Mangan er et kjemisk element med grunnstoffsymbolet Mn. Det er det 12. mest utbredte elementet i jordskorpen på omtrent 0.1% - hydrosfæren (overflate og undergrunn Vann) og litosfæren (jordskorpen inkludert den ytre delen av den ytre kappen) inkludert - og det tredje mest utbredte overgangsmetallet etter jern og titan. Av de mulige oksidasjonstilstandene er Mn-3 til Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + og Mn7 + de viktigste. I biologiske systemer, Mn2 + (mangan II) er den dominerende formen sammen med Mn3 +. Mangan er en bestanddel av> 100 mineraler inkludert sulfider, oksider, karbonater, silikater, fosfater og borater. Mangan II salter, med unntak av mangan fosfat og mangankarbonat, er vanligvis lett oppløselige i Vannmens manganforbindelser i høyere oksidasjonstilstander vanligvis er lite løselige. I den menneskelige organismen spiller mangan rollen som en bestemt integrert komponent av visse enzymer, slik som antioksidant superoksiddismutase (MnSOD, omdannelse av superoksydanioner dannet endogent under cellulær respirasjon til hydrogen peroksid, som er redusert til Vann av andre enzymer og dermed avgiftet) og arginase (nedbrytning av aminosyren arginin til ornitin og urea), som er integrert i urea-syklusen (konvertering av nitrogen (N) -holdige nedbrytingsprodukter, spesielt ammonium (NH4 +) til urea, som skilles ut via nyrene → avgiftning of ammoniakk (NH3)), spiller en viktig rolle. I tillegg er mangan - enten ved konformasjonsendring av proteinet eller ved binding til substratet - henholdsvis en aktivator eller kofaktor av mange enzymer, slik som glykosyltransferase i syntesen av glykosaminoglykaner (lineært bygget fra gjentatte disakkaridenheter, sure polysakkarider) og proteoglykaner (henholdsvis sterkt glykosylerte glykoproteiner bestående av et protein og en eller flere kovalent bundne glykosaminoglykaner) er en viktig komponent i den ekstracellulære matriksen (ekstracellulær matrise, intercellulær substans, ECM, ECM; vev som ligger mellom celler - i det intercellulære rommet ), som for eksempel brusk og bein. Bindingen av mangan (Mn2 + til Mn7 +) til dets ligander skjer fortrinnsvis via oksygen (element symbol: O). Mangan er et sporstoff som er essensielt (nødvendig for livet) på den ene siden og har høy toksisitet (toksisitet) på den andre, med toverdig mangan (Mn2 +) som er mer giftig enn treverdig (Mn3 +). Følgelig bør det tas hensyn til å innta mangan i tilstrekkelige mengder, men ikke i overdreven doser. Mangan er tilstede i alle plante- og dyrevev på grunn av dets allestedsnærværende forekomst (latin ubique: “distribuert overalt”), med reproduksjonsorganene til planter som er de rikeste av mangan. Mens store mengder mangan noen ganger finnes i matvarer av vegetabilsk opprinnelse, for eksempel fullkorn, ris, belgfrukter (pulser), nøtter, grønne bladgrønnsaker, frukt og teblader, manganinnholdet i matvarer av animalsk opprinnelse, som kjøtt, fisk og melk, og i sterkt renset stivelse og sukker produktene er vanligvis veldig lave.
Absorpsjon
Oralt tilført mangan kommer inn i tynntarm forum absorpsjon. Til dags dato er det lite kunnskap om mekanismen. Noen forfattere har demonstrert at mangan deler det samme absorpsjon sti med sporelementet jern. Følgelig absorberes mangan i form av Mn2 + i enterocytter (celler i tynntarmen epitel) overveiende i tolvfingertarmen (tolvfingertarm) og jejunum (jejunum) ved hjelp av det toverdige metalltransportør-1 (DMT-1), som transporterer toverdige overgangsmetaller sammen med protoner (H +). Denne prosessen er energiavhengig og skjer i henhold til metningskinetikken. I følge Tallkvist et al (2000), mangan (Mn2 +) - analogt med jern (Fe2 +) - kommer inn i blodet gjennom den basolaterale membranen (vendt bort fra tarmen) av enterocytter ved hjelp av transportproteinet ferroportin-1. Enten passiv absorpsjon mekanisme er tilgjengelig for mangan i tillegg til aktiv absorpsjon krever nærmere undersøkelse. Absorpsjonshastigheten for mangan fra mat under fysiologiske forhold er mellom 3-8%. Det kan være høyere hos spedbarn og små barn, i dårlig manganforsyningsstatus eller lavt manganinntak. Når tilførselen av mangan overstiger kravet, er det biotilgjengelighet avtar. Nivået av manganabsorpsjon er påvirket av mange diettkomponenter:
- Kalsium - ifølge flere studier resulterer kalsiumtilskudd ved 500 mg / dag i redusert biotilgjengelighet av mangan, med kalsiumfosfat og karbonat som har størst effekt og kalsium fra melk har minst effekt; noen andre studier viste bare minimale effekter av kalsiumtilskudd på manganmetabolismen
- Magnesium - med magnesiumtilskudd på ca. 200 mg / dag reduseres manganabsorpsjonen
- Fosfat - fosfater i kosten, for eksempel fra spekemat, bearbeidet ost og brus, svekker absorpsjonen av mangan i tarmen (påvirker tarmen).
