Mangan je kemični element s simbolom elementa Mn. To je 12. najbolj razširjeni element v zemeljski skorji s približno 0.1% - hidrosfera (površina in podzemlje vode) in litosfera (zemeljska skorja, vključno z zunanjim delom zunanjega plašča) - in tretja najpogostejša prehodna kovina po železo in titan. Med možnimi stopnjami oksidacije so najpomembnejša Mn-3 do Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + in Mn7 +. V bioloških sistemih je Mn2 + (mangan II) je prevladujoča oblika skupaj z Mn3 +. Mangan je sestavni del> 100 minerali vključno s sulfidi, oksidi, karbonati, silikati, fosfati in borati. Mangan II soli, z izjemo mangana fosfat in manganov karbonat, so običajno dobro topni v vodeker so manganove spojine v višjih stopnjah oksidacije običajno slabo topne. V človeškem organizmu ima mangan vlogo posebne sestavne sestavine nekaterih encimi, kot je npr antioksidant superoksid dismutaza (MnSOD, pretvorba superoksidnih anionov, ki nastanejo endogeno med celičnim dihanjem, v vodik peroksid, ki se zmanjša na vode drugi encimi in tako razstrupljena) in arginaza (razgradnja aminokisline arginin na ornitin in sečnina), ki je vključena v cikel sečnine (pretvorba dušik (N) vsebujejo razgradne produkte, zlasti amonij (NH4 +) v sečnino, ki se izloča skozi ledvice → razstrupljanje of amoniak (NH3)), igrajo bistveno vlogo. Poleg tega je mangan - bodisi s konformacijsko spremembo beljakovin bodisi z vezavo na substrat - aktivator oziroma kofaktor številnih encimi, kot je glikoziltransferaza pri sintezi glikozaminoglikanov (linearna, zgrajena iz ponavljajočih se disaharidnih enot, kisla polisaharidi) in proteoglikani (močno glikozilirani glikoproteini, sestavljeni iz beljakovin in enega ali več kovalentno vezanih glikozaminoglikanov), sta pomembna sestavina zunajceličnega matriksa (zunajcelični matriks, medcelična snov, ECM, ECM; tkivo, ki leži med celicami - v medceličnem prostoru ), kot naprimer hrustanec in kosti. Vezava mangana (Mn2 + na Mn7 +) na njegove ligande poteka prednostno preko kisik (simbol elementa: O). Mangan je element na sledovih, ki je na eni strani bistven (potreben za življenje) in ima na drugi strani visoko strupenost (toksičnost), pri čemer je dvovalentni mangan (Mn2 +) bolj toksičen kot trivalentni (Mn3 +). V skladu s tem je treba paziti, da mangan zaužijemo v ustreznih količinah, vendar ne v prevelikih odmerkih. Mangan je zaradi vseprisotnega pojavljanja prisoten v vseh rastlinskih in živalskih tkivih (latinsko ubique: »povsod razporejen«), pri čemer so reproduktivni organi rastlin najbogatejši z manganom. Medtem ko so velike količine mangana včasih v živilih rastlinskega izvora, kot so polnozrnata žita, riž, stročnice (stročnice), oreški, zelenolistna zelenjava, sadje in čajni listi, vsebnost mangana v živilih živalskega izvora, kot so meso, ribe in mlekoin v visoko prečiščenem škrobu in sladkorja izdelkov je običajno zelo nizka.
