Mangāns: kam tas noder cilvēka organismā? Avoti pārtikā un ūdenī

Mangāns un tā īpašības

Mangāns ir minerāldaļiņa, kas pazīstama ar ķīmisko nosaukumu Mn, kas cēlies no latīņu valodas vārda manganum.

Tas ir divpadsmitais visizplatītākais elements uz planētas. Mikrodaudzumā tas ir arī svarīga dzīvo organismu sastāvdaļa.

Mangāns cilvēka organismā: vai tas ir noderīgs? Kā atpazīt tā trūkumu vai pārpalikumu?

Kā ķīmisku elementu mangānu pirmo reizi 1774. gadā atzina zviedru ķīmiķis Karls Vilhelms Šeile, konkrēti kā minerāla pirolūzīta sastāvdaļu.

Tajā pašā gadā to izolēja cits zviedru ķīmiķis Johans Gotlībs Gāns, karsējot pirolūzītu.

Nosaukums mangāns cēlies no latīņu valodas vārda "magnes", kas tulkojumā nozīmē magnēts. Tas atkal attiecas uz tā minerālu pirolusītu, kuram ir konstatētas magnētiskas īpašības.

Mangāns ir ķīmisko elementu periodiskās tabulas 7. grupas elements, kas atrodas 4. periodā.

Tas tiek klasificēts elementu grupā, ko sauc par pārejas elementiem vai arī pārejas metāliem.

Šis nosaukums cēlies no laika, kad ķīmiķi periodiskās tabulas vidusdaļā esošajiem elementiem piedēvēja pārejas īpašības starp sārmu metāliem un nemetāliem.

Pēc īpašībām mangāns ir sudrabaini pelēks metālisks elements, kas var atgādināt dzelzi. Tomēr salīdzinājumā ar dzelzi tas ir cietāks un ļoti trausls.

Tas ir reaģētspējīgs un ļoti viegli oksidējas. Tas virspusēji oksidējas gaisā un sadalās ūdenī. Mangānam un dažiem tā savienojumiem piemīt paramagnētiskas īpašības.

Tabulā apkopota ķīmiskā un fizikālā pamatinformācija par mangānu

Mangāns izdalās gaisā, augsnē un ūdenī dabiskās zemes erozijas rezultātā. Brīvā veidā tas gandrīz neeksistē, tieši tāpēc, ka ir reaģētspējīgs un viegli oksidējas.

Tāpēc tas sastopams neorganisku vai organisku savienojumu veidā. Dominē organiskie savienojumi.

Dabā tas galvenokārt izplatīts minerālu veidā. Visbiežāk sastopamie minerāli ir oksīdi, silikāti vai karbonāti. Piemēram, jau minētais pirolūzīts (MnO2) vai braunīts, psilomelāns, rodohrozīds.

Mūsdienās mangānam un tā savienojumiem ir nozīmīgs rūpniecisks pielietojums dažādās nozarēs.

Lielāko daļu mangāna (līdz 90 % no kopējās gada produkcijas) izmanto tērauda ražošanā, lai uzlabotu tā īpašības - palielinātu tā formējamību, izturību un izturību.

Citi mangāna izmantošanas veidi ir šādi:

• To pievieno alumīnija sakausējumiem kā aizsargvielu pret koroziju.
• To izmanto kā pigmentu, piemēram, stikla, keramikas vai dārgakmeņu krāsošanai.
• To izmanto, lai likvidētu dzelzs klātbūtnes izraisīto zaļo stikla iekrāsošanos.
• Tas ir bateriju sastāvā.
• Lauksaimniecībā to izmanto kā piedevu mēslošanas līdzekļos (īpaši citrusaugiem), pesticīdos vai pelējuma iznīcinātājos.
• Izmanto arī dažu mangāna savienojumu dezinficējošo un antiseptisko iedarbību.
• To izmanto medicīnā kā kontrastvielu attēlveidošanas izmeklējumos, un tas ir svarīga zīdaiņu piena vai parenterālās barības sastāvdaļa.

Kādas ir mangāna funkcijas cilvēka organismā?

Mangāns ir būtisks mikroelements. Cilvēkam tas nepieciešams tikai nelielā daudzumā. Tomēr tā klātbūtne cilvēka organismā ir būtiska veselības un normālu funkciju uzturēšanai.

Organisms pats nevar saražot mangānu un ir atkarīgs no tā uzņemšanas no ārējās vides.

Primārā forma, kādā mangāns ir sastopams dzīvajos organismos, ir jons ^Mn2+ vai ^Mn3+.

Mangānam ir vairākas svarīgas fizioloģiskas funkcijas.

