Molibdēns: definīcija, sintēze, absorbcija, transports un izplatīšana

Molibdēns ir ķīmiskais elements ar elementa simbolu Mo un atoma numuru 42. Periodiskajā tabulā tas ir 5. perioda un 6. apakšgrupā (VI B grupa) vai hroma grupā. No visiem 5. perioda elementiem molibdēnam ir visaugstākais kušanas punkts. Molibdēns, kas ir Sudrabskrāsots tīrā veidā, zemes garozā ir reti sastopams, bet okeānos tas ir visizplatītākais redoks-aktīvais metāls. Tas ir viens no pārejas metāliem un tiek izmantots dažādos nerūsējošā tērauda sakausējumos, lai sacietētu un katalizētu (paātrinātu) redoksreakcijas (reducēšanās / oksidēšanās reakcijas). Savos savienojumos molibdēns rodas oksidēšanās pakāpēs MoII +, MoIII +, MoIV +, MoV + un MoVI +, no kuriem dominē MoIV + un MoVI +. Molibdēns ir būtisks (vitāli svarīgs) mikroelements gandrīz visiem dzīvajiem organismiem. Organismam bioloģiski pieejama un metaboliski aktīva forma ir molibdāta anjons (MoO42-). Dažiem tas darbojas kā kofaktors fermenti, molibdāta un molibdopterīna (heterocikliskais savienojums) komplekss, kas saistīts ar attiecīgā enzīma aktīvo vietu. No molibdēna atkarīgās cilvēka ķermeņa enzīmu sistēmas ietver ksantīna oksidāzi / dehidrogenāzi (purīna noārdīšanās - hipoksantīna pārvēršanās par ksantīnu un pēdējo par urīnskābe, kas darbojas kā antioksidants iekš asinis plazmā), kas rodas šūnas citozolā (šķidrie citoplazmas komponenti), sulfīta oksidāze, kas lokalizēta mitohondriji (Šūnu “enerģijas spēkstacijas”) (degradācija sērs-satur aminoskābes, Piemēram, metionīns un cisteīns - detoksikācijas sulfīta līdz sulfātam) un citosola aldehīda oksidāzes (oksidēšanās un detoksikācijas (detoksikācijas) slāpeklis (N) saturoši heterocikliski aromātiski savienojumi, piemēram, pirimidīni, purīni un pteridīni) [1, 4, 5, 10-13, 16, 19, 20, 21, 25, 31]. Fermentāli katalizētajā redoksreakcijas, molibdēns - galvenokārt MoVI + formā - uzņemas elektronu pārneses līdzekļa funkciju, pateicoties tā spējai mainīt oksidācijas stāvokļus. Atšķirībā no citiem smagie metāli, Piemēram, dzelzs, varš, un mangāns, molibdēns uzrāda salīdzinoši zemu toksicitāti (toksicitāti). Tomēr molibdēna putekļi, savienojumi, piemēram, molibdēna (VI) oksīds un ūdens- šķīstošie molibdāti, piemēram, tetratiomolibdāts, lielās devās var izraisīt zināmu toksicitāti, jo tie ir ātri un gandrīz pilnīgi absorbcija (uzņemšana caur zarnām). Īpaši indivīdi, kas strādā molibdēna ieguves, molibdēna ražošanas vai molibdēna apstrādes rūpnīcās, ir pakļauti paaugstinātai molibdēna iedarbībai. Darbinieki molibdēna apstrādes rūpnīcā, kas ieelpoja molibdēnu saturošus putekļus ar ātrumu aptuveni 10 mg Mo / dienā, piedzīvoja nedaudz paaugstinātu seruma līmeni urīnskābe līmenis un palielinājās asinis serums koeruloplazmīns (svarīgs glikoproteīns dzelzs un varš metabolisms) koncentrācijas, kā arī veselība sūdzības. Tomēr nebija iespējams veikt atbilstošus epidemioloģiskos pētījumus, jo strādājošie bija ļoti mainīgi (aizstājēji). Trūkst sistemātisku un atbilstoši izstrādātu pētījumu, lai novērtētu ilgstoša paaugstināta molibdēna uzņemšanas risku cilvēkiem. Šī iemesla dēļ pētījumi ar dzīvniekiem ir īpaši svarīgi. Eksperimentos ar žurkām reproduktīvie un attīstības traucējumi izrādījās visjutīgākie pārmērīgas molibdēna devas rādītāji, kā rezultātā divas slavenās zinātniskās komitejas SCF (Pārtikas zinātniskā komiteja) un FNB (Pārtikas un uztura padome, Medicīnas institūts) vienojās par a NOAEL (nav novērota nelabvēlīgas ietekmes līmeņa): nav novērota nelabvēlīgās ietekmes līmeņa - visaugstākais deva vielas, kurai nav nosakāmu un izmērāmu vielu nelabvēlīgu ietekmi pat turpinot uzņemt) molibdēnam 0.9 mg / kg ķermeņa svara dienā. Atvasinot UL (angļu: Tolerable Upper Intake Level - drošs mikroelementa maksimālais līmenis, kas neizraisa nelabvēlīgu iedarbību veselība ietekme gandrīz visiem jebkura vecuma indivīdiem, visu mūžu uzņemot no visiem avotiem), molibdēna