Mangan je kemijski element sa simbolom elementa Mn. 12. je najrasprostranjeniji element u Zemljinoj kori s oko 0.1% - hidrosfera (površinska i podzemna voda) i litosfera (Zemljina kora uključujući vanjski dio vanjskog plašta) uključeni - i treći najzastupljeniji prijelazni metal nakon željezo i titana. Od mogućih stanja oksidacije Mn-3 do Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + i Mn7 + su najznačajnija. U biološkim sustavima Mn2 + (mangan II) je pretežni oblik zajedno s Mn3 +. Mangan je sastojak> 100 minerala uključujući sulfide, okside, karbonate, silikate, fosfate i borate. Mangan II soli, s izuzetkom mangana fosfat i mangan karbonat, obično su lako topljivi u voda, dok su spojevi mangana u višim oksidacijskim stanjima obično slabo topljivi. U ljudskom organizmu mangan igra ulogu određene sastavne komponente određenog enzimi, kao antioksidans superoksid dismutaza (MnSOD, pretvorba superoksidnih aniona koji nastaju endogeno tijekom staničnog disanja u vodik peroksid, koji se reducira na voda od strane drugih enzimi a time i detoksificirane) i arginaze (razgradnja aminokiseline arginin na ornitin i urea), koji je integriran u ciklus uree (pretvorba dušik (N) koji sadrže produkte razgradnje, posebno amonij (NH4 +) do uree koja se izlučuje putem bubrega → detoksikacija of amonijak (NH3)), igraju bitnu ulogu. Uz to, mangan je, bilo konformacijskom promjenom proteina, bilo vezanjem na supstrat, aktivator, odnosno kofaktor brojnih enzimi, kao što je glikoziltransferaza u sintezi glikozaminoglikana (linearna građena od ponavljajućih disaharidnih jedinica, kisela polisaharide) i proteoglikani (jako glikozilirani glikoproteini koji se sastoje od proteina i jednog ili više kovalentno vezanih glikozaminoglikana), važna su sastavnica izvanstaničnog matriksa (izvanstanični matriks, međustanična tvar, ECM, ECM; tkivo koje leži između stanica - u međustaničnom prostoru ), kao što su hrskavica i kosti. Vezanje mangana (Mn2 + na Mn7 +) na njegove ligande odvija se prvenstveno putem kisik (simbol elementa: O). Mangan je element u tragovima koji je s jedne strane bitan (neophodan za život), a s druge strane ima visoku toksičnost (toksičnost), s tim da je dvovalentni mangan (Mn2 +) toksičniji od trovalentnog (Mn3 +). Sukladno tome, treba paziti da se mangan unosi u odgovarajućim količinama, ali ne u prekomjernim dozama. Mangan je prisutan u svim biljnim i životinjskim tkivima zbog svoje sveprisutne pojave (latinski ubique: "posvuda rasprostranjen"), s time da su reproduktivni organi biljaka najbogatiji manganom. Iako se velike količine mangana ponekad nalaze u hrani biljnog podrijetla, kao što su cjelovite žitarice, riža, mahunarke (mahunarke), orašasto voće, zeleno lisnato povrće, voće i listovi čaja, sadržaj mangana u hrani životinjskog podrijetla, poput mesa, ribe i mlijeko, te u visoko pročišćenom škrobu i šećer proizvodi su obično vrlo niski.
Apsorpcija
Oralno opskrbljeni mangan ulazi u tankog crijeva za apsorpcija. Do danas je malo znanja o mehanizmu. Neki su autori pokazali da mangan dijeli isto apsorpcija put s elementom u tragovima željezo. Sukladno tome, mangan u obliku Mn2 + apsorbira se u enterocite (stanice tankog crijeva epitelijum) pretežno u dvanaesnika (duodenum) i jejunum (jejunum) uz pomoć dvovalentnog transportera metala-1 (DMT-1), koji transportira dvovalentne prijelazne metale zajedno s protonima (H +). Ovaj proces ovisi o energiji i odvija se prema kinetikama zasićenja. Prema Tallkvistu i suradnicima (2000), mangan (Mn2 +) - analogno željezo (Fe2 +) - ulazi u krvotok kroz bazolateralnu membranu (okrenutu prema crijevu) enterocita pomoću transportnog proteina ferroportin-1. Bilo pasivno apsorpcija Dostupan je mehanizam za mangan, a osim aktivne apsorpcije potrebno je daljnje istraživanje. Stopa apsorpcije mangana iz hrane u fiziološkim uvjetima je između 3-8%. Može biti veća kod novorođenčadi i male djece, slabog stanja opskrbe manganom ili niskog unosa mangana. Kada opskrba manganom premaši potrebe, njegova bioraspoloživost smanjuje. Na razinu apsorpcije mangana utječu brojne dijetalne komponente:
- Kalcij - prema nekoliko studija, dodatak kalcija u dozi od 500 mg / dan rezultira smanjenom bioraspoloživošću mangana, pri čemu kalcij fosfat i karbonat imaju najveći učinak, a kalcij iz mlijeka najmanje; neke druge studije pokazale su samo minimalne učinke dodataka kalcija na metabolizam mangana
- Magnezij - s dodavanjem magnezija od oko 200 mg / dan, apsorpcija mangana je smanjena
- Fosfati - dijetalni fosfati, poput suhomesnatih proizvoda, topljenog sira i bezalkoholnih pića, smanjuju crijevnu (utječući na crijeva) apsorpciju mangana
- Fitinska kiselina, oksalna kiselina, tanini - fitati iz žitarica, mahunarki itd., Oksalati, na primjer, iz povrća kupusa, špinata i batata, te tanini iz čaja smanjuju bioraspoloživost mangana
- Željezo - međusobna inhibicija apsorpcije → željezo i mangan natječu se za iste mehanizme apsorpcije i transporta, na primjer, DMT-1.