Tā galvenā loma ir saistīta ar fermentiem un fermentu sistēmu darbību organismā. Mangāns vai nu darbojas kā šo fermentu sastāvdaļa (nepieciešams to veidošanai), vai arī ir iesaistīts esošo fermentu aktivizēšanā (nepieciešams to darbībai).

Kādi enzīmi ir iesaistīti? Patiesībā runa ir par plašu enzīmu klāstu no oksidoreduktu, transferāžu, hidrolāžu, liāžu, izomerāžu vai ligāžu grupas.

Šajā enzīmu klāstā atrodami pat tādi enzīmi, kas ir stingri atkarīgi no mangāna klātbūtnes organismā. Bez pietiekama mangāna daudzuma šie enzīmi neveidojas un neaktivizējas.

Kā piemērus var minēt:

• Glutamīnsintetāze - tā darbojas smadzenēs, kur tā noārda noteiktas toksiskas vielas (vielmaiņas funkcija).
• Superoksīda dismutāze - galvenais antioksidantu enzīms šūnās. Tas pārvērš reaktīvās skābekļa formas ūdenī, tādējādi pasargājot tās no bojājumiem (antioksidanta funkcija).
• Argināze - enzīms aknās, kas nepieciešams, lai noārdītu toksisko amonjaku, kas rodas vielmaiņas procesu laikā (vielmaiņas funkcija).
• Piruvāta karboksilāze - galvenais enzīms glikozes veidošanai (vielmaiņas funkcija).

Tāpēc galvenās fizioloģiskās funkcijas un procesus, kuros mangāns ir iesaistīts, ietekmējot fermentus, var apkopot šādi:

• Normāla organisma attīstība
• Ietekme uz imunoloģiskajām, nervu un dzimumhormonu funkcijām
• antioksidanta iedarbība
• cukura, tauku un olbaltumvielu metabolisma regulēšana
• Enerģijas veidošanās šūnās
• Kaulu un skrimšļu augšana
• asins recēšanu
• cukura līmeņa regulēšana asinīs, ietekmējot insulīna ražošanu
• Smadzeņu un to funkciju attīstība
• brūču dzīšana, ietekmējot kolagēna veidošanos

Mangāns - no uzņemšanas līdz izdalīšanai

Absorbcija

Mangāns var iekļūt organismā pa vairākiem ceļiem. Visbiežāk tas notiek caur gremošanas traktu, ieelpojot (inhalējot), parenterāli vai caur ādu.

No šiem ceļiem dominējošais ir perorālais absorbcijas ceļš, t. i., mangāna uzņemšana caur muti. Absorbcija notiek gremošanas trakta vidē.

Galvenie mangāna avoti ir ūdens, pārtika, uztura bagātinātāji vai mākslīgie maisījumi zīdaiņiem.

Mangāns uzsūcas tieši tievajās zarnās, izmantojot divus mehānismus - pasīvo difūziju vai aktīvo transportu, kam nepieciešama enerģija. Absorbcijas ātrums ir salīdzinoši liels.

Pārnēsātāji, ar kuru palīdzību mangāns šķērso zarnu šūnas, nav paredzēti tikai mangānam. Tie pārnēsā arī citus metāliskus elementus, piemēram, dzelzi, varu, cinku vai kalciju.

Tie savstarpēji konkurē par konkrētu nesēju. Tas var ietekmēt katra elementa uzsūkšanās ātrumu.

No kopējā uzņemtā mangāna daudzuma gremošanas traktā uzsūcas tikai aptuveni 3-5 %.

Sievietēm mangāna uzsūkšanās ātrums parasti ir augstāks nekā vīriešiem. Tas, iespējams, ir saistīts ar atšķirīgo dzelzs līmeni starp dzimumiem.

Tas atspoguļo faktu, ka dzelzs un mangāns absorbcijai izmanto vienu un to pašu transportieri. Tādējādi, ja dzelzs līmenis ir zemāks, mangānam ir vairāk iespēju saistīties ar transportieri.

Šā iemesla dēļ arī mangāna dienas uztura prasības sievietēm var būt mazākas.

Vēl viens faktors, kas ietekmē uzsūkšanos, ir vecums. Zīdaiņiem un bērniem ir lielāka mangāna deva. Tas ir saistīts ar dabiski lielāku nepieciešamību pēc mangāna bērna augšanas un attīstības laikā.

Citi mangāna uzsūkšanās ceļi (t. i., ieelpojot vai caur ādu) visbiežāk attiecas uz cilvēkiem, kas saskaras ar mangānu darba procesā, piemēram, rūpniecības strādniekiem, kalnračiem, metinātājiem utt.

Mangāns tiek ievadīts parenterāli (intravenozi) priekšlaicīgi dzimušiem bērniem vai cilvēkiem, kuri saņem kopējo parenterālo uzturu, lai uzturētu pietiekamu uzturvielu, tostarp mangāna, dienas devu.