- Fytinsyre, oksalsyre, tanniner - fytater fra frokostblandinger, belgfrukter osv., Oksalater, for eksempel fra kålgrønnsaker, spinat og søtpoteter, og tanniner fra te reduserer biotilgjengeligheten til mangan
- Jern - gjensidig inhibering av absorpsjon → jern og mangan konkurrerer om de samme absorpsjons- og transportmekanismene, for eksempel DMT-1.
- Manganabsorpsjon fra et måltid avtar etter hvert som jerninnholdet øker fordi DMT-1-ekspresjon nedreguleres i enterocytter (celler i tynntarmsepitelet)
- I følge Davis og Greger (1992) er jerntilskudd-60 mg / dag i 4 måneder assosiert med reduserte serum-mangannivåer og redusert mangan-avhengig superoksyd-dismutase (MnSOD) aktivitet i leukocytter (hvite blodlegemer), noe som indikerer en redusert mangan status
- Individuell jernforsyning er en viktig faktor som påvirker mangan biotilgjengelighet. Dersom jernmangel er til stede, kan manganabsorpsjon økes 2-3 ganger på grunn av økt ekspresjon av DMT-1 i enterocytter. “Fulle jernforråd” - målbart med serum ferritin (jernlagringsprotein) nivåer - derimot, er forbundet med en reduksjon i intestinal manganopptak - på grunn av nedregulering (nedregulering) av cellulær DMT-1-syntese. I lys av det faktum at høyere jernforretninger generelt kan påvises hos menn sammenlignet med kvinner, absorberer menn generelt mindre mangan enn kvinner.
- Kobolt - Kobolt og mangan forstyrrer hverandres tarmabsorpsjon fordi begge overgangsmetaller bruker DMT-1
I tillegg overdreven inntak av kostfiber, av sporstoffer kadmium og kobber, av raffinert karbohydrater slik som industri sukker og hvite melprodukter, samt økte alkohol forbruk, fører også til redusert manganabsorpsjon. Tilsvarende bruk av visse medisiner, for eksempel magnesium-inneholder antacida (nøytraliserende mage syre), avføringsmidler (avføringsmidler), og antibiotika, er assosiert med nedsatt absorpsjon av mangan i tarmen når de er tatt sammen med Mn-holdig mat eller kosttilskudd. I motsetning til faktorene som er oppført ovenfor, melk øker biotilgjengelighet av mangan.
