Манган е химичен елемент със символа на елемента Mn. Това е 12-ият най-разпространен елемент в земната кора с около 0.1% - хидросфера (повърхностна и подземна вода) и литосфера (земна кора, включително външната част на външната мантия) - и третият най-разпространен преходен метал след желязо и титан. От възможните степени на окисление Mn-3 до Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + и Mn7 + са най-значими. В биологичните системи Mn2 + (манган II) е преобладаващата форма заедно с Mn3 +. Манган е съставен от> 100 полезни изкопаеми включително сулфиди, оксиди, карбонати, силикати, фосфати и борати. Манган II соли, с изключение на манган фосфат и манганов карбонат, обикновено са лесно разтворими в вода, докато мангановите съединения в по-високи степени на окисление обикновено са слабо разтворими. В човешкия организъм манганът играе ролята на специфичен интегрален компонент на определени ензими, Както и антиоксидант супероксидна дисмутаза (MnSOD, превръщане на супероксидните аниони, образувани ендогенно по време на клетъчното дишане, в водород пероксид, който се редуцира до вода от други ензими и по този начин детоксикирани) и аргиназа (разграждане на аминокиселината аргинин към орнитин и урея), който е интегриран в урейния цикъл (конверсия на азот (N), съдържащи продукти на разграждане, особено амоний (NH4 +) до урея, която се екскретира през бъбреците → детоксикация of амоняк (NH3)), играят съществена роля. Освен това манганът - или чрез конформационна промяна на протеина, или чрез свързване със субстрата - е съответно активатор или кофактор на многобройни ензими, като гликозилтрансфераза при синтеза на гликозаминогликани (линейна, изградена от повтарящи се дизахаридни единици, кисели полизахариди) и протеогликани (силно гликозилирани гликопротеини, състоящи се съответно от протеин и един или повече ковалентно свързани гликозаминогликани), е важен компонент на извънклетъчния матрикс (извънклетъчен матрикс, междуклетъчно вещество, ECM, ECM; тъкан, разположена между клетките - в междуклетъчното пространство ), като хрущял и кост. Свързването на манган (Mn2 + с Mn7 +) към неговите лиганди се осъществява за предпочитане чрез кислород (символ на елемента: O). Манганът е микроелемент, който е от съществено значение (необходим за живота), от една страна и има висока токсичност (токсичност), от друга, като двувалентният манган (Mn2 +) е по-токсичен от тривалентния (Mn3 +). Съответно трябва да се внимава да се поглъща манган в адекватни количества, но не и в прекомерни дози. Манганът присъства във всички растителни и животински тъкани поради повсеместното му появяване (латински ubique: „разпространен навсякъде“), като репродуктивните органи на растенията са най-богатите на манган. Докато понякога големи количества манган се откриват в храни от растителен произход, като пълнозърнести храни, ориз, бобови растения (варива), ядки, зелени листни зеленчуци, плодове и чаени листа, съдържанието на манган в храни от животински произход, като месо, риба и мляко, и във високо пречистено нишесте и захар продукти обикновено е много ниска.
Абсорбцията
Устно доставеният манган навлиза в тънко черво за абсорбция. Към днешна дата има малко знания за механизма. Някои автори демонстрират, че манганът споделя същото абсорбция път с микроелемента желязо. Съответно манганът под формата на Mn2 + се абсорбира в ентероцитите (клетките на тънките черва епителий) предимно в дванадесетопръстник (дванадесетопръстник) и йеюнум (йеюнум) с помощта на двувалентния метален транспортер-1 (DMT-1), който транспортира двувалентни преходни метали заедно с протони (H +). Този процес зависи от енергията и протича според кинетиката на насищане. Според Tallkvist et al (2000), манганът (Mn2 +) - аналогичен на желязо (Fe2 +) - постъпва в кръвния поток през базолатералната мембрана (обърната встрани от червата) на ентероцитите посредством транспортния протеин феропортин-1. Дали пасивна абсорбция механизмът е наличен за манган в допълнение към активната абсорбция изисква допълнително проучване. Скоростта на абсорбция на манган от храната при физиологични условия е между 3-8%. Може да е по-висока при кърмачета и малки деца, при лошо състояние на доставките на манган или нисък прием на манган. Когато предлагането на манган надвишава изискването, неговото бионаличност намалява. Нивото на усвояване на манган се влияе от множество диетични компоненти:
- Калций - според няколко проучвания, добавянето на калций при 500 mg / ден води до намалена бионаличност на манган, като калциевият фосфат и карбонатът имат най-голям ефект, а калцият от млякото има най-малък ефект; някои други проучвания показват само минимални ефекти на добавките с калций върху метаболизма на мангана
- Магнезий - с добавка на магнезий от около 200 mg / ден, абсорбцията на манган е намалена
- Фосфат - диетичните фосфати, като например от сушени меса, топено сирене и безалкохолни напитки, нарушават чревната (засягаща червата) абсорбция на манган
- Фитинова киселина, оксалова киселина, танини - фитати от зърнени култури, бобови растения и др., Оксалати, например от зелеви зеленчуци, спанак и сладки картофи, а танините от чая намаляват бионаличността на манган
- Желязо - взаимно инхибиране на абсорбцията → желязото и манганът се конкурират за еднакви механизми на усвояване и транспортиране, например DMT-1.
