Mangan là một nguyên tố hóa học có ký hiệu nguyên tố Mn. Nó là nguyên tố phong phú thứ 12 trong vỏ Trái đất với khoảng 0.1% - hydrosphere (bề mặt và bề mặt nước) và thạch quyển (vỏ Trái đất bao gồm phần bên ngoài của lớp phủ bên ngoài) bao gồm - và kim loại chuyển tiếp phong phú thứ ba sau ủi và titan. Trong số các trạng thái oxy hóa có thể có thì Mn-3 thành Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + và Mn7 + là có ý nghĩa nhất. Trong hệ thống sinh học, Mn2 + (mangan II) là dạng ưu thế cùng với Mn3 +. Mangan là một thành phần của> 100 khoáng sản bao gồm sunfua, oxit, cacbonat, silicat, photphat và borat. Mangan II muối, ngoại trừ mangan phốt phát và mangan cacbonat, thường dễ hòa tan trong nước, trong khi các hợp chất mangan ở trạng thái oxy hóa cao hơn thường rất ít hòa tan. Trong cơ thể người, mangan đóng vai trò là một thành phần không thể thiếu cụ thể của một số enzyme, chẳng hạn như chất chống oxy hóa superoxide dismutase (MnSOD, chuyển đổi các anion superoxide được hình thành nội sinh trong quá trình hô hấp tế bào thành khinh khí peroxide, được giảm thành nước bởi thứ khác enzyme và do đó được giải độc) và arginase (sự phân hủy axit amin arginine đến ornithine và Urê), được tích hợp trong chu trình urê (chuyển đổi nitơ (N) - chứa các sản phẩm thoái hóa, đặc biệt là amoni (NH4 +) thành urê, được bài tiết qua thận → cai nghiện of Ammonia (NH3)), đóng vai trò thiết yếu. Ngoài ra, mangan - do sự thay đổi cấu trúc của protein hoặc bằng cách liên kết với chất nền - là chất hoạt hóa hoặc đồng yếu tố, tương ứng, của nhiều enzyme, chẳng hạn như glycosyltransferase trong tổng hợp glycosaminoglycans (tuyến tính được xây dựng từ các đơn vị disaccharide lặp lại, có tính axit polysacarit) và proteoglycan (glycoprotein được glycosyl hóa mạnh bao gồm một protein và một hoặc nhiều glycosaminoglycan liên kết cộng hóa trị), tương ứng, là một thành phần quan trọng của chất nền ngoại bào (chất nền ngoại bào, chất gian bào, ECM, ECM; mô nằm giữa các tế bào - trong không gian gian bào ), nhu la xương sụn và xương. Liên kết của mangan (Mn2 + với Mn7 +) với các phối tử của nó xảy ra ưu tiên thông qua ôxy (ký hiệu phần tử: O). Mangan một mặt là nguyên tố vi lượng rất cần thiết (cần thiết cho sự sống) và có độc tính cao (độc tính), mặt khác mangan hóa trị hai (Mn2 +) độc hơn mangan hóa trị ba (Mn3 +). Do đó, cần chú ý tiêu thụ mangan với lượng vừa đủ nhưng không quá liều lượng. Mangan có trong tất cả các mô thực vật và động vật do sự xuất hiện phổ biến của nó (tiếng Latin ubique: “phân bố ở khắp mọi nơi”), với các cơ quan sinh sản của thực vật là nơi giàu mangan nhất. Trong khi một lượng lớn mangan đôi khi được tìm thấy trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật, chẳng hạn như ngũ cốc nguyên hạt, gạo, các loại đậu (đậu), các loại hạt, rau lá xanh, trái cây và lá chè, hàm lượng mangan trong thực phẩm có nguồn gốc động vật, chẳng hạn như thịt, cá và sữa, và trong tinh bột tinh khiết cao và đường sản phẩm thường rất thấp.
