mangāns ir ķīmiskais elements ar elementa simbolu Mn. Tas ir 12. visplašākais elements Zemes garozā ar aptuveni 0.1% - hidrosfēra (virszemes un pazemes ūdens) un litosfēru (Zemes garoza, ieskaitot ārējā apvalka ārējo daļu) - un trešo visplašāko pārejas metālu pēc dzelzs un titāna. No iespējamiem oksidācijas stāvokļiem visnozīmīgākie ir Mn-3 līdz Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + un Mn7 +. Bioloģiskajās sistēmās Mn2 + (mangāns II) ir dominējošā forma kopā ar Mn3 +. mangāns ir sastāvdaļa> 100 minerāli ieskaitot sulfīdus, oksīdus, karbonātus, silikātus, fosfātus un borātus. Mangāns II sāļi, izņemot mangānu fosfāts un mangāna karbonāts, parasti viegli šķīst ūdens, turpretī mangāna savienojumi augstākā oksidēšanās stāvoklī parasti ir maz šķīstoši. Cilvēka organismā mangānam ir noteikta neatņemama sastāvdaļa fermenti, piemēram, antioksidants superoksīda dismutāze (MnSOD, šūnu elpošanas laikā endogēni izveidojušos superoksīda anjonu pārveidošana par ūdeņradis peroksīds, kas tiek samazināts līdz ūdens ko veic citi fermenti un tādējādi detoksicēts) un argināze (aminoskābes sadalīšanās arginīns uz ornitīnu un urīnviela), kas ir integrēts urīnvielas ciklā ( slāpeklis (N) saturoši noārdīšanās produkti, īpaši amonijs (NH4 +) līdz urīnvielai, kas izdalās caur nierēm → detoksikācija of amonjaks (NH3)), ir būtiska loma. Turklāt mangāns - vai nu ar olbaltumvielu konformācijas maiņu, vai arī saistoties ar substrātu - ir attiecīgi aktivators vai kofaktors no daudziem fermenti, piemēram, glikoziltransferāzes glikozaminoglikānu sintēzē (lineāri veidoti no atkārtotām disaharīdu vienībām, skābi polisaharīdi) un proteoglikāni (stipri glikozilēti glikoproteīni, kas sastāv no olbaltumvielām un viena vai vairākiem kovalenti saistītiem glikozaminoglikāniem), attiecīgi, ir svarīga ārpusšūnu matricas sastāvdaļa (ārpusšūnu matrica, starpšūnu viela, ECM, ECM; audi, kas atrodas starp šūnām - starpšūnu telpā ), piemēram, skrimslis un kaulu. Mangāna (Mn2 + ar Mn7 +) saistīšanās ar tā ligandiem notiek galvenokārt caur skābeklis (elementa simbols: O). Mangāns ir mikroelements, kas ir būtisks (nepieciešams dzīvībai), no vienas puses, un ar augstu toksicitāti (toksicitāti), no otras puses, divvērtīgais mangāns (Mn2 +) ir toksiskāks nekā trīsvērtīgais (Mn3 +). Attiecīgi jārūpējas par mangāna uzņemšanu pietiekamā daudzumā, bet ne pārmērīgās devās. Mangāns ir sastopams visos augu un dzīvnieku audos, pateicoties visuresošajai sastopamībai (latīņu ubique: “izplatīts visur”), un augu reproduktīvie orgāni ir bagātākie ar mangānu. Kaut arī augsts izcelsmes pārtikas produktos, piemēram, pilngraudu produktos, rīsos, pākšaugos (pākšaugos) dažreiz atrodams liels daudzums mangāna, rieksti, zaļie lapu dārzeņi, augļi un tējas lapas, mangāna saturs dzīvnieku izcelsmes pārtikas produktos, piemēram, gaļā, zivīs un piensun ļoti attīrītā cietē un cukurs produkti parasti ir ļoti zemi.