Transport og distribusjon i kroppen
Absorbert mangan transporteres i fri form eller bundet til alfa-2-makroglobuliner (proteiner av blod plasma) via portalen blodåre til leveren. Der kommer flertallet av mangan inn i enterohepatisk sirkulasjon (leveren-gut sirkulasjon), som innebærer levering fra leveren med galle til tarmen, absorpsjon av tarm og portaltransport til leveren. En liten brøkdel av mangan frigjøres fra leveren i blodet, og etter en valensendring fra Mn2 + til Mn3 +, som oppstår ved oksidasjon av coeruloplasmin (alfa-2 globulin av blod plasma), er bundet til transferrin (beta-globulin, som først og fremst er ansvarlig for jerntransport) eller et spesifikt transportprotein, som beta-1-globulin, som skal tas opp av ekstrahepatisk (utenfor leveren) vev. Siden mangan konkurrerer med jern om samme transport proteiner, bindingen av mangan til transferrin økes i jernmangel, mens det er redusert i jernoverskudd. Høye nivåer av jern i kroppen kan til slutt føre til reduserte mangankonsentrasjoner i vev og dermed til redusert aktivitet av mangan-avhengige enzymer. Mangan transporteres også inn blod plasma som en komponent av erytrocytter (røde blodlegemer) - bundet til porfyrin (organisk kjemisk fargestoff bestående av fire pyrrolringer). Manganinnholdet i menneskekroppen er omtrent 10-40 mg. Det gjennomsnittlige vevet konsentrasjon av mangan varierer mellom 0.17-0.28 mg / kg kroppsvekt og er betydelig lavere enn for jern og sink. Omtrent 25% av kroppsmangan finnes i bein, hovedsakelig i beinmarg. Høye konsentrasjoner av mangan kan også påvises i leveren, nyre, bukspyttkjertel (bukspyttkjertel) hypofyse (hypofysen) og tarm epitel (tarm slimhinne). Mangan finnes også i hår, muskler, brystkjertler og svette. Hos barn og unge dyr er mangan fortrinnsvis konsentrert i det spesifikke hjerne regioner. Intracellularly (i cellene), mangan er hovedsakelig lokalisert i mitokondrier ("Energikraftverk" i cellene), hvor sporstoffet fungerer som en integrert komponent eller aktivator av visse enzymsystemer, som f.eks. pyruvat karboksylase (glukoneogenese (nydannelse av glukose fra organiske ikke-karbohydratforløpere, slik som pyruvat)) og prolidase (tilveiebringelse av aminosyren prolin for syntesen av kollagen (det viktigste strukturelle proteinet i den ekstracellulære matrisen, som f.eks brusk, bein, sener, hud og fartøy)). Videre er et manganbasseng tilgjengelig i lysosomene (celleorganeller som lagrer enzymer for nedbrytning av endogene (cellulære) og eksogene (ikke-cellulære) materialer - bakterielle, virale etc.) og i kjernen, blant andre. Spesifikk lagring proteiner, Eksempel ferritin for jern, er ikke kjent for mangan. Dermed, i motsetning til jern og kobber, er ikke sporelementet lagret i leveren ved høye inntak, men akkumuleres (akkumuleres) i visse vev, slik som hjerne. Av denne grunn har mangan en giftig (giftig) effekt i høye doser. Manganforgiftning på grunn av overdreven kostinntak er ikke observert. Ved inntak av drikke og mineralvann med høyt manganinnhold (maksimalt tillatt mangan konsentrasjon i drikkevann: 0.05 mg / l), langtidsinntak av mangan kosttilskuddog yrkesmessig kronisk eksponering - innånding av Mn-holdig støv eller damper (> 1 mg / m3 luft) i mangangruver, manganfabrikker, smelteverk, metallindustrifabrikker og Mn-prosessanlegg - kan imidlertid føre til rus med sporstoffet, spesielt hos barn på grunn av fortrinnsvis akkumulering av mangan i hjerne [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangan fra drikkevann og kosttilskudd er mer tilgjengelig enn fra mat, noe som resulterer i høyere akkumulering av sporstoffer i kroppen, primært i hjernen. Manganpartikler inhalert via luftveier, i motsetning til intestinalt absorbert mangan, transporteres direkte til hjernen uten først å bli metabolisert (metabolisert) i leveren. Høye konsentrasjoner av Mn3 + føre til oksidativ konvertering av nevrotransmitter dopamin til en trihydroksyforbindelse som skader dopaminsyntetiserende nevroner i sentralen nervesystemet (CNS). Symptomene på manganforgiftning skyldes således a dopamin mangel og påvirker spesielt CNS. I tillegg er skade på lever, bukspyttkjertel og lunger - hoste, bronkitt (betennelse i bronkiene) Og lungebetennelse (betennelse i lungene) på grunn av inhalerte manganpartikler - kan også forekomme. Mild manganforgiftning resulterer i uspesifikke symptomer, som rik svetting, tretthetog svimmelhet. Ved