Hấp thụ
Mangan được cung cấp bằng miệng đi vào ruột non cho hấp thụ. Cho đến nay, có rất ít kiến thức về cơ chế này. Một số tác giả đã chứng minh rằng mangan có cùng hấp thụ con đường với nguyên tố vi lượng ủi. Theo đó, mangan ở dạng Mn2 + được hấp thụ vào các tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô) chủ yếu trong tá tràng (tá tràng) và hỗng tràng (jejunum) với sự hỗ trợ của chất vận chuyển kim loại hóa trị 1-1 (DMT-2000), vận chuyển các kim loại chuyển tiếp hóa trị hai cùng với proton (H +). Quá trình này phụ thuộc năng lượng và xảy ra theo động học bão hòa. Theo Tallkvist và cộng sự (2), mangan (MnXNUMX +) - tương tự như ủi (Fe2 +) - đi vào máu qua màng đáy (đối diện với ruột) của các tế bào ruột nhờ protein vận chuyển ferroportin-1. Cho dù một thụ động hấp thụ cơ chế có sẵn đối với mangan ngoài việc hấp thụ tích cực cần được nghiên cứu thêm. Tỷ lệ hấp thụ mangan từ thức ăn trong điều kiện sinh lý là từ 3-8%. Nó có thể cao hơn ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, trong tình trạng cung cấp mangan kém hoặc lượng mangan thấp. Khi cung cấp mangan vượt quá yêu cầu, sinh khả dụng giảm dần. Mức độ hấp thụ mangan bị ảnh hưởng bởi nhiều thành phần trong chế độ ăn uống:
- Canxi - theo một số nghiên cứu, việc bổ sung canxi ở mức 500 mg / ngày làm giảm sinh khả dụng của mangan, với canxi photphat và cacbonat có tác dụng lớn nhất và canxi từ sữa có tác dụng kém nhất; một số nghiên cứu khác chỉ cho thấy tác dụng tối thiểu của việc bổ sung canxi đối với chuyển hóa mangan
- Magiê - với việc bổ sung magiê khoảng 200 mg / ngày, sự hấp thụ mangan sẽ giảm
- Phốt phát - phốt phát trong chế độ ăn uống, chẳng hạn như từ thịt đã chế biến, pho mát chế biến và nước ngọt, làm giảm khả năng hấp thụ mangan của ruột (ảnh hưởng đến ruột)
- Axit phytic, axit oxalic, tanin - phytates từ ngũ cốc, các loại đậu, v.v., oxalat, ví dụ, từ rau bắp cải, rau bina và khoai lang, và tannin từ trà làm giảm sinh khả dụng của mangan
- Sắt - ức chế hấp thu lẫn nhau → sắt và mangan cạnh tranh để có cùng cơ chế hấp thụ và vận chuyển, ví dụ, DMT-1.
- Sự hấp thụ mangan từ một bữa ăn giảm khi hàm lượng sắt trong chế độ ăn uống tăng lên bởi vì sự biểu hiện DMT-1 bị điều hòa trong các tế bào ruột (tế bào của biểu mô ruột non)
- Theo Davis và Greger (1992), bổ sung sắt-60 mg / ngày trong 4 tháng - có liên quan đến giảm nồng độ mangan trong huyết thanh và giảm hoạt động superoxide dismutase (MnSOD) phụ thuộc mangan trong bạch cầu (bạch cầu), cho thấy giảm mangan trạng thái
- Nguồn cung cấp sắt cá nhân là một yếu tố chính ảnh hưởng đến mangan sinh khả dụng. Nếu thiếu sắt hiện tại, sự hấp thụ mangan có thể tăng lên gấp 2-3 lần do sự biểu hiện của DMT-1 trong tế bào ruột tăng lên. “Cửa hàng sắt đầy đủ” - có thể đo lường bằng huyết thanh ferritin Mặt khác, mức độ (protein dự trữ sắt) - mặt khác, có liên quan đến việc giảm hấp thu mangan ở ruột - do sự điều hòa (downregulation) tổng hợp DMT-1 của tế bào. Thực tế là có thể phát hiện được lượng dự trữ sắt cao hơn ở nam giới so với nữ giới, nam giới thường tái hấp thu mangan ít hơn phụ nữ.
