem (sapi mõjutab) mangaan (mangaaniga eritub)
- Eakad (> 50-aastased) - tõenäolisemalt on maksahaigus, mis on seotud mangaani eritumise vähenemise ja seerumi mangaani kontsentratsiooni suurenemisega võrreldes noorte täiskasvanutega
- Rauavaegus - mangaani imendumine on suurenenud DMT-1 suurenenud inkorporeerumise tõttu enterotsüütide harjapiirdemembraani (peensoole rakud) epiteel).
Suure joobeseisundi riski tõttu on mangaani jaoks spetsiifiline UL (inglise keeles: Tolerable Upper Intake Level - maksimaalne mikrotoitainete kogus, mis ei põhjusta kõrvaltoimeid peaaegu kõigil vanustel inimestel, kui seda võetakse iga päev). FNB (Toidu- ja toitumisameti, Meditsiiniinstituut) andmetel on UL lastele vanuses 1-3, 4-8 ja 9-13 vastavalt 2 mg, 3 mg ja 6 mg päevas; noorukitele (14-18-aastased) 9 mg päevas; ja täiskasvanutele (≥ 19 aastat) 11 mg päevas. Imikute (0-12 kuud) puhul ei ole mangaani UL-i veel kindlaks tehtud. Siin peaks mangaani tarbimine toimuma ainult läbi rinnapiim või rinnapiimaasendajad ja toidud. Kuna eakad (> 50-aastased) on mangaanimürgitusele vastuvõtlikumad kui noored täiskasvanud, muu hulgas maksahaiguste suurema esinemissageduse tõttu, on Ühendkuningriigi riiklik eksperdirühm määranud vastuvõetava kogu mangaani tarbimise (ohutu mangaan, mis ei põhjusta kahjustavat toimet kogu elu jooksul saadud kogu elu jooksul) selle vanuserühma puhul 8.7 mg päevas.
Eritumine
Mangaani eritumine toimub suures osas sapi väljaheitega (väljaheide) (99%) ja ainult vähesel määral neer koos uriiniga (<0.1%). Mangaani eritumine inimestel on kahefaasiline, poolväärtusaeg on 13-34 päeva. Mangaani homöostaasi reguleeritakse peamiselt endogeense (endogeense) eritumise, mitte soole imendumise, reguleerimisega. Maks on selles protsessis ülioluline, vabastades mangaani soolestikku koos sapi muutuvates kogustes, sõltuvalt tarneolekust. Mangaani ülejäägi korral ületab eritumine soole reabsorptsiooni, puuduse korral imendub soolestikus tagasi rohkem mangaani, kui eritub väljaheitega. Vastsündinutel pole see homöostaatiline regulatsioon veel täielikult välja töötatud. Erinevalt mangaani reabsorptsioonist ei mõjuta teiste keemiliselt sarnaste ainete endogeenne seisund mangaani eritumist. mikroelemendid, nagu näitavad uuringud radiomärgistatud mangaaniga.