Absorpcija
Ustno dobavljeni mangan vstopi v Tanko črevo za absorpcija. Do danes je o mehanizmu malo znanja. Nekateri avtorji so dokazali, da mangan deli enako absorpcija pot z elementom v sledovih železo. Skladno s tem se mangan v obliki Mn2 + absorbira v enterocite (celice tankega črevesa epitelija) pretežno v dvanajstnik (dvanajstnik) in jejunum (jejunum) s pomočjo dvovalentnega kovinskega transporterja-1 (DMT-1), ki prevaža dvovalentne prehodne kovine skupaj s protoni (H +). Ta postopek je odvisen od energije in poteka v skladu s kinetiko nasičenja. Po mnenju Tallkvist et al (2000) je mangan (Mn2 +) - analogen železo (Fe2 +) - vstopi v krvni obtok skozi bazolateralno membrano (obrnjeno stran od črevesja) enterocitov s pomočjo transportnega proteina ferroportin-1. Ali pasivno absorpcija mehanizem je na voljo za mangan, poleg aktivne absorpcije pa je potrebna nadaljnja preiskava. Stopnja absorpcije mangana iz hrane v fizioloških pogojih je med 3-8%. Lahko je višja pri dojenčkih in majhnih otrocih, v slabem stanju oskrbe z manganom ali nizkem vnosu mangana. Če ponudba mangana preseže potrebe, se biološko uporabnost zmanjšuje. Na stopnjo absorpcije mangana vplivajo številne prehranske sestavine:
- Kalcij - po več študijah dodatek kalcija s 500 mg / dan povzroči manjšo biološko uporabnost mangana, pri čemer imata največji učinek kalcijev fosfat in karbonat, najmanjši pa kalcij iz mleka; nekatere druge študije so pokazale le minimalne učinke dodajanja kalcija na presnovo mangana
- Magnezij - z dodajanjem magnezija približno 200 mg / dan se absorpcija mangana zmanjša
- Fosfati - prehranski fosfati, na primer iz suhomesnatih izdelkov, topljenega sira in brezalkoholnih pijač, poslabšajo črevesno (vplivajo na črevesje) absorpcijo mangana
- Fitinska kislina, oksalna kislina, tanini - fitati iz žit, stročnic itd., Oksalati, na primer iz zelja, špinače in sladkega krompirja, ter tanini iz čaja zmanjšujejo biološko uporabnost mangana
- Železo - medsebojno zaviranje absorpcije → železo in mangan tekmujeta za enake absorpcijske in transportne mehanizme, na primer DMT-1.
- Absorpcija mangana iz obroka se z naraščanjem vsebnosti železa v hrani zmanjša, ker je ekspresija DMT-1 v enterocitih (celicah tankega črevesnega epitelija) nižje regulirana.
- Po podatkih Davisa in Gregerja (1992) je dodajanje železa - 60 mg / dan 4 mesece - povezano z znižanjem koncentracije mangana v serumu in zmanjšano aktivnostjo superoksid dismutaze (MnSOD), odvisne od mangana, v levkocitih (belih krvnih celicah), kar kaže na zmanjšan mangan stanje
- Posamezna zaloga železa je glavni dejavnik, ki vpliva na mangan biološko uporabnost. Če pomanjkanje železa je prisotna, se lahko absorpcija mangana poveča za 2-3 krat zaradi povečane ekspresije DMT-1 v enterocitih. "Polne zaloge železa" - merljivo s serumom feritin Ravni (beljakovin za shranjevanje železa) - na drugi strani pa so povezane z zmanjšanjem privzema mangana v črevesju - zaradi znižanja regulacije (znižanja) celične sinteze DMT-1. Glede na dejstvo, da je pri moških na splošno zaznati večje zaloge železa v primerjavi z ženskami, moški na splošno absorbirajo manj mangana kot ženske.
- Kobalt - Kobalt in mangan medsebojno vplivata na črevesno absorpcijo, ker obe prehodni kovini uporabljata DMT-1
Poleg tega pretiran vnos prehranska vlaknina, od elementi v sledovih kadmija in baker, rafinirano ogljikovi hidrati kot so industrijske sladkorja in izdelki iz bele moke, pa tudi povečana alkohol manjša absorpcija mangana. Podobno je uporaba nekaterih zdravil, kot npr magnezijev-vsebujejo antacidov (nevtralizira želodec kislina), odvajala (odvajala) in antibiotiki, je povezana z okvarjeno absorpcijo mangana v črevesju, ko jih jemljemo skupaj z živili, ki vsebujejo Mn oz dodatki. V nasprotju z zgoraj naštetimi dejavniki mleko poveča biološko uporabnost mangana.