- Абсорбцията на манган от хранене намалява, тъй като съдържанието на желязо в храната се увеличава, тъй като експресията на DMT-1 е понижена в ентероцитите (клетките на тънките чревни епители)
- Според Дейвис и Грегер (1992) добавките с желязо - 60 mg / ден в продължение на 4 месеца - се свързват с намалени нива на серумен манган и намалена активност на манган-супероксиддисмутаза (MnSOD) в левкоцитите (бели кръвни клетки), което показва намален манган статус
- Индивидуалното предлагане на желязо е основен фактор, влияещ върху мангана бионаличност. Ако дефицит на желязо присъства, абсорбцията на манган може да се увеличи 2-3 пъти поради повишената експресия на DMT-1 в ентероцитите. „Пълни запаси от желязо“ - измерими със серум феритин (нива на съхранение на желязо) - от друга страна, са свързани с намаляване на усвояването на манган в червата - поради понижаване на регулирането (понижаване) на клетъчния синтез на DMT-1. В светлината на факта, че по-високите запаси на желязо обикновено се откриват при мъжете в сравнение с жените, мъжете обикновено реабсорбират по-малко манган от жените.
- Кобалт - Кобалтът и манганът си пречат на чревната абсорбция, тъй като и двата преходни метала използват DMT-1
В допълнение, прекомерен прием на диетични фибри, от микроелементи кадмий намлява мед, на рафинирани въглехидрати като промишлени захар и продукти от бяло брашно, както и увеличени алкохол консумация, също води до намалено усвояване на манган. По същия начин употребата на някои лекарства, като магнезий-съдържащ антиациди (неутрализиращо стомах киселина), лаксативи (лаксативи), и антибиотици, се свързва с нарушена абсорбция на манган в червата, след като те се приемат заедно с Mn-съдържащи храни или добавки. За разлика от изброените по-горе фактори, мляко увеличава бионаличност на манган.