Absorbcija
Iekšķīgi piegādātais mangāns iekļūst tievā zarnā forums absorbcija. Līdz šim ir maz zināšanu par mehānismu. Daži autori ir pierādījuši, ka mangānam ir tas pats absorbcija ceļš ar mikroelementu dzelzs. Attiecīgi mangāns Mn2 + veidā uzsūcas enterocītos (tievās zarnas šūnās) epitēlijs) galvenokārt divpadsmitpirkstu zarnas (divpadsmitpirkstu zarnas) un tukšās zarnas (tukšās zarnas) ar divvērtīgo metālu pārvadātāju-1 (DMT-1) palīdzību, kas divvērtīgus pārejas metālus pārvadā kopā ar protoniem (H +). Šis process ir atkarīgs no enerģijas un notiek saskaņā ar piesātinājuma kinētiku. Saskaņā ar Tallkvist et al (2000), mangāns (Mn2 +) - analogs dzelzs (Fe2 +) - caur transporta olbaltumvielu ferroportin-1 iekļūst asinsritē caur enterocītu bazolaterālo membrānu (vērsta pret zarnām). Vai pasīva absorbcija mangānam ir pieejams papildus aktīvās absorbcijas mehānisms, ir nepieciešama papildu izpēte. Mangāna absorbcijas ātrums no pārtikas fizioloģiskos apstākļos ir 3-8%. Tas var būt lielāks zīdaiņiem un maziem bērniem, sliktā mangāna daudzumā vai mazā mangāna daudzumā. Kad mangāna daudzums pārsniedz prasību, tā biopieejamība samazinās. Mangāna absorbcijas līmeni ietekmē daudzi uztura komponenti:
- Kalcijs - saskaņā ar vairākiem pētījumiem kalcija piedevas, lietojot 500 mg dienā, samazina mangāna biopieejamību, kalcija fosfātam un karbonātam ir vislielākā iedarbība, bet piena kalcijam - vismazāk; daži citi pētījumi parādīja tikai minimālu kalcija piedevas ietekmi uz mangāna metabolismu
- Magnijs - ar magnija piedevu aptuveni 200 mg / dienā samazinās mangāna uzsūkšanās
- Fosfāti - uztura fosfāti, piemēram, no sālītas gaļas, kausēta siera un bezalkoholiskajiem dzērieniem, pasliktina mangāna absorbciju zarnās (ietekmē zarnu)
- Fitīnskābe, skābeņskābe, tanīni - fitāti no graudaugiem, pākšaugiem utt., Oksalāti, piemēram, no kāpostu dārzeņiem, spinātiem un saldajiem kartupeļiem, un tanīni no tējas samazina mangāna biopieejamību.
- Dzelzs - savstarpēja absorbcijas kavēšana → dzelzs un mangāns sacenšas par vienādiem absorbcijas un transporta mehānismiem, piemēram, DMT-1.
- Mangāna absorbcija no ēdienreizes samazinās, palielinoties dzelzs saturam pārtikā, jo enterocītos (tievās zarnas epitēlija šūnās) DMT-1 ekspresija tiek noregulēta.
- Saskaņā ar Deivisa un Gregera (1992) datiem, dzelzs piedevas - 60 mg / dienā 4 mēnešus - ir saistītas ar samazinātu mangāna līmeni serumā un samazinātu no mangāna atkarīgās superoksīda dismutāzes (MnSOD) aktivitāti leikocītos (leikocītos), kas norāda uz samazinātu mangāna daudzumu statuss
- Individuāls dzelzs daudzums ir galvenais faktors, kas ietekmē mangānu biopieejamība. ja dzelzs deficīts ir klāt, mangāna absorbcija var palielināties 2-3 reizes, jo palielinās DMT-1 ekspresija enterocītos. “Pilni dzelzs krājumi” - izmērāms ar serumu feritīns (dzelzs uzglabāšanas olbaltumvielu) līmenis, no otras puses, ir saistīts ar zarnu mangāna uzņemšanas samazināšanos, pateicoties šūnu DMT-1 sintēzes samazināšanai (samazināšanai). Ņemot vērā faktu, ka vīrieši parasti var noteikt lielāku dzelzs krājumu daudzumu nekā sievietes, vīrieši parasti absorbē mazāk mangāna nekā sievietes.