paneļos ir neatbilstības, pamatojoties uz nenoteiktību adekvātu cilvēku datu trūkuma dēļ. Pamatojoties uz molibdēna NOAEL, SCF ieguva UL 0.01 mg Mo / kg ķermeņa svara / dienā, kas atbilst pieaugušo devai 600 µg Mo / dienā (6–12 reizes lielāka par dienas devu), izmantojot nenoteiktību koeficients 100. Cilvēkiem FNB savukārt nosaka molibdēna UL 2 mg / dienā pieaugušajiem, pamatojoties uz to pašu NOAEL, bet izmantojot nenoteiktības koeficientu 30. Bērniem un pusaudžiem abas zinātniskās struktūras ieguva pašu pieļaujamie augšējie uzņemšanas līmeņi, attiecīgi zemāki par pieaugušajiem paredzētajiem UL, jo pārmērīga molibdēna uzņemšana jauniem dzīvniekiem nelabvēlīgu ietekmi uz izaugsmi. Apvienotās Karalistes ekspertu grupa Vitamīni un Minerāli (EVM) nepietiekamu datu dēļ nav noteikusi UL molibdēnam, un uzskata, ka Apvienotajā Karalistē novērotā maksimālā barības uzņemtā molibdēna diēta 230 µg / dienā nerada veselība risks. Pieļaujamie molibdēna savienojumi lietošanai uzturā bagātinātāji un diētisko un parasto pārtikas produktu bagātināšanai ir nātrijs molibdāts un amonija molibdāts (kā anhidrāts) ūdens molekulas) un tetrahidrātu (ar 4 ūdens molekulas)). Diētiskām bagātinātāji, molibdēna pievienošana jāierobežo līdz 80 µg uz ieteicamo dienas devu, un skaidri jānorāda, ka šādi produkti nav piemēroti bērniem līdz 10 gadu vecumam (ieskaitot). Tomēr, ņemot vērā pašreizējo nenoteiktību par pašreizējām dienas molibdēna devām un iespējamo UL pārsniegšanu, molibdēna pievienošana bagātinātāji ir jāizvairās no diētiskiem pārtikas produktiem un parastiem pārtikas produktiem. Molibdēns koncentrācija augos ir ļoti atkarīgs no molibdēna satura augsnē un augsnes vai vides apstākļiem. Augsnes organisko vielu samazināšanās - humusa samazināšanās - un zems augsnes pH līmenis vai augsnes pH pazemināšanās, ko izraisa, piemēram, skābs lietus, kas noved pie MoO42- jonu pārveidošanās par mazšķīstošiem oksīdiem, samazina augu molibdēna uzņemšanu. Līdz ar to molibdēns koncentrācija augu un dzīvnieku izcelsmes pārtikas produktu daudzums var ievērojami atšķirties, tāpēc dažreiz tiek ziņots par ļoti atšķirīgām molibdēna uzņemšanas vērtībām cilvēkiem no pārtikas un dzeramā ūdens. Pārtikā, kas bagāts ar molibdēnu, ietilpst labības produkti, riekstiun pākšaugi, piemēram, pupiņas, lēcas un zirņi. Dzīvnieku izcelsmes pārtikas produktiem, augļiem un dažiem dārzeņiem savukārt ir zems molibdēna saturs [7, 10-12, 16, 25]. Reģionos, piemēram, Linxian ziemeļos Ķīna, kur augsnē un pārtikā ir maz molibdēna, un gastroezofageālā (“ietekmē barības vadu un kuņģis“) Audzēji ir ļoti augsti, augsni varētu bagātināt ar amonija molibdātu vadīt uz molibdēna piegādes uzlabošanos un audzēju sastopamības samazināšanos populācijā. Augu organismam ir nepieciešams molibdēns, lai aktivizētu nitrāta reduktāzi, molibdoenzīmu, kas pārveido caur augsni absorbētos nitrātus nitrītos, nodrošinot samazinātu, metabolizējamu (metabolizējamu) slāpeklis amonija (NH4 +) formā organisko vielu sintēzei, piemēram, aminoskābes. Molibdēna deficīta gadījumā samazināta koncentrācija augsnē notiek nitrātu reduktāzes samazināšana (samazināšana), kurā augu nitrāti tiek pārvērsti nitrozoamīnos, kas cilvēka organismā nonāk, lietojot augu pārtiku un darbojas kā kancerogēni (vēzisizraisītājvielas). Palielināta nitrozoamīnu iedarbība ir viens no cēloņiem, kāpēc Linxian bieži sastopami gastroezofageālie audzēji. Bagātinot augsnes ar amonija molibdātu, augos var samazināt nitrozamīna veidošanos, tādējādi samazinot audzēja attīstības risku. Vai samazina arī molibdēna piedevu iekšķīga uzņemšana vēzis risks nav skaidrs. Intervences pētījumā, ko veica Blots un citi (1993), kurā 29,584 gadu laikā tika novēroti 40 69 Linxian subjekti vecumā no 5 līdz 30 gadiem, molibdēna (XNUMX µg / dienā) aizstāšana (uztura bagātināšana) C vitamīna (120 mg / dienā) nesamazināja gastroezofageālā un citu audzēju sastopamību.