- Coban - Coban và mangan cản trở sự hấp thụ đường ruột của nhau vì cả hai kim loại chuyển tiếp đều sử dụng DMT-1
Ngoài ra, tiêu thụ quá nhiều chế độ ăn uống chất xơ, của nguyên tố vi lượng cadmium và đồng, tinh chế carbohydrates chẳng hạn như công nghiệp đường và các sản phẩm bột mì trắng, cũng như tăng rượu tiêu thụ, cũng dẫn đến giảm hấp thụ mangan. Tương tự, việc sử dụng một số loại thuốc, chẳng hạn như magiê-còn lại thuốc kháng axit (trung hòa dạ dày axit), thuốc nhuận tràng (thuốc nhuận tràng), và kháng sinh, có liên quan đến sự hấp thụ mangan trong ruột bị suy giảm khi chúng được dùng cùng với thực phẩm chứa Mn hoặc bổ sung. Ngược lại với các yếu tố được liệt kê ở trên, sữa làm tăng sinh khả dụng của mangan.
Vận chuyển và phân phối trong cơ thể
Mangan được hấp thụ được vận chuyển ở dạng tự do hoặc liên kết với alpha-2-macroglobulin (protein của máu plasma) qua cổng thông tin tĩnh mạch đến gan. Ở đó, phần lớn mangan đi vào tuần hoàn ruột (gan–mô ruột lưu thông), liên quan đến việc giao hàng từ gan với mật đến ruột, hấp thu qua đường tiêu hóa, và vận chuyển qua cổng đến gan. Một phần nhỏ mangan được giải phóng từ gan vào máu và sau sự thay đổi hóa trị từ Mn2 + thành Mn3 +, xảy ra bằng quá trình oxy hóa coeruloplasmin (alpha-2 globulin của máu plasma), được liên kết với chuyển giao (beta globulin, chịu trách nhiệm chính cho việc vận chuyển sắt) hoặc một protein vận chuyển cụ thể, chẳng hạn như beta-1 globulin, sẽ được các mô ngoài gan (ngoài gan) hấp thụ. Vì mangan cạnh tranh với sắt để vận chuyển như nhau protein, sự liên kết của mangan với chuyển giao được tăng lên trong thiếu sắt, trong khi nó bị giảm khi thừa sắt. Mức độ cao của sắt trong cơ thể cuối cùng có thể dẫn giảm nồng độ mangan trong mô và do đó làm giảm hoạt động của các enzym phụ thuộc mangan. Mangan cũng được vận chuyển trong máu huyết tương như một thành phần của hồng cầu (tế bào hồng cầu) - liên kết với porphyrin (thuốc nhuộm hóa học hữu cơ bao gồm bốn vòng pyrrole). Hàm lượng mangan trong cơ thể con người là khoảng 10-40 mg. tập trung mangan dao động trong khoảng 0.17-0.28 mg / kg thể trọng và thấp hơn đáng kể so với sắt và kẽm. Khoảng 25% tổng lượng mangan trong cơ thể được tìm thấy trong xương, chủ yếu ở tủy xương. Nồng độ mangan cao cũng có thể được phát hiện trong gan, thận, tụy (tuyến tụy), tuyến yên (tuyến yên) và ruột biểu mô (ruột niêm mạc). Mangan cũng được tìm thấy trong lông, cơ, tuyến vú và mồ hôi. Ở trẻ em và động vật non, mangan được ưu tiên tập trung ở những não vùng. Trong nội bào (trong tế bào), mangan chủ yếu được bản địa hóa trong mitochondria ("Nhà máy năng lượng" của tế bào), trong đó nguyên tố vi lượng hoạt động như một thành phần không thể thiếu hoặc chất hoạt hóa của một số hệ thống enzym, chẳng hạn như pyruvat carboxylase (tạo gluconeogenesis (sự hình thành mới của glucose từ các tiền chất hữu cơ phi carbohydrate, chẳng hạn như pyruvate)) và prolidase (cung cấp axit amin proline để tổng hợp collagen (protein cấu trúc quan trọng nhất của chất nền ngoại bào, chẳng hạn như xương sụn, xương, gân, da và tàu)). Hơn nữa, một nguồn mangan có sẵn trong lysosome (bào quan tế bào lưu trữ các enzym để phân hủy các vật liệu nội sinh (tế bào) và ngoại sinh (không phải tế bào) - vi khuẩn, vi rút, v.v.) và trong nhân, trong số những người khác. Lưu trữ cụ thể protein, Chẳng hạn như ferritin đối với sắt, không được biết đến với mangan. Do đó, không giống như sắt và đồng, nguyên tố vi lượng không được lưu trữ trong gan khi hấp thụ cao, nhưng tích tụ (tích tụ) trong các mô nhất định, chẳng hạn như não. Vì lý do này, mangan