Транспорт и разпределение в тялото
Абсорбираният манган се транспортира в свободна форма или се свързва с алфа-2-макроглобулини (протеини от кръв плазма) чрез портала вена към черен дроб. Там по-голямата част от манган навлиза в ентерохепатална циркулация (черен дроб-кормя Тя ), което включва доставка от черен дроб с жлъчка до червата, реинтестинална абсорбция и портален транспорт до черния дроб. Малка част от манган се освобождава от черния дроб в кръвта и след промяна на валентността от Mn2 + на Mn3 +, което се получава чрез окисляване от коерулоплазмин (алфа-2 глобулин от кръв плазма), е свързан с трансферин (бета глобулин, който е отговорен предимно за транспортирането на желязо) или специфичен транспортен протеин, като бета-1 глобулин, който се поема от екстрахепаталните (извън черния дроб) тъкани. Тъй като манганът се конкурира с желязото за същия транспорт протеини, свързването на манган с трансферин се увеличава в дефицит на желязо, докато той е намален в излишък на желязо. Високите нива на желязо в организма в крайна сметка могат олово до намалени концентрации на манган в тъканите и по този начин до намалена активност на манганозависимите ензими. Манганът също се транспортира в кръв плазма като компонент на еритроцити (червени кръвни клетки) - свързан с порфирин (органично химично багрило, състоящо се от четири пиролови пръстена). Съдържанието на манган в човешкото тяло е около 10-40 mg. Средната тъкан концентрация на манган варира между 0.17-0.28 mg / kg телесно тегло и е значително по-ниско от това на желязото и цинк. Приблизително 25% от общия телесен манган се намира в костите, главно в костен мозък. Високи концентрации на манган също могат да бъдат открити в черния дроб, бъбрек, панкреас (панкреас), хипофизната жлеза (хипофизна жлеза) и чревни епителий (чревни лигавицата). Манганът също се намира в коса, мускули, млечна жлеза и пот. При деца и млади животни манганът се концентрира предимно в специфични мозък региони. Вътреклетъчно (в клетките) манганът се локализира главно в митохондрии („Енергийни централи“ на клетките), където микроелементът действа като интегрален компонент или активатор на някои ензимни системи, като напр. пируват карбоксилаза (глюконеогенеза (ново образуване на гликоза от органични невъглехидратни прекурсори, като пируват)) и пролидаза (осигуряване на аминокиселината пролин за синтеза на колаген (най-важният структурен протеин на извънклетъчния матрикс, като например хрущял, кости, сухожилия, кожа намлява съдове)). Освен това в лизозомите (клетъчни органели, които съхраняват ензими за разграждане на ендогенни (клетъчни) и екзогенни (неклетъчни) материали - бактериални, вирусни и др.) И в ядрото, наред с други, е наличен манганов басейн. Специфично съхранение протеини, Като феритин за желязо, не са известни с манган. По този начин, за разлика от желязото и мед, микроелементът не се съхранява в черния дроб при висок прием, а се натрупва (натрупва) в определени тъкани, като например мозък. Поради тази причина манганът има токсичен (отровен) ефект във високи дози. Манганови интоксикации поради прекомерен хранителен прием не са наблюдавани. В случай на прием на питейна и минерална вода с високо съдържание на манган (максимално допустим манган концентрация в питейна вода: 0.05 mg / l), дългосрочен прием на манган добавкии професионална хронична експозиция - инхалация на съдържащи Mn прах или пари (> 1 mg / m3 въздух) в манганови мини, манганови мелници, металургични заводи, фабрики за металопромишленост и заводи за преработка на Mn - могат обаче да доведат до интоксикация с микроелемента, особено при деца поради преференциалното натрупване на манган в мозък [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Манган от питейна вода и добавки е по-достъпна, отколкото от храната, което води до по-голямо натрупване на микроелемента в тялото, главно в мозъка. Манганови частици, вдишвани през респираторен трактза разлика от абсорбирания в червата манган, се транспортират директно до мозъка, без първо да се метаболизират (метаболизират) в черния дроб. Високи концентрации на Mn3 + олово до окислително превръщане на невротрансмитер допамин до трихидрокси съединение, което уврежда допамин-синтезиращите неврони в централната част нервната система (ЦНС). По този начин симптомите на интоксикация с манган са резултат от a допамин дефицит и засягат по-специално ЦНС. В допълнение, увреждане на черния дроб, панкреаса и белите дробове - кашлица, бронхит (възпаление на бронхите) И пневмония (възпаление на белите дробове) поради вдишване на манганови частици - също може да възникне. Леката интоксикация с манган води до неспецифични симптоми, като обилно изпотяване, умора, и виене на свят. При по-високи нива на манган, симптомите на централната нервна система са