Prevoz in porazdelitev v telesu
Absorbirani mangan se prevaža v prosti obliki ali veže na alfa-2-makroglobuline (beljakovin od kri plazme) prek portala Vena k jetra. Tam večina mangana vstopi v enterohepatični obtok (jetra-črevo kroženje), ki vključuje dostavo iz jetra z žolč do črevesja, ponovne absorpcije črevesja in portalskega transporta do jeter Majhen delež mangana se sprosti iz jeter v krvni obtok in po spremembi valence iz Mn2 + v Mn3 +, ki nastane z oksidacijo z koeruloplazmin (alfa-2 globulin z kri plazme), je vezan na transferin (beta globulin, ki je v prvi vrsti odgovoren za transport železa) ali določen transportni protein, kot je beta-1 globulin, ki ga prevzamejo zunaj jetrna (zunaj jeter) tkiva. Ker mangan tekmuje z železom za isti transport beljakovin, vezava mangana na transferin se poveča v pomanjkanje železa, medtem ko se zmanjšuje v presežku železa. Končno lahko visoke ravni železa v telesu vodi zmanjšanju koncentracije mangana v tkivih in s tem zmanjšanju aktivnosti encimov, odvisnih od mangana. Mangan se prevaža tudi v kri plazma kot sestavina eritrocitov (rdeče krvne celice) - vezan na porfirin (organsko kemično barvilo, sestavljeno iz štirih pirolskih obročev). Vsebnost mangana v človeškem telesu je približno 10-40 mg. Povprečno tkivo koncentracija mangana se giblje med 0.17-0.28 mg / kg telesne teže in je bistveno nižja kot pri železu in cink. Približno 25% celotnega telesa mangana najdemo v kosti, predvsem v kostni mozeg. Visoke koncentracije mangana lahko zaznamo tudi v jetrih, ledvice, trebušna slinavka (trebušna slinavka), hipofiza (hipofiza) in črevesje epitelija (črevesna sluznica). Mangan najdemo tudi v lasje, mišice, mlečna žleza in znoj. Pri otrocih in mladih živalih je mangan prednostno koncentriran v določenih možganov regijah. Mangan je znotrajcelično (znotraj celic) v glavnem lokaliziran v mitohondriji („Energetske elektrarne“ celic), kjer element v sledovih deluje kot sestavni del ali aktivator nekaterih encimskih sistemov, kot je piruvat karboksilaza (glukoneogeneza (nova tvorba glukoze iz organskih predhodnikov, ki ne vsebujejo ogljikovih hidratov, kot je piruvat)) in prolidaze (zagotavljanje aminokislinskega prolina za sintezo kolagen (najpomembnejši strukturni protein zunajceličnega matriksa, kot je hrustanec, kosti, tetive, koža in plovila)). Poleg tega je v lizosomih (celičnih organelih, ki hranijo encime za razgradnjo endogenih (celičnih) in eksogenih (neceličnih) snovi - bakterijskih, virusnih itd.) In jedru, med drugim na voljo tudi manganov bazen). Posebno skladiščenje beljakovin, Kot je feritin za železo, niso znani po manganu. Tako za razliko od železa in baker, se element v sledovih ne shranjuje v jetrih pri velikem vnosu, ampak se kopiči (kopiči) v določenih tkivih, kot je možganov. Iz tega razloga mangan v velikih odmerkih deluje strupeno (strupeno). Zastrupitev z manganom zaradi prekomernega vnosa s hrano niso opazili. V primeru vnosa pitne in mineralne vode z visoko vsebnostjo mangana (največja dovoljena količina mangana koncentracija v pitni vodi: 0.05 mg / l), dolgotrajni vnos mangana dodatkiin poklicna kronična izpostavljenost - vdihavanje prahu ali hlapov, ki vsebujejo Mn (> 1 mg / m3 zraka) v rudnikih mangana, mlinih mangana, talilnicah kovin, tovarnah kovinske industrije in obratih za predelavo Mn - lahko pa povzroči zastrupitev z elementom v sledovih, zlasti pri otrocih zaradi prednostnega kopičenja mangana v možganov [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangan iz pitne vode in dodatki je bolj na voljo kot s hrano, kar ima za posledico večje kopičenje elementa v sledovih v telesu, predvsem v možganih. Delci mangana, ki se vdihavajo skozi dihalni traktv nasprotju s črevesno absorbiranim manganom se prenašajo neposredno v možgane, ne da bi se prej presnovili (presnovili) v jetrih. Visoke koncentracije Mn3 + vodi v oksidativno pretvorbo nevrotransmiter dopamin na trihidroksi spojino, ki v osrednjem delu poškoduje nevrone, ki sintetizirajo dopamin živčni sistem (CNS). Simptomi zastrupitve z manganom so tako posledica a dopamin pomanjkanje in vplivajo zlasti na CNS. Poleg tega poškodbe jeter, trebušne slinavke in pljuč - kašelj, bronhitis (vnetje bronhijev) in pljučnica (vnetje pljuč) zaradi vdihanih delcev mangana - lahko se tudi pojavi. Blaga zastrupitev z manganom povzroči nespecifične simptome, kot je močno