- Apsorpcija mangana iz obroka smanjuje se kako se povećava dijetni sadržaj željeza jer je ekspresija DMT-1 u enterocitima (stanice epitela tankog crijeva) smanjeno regulirana
- Prema Davisu i Gregeru (1992), dodatak željeza - 60 mg / dan tijekom 4 mjeseca - povezan je sa smanjenom razinom mangana u serumu i smanjenom aktivnošću superoksid dismutaze (MnSOD) ovisne o manganu u leukocitima (bijele krvne stanice), što ukazuje na smanjeni mangan status
- Pojedinačna opskrba željezom glavni je čimbenik koji utječe na mangan bioraspoloživost, Ako nedostatak željeza Apsorpcija mangana može se povećati 2-3 puta zbog povećane ekspresije DMT-1 u enterocitima. “Pune zalihe željeza” - mjerljive serumom feritin Razine (proteina za skladištenje željeza) - s druge strane, povezane su sa smanjenjem unosa mangana u crijevima - zbog smanjenja regulacije (smanjenja) stanične sinteze DMT-1. U svjetlu činjenice da su veće zalihe željeza općenito uočljive kod muškaraca u usporedbi sa ženama, muškarci uglavnom apsorbiraju manje mangana od žena.
- Kobalt - Kobalt i mangan međusobno ometaju crijevnu apsorpciju jer oba prijelazna metala koriste DMT-1
Osim toga, prekomjerni unos dijetalna vlakna, od elementi u tragovima kadmium i bakar, profinjenog ugljikohidrati kao što su industrijske šećer i proizvodi od bijelog brašna, kao i povećani alkohol konzumacija, također dovodi do smanjene apsorpcije mangana. Slično tome, upotreba određenih lijekova, kao što je magnezijkoji sadržava antacidi (neutralizirajući želudac kiselina), laksativi (laksativi), i antibiotici, povezan je s oštećenom apsorpcijom mangana u crijevima kada se uzimaju zajedno s hranom koja sadrži Mn ili dodataka. Za razliku od gore navedenih čimbenika, mlijeko povećava bioraspoloživost mangana.