видни, започвайки с апатия (апатичност), астения (слабост), анорексия (загуба на апетит), безсъние (нарушения на съня) и миалгия (мускули болка) и прогресиращи до сензорни нарушения, рефлекторни аномалии, мускули спазми, и нестабилност на походката с латеро-, про- и ретропулсия (тенденция към падане встрани, напред, назад). В късните етапи симптоми, подобни на болестта на Паркинсон (неврологично разстройство, характеризиращо се с дефицит на допамин), като строгост (мускулна ригидност), треперене (мускулен тремор), постурална нестабилност (постурална нестабилност), брадикинезия (забавени движения) до акинезия (липса на движение) и / или психични разстройства като раздразнителност, агресивност, депресия, дезориентация, памет загуба и халюцинации - „манганична лудост“. Тези симптоми частично реагират притежава с L-dopa (L-3,4-дихидроксифенилаланин за ендогенен синтез на допамин). В допълнение към хората, които са вдишвали частици манган или са консумирали богата на Mn питейна и минерална вода или добавки, съдържащи Mn в продължение на много години поради тяхната професия, също така повишен риск от интоксикация с манган при следните групи лица или заболявания:
- Лица, особено новородени, кърмачета и малки деца, на цялостно парентерално хранене (TPE, форма на изкуствено хранене, която заобикаля стомашно-чревния тракт) - прекомерната концентрация на манган в инфузионния разтвор и / или замърсяване на хранителния разтвор с манган може да причини интоксикация; кърмачетата, съдържащи Mn TPE, са изложени на концентрации на манган приблизително 100 пъти по-високи от кърмачетата
- Хронично чернодробно заболяване - нарушеното образуване на жлъчка в черния дроб и намаленото доставяне в червата води до намалена екскреция на манган в изпражненията, което води до повишени серумни концентрации на манган
- Новородени - преференциална концентрация на манган в мозъка, отчасти поради повишена експресия на трансферинови рецептори в развиващите се неврони и отчасти поради ограничено елиминиране на манган с изпражнения (стол) в резултат на още не напълно узряла чернодробна функция за производство на жлъчка
- Деца - за разлика от възрастните, бебетата и децата имат по-висока абсорбция на манган в червата и по-ниска жлъчна (засягаща жлъчката) екскреция на манган (екскреция на манган)
- Пациенти в напреднала възраст (> 50 години) - има по-голяма вероятност да имат чернодробно заболяване, свързано с намалена екскреция на манган и повишени серумни концентрации на манган в сравнение с млади хора
- Недостиг на желязо - абсорбцията на манган се увеличава поради увеличеното включване на DMT-1 в мембраната на четката на ентероцитите (клетки на тънките черва) епителий).
Поради високия риск от интоксикация, специфичен UL (на английски: Tolerable Upper Intake Level - максимално количество микроелемент, който не причинява никакви странични ефекти при почти всички индивиди от всяка възраст, когато се приема ежедневно) за манган. Според FNB (Board for Food and Nutrition Board, Institute of Medicine), UL за деца на възраст 1-3, 4-8 и 9-13 години е съответно 2 mg, 3 mg и 6 mg / ден; за юноши (14-18 години), 9 mg / ден; и за възрастни (≥ 19 години), 11 mg / ден. За кърмачета (0-12 месеца) все още не е установена UL за манган. Тук приемът на манган трябва да бъде изключително чрез кърма или заместители на кърмата и храни. Тъй като възрастните хора (> 50-годишна възраст) са по-податливи на интоксикация с манган, отколкото младите възрастни поради, наред с други неща, по-висока честота на чернодробни заболявания, Националната експертна група на Обединеното кралство е определила приемлив общ прием на манган (безопасно максимално ниво на манган, който няма да причини неблагоприятни ефекти с дневен прием през целия живот от всички източници) от 8.7 mg / ден за тази възрастова група.
отделяне
Екскрецията на манган се осъществява до голяма степен чрез жлъчка с изпражненията (изпражненията) (99%) и само леко през бъбрек с урината (<0.1%). Екскрецията на манган при хората е двуфазна с полуживот 13-34 дни. Мангановата хомеостаза се регулира предимно чрез регулиране на ендогенната (ендогенна) екскреция, а не на чревната абсорбция. Черният дроб е от решаващо значение в този процес, освобождавайки манган в червата с жлъчка в променливи количества, в зависимост от състоянието на предлагането. При излишък на манган екскрецията надвишава реабсорбцията на червата, докато при дефицит повече манган се реабсорбира в червата, отколкото се екскретира чрез изпражненията. При новородените тази хомеостатична регулация все още не е напълно развита. За разлика от реабсорбцията на манган, екскрецията на манган остава незасегната от състоянието на ендогенното снабдяване на други химически подобни микроелементи, както показват проучвания с радиомаркиран манган.