znojenje, utrujenostin omotica. Pri višjih koncentracijah mangana so vidni simptomi osrednjega živca, začenši z apatijo (brezvoljnost), astenijo (šibkost), anoreksija (izguba apetita), nespečnost (motnje spanja) in mialgija (mišice bolečina) in napredujejo do senzoričnih motenj, refleksnih nepravilnosti, mišic krčiin nestabilnost hoje pri latero-, pro- in retropulsiji (težnja k padcu vstran, naprej, nazaj). V poznih fazah simptomi podobni Parkinsonova bolezen (nevrološka motnja, za katero je značilno pomanjkanje dopamin), kot je togost (mišična togost), tremor (mišični tremor), posturalna nestabilnost (posturalna nestabilnost), bradikinezija (upočasnjeni gibi) do akinezije (pomanjkanje gibanja) in / ali duševne motnje, kot so razdražljivost, agresivnost, depresija, dezorientacija, spomin izguba in halucinacije - "manganska norost." Ti simptomi se delno odzovejo terapija z L-dopo (L-3,4-dihidroksifenilalanin za endogeno sintezo dopamina). Poleg posameznikov, ki so že vrsto let vdihavali delce mangana ali uživali Mn bogato pitno in mineralno vodo ali dodatke, ki vsebujejo Mn, obstaja tudi povečano tveganje zastrupitve z manganom pri naslednjih skupinah posameznikov ali bolezni:
- Posamezniki, zlasti novorojenčki, dojenčki in majhni otroci, na popolni parenteralni prehrani (TPE, oblika umetnega hranjenja, ki obide prebavila) - prekomerna koncentracija mangana v raztopini za infundiranje in / ali onesnaženje hranilne raztopine z manganom lahko povzroči zastrupitev; dojenčki na Tn, ki vsebujejo Mn, so izpostavljeni koncentraciji mangana približno 100-krat višji od dojenčkov
- Kronična bolezen jeter - moteno tvorjenje žolča v jetrih in zmanjšana dostava v črevesje vodi do zmanjšanega izločanja mangana v blatu, kar povzroči zvišanje koncentracije mangana v serumu
- Novorojenčki - prednostna koncentracija mangana v možganih, deloma zaradi povečane ekspresije receptorjev za transferin v razvijajočih se nevronih in deloma zaradi omejene izločitve mangana z blatom (blatom), ki je posledica še nedorečene funkcije jeter za proizvodnjo žolča
- Otroci - v nasprotju z odraslimi imajo dojenčki in otroci večjo absorpcijo mangana v črevesju in nižjo izločanje mangana (ki vpliva na žolč) (izločanje mangana)
- Starejši (> 50 let) - bolj verjetno je, da imajo jetrno bolezen, povezano z zmanjšanim izločanjem mangana in povečano koncentracijo mangana v serumu, v primerjavi z mladimi odraslimi
- Pomanjkanje železa - absorpcija mangana se poveča zaradi povečanega vključevanja DMT-1 v mejno membrano krtačk enterocitov (celic tankega črevesja) epitelija).
Zaradi velikega tveganja zastrupitve je za mangan določen UL (angleško: Tolerable Upper Intake Level - največja količina mikrohranila, ki pri skoraj vseh posameznikih katere koli starosti ne povzroča stranskih učinkov). Po podatkih FNB (Odbor za prehrano in prehrano, Medicinski inštitut) je UL za otroke med 1-3, 4-8 in 9-13 let 2 mg, 3 mg in 6 mg / dan; za mladostnike (14-18 let), 9 mg / dan; za odrasle (≥ 19 let) pa 11 mg / dan. Za dojenčke (od 0 do 12 mesecev) še ni določena UL za mangan. Tu naj bo vnos mangana izključno skozi Materino mleko ali nadomestki materinega mleka in hrana. Ker so starejši (> 50 let) zastrupljeni z manganom bolj dovzetni kot mladi odrasli zaradi med drugim večje incidence bolezni jeter, je nacionalna strokovna skupina Združenega kraljestva določila sprejemljiv skupni vnos mangana (varna najvišja mangana, ki ne bo povzročil škodljivi učinki dnevni vnos iz vseh virov) 8.7 mg / dan za to starostno skupino.
Izločanje
Izločanje mangana v glavnem poteka preko žolč z blatom (blato) (99%) in le rahlo preko ledvice z urinom (<0.1%). Izločanje mangana pri ljudeh je dvofazno z razpolovnimi časi 13-34 dni. Manganova homeostaza se uravnava predvsem s prilagajanjem endogenega (endogenega) izločanja in ne s črevesno absorpcijo. V tem procesu so ključnega pomena jetra, ki sproščajo mangan v črevesje žolč v spremenljivih količinah, odvisno od stanja oskrbe. Pri presežku mangana izločanje presega črevesno reabsorpcijo, pri pomanjkanju pa se v črevesju ponovno absorbira več mangana, kot se izloči z blatom. Pri novorojenčkih ta homeostatska ureditev še ni popolnoma razvita. V nasprotju z reabsorpcijo mangana na izločanje mangana ne vpliva stanje endogene oskrbe drugih kemično podobnih elementi v sledovih, kot kažejo študije z radioaktivno označenim manganom.