Transport i raspodjela u tijelu
Apsorbirani mangan transportira se u slobodnom obliku ili veže za alfa-2-makroglobuline (proteini od krv plazma) putem portala vena prema jetra. Tamo većina mangana ulazi u enterohepatična cirkulacija (jetra-crijevo Cirkulacija), koja uključuje dostavu iz jetra s žuč do crijeva, apsorpcija u ponovnom crijevu i portalni transport do jetre. Mali udio mangana oslobađa se iz jetre u krvotok i nakon valentne promjene s Mn2 + na Mn3 +, koja nastaje oksidacijom koeruloplazmin (alfa-2 globulin od krv plazma), vezan je za transferina (beta globulin, koji je prvenstveno odgovoran za transport željeza) ili specifični transportni protein, poput beta-1 globulina, koji se uzima vanhepatičkim (izvan jetre) tkivima. Budući da se mangan natječe sa željezom za isti transport proteini, vezanje mangana na transferina je povećan u nedostatak željeza, dok se smanjuje u višku željeza. Visoka razina željeza u tijelu u konačnici može dovesti na smanjenu koncentraciju mangana u tkivima i time na smanjenu aktivnost enzima ovisnih o manganu. Mangan se također prevozi u krv plazma kao komponenta eritrociti (crvene krvne stanice) - vezan za porfirin (organska kemijska boja koja se sastoji od četiri pirolna prstena). Sadržaj mangana u ljudskom tijelu je oko 10-40 mg. Prosječno tkivo koncentracija mangana varira između 0.17-0.28 mg / kg tjelesne težine i znatno je niža od željeza i cink. Otprilike 25% ukupnog tjelesnog mangana nalazi se u kostima, prvenstveno u koštana srž. Visoke koncentracije mangana također se mogu otkriti u jetri, bubreg, gušterača (gušterača), hipofiza (hipofiza), i crijeva epitelijum (crijevni sluznica). Mangan se također nalazi u kosa, mišića, mliječne žlijezde i znoja. U djece i mladih životinja mangan je poželjno koncentriran u specifičnim mozak regijama. Unutarstanično (unutar stanica) mangan je uglavnom lokaliziran u mitohondriji („Energetske elektrane“ stanica), gdje element u tragovima djeluje kao integralna komponenta ili aktivator određenih enzimskih sustava, kao što je piruvat karboksilaza (glukoneogeneza (nova formacija glukoza iz organskih prekursora koji nisu ugljikohidrati, poput piruvata)) i prolidaze (opskrba aminokiselinom prolinom za sintezu kolagen (najvažniji strukturni protein izvanstaničnog matriksa, kao što je hrskavica, kosti, tetive, koža i posuđe))). Nadalje, bazen mangana dostupan je u lizosomima (stanične organele koji pohranjuju enzime za razgradnju endogenih (staničnih) i egzogenih (nećelijskih) materijala - bakterijskih, virusnih, itd.) I u jezgri, između ostalog. Određena pohrana proteini, Kao što su feritin za željezo, nisu poznati po manganu. Dakle, za razliku od željeza i bakar, element u tragovima se ne pohranjuje u jetri pri velikom unosu, već se nakuplja (nakuplja) u određenim tkivima, poput mozak. Iz tog razloga, mangan ima toksični (otrovni) učinak u velikim dozama. Opijenosti manganom zbog pretjeranog unosa prehrane nisu primijećene. U slučaju unosa pitke i mineralne vode s visokim udjelom mangana (maksimalno dopušteni mangan koncentracija u vodi za piće: 0.05 mg / l), dugotrajni unos mangana dodataka, i profesionalna kronična izloženost - udisanje prašine ili isparenja koja sadrže Mn (> 1 mg / m3 zraka) u rudnicima mangana, mlinovima mangana, topionicama metala, tvornicama metalske industrije i pogonima za preradu Mn - mogu, međutim, rezultirati intoksikacijom elementom u tragovima, posebno kod djece zbog preferencijalnog nakupljanja mangana u mozak [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangan iz vode za piće i dodataka je dostupniji nego iz hrane, što rezultira većim nakupljanjem elementa u tragovima u tijelu, prvenstveno u mozgu. Čestice mangana udisane kroz dišni putza razliku od crijevno apsorbiranog mangana, prevoze se izravno u mozak, a da se prethodno ne metaboliziraju (metaboliziraju) u jetri. Visoke koncentracije Mn3 + dovesti u oksidacijsku pretvorbu neurotransmiter dopamin na trihidroksi spoj koji oštećuje neurone koji sintetiziraju dopamin u središnjem dijelu živčani sustav (CNS). Simptomi intoksikacije manganom stoga proizlaze iz dopamin nedostatak i posebno utječu na CNS. Uz to, oštećenje jetre, gušterače i pluća - kašalj, bronhitis (upala bronha) I pneumonija (upala pluća) uslijed udisanja čestica mangana - također se može dogoditi. Blaga opijenost manganom rezultira nespecifičnim simptomima, poput obilnog znojenja, umor, i vrtoglavica. Na višim razinama mangana, centralni živčani