- Kobalts - kobalts un mangāns traucē viens otra absorbciju zarnās, jo abos pārejas metālos tiek izmantots DMT-1
Turklāt pārmērīga šķiedrvielas, no mikroelementi kadmijs un varš, rafinēts ogļhidrāti piemēram, rūpniecības cukurs un balto miltu izstrādājumi, kā arī palielinājās alkohols patēriņš, arī samazina mangāna absorbciju. Tāpat noteiktu zāļu lietošana, piemēram, magnijs-satur antacīdi (neitralizējošs kuņģis skābe), caurejas līdzekļi (caurejas līdzekļi), un antibiotikas, ir saistīta ar traucētu zarnu mangāna absorbciju, ja tos lieto kopā ar Mn saturošiem pārtikas produktiem vai bagātinātāji. Atšķirībā no iepriekš uzskaitītajiem faktoriem piens palielina biopieejamība mangāna.
Transports un izplatīšanās organismā
Absorbētais mangāns tiek transportēts brīvā formā vai saistīts ar alfa-2-makroglobulīniem (proteīni no asinis plazma), izmantojot portālu vēnas uz aknas. Tur lielākā daļa mangāna nonāk enterohepatiskā cirkulācija (aknas-stīga apgrozība), kas ietver piegādi no aknas ar žults uz zarnām, atkārtota zarnu absorbcija un portāla transportēšana uz aknām. Neliela mangāna daļa no aknām izdalās asinīs un pēc valences maiņas no Mn2 + uz Mn3 +, kas notiek oksidējoties ar koeruloplazmīns (alfa-2 globulīns asinis plazma), ir saistīts ar transferīns (beta globulīns, kas galvenokārt ir atbildīgs par dzelzs transportu) vai specifisks transporta proteīns, piemēram, beta-1 globulīns, kas jāuzņem ekstrahepatiskos (ārpus aknām) audos. Tā kā mangāns konkurē ar dzelzi par to pašu transportu proteīni, mangāna saistīšana ar transferīns gadā ir palielināts dzelzs deficīts, bet dzelzs pārpalikums ir samazināts. Augsts dzelzs līmenis organismā galu galā var vadīt uz samazinātu mangāna koncentrāciju audos un līdz ar to uz samazinātu no mangāna atkarīgo enzīmu aktivitāti. Mangāns tiek pārvadāts arī asinis plazma kā sastāvdaļa eritrocīti (sarkanās asins šūnas) - saistīts ar porfirīnu (organiskā ķīmiskā krāsa, kas sastāv no četriem pirola gredzeniem). Cilvēka ķermeņa mangāna saturs ir apmēram 10-40 mg. Vidējais audu daudzums koncentrācija mangāna svārstās no 0.17-0.28 mg / kg ķermeņa svara un ir ievērojami zemāka nekā dzelzs un cinks. Aptuveni 25% no kopējā ķermeņa mangāna atrodas kaulos, galvenokārt kaulu smadzenes. Augstu mangāna koncentrāciju var noteikt arī aknās, niere, aizkuņģa dziedzeris (aizkuņģa dziedzeris), hipofīzes dziedzeris (hipofīzes) un zarnu epitēlijs (zarnu gļotādas). Mangāns ir atrodams arī mati, muskuļi, piena dziedzeri un sviedri. Bērniem un jauniem dzīvniekiem mangāns galvenokārt tiek koncentrēts specifiskos smadzenes reģionos. Intracelulāri (šūnās) mangāns galvenokārt lokalizēts mitohondriji (Šūnu “enerģijas spēkstacijas”), kur mikroelements darbojas kā atsevišķu enzīmu sistēmu neatņemama sastāvdaļa vai aktivators, piemēram, piruvāts karboksilāze (glikoneoģenēze (jauna karboksilāzes veidošanās) glikoze no organiskiem bez ogļhidrātu prekursoriem, piemēram, piruvāta)) un prolidāzi (aminoskābes prolīna nodrošināšana Kolagēns (vissvarīgākais ārpusšūnu matricas strukturālais proteīns, piemēram, skrimslis, kauli, Cīpslas, āda un kuģi)). Turklāt mangāna baseins ir pieejams lizosomās (šūnu organoīdos, kas uzglabā enzīmus endogēno (šūnu) un