Absorbcija

Molibdēns uzsūcas tievā zarnā, iespējams, galvenokārt divpadsmitpirkstu zarnas (divpadsmitpirkstu zarnas) un tukšās zarnas (tukšās zarnas) kā molibdāta (MoO42-). Par līdzšinējo mehānismu ir maz zināms. Tiek pieņemts, ka molibdēns absorbcija ir pasīvs un ka šis process nav piesātināms. Atkarībā no mikroelementa avota, absorbcija līmenis svārstās no aptuveni 35% līdz> 90% [4, 5, 11, 28-30] .Molibdēna oksīds un molibdāti, piemēram, kalcijs molibdāts un tiomolibdāts, ātri uzsūcas enterocītos (tievās zarnas šūnās) epitēlijs) ar augstu efektivitāti (līdz 80%). Absorbcijas ātrums palielinās, samazinoties piedāvājumam, un tiek samazināts, ja piedāvājums pārsniedz pieprasījumu. Jo vairāk neapstrādāts vai dabīgs ēdiens ir, jo labāk biopieejamība molibdēna. Tā kā sulfāta anjonam (SO42-) ir elektronu konfigurācija, kas ir līdzīga molibdāta anjonam (MoO42-), pēdējais kavē molibdāta transportu gan apikālajā (šūnas pusē, kas vērsts pret lūmenu), gan bazolaterālajā (šūnas pusē, kas vērsts pret asinis) enterocītu membrānas. Līdzīgi varš joni samazina zarnu (stīga- sejas) molibdāta absorbcija.

