Molybden: definisjon, syntese, absorpsjon, transport og distribusjon

Molybden er et kjemisk element med grunnstoffsymbolet Mo og atomnummer 42. I det periodiske systemet er det i 5. periode og sjette undergruppe (gruppe VI B) eller kromgruppe. Av alle elementene i 6. periode har molybden det høyeste smeltepunkt. Molybden, som er sølv-farget i sin rene form, er sjelden i jordskorpen, men er det vanligste redoks-aktive metallet i havene. Det er et av overgangsmetallene og brukes i forskjellige legeringer i rustfritt stål for herding og for katalysering (akselerasjon) redoksreaksjoner (reduksjons / oksidasjonsreaksjoner). I dets forbindelser forekommer molybden i oksidasjonstilstandene MoII +, MoIII +, MoIV +, MoV + og MoVI +, hvorav MoIV + og MoVI + er dominerende. Molybden representerer et essensielt (vitalt) sporstoff for nesten alle levende organismer. Formen som er biotilgjengelig for organismen og metabolisk aktiv er molybdatanionen (MoO42-). Dette fungerer som en medvirkende faktor for noen enzymer, et kompleks av molybdat og molybdopterin (heterosyklisk forbindelse) bundet i det aktive stedet for det respektive enzymet. De molybdenavhengige enzymsystemene i menneskekroppen inkluderer xantinoksidase / dehydrogenase (purindegradering - omdannelse av hypoksantin til xantin og sistnevnte til urinsyre, som fungerer som en antioksidant i blod plasma) som forekommer i cytosolen (flytende komponenter i cytoplasmaet) i cellen, sulfittoksidase lokalisert i mitokondrier (“Energikraftverk” av cellene) (nedbrytning av svovel-inneholder aminosyrer, Eksempel metionin og cystein - avgiftning av sulfitt til sulfat) og cytosolisk aldehydoksydase (oksidasjon og avgiftning (avgiftning) av forskjellige nitrogen (N) -holdige heterosykliske aromatiske forbindelser, slik som pyrimidiner, puriner og pteridiner) [1, 4, 5, 10-13, 16, 19, 20, 21, 25, 31]. I enzymatisk katalysert redoksreaksjonermolybden - hovedsakelig i form av MoVI + - antar funksjonen til elektronoverføringsmiddel på grunn av dets evne til å endre oksidasjonstilstander. I motsetning til andre tungmetaller, Eksempel jern, kobberog manganviser molybden relativt lav toksisitet (toksisitet). Imidlertid støver molybden, forbindelser som molybden (VI) oksid, og Vann-oppløselige molybater, slik som tetratiomolybdat, kan utvise en viss toksisitet ved høye doser på grunn av deres raske og nesten fullstendige absorpsjon (opptak gjennom tarmen). Spesielt er individer som arbeider i molybden gruvedrift, molybdenproduksjon eller molybden prosesseringsanlegg utsatt for økt eksponering for molybden. Arbeidere i en molybdenforedlingsfabrikk som inhalerte støv som inneholder molybden med en hastighet på ca. 10 mg Mo / dag, opplevde litt forhøyet serum urinsyre nivåer og økte blod serum coeruloplasmin (et viktig glykoprotein i jern og kobber metabolisme) konsentrasjoner, så vel som Helse klager. Imidlertid var det ikke mulig å utføre tilsvarende epidemiologiske studier på grunn av arbeidstakernes høye omsetningsrate (erstatningshastighet). Det mangler systematiske og tilstrekkelig utformede studier for å vurdere risikoen for langvarig forhøyet molybdeninntak hos mennesker. Av denne grunn er studier på dyr av særlig betydning. I eksperimenter på rotter viste reproduksjons- og utviklingsforstyrrelser seg å være de mest følsomme indikatorene for overdreven inntak av molybden, noe som førte til at de to anerkjente vitenskapelige komiteene SCF (Scientific Committee on Food) og FNB (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine) ble enige om et NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): No Observed Adverse Effect Level - det høyeste dose av et stoff som ikke har noe påvisbart og målbart skadevirkninger selv med fortsatt inntak) for molybden på 0.9 mg / kg kroppsvekt / dag. Ved utledning av UL (engelsk: Tolerable Upper Intake Level - trygt maksimumsnivå for et mikronæringsstoff som ikke forårsaker uønskede Helse effekter hos nesten alle