có tác dụng gây độc (độc) ở liều lượng cao. Nhiễm độc mangan do ăn kiêng quá mức chưa được ghi nhận. Trong trường hợp tiêu thụ nước uống và nước khoáng có hàm lượng mangan cao (mangan tối đa cho phép tập trung trong nước uống: 0.05 mg / l), lượng mangan lâu dài bổ sungvà phơi nhiễm mãn tính nghề nghiệp - hít phải bụi hoặc hơi chứa Mn (> 1 mg / m3 không khí) trong các mỏ mangan, nhà máy mangan, lò luyện kim loại, nhà máy công nghiệp kim loại và nhà máy chế biến Mn - tuy nhiên, có thể dẫn đến ngộ độc nguyên tố vi lượng, đặc biệt là ở trẻ em vì sự tích tụ mangan ưu tiên trong não [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Mangan từ nước uống và bổ sung có sẵn nhiều hơn từ thức ăn, dẫn đến sự tích tụ nguyên tố vi lượng trong cơ thể cao hơn, chủ yếu là trong não. Các hạt mangan được hít vào qua đường hô hấp, không giống như mangan được hấp thụ qua đường ruột, được vận chuyển trực tiếp đến não mà không cần chuyển hóa trước (chuyển hóa) ở gan. Nồng độ Mn3 + cao dẫn chuyển đổi oxy hóa của dẫn truyền thần kinh dopamine đến một hợp chất trihydroxy làm hỏng các tế bào thần kinh tổng hợp dopamine ở trung tâm hệ thần kinh (CNS). Do đó, các triệu chứng của nhiễm độc mangan là do dopamine thiếu hụt và ảnh hưởng đến thần kinh trung ương nói riêng. Ngoài ra, tổn thương gan, tuyến tụy và phổi - ho, viêm phế quản (viêm phế quản) Và viêm phổi (viêm phổi) do hít phải các hạt mangan - cũng có thể xảy ra. Nhiễm độc mangan nhẹ dẫn đến các triệu chứng không đặc hiệu, chẳng hạn như đổ mồ hôi nhiều, mệt mỏi, và chóng mặt. Ở mức mangan cao hơn, các triệu chứng thần kinh trung ương nổi bật, bắt đầu bằng sự thờ ơ (bơ phờ), suy nhược (suy nhược), biếng ăn (ăn mất ngon), mất ngủ (rối loạn giấc ngủ), và đau cơ (cơ đau) và tiến triển đến rối loạn cảm giác, bất thường phản xạ, cơ chuột rút, và dáng đi không ổn định với động tác nghiêng người, nghiêng người và rụt người lại (có xu hướng ngã sang một bên, tiến, lùi). Trong giai đoạn muộn, các triệu chứng tương tự như Bệnh Parkinson (rối loạn thần kinh đặc trưng bởi sự thiếu hụt dopamine), chẳng hạn như sự nghiêm ngặt (độ cứng của cơ), run (run cơ), mất ổn định tư thế (mất ổn định tư thế), bradykinesia (cử động chậm lại) đến loạn vận động (thiếu vận động) và / hoặc rối loạn tâm thần như cáu kỉnh, hung hăng, trầm cảm, mất phương hướng, trí nhớ mất mát, và ảo giác - "bệnh điên manganic." Những triệu chứng này một phần phản ứng với điều trị với L-dopa (L-3,4-dihydroxyphenylalanin để tổng hợp dopamine nội sinh). Ngoài những cá nhân đã hít phải các hạt mangan hoặc uống nước khoáng giàu Mn hoặc các chất bổ sung có chứa Mn trong nhiều năm do nghề nghiệp của họ, có cũng làm tăng nguy cơ nhiễm độc mangan ở những nhóm người hoặc bệnh sau:
- Các cá nhân, đặc biệt là trẻ sơ sinh, trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, đang nuôi dưỡng toàn phần qua đường tĩnh mạch (TPE, hình thức cho ăn nhân tạo bỏ qua đường tiêu hóa) - nồng độ mangan quá mức trong dung dịch tiêm truyền và / hoặc nhiễm mangan trong dung dịch dinh dưỡng có thể gây say; trẻ sơ sinh sử dụng TPE có chứa Mn tiếp xúc với nồng độ mangan cao hơn khoảng 100 lần so với trẻ bú mẹ
- Bệnh gan mãn tính - sự hình thành mật trong gan bị suy giảm và giảm phân phối đến ruột dẫn đến giảm bài tiết mangan trong phân dẫn đến tăng nồng độ mangan trong huyết thanh
- Trẻ sơ sinh - nồng độ mangan ưu tiên trong não, một phần do sự gia tăng biểu hiện của các thụ thể transferrin trong các tế bào thần kinh đang phát triển và một phần do hạn chế loại bỏ mangan theo phân (phân) do chức năng gan chưa trưởng thành hoàn toàn để sản xuất mật.