Transports un izplatīšanās organismā

Absorbētais molibdāts ceļo uz aknas izmantojot portālu vēnas un no turienes uz ārpushepatiskiem (“ārpus aknām”) audiem caur asinsriti. Cilvēka ķermeņa molibdēna saturs 5–10 mg (0.07–0.13 mg / kg ķermeņa svara) vienmērīgi sadalās starp orgāniem un audiem, un visaugstākā koncentrācija ir aknas, niere, virsnieru dziedzerisun kaulu (0.1–1 mg Mo / g mitrā svara). Molibdēna saturs aknas un niere to neietekmē bioloģiskais vecums un dzimums. Intracelulāri (šūnās) molibdēns saistās ar abiem sērs (S) molibdopterīna atomi. Saistot molibdāta-molibdopterīna kompleksu ar molibdoenzīmiem, tie tiek aktivizēti. Kaut arī molibdēna atoms mitohondriju sulfīta oksidāzes molibdopterīnā ir tikai skābeklis saistītie atomi citosoliskās ksantīna oksidāzes / dehidrogenāzes un aldehīda oksidāzes kofaktorā pie molibdēna atoma vienu no skābekļa atomiem apmaina ar sērs (→ sulfurizēts molibdēna kofaktors). Tādējādi cilvēka organismā pastāv divi dažādi molibdēna kofaktori (desulfurizēti / sulfurēti). Molibdēns organismā notiek galvenokārt saistītā veidā un tikai nelielā mērā kā brīvais molibdāts. Pilnās asinīs (1–10 µg Mo / l) mikroelements galvenokārt ir atrodams eritrocīti (sarkanās asins šūnas), kur tas, cita starpā, ir saistīts ar molibdoenzīmiem kompleksā ar molibdopterīnu. Serumā (šķidrā, bez šūnām saturoša asins daļa, atskaitot asinsreces faktorus), kura molibdēna koncentrācija ir <1µg / l, saistās ar alfa-2-makroglobulīniem (proteīni asins plazmas), piemēram, koeruloplazmīnsIr teikts, ka ir klāt, kas transportē molibdēnu no aknām uz ārpushepatiskiem audiem. Aknās molibdēns ir sastopams gandrīz tikai kompleksā ar molibdopterīnu, aptuveni 60% šo molibdēna kofaktoru ir saistīti ar molibdoenzīmiem, un aptuveni 40% notiek kā brīvie kofaktori. In kauli un zobiem, molibdēns tiek iekļauts apatīta mikrokristālos, kas izskaidro tā pozitīvo ietekmi uz kaulu un zobu veselību. Piemēram, izplatība (slimības biežums) karioze ir ļoti zems apgabalos ar nabadzīgu fluoru un tajā pašā laikā ar molibdēnu bagātu augsni, kas, iespējams, ir saistīts ar molibdēna izraisītu (molibdēna iedarbinātu) palielinātu fluora un tā palielināta iekļaušanās zobā emaljas. Asins plazmā var veidoties nešķīstoši vara-molibdēna un / vai sēra-molibdēna kompleksi, kas ietekmē attiecīgā mikroelementa kinētiku (bioķīmisko procesu ātrumu). Piemēram, nefizioloģiski augsta vara vai sēra koncentrācija organismā izraisa pastiprinātu molibdēna saistīšanos, kas pasliktina tā transportu uz audiem un tā intracelulāro iekļaušanos molibdopterīnā. Rezultāts ir molibdēna deficīts un samazināta molibdoenzīmu aktivitāte. Molibdēna deficīta simptomi līdz šim tika novēroti tikai pacientiem ar pastāvīgu mākslīgu uzturu, piemēram, kopējo parenterāls uzturs (uzturs, apejot kuņģa-zarnu traktu), ar pārmērīgi zemu molibdēna saturu un / vai pārmērīgu vara vai sēra koncentrāciju infūzijas šķīdumā, kā arī bērniem ar reti iedzimtu metabolisma kļūdu, piemēram, molibdēna kofaktora deficītu (biosintētiskā ceļa traucējumi) molibdēna kofaktora organiskā komponenta molibdopterīna, kas ierobežo molibdoenzīmu aktivitāti) un izolēta sulfīta oksidāzes deficīta (tiek traucēta oksidēšanās no sulfīta uz sulfātu, kā rezultātā rodas sulfāta deficīts un palielinās sulfīta koncentrācija visos ķermeņa šķidrumi → sulfīta toksicitāte). Starp seruma molibdēna koncentrāciju un aknu funkcionālo stāvokli ir cieša saistība. Piemēram, molibdēna koncentrāciju var atrast vairākos aknu-žultsceļos (“ietekmē aknas un žults kanāli ”) slimības, piemēram, hepatīts (aknu iekaisums), aknu ciroze (hroniskas aknu slimības beigu stadija ar traucētu audu arhitektūru, mezglveida izmaiņām un saistaudi izplatīšana), alkohols- un zāļu izraisīti aknu bojājumi, kā arī žults cauruļvadu aizsprostojumi (ko izraisa žultsakmeņi, audzēji vai iekaisuma pietūkums, kā rezultātā žults ieplūst aknās), konstatē paaugstinātu molibdēna līmeni asins serumā. To pamatā ir vai nu samazināta mikroelementu uzņemšana aknās, vai arī palielināta molibdēna izdalīšanās no bojātām parenhīmas šūnām.

Izdalīšanās

Absorbētais molibdāts būtībā tiek izvadīts ar urīnu (10-16 µg / l) caur niere. Iznīcināšana (izdalīšanās) caur žults ar izkārnījumiem (izkārnījumiem) ir maznozīmīga loma. Sievietēm, kas baro bērnu ar krūti, apmēram 10% no zarnās absorbētā molibdēna papildus izdalās kopā ar piens (1-2 µg / l). Neuzsūcies molibdēns atstāj ķermeni kopā ar izkārnījumiem. Molibdēna homeostatiskā regulēšana (līdzsvara pašregulācija) notiek mazāk, absorbējot zarnās, nekā pielāgojot endogēno ekskrēciju (ekskrēciju). Nierēm šajā procesā ir izšķiroša nozīme, jo molibdēns izdalās urīnā atkarībā no uztura daudzuma. Nieru (ietekmē nieres) molibdēna izdalīšanos palielina palielināta uztura uzņemšana un sulfāta (SO42-) lietošana.