høyere nivåer av mangan er sentralnervesymptomer fremtredende, begynnende med apati (sløvhet), asteni (svakhet), anoreksi (nedsatt matlyst), søvnløshet (søvnforstyrrelser) og myalgi (muskler smerte) og utvikler seg til sensoriske forstyrrelser, refleksabnormaliteter, muskler kramper, og gangstabilitet med latero-, pro- og retropulsion (tendens til å falle til siden, fremover, bakover). I de sene stadiene, symptomer som ligner på Parkinsons sykdom (nevrologisk lidelse preget av mangel på dopamin), for eksempel rigoritet (muskelstivhet), tremor (muskel tremor), postural ustabilitet (postural ustabilitet), bradykinesi (bremset bevegelse) til akinesia (mangel på bevegelse) og / eller psykiske lidelser som irritabilitet, aggressivitet, depresjondesorientering, minne tap, og hallusinasjoner - “mangan galskap.” Disse symptomene reagerer delvis på terapi med L-dopa (L-3,4-dihydroksyfenylalanin for endogen dopaminsyntese). I tillegg til personer som har inhalert manganpartikler eller konsumert Mn-rik drikkevann og mineralvann eller kosttilskudd som inneholder Mn i mange år på grunn av yrket, er det også en økt risiko for manganforgiftning i følgende grupper av individer eller sykdommer:
- Individer, spesielt nyfødte, spedbarn og små barn, på total parenteral ernæring (TPE, form for kunstig fôring som omgår mage-tarmkanalen) - overdreven mangankonsentrasjon i infusjonsløsningen og / eller forurensning av næringsoppløsningen med mangan kan forårsake rus; spedbarn på Mn-holdig TPE utsettes for mangankonsentrasjoner omtrent 100 ganger høyere enn spedbarn som ammes
- Kronisk leversykdom - nedsatt galdannelse i leveren og redusert leveranse til tarmen fører til redusert manganutskillelse i avføringen, noe som resulterer i økt serum mangankonsentrasjon
- Nyfødte - fortrinnsvis konsentrasjon av mangan i hjernen, delvis på grunn av økt ekspresjon av transferrinreseptorer i utviklende nevroner og delvis på grunn av begrenset eliminering av mangan med avføring (avføring) som et resultat av ikke fullstendig modnet leverfunksjon for å produsere galle
- Barn - i motsetning til voksne, har spedbarn og barn høyere intestinal manganabsorpsjon og lavere galde (som påvirker galle) manganutskillelse (manganutskillelse)
- Eldre (> 50 år) - er mer sannsynlig å ha leversykdom assosiert med nedsatt utskillelse av mangan og økte serum mangankonsentrasjoner sammenlignet med unge voksne
- Jernmangel - manganabsorpsjon økes på grunn av økt inkorporering av DMT-1 i penselgrensemembranen til enterocytter (celler i tynntarmen epitel).
På grunn av den høye rusfaren er en spesifikk UL (engelsk: Tolerable Upper Intake Level - maksimal mengde av et mikronæringsstoff som ikke gir noen bivirkninger hos nesten alle individer i alle aldre når det tas daglig) for mangan. I følge FNB (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine) er UL for barn 1-3, 4-8 og 9-13 år henholdsvis 2 mg, 3 mg og 6 mg / dag; for ungdommer (14-18 år), 9 mg / dag; og for voksne (≥ 19 år), 11 mg / dag. For spedbarn (0-12 måneder) er ingen UL for mangan ennå etablert. Her bør manganinntaket utelukkende være gjennom morsmelk eller morsmelkerstatninger og matvarer. Fordi eldre (> 50 år) er mer utsatt for manganforgiftning enn unge voksne på grunn av blant annet en høyere forekomst av leversykdom, har Storbritannias nasjonale ekspertgruppe satt et akseptabelt total manganinntak (trygt maksimumsnivå på mangan som ikke vil forårsake skadevirkninger med daglig levetidsinntak fra alle kilder) på 8.7 mg / dag for denne aldersgruppen.
utskillelse
Utskillelse av mangan skjer i stor grad via galle med avføring (avføring) (99%) og bare litt via nyre med urinen (<0.1%). Manganutskillelse hos mennesker er bifasisk med halveringstider på 13-34 dager. Mangan-homeostase reguleres primært ved å justere endogen (endogen) utskillelse, snarere enn tarmabsorpsjon. Leveren er av avgjørende betydning i denne prosessen, og frigjør mangan i tarmen med galle i variable mengder, avhengig av tilstanden til tilbudet. I manganoverskudd overskrider utskillelsen tarmreabsorpsjon, mens i mangel resorberes mer mangan i tarmen enn det skilles ut via avføringen. Hos nyfødte er denne homeostatiske reguleringen ennå ikke fullt utviklet. I motsetning til manganreabsorpsjon forblir manganutskillelsen upåvirket av den endogene tilførselsstatusen til andre kjemisk like sporstoffer, som vist med studier med radiomerket mangan.