eksogēno (bezšūnu) materiālu - baktēriju, vīrusu utt.) Noārdīšanai, un kodolā, cita starpā. Īpaša uzglabāšana proteīni, Piemēram, feritīns dzelzs, nav pazīstami ar mangānu. Tādējādi atšķirībā no dzelzs un varš, mikroelements netiek uzglabāts aknās ar lielu daudzumu uzņemšanas, bet tas uzkrājas (uzkrājas) noteiktos audos, piemēram, smadzenes. Šī iemesla dēļ mangānam ir toksiska (indīga) iedarbība lielās devās. Nav novērotas mangāna intoksikācijas pārmērīgas uztura dēļ. Dzeramā un minerālūdens ar augstu mangāna saturu (maksimāli pieļaujamais mangāns) uzņemšanas gadījumā koncentrācija dzeramajā ūdenī: 0.05 mg / l), ilgstoši lietojot mangānu bagātinātājiun profesionālā hroniskā iedarbība - ieelpošana Mn saturošu putekļu vai tvaiku (> 1 mg / m3 gaisa) daudzums mangāna raktuvēs, mangāna dzirnavās, metāla kausēšanas rūpnīcās, metālrūpniecības rūpnīcās un Mn pārstrādes rūpnīcās - tomēr var izraisīt intoksikāciju ar mikroelementu, īpaši bērniem jo mangāns ir preferenciāli uzkrāts smadzenes [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangāns no dzeramā ūdens un bagātinātāji ir vairāk pieejams nekā ar pārtiku, kā rezultātā organismā, galvenokārt smadzenēs, vairāk uzkrājas mikroelements. Mangāna daļiņas, kas ieelpotas caur elpošanas trakts, atšķirībā no zarnās absorbētā mangāna, tiek transportēti tieši uz smadzenēm, vispirms nemetabolizējoties (metabolizējoties) aknās. Augsta Mn3 + koncentrācija vadīt oksidatīvā konversija neiromeditors dopamīna uz trihidroksi savienojumu, kas centrālajā daļā bojā dopamīnu sintezējošos neironus nervu sistēmas (CNS). Tādējādi mangāna intoksikācijas simptomi rodas a dopamīna un jo īpaši ietekmē CNS. Turklāt aknu, aizkuņģa dziedzera un plaušu bojājumi - klepus, bronhīts (bronhu iekaisums) Un pneimonija (plaušu iekaisums) inhalējamo mangāna daļiņu dēļ - var arī parādīties. Viegla mangāna intoksikācija izraisa nespecifiskus simptomus, piemēram, bagātīgu svīšanu, nogurumsun reibonis. Augstākā mangāna līmenī centrālās nervu slimības simptomi ir izteikti, sākot ar apātiju (apetīti), astēniju (vājumu), anoreksija (apetītes zudums), bezmiegs (miega traucējumi) un mialģija (muskuļi sāpes) un progresē līdz maņu traucējumiem, refleksu patoloģijām, muskuļiem krampjiun gaitas nestabilitāte ar latero-, pro- un retropulsion (tieksme krist uz sāniem, uz priekšu, atpakaļ). Vēlīnās stadijās simptomi ir līdzīgi Parkinsona slimība (neiroloģiski traucējumi, kam raksturīgs dopamīna), piemēram, stingrība (muskuļu stingrība), trīce (muskuļu trīce), stājas nestabilitāte (stājas nestabilitāte), bradikinēzija (palēninātas kustības) līdz akinēzijai (kustību trūkums) un / vai psihiski traucējumi, piemēram, aizkaitināmība, agresivitāte, depresijadezorientācija, atmiņa zaudējumi, un halucinācijas - “mangāna trakums”. Šie simptomi daļēji reaģē terapija ar L-dopu (L-3,4-dihidroksifenilalanīns endogēnās dopamīna sintēzei). Papildus personām, kuras nodarbošanās dēļ daudzus gadus ir ieelpojušas mangāna daļiņas vai daudzus gadus lietojušas dzeramo ūdeni un minerālūdeni vai piedevas, kas satur Mn, arī paaugstināts mangāna intoksikācijas risks šādām personu vai slimību grupām:
- Indivīdi, īpaši jaundzimušie, zīdaiņi un mazi bērni, veicot pilnīgu parenterālu uzturu (TPE, mākslīgas barošanas veids, kas apiet kuņģa-zarnu trakta ceļu) - pārmērīga mangāna koncentrācija infūzijas šķīdumā un / vai barības šķīduma piesārņošana ar mangānu var izraisīt intoksikāciju; zīdaiņi ar Mn saturošu TPE tiek pakļauti mangāna koncentrācijai, kas aptuveni 100 reizes pārsniedz zīdaiņiem
- Hroniska aknu slimība - traucēta žults veidošanās aknās un samazināta piegāde zarnās izraisa samazinātu mangāna izdalīšanos izkārnījumos, kā rezultātā palielinās mangāna koncentrācija serumā
- Jaundzimušie - preferenciāla mangāna koncentrācija smadzenēs, daļēji tāpēc, ka attīstītajos neironos palielinās transferrīna receptoru ekspresija, un daļēji mangāna ar izkārnījumiem (izkārnījumiem) ierobežota izvadīšana, jo aknu funkcija vēl nav pilnībā nobriedusi, lai radītu žulti
- Bērni - atšķirībā no pieaugušajiem, zīdaiņiem un bērniem ir augstāka mangāna absorbcija zarnās un mazāka žultsceļu (ietekmē žults) mangāna izdalīšanās (mangāna izdalīšanās)
- Gados vecāki cilvēki (> 50 gadi) - biežāk ir aknu slimība, kas saistīta ar samazinātu mangāna izdalīšanos un paaugstinātu mangāna koncentrāciju serumā, salīdzinot ar jauniem pieaugušajiem
- Dzelzs deficīts - mangāna absorbcija ir palielināta, jo pastiprināti iekļaujas DMT-1 enterocītu (tievās zarnas šūnu) otas robežas membrānā. epitēlijs).
Augsta intoksikācijas riska dēļ mangānam ir noteikts UL (angļu: Tolerable Upper Intake Level - maksimālais mikroelementu daudzums, kas gandrīz visiem jebkura vecuma cilvēkiem nerada blakusparādības, lietojot katru dienu). Pēc FNB (Pārtikas un uztura padomes, Medicīnas institūta) datiem, UL bērniem 1-3, 4-8 un 9-13 gadu vecumā ir attiecīgi 2 mg, 3 mg un 6 mg dienā; pusaudžiem (14-18 gadi) - 9 mg dienā; un pieaugušajiem (≥ 19 gadiem) - 11 mg dienā. Zīdaiņiem (0-12 mēneši) vēl nav noteikts UL mangānam. Šeit mangāna uzņemšanai vajadzētu būt tikai caur mātes piens vai mātes piena aizstājēji un pārtikas produkti. Tā kā vecāka gadagājuma cilvēki (> 50 gadus veci) ir vairāk pakļauti mangāna intoksikācijai nekā jauni pieaugušie, cita starpā, biežāk sastopamo aknu slimību dēļ, Apvienotās Karalistes Nacionālā ekspertu grupa ir noteikusi pieņemamu kopējo mangāna daudzumu (drošu maksimālo mangāns, kas neizraisīs nelabvēlīgu ietekmi no visiem avotiem dienā, lietojot visu mūžu) 8.7 mg dienā šai vecuma grupai.
Izdalīšanās
Mangāna izdalīšanās lielā mērā notiek caur žults ar izkārnījumiem (izkārnījumiem) (99%) un tikai nedaudz caur niere ar urīnu (<0.1%). Mangāna izdalīšanās cilvēkiem ir divfāziska, un eliminācijas pusperiods ir 13-34 dienas. Mangāna homeostāzi galvenokārt regulē, pielāgojot endogēno (endogēno) ekskrēciju, nevis zarnu absorbciju. Aknām šajā procesā ir izšķiroša nozīme, jo ar mangānu izdalās zarnās mangāns žults mainīgā apjomā, atkarībā no piegādes stāvokļa. Pārmērīgā mangāna daudzumā izdalīšanās pārsniedz zarnu reabsorbciju, savukārt deficīta gadījumā zarnās reabsorbējas vairāk mangāna nekā izdalās ar izkārnījumiem. Jaundzimušajiem šī homeostatiskā regulācija vēl nav pilnībā izstrādāta. Atšķirībā no mangāna reabsorbcijas, mangāna izdalīšanos joprojām neietekmē citu ķīmiski līdzīgu mikroelementi, kā liecina pētījumi ar radioaktīvi iezīmētu mangānu.