simptomi su istaknuti, počevši od apatije (bezvoljnosti), astenije (slabosti), anoreksija (gubitak apetita), nesanica (poremećaji spavanja) i mijalgija (mišići bol) i napreduju do senzornih poremećaja, abnormalnosti refleksa, mišića grčevi u želucu, i nesigurnost u hodu s latero-, pro- i retropulsijom (tendencija pada u stranu, naprijed, nazad). U kasnim fazama simptomi slični Parkinsonovu bolest (neurološki poremećaj karakteriziran nedostatkom dopamin), poput rigoroznosti (krutosti mišića), tremor (mišićni tremor), posturalna nestabilnost (posturalna nestabilnost), bradikinezija (usporeni pokreti) do akinezije (nedostatak pokreta) i / ili mentalni poremećaji poput razdražljivosti, agresivnosti, depresija, dezorijentacija, memorija gubitak i halucinacije - "mangansko ludilo." Ovi simptomi djelomično reagiraju na terapija s L-dopom (L-3,4-dihidroksifenilalanin za endogenu sintezu dopamina). Pored pojedinaca koji su udisali čestice mangana ili konzumirali Mn bogatu pitku i mineralnu vodu ili dodatke koji sadrže Mn dugi niz godina zbog svog zanimanja također povećani rizik od intoksikacije manganom u sljedećim skupinama pojedinaca ili bolesti:
- Pojedinci, posebno novorođenčad, novorođenčad i mala djeca, na ukupnoj parenteralnoj prehrani (TPE, oblik umjetnog hranjenja koji zaobilazi gastrointestinalni trakt) - prekomjerna koncentracija mangana u otopini za infuziju i / ili onečišćenje hranjive otopine manganom može uzrokovati opijenost; dojenčad na TPE koja sadrži Mn izložena je koncentraciji mangana otprilike 100 puta većoj od dojene dojenčadi
- Kronična bolest jetre - oslabljeno stvaranje žuči u jetri i smanjena dostava u crijeva dovodi do smanjenog izlučivanja mangana u stolici što rezultira povećanom koncentracijom mangana u serumu
- Novorođenčad - preferencijalna koncentracija mangana u mozgu, dijelom zbog povećane ekspresije receptora transferina u neuronima u razvoju, a dijelom zbog ograničene eliminacije mangana s fecesom (stolicom) kao rezultat još nedovoljno sazrele funkcije jetre za stvaranje žuči
- Djeca - za razliku od odraslih, novorođenčad i djeca imaju veću apsorpciju mangana u crijevima i nižu bilijarnu (utječu na žuč) izlučivanje mangana (izlučivanje mangana)
- Starije osobe (> 50 godina) - vjerojatnije je da imaju bolest jetre povezanu sa smanjenim izlučivanjem mangana i povećanom koncentracijom mangana u serumu u usporedbi s mladim odraslima
- Nedostatak željeza - povećana je apsorpcija mangana zbog povećane ugradnje DMT-1 u rubnu membranu četkica enterocita (stanice tankog crijeva) epitelijum).
Zbog visokog rizika od opijenosti, specifična UL (engleski: Tolerable Upper Intake Level - maksimalna količina mikroelementa koja ne uzrokuje nikakve nuspojave kod gotovo svih osoba bilo koje dobi kada se uzima dnevno) za mangan. Prema FNB-u (Odbor za hranu i prehranu, Medicinski institut), UL za djecu od 1-3, 4-8 i 9-13 godina iznosi 2 mg, 3 mg i 6 mg / dan; za adolescente (14-18 godina), 9 mg / dan; a za odrasle (≥ 19 godina) 11 mg / dan. Za dojenčad (0-12 mjeseci) još nije utvrđena UL za mangan. Ovdje bi unos mangana trebao biti isključivo kroz majčino mlijeko ili zamjene za majčino mlijeko i hranu. Budući da su starije osobe (> 50 godina) podložnije intoksikaciji manganom od mladih odraslih zbog, između ostalog, veće učestalosti bolesti jetre, Nacionalna stručna skupina Ujedinjenog Kraljevstva postavila je prihvatljivi ukupni unos mangana (sigurna maksimalna razina mangan koji neće uzrokovati štetni učinci s dnevnim unosom iz svih izvora tijekom života) od 8.7 mg / dan za ovu dobnu skupinu.
izlučivanje
Izlučivanje mangana uglavnom se vrši putem žuč s izmetom (stolicom) (99%) i samo malo preko bubreg s urinom (<0.1%). Izlučivanje mangana u ljudi je dvofazno s poluvijekovima od 13-34 dana. Homeostaza mangana regulira se prvenstveno prilagođavanjem endogenog (endogenog) izlučivanja, umjesto crijevnom apsorpcijom. Jetra je od presudne važnosti u ovom procesu, ispuštajući mangan u crijeva zajedno s žuč u promjenjivim količinama, ovisno o stanju opskrbe. U suvišku mangana, izlučivanje premašuje crijevnu reapsorpciju, dok se u nedostatku više mangana reapsorbira u crijevima nego što se izlučuje fecesom. U novorođenčadi ova homeostatska regulacija još nije u potpunosti razvijena. Za razliku od reapsorpcije mangana, na izlučivanje mangana ne utječe status endogene opskrbe drugih kemijski sličnih elementi u tragovima, što pokazuju studije s radioaktivno obilježenim manganom.