- Trẻ em - trái ngược với người lớn, trẻ sơ sinh và trẻ em có khả năng hấp thụ mangan ở ruột cao hơn và bài tiết mangan qua mật (ảnh hưởng đến mật) thấp hơn (bài tiết mangan)
- Người cao tuổi (> 50 tuổi) - có nhiều khả năng bị bệnh gan liên quan đến giảm bài tiết mangan và tăng nồng độ mangan trong huyết thanh so với người trẻ
- Thiếu sắt - Sự hấp thụ mangan được tăng lên do sự kết hợp DMT-1 tăng lên vào màng biên giới bàn chải của các tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô).
Do nguy cơ nhiễm độc cao, một UL cụ thể (tiếng Anh: Tolerable Upper Intake Level - lượng vi chất dinh dưỡng tối đa không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào ở hầu hết mọi người ở mọi lứa tuổi khi dùng hàng ngày) cho mangan. Theo FNB (Ban Thực phẩm và Dinh dưỡng, Viện Y học), UL cho trẻ 1-3, 4-8 và 9-13 tuổi lần lượt là 2 mg, 3 mg và 6 mg / ngày; đối với thanh thiếu niên (14-18 tuổi), 9 mg / ngày; và đối với người lớn (≥ 19 tuổi), 11 mg / ngày. Đối với trẻ sơ sinh (0-12 tháng), chưa có UL cho mangan. Ở đây, lượng mangan chỉ nên thông qua sữa mẹ hoặc các sản phẩm và thực phẩm thay thế sữa mẹ. Vì người già (> 50 tuổi) dễ bị nhiễm độc mangan hơn người trẻ do tỷ lệ mắc bệnh gan cao hơn, Nhóm chuyên gia quốc gia Vương quốc Anh đã đặt ra Tổng lượng Mangan có thể chấp nhận được (mức tối đa an toàn của mangan sẽ không gây ra tác dụng phụ với lượng hàng ngày, suốt đời từ tất cả các nguồn) là 8.7 mg / ngày cho nhóm tuổi này.
Bài tiết
Sự bài tiết mangan phần lớn thông qua mật với phân (phân) (99%) và chỉ một chút qua thận với nước tiểu (<0.1%). Sự bài tiết mangan ở người theo hai pha với thời gian bán hủy từ 13-34 ngày. Cân bằng nội môi mangan được điều chỉnh chủ yếu bằng cách điều chỉnh sự bài tiết nội sinh (nội sinh), hơn là sự hấp thu ở ruột. Gan đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, giải phóng mangan vào ruột với mật với số lượng thay đổi, tùy thuộc vào trạng thái cung cấp. Khi dư thừa mangan, sự bài tiết vượt quá sự tái hấp thu ở ruột, ngược lại khi thiếu hụt, nhiều mangan được tái hấp thu ở ruột hơn là bài tiết qua phân. Ở trẻ sơ sinh, cơ chế điều hòa nội môi này chưa phát triển đầy đủ. Ngược lại với sự tái hấp thu mangan, sự bài tiết mangan vẫn không bị ảnh hưởng bởi tình trạng cung cấp nội sinh của các chất hóa học tương tự khác nguyên tố vi lượng, như được chỉ ra bởi các nghiên cứu với mangan được gắn nhãn phóng xạ.