individer i alle aldre, daglig inntak fra alle kilder) for molybden, er det avvik mellom panelene basert på usikkerhet på grunn av mangel på tilstrekkelige menneskelige data. Basert på NOAEL for molybden, avledet SCF en UL på 0.01 mg Mo / kg kroppsvekt / dag, tilsvarende et voksent inntak på 600 µg Mo / dag (6- til 12 ganger det daglige inntaket), ved bruk av en usikkerhet faktor 100 for mennesker. FNB satte derimot en UL for molybden på 2 mg / dag for voksne, basert på den samme NOAEL, men brukte en usikkerhetsfaktor på 30. For barn og ungdommer fikk begge vitenskapelige organene sine egne tolerable øvre inntaksnivåer, tilsvarende lavere enn UL for voksne, fordi overdreven molybdeninntak hos unge dyr hadde skadevirkninger på vekst. UK Expert Group on Vitaminer og Mineraler (EVM) har ikke satt en UL for molybden på grunn av utilstrekkelige data og anser at det maksimale diettinntaket av molybden observert i Storbritannia på 230 µg / dag ikke utgjør et Helse Fare. Tillatte molybdenforbindelser for bruk i diett kosttilskudd og for befestning av diett og konvensjonell mat er natrium molybdat og ammoniummolybdat (som anhydrat (uten Vann molekyler) og tetrahydrat (med 4 Vann molekyler)). For kosthold kosttilskudd, bør tilsetningen av molybden være begrenset til 80 µg per anbefalt daglig inntak, og det bør være tydelig merket at slike produkter er uegnet for barn opp til og med 10 år. På grunn av eksisterende usikkerhet om dagens daglige inntak av molybden og mulige overskridelser av UL, tilsettes imidlertid molybden til begge diettene. kosttilskudd og kostholdsmat og konvensjonell mat til generelt forbruk bør unngås. Molybden konsentrasjon i planter er sterkt avhengig av molybdeninnholdet i jorden og av jorda eller miljøforholdene. En reduksjon i jordens organiske materiale - uttømming av humus - og en lav jord pH eller en reduksjon i jordens pH forårsaket for eksempel av surt regn, som fører til omdannelse av MoO42-ioner til lite løselige oksider, reduserer molybdenopptaket av planter. Følgelig molybden konsentrasjon av matvarer fra planter og dyr kan variere betydelig, og derfor rapporteres det ofte om forskjellige verdier for inntak av molybden fra mat og drikkevann hos mennesker. Mat rik på molybden inkluderer kornprodukter, nøtter, og belgfrukter, som bønner, linser og erter. Matvarer av animalsk opprinnelse, frukt og litt grønnsaker har derimot lavt innhold av molybden [7, 10-12, 16, 25]. I regioner, som Linxian i nord Kina, der jord og mat er dårlig i molybden og forekomsten (antall nye tilfeller) av gastroøsofageal ("påvirker spiserøret og mage“) Svulster er veldig høy, berikelse av jord med ammoniummolybdat kan føre til en forbedring i tilførsel av molybden og en reduksjon i svulstinsidens i befolkningen. Planteorganismen krever molybden for å aktivere nitratreduktase, et molybdoenzym som omdanner nitrat absorbert gjennom jorden til nitrit, og gir redusert, metaboliserbar (metaboliserbar) nitrogen i form av ammonium (NH4 +) for syntese av organisk materiale, slik som aminosyrer. Ved molybdenmangel på grunn av redusert konsentrasjon i jorda forekommer nedregulering (nedregulering) av nitratreduktase, hvor nitrat i planten omdannes til nitrosaminer, som kommer inn i den menneskelige organismen gjennom forbruk av vegetabilsk mat og fungerer som kreftfremkallende stoffer (kreft-forårsaker stoffer). Økt eksponering for nitrosaminer er en av årsakene til den høye forekomsten av gastroøsofagus svulster i Linxian. Ved å berike jord med ammoniummolybdat kan nitrosamindannelse i planter senkes, og dermed redusere risikoen for tumorutvikling. Om oral inntak av molybdentilskudd også reduseres kreft risikoen er uklar. I intervensjonsstudien av Blot et al (1993), hvor 29,584 linxiske forsøkspersoner i alderen 40-69 år ble fulgt over en 5-års periode, erstatning (kosttilskudd) av molybden (30 µg / dag) og vitamin C (120 mg / dag) reduserte ikke forekomsten av gastroøsofagus og andre svulster.

Absorpsjon

Molybden absorberes i tynntarm, sannsynligvis først og fremst i tolvfingertarmen (tolvfingertarm) og jejunum (jejunum), som molybdat (MoO42-). Lite er kjent om mekanismen til dags dato. Det antas at molybden absorpsjon er passiv og at denne prosessen ikke er mettbar. Avhengig av kilden til sporelementet, absorpsjon priser varierer fra ca. 35% til> 90% [4, 5, 11, 28-30]. Molybdenoksid og molybater, slik som kalsium molybdat og tiomolybdat, absorberes raskt i enterocytter (celler i tynntarmen epitel) med høy effektivitet (opptil 80%). Absorpsjonshastigheten øker med synkende tilbud og reduseres når tilbudet overstiger etterspørselen. Jo mer ubehandlet eller naturlig en mat er, jo bedre er den biotilgjengelighet av molybden. Siden sulfatanionen (SO42-) har en elektronkonfigurasjon som ligner den på molybdatanionen (MoO42-), hindrer sistnevnte transporten av molybdat gjennom både apikal (cellesiden vendt mot lumen) og basolateral (cellesiden vendt mot blod) enterocyttmembraner. På samme måte, kobber ioner reduserer tarmene (gut-overflate) absorpsjon av molybdat.

Transport og distribusjon i kroppen

Absorbert molybdatereiser til leveren via portalen blodåre og derfra til ekstrahepatisk (“utenfor leveren”) vev via blodet. Menneskekroppens molybdeninnhold på 5-10 mg (0.07-0.13 mg / kg kroppsvekt) fordeles jevnt mellom organer og vev, med de høyeste konsentrasjonene som finnes i leveren, nyre, binyreneog bein (0.1-1 mg Mo / g våtvekt). Molybdeninnhold i leveren og nyre er upåvirket av biologisk alder og kjønn. Intracellularly (i celler), forekommer bindingen av molybden til de to svovel (S) atomer av molybdopterin. Ved å binde molybdat-molybdopterinkomplekset til molybdoenzymer aktiveres de. Mens molybdenatomet i molybdopterin av mitokondrie sulfittoksidase har utelukkende oksygen bundet atomer, i kofaktoren til cytosolisk xantinoksidase / dehydrogenase og aldehydoksydase ved molybdenatomet, byttes et av oksygenatomene mot svovel (→ sulfurisert molybdenkofaktor). Dermed eksisterer to forskjellige molybden-kofaktorer (desulfurized / sulfurized) i den menneskelige organismen. Molybden forekommer i kroppen hovedsakelig i bundet form og bare i liten grad som fritt molybdat. I fullblod (1-10 µg Mo / l) er sporelementet hovedsakelig funnet i erytrocytter (røde blodlegemer), der den er bundet til molybdoenzymer i kompleks med blant annet molybdopterin. I serum (flytende, cellefri del av blod minus koagulasjonsfaktorer), som har en molybdenkonsentrasjon <1 µg / l, som binder til alfa-2-makroglobuliner (proteiner blodplasma), slik som coeruloplasmin, sies å være til stede, som transporterer molybden fra leveren til ekstrahepatisk vev. I leveren finnes molybden nesten utelukkende i kompleks med molybdopterin, med omtrent 60% av disse molybdenkofaktorene bundet til molybdoenzymer og ca. 40% forekommer som frie kofaktorer. I bein og tenner, er molybden innlemmet i apatittmikrokrystaller, noe som forklarer dets positive effekt på bein og tannhelse. For eksempel utbredelsen (sykdomsfrekvens) av karies er veldig lavt i områder med fluorfattig og samtidig molybdenrik jord, noe som sannsynligvis skyldes molybdenindusert (utløst av molybden) økt tarmabsorpsjon av fluor og den økte innlemmelsen i tannen emalje. I blodplasma kan det oppstå uoppløselige kobber-molybden- og / eller svovelmolybdenkomplekser som påvirker kinetikken (hastigheten på biokjemiske prosesser) til det respektive mikronæringsstoffet. For eksempel fører en ikke-fysiologisk høy kobber- eller svovelkonsentrasjon i kroppen til økt binding av molybden, noe som svekker transporten til vevene og dens intracellulære innlemmelse i molybdopterin. Resultatet er en mangel på molybden og en redusert aktivitet av molybdoenzymer. Symptomer på molybdenmangel har hittil bare blitt observert hos pasienter med permanent kunstig ernæring, for eksempel total parenteral ernæring (ernæring som omgår mage-tarmkanalen), med et for lavt innhold av molybden og / eller en overdreven kobber- eller svovelkonsentrasjon av infusjonsløsningen, og hos barn med en sjelden medfødt metabolisjefeil, slik som molybdenkofaktormangel (forstyrrelser i den biosyntetiske veien av den organiske komponenten av molybden-kofaktor, molybdopterin, som begrenser aktiviteten til molybdoenzymer) og isolert sulfittoksydasemangel (oksidasjon fra sulfitt til sulfat er svekket, noe som resulterer i mangel på sulfat og en økning i sulfittkonsentrasjonen i alle kroppsvæsker → sulfittoksisitet), blir observert. Det er et nært forhold mellom serummolybdenkonsentrasjon og leverfunksjonell status. Molybdenkonsentrasjoner kan for eksempel bli funnet i en rekke lever-galleveier ("som påvirker leveren og galle kanaler ”) sykdommer, som f.eks hepatitt (betennelse i leveren), levercirrhose (sluttfase av kronisk leversykdom med forstyrret vevsarkitektur, nodulære endringer og bindevev spredning), alkohol- og medikamentindusert leverskade samt galle kanalhindringer (forårsaket av gallestein, svulster eller inflammatoriske hevelser med resulterende galle tilbakeslag i leveren), oppdager forhøyede nivåer av molybden i blodserumet. Disse er basert enten på redusert opptak av sporstoffet i leveren eller på økt molybdenutslipp fra skadede parenkymceller.

utskillelse

Absorbert molybdat skilles hovedsakelig ut i urinen (10-16 µg / l) via nyre. Eliminasjon (utskillelse) via galle med avføring (avføring) spiller en mindre rolle. Hos ammende kvinner skilles i tillegg ca. 10% av det tarmabsorberte molybden ut med melk (1-2 ug / l). Uabsorbert molybden forlater kroppen med avføringen. Homeostatisk regulering (selvregulering av likevekt) av molybden forekommer mindre ved tarmabsorpsjon enn ved justering av endogen utskillelse (utskillelse). Nyrene er av avgjørende betydning i denne prosessen, og frigjør molybden i urinen som en funksjon av mengden fordøyelsesinntak. Renal (påvirker nyrene) utskillelse av molybden økes ved økt kostinntak og med sulfat (SO42-).