Izplatīšana un regulēšana

Absorbētais mangāns no gremošanas trakta nonāk asinīs un tiek sadalīts pa dažādām ķermeņa daļām.

Fizioloģiskā koncentrācija asinīs svārstās no 4 līdz 15 mg/l. Sievietēm tā koncentrācija parasti ir aptuveni par 30 % augstāka nekā vīriešiem (lielākas uzsūkšanās ātruma dēļ).

Mangāns asinīs saistās ar sarkanajiem asinsķermenīšiem, kas to transportē. Tas tiek transportēts kā ^Mn2+ vai ^Mn3+ joni. Pārsvarā dominē ^Mn2+.

Lielākais mangāna daudzums koncentrējas aknās, aizkuņģa dziedzerī, kaulos, resnajā zarnā, nierēs un smadzenēs (no 0,15 līdz 1,3 mg/kg). Mazākā daudzumā - urīnceļos vai eritrocītos.

Mangānam piemīt spēja šķērsot hematoencefalisko barjeru, asins un smadzeņu barjeru, placentu un izdalās arī ar mātes pienu.

Mangāna līmeņa uzturēšana fizioloģiskā līmenī ir svarīga organisma veselībai un pareizai funkcionēšanai. Šajā procesā ir iesaistīti regulatīvie mehānismi, kas uztur tā saukto homeostāzi.

Aknas ir galvenais orgāns, kas regulē mangāna daudzumu organismā. Tās kontrolē tā uzņemšanu un izvadīšanu caur zarnām.

No vienas puses, tās ietekmē transportierus, kas atrodas zarnās, tādējādi regulējot uzsūkšanos. No otras puses, tās uztver lieko mangāna daudzumu no asinīm un ar žulti (kas veidojas aknās) izvada to atpakaļ zarnās.

Turklāt, pateicoties stingrajai jau zarnās uzsūktā mangāna daudzuma regulēšanai, pārmērīgas pārtikas uzņemšanas izraisīta toksicitāte ir ļoti reta.

Visjutīgākais orgāns pret mangāna pārpalikumu organismā ir smadzenes. Toksicitātes gadījumā tieši smadzeņu un centrālās nervu sistēmas darbības traucējumi ir visredzamākie un arī nopietnākie simptomi.

Ekskrēcija

Galvenais mangāna izvadīšanas ceļš ir žults pēc tam, kad to ir uzsūkušas aknas.

Kopā ar žulti tas atkal nonāk zarnās un pēc tam tiek izvadīts no organisma ar izkārnījumiem.

Tāpēc pacienti ar aknu slimībām var būt uzņēmīgi pret mangāna pārpalikumu un līdz ar to arī pret mangāna toksicitāti.

Turklāt mangāns ļoti nelielos daudzumos izdalās arī ar urīnu, pienu vai sviedriem.

Kāda ir ieteicamā mangāna dienas deva?

Ieteikumi par mangāna vidējo dienas devu nav izstrādāti, jo trūkst datu.

Tomēr Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde ir publicējusi mangāna pietiekamas devas vērtības. Pietiekama deva ir vidējā vērtība, kas balstīta uz novērojumiem. Tiek pieņemts, ka tā atbilst iedzīvotāju vajadzībām.

Tabula par pietiekamu mangāna dienas devu atkarībā no vecuma

Mangāna avoti uzturā

Lielākajai daļai iedzīvotāju pārtika un dzeramais ūdens ir galvenie mangāna avoti, kas var pietiekami nodrošināt nepieciešamo dienas devu.

Pārtikas produkti, kuros ir vairāk mangāna, ir rieksti (lazdu rieksti, mandeles, pekanrieksti), rīsi, kviešu dīgļi, klijas, auzas, pākšaugi, zaļie lapu dārzeņi, augļi (ananāsi), tēja, šokolāde un jūras veltes (īpaši gliemenes).

Mangāna daudzums dzeramajā ūdenī ir atkarīgs no atrašanās vietas un piesārņojuma pakāpes. Tas svārstās no 1 µg/l līdz 2 mg/l.

Pašlaik tirgū ir pieejami uztura bagātinātāji, kas satur mangānu, bet tikai daudzkomponentu preparātu - multivitamīnu vai minerālvielu piedevu - veidā.

Tomēr papildus mangāna sulfātam parasti lieto arī mangāna sulfātu, mangāna askorbātu vai aminoskābju kompleksus ar mangānu.

Potenciāla mangāna un pārtikas mijiedarbība var rasties, vienlaikus lietojot fitīnskābi, kas ir riekstos, sēklās, pupiņās, sojas pupiņās vai graudaugos. Tā var rasties arī vienlaikus lietojot skābeņskābi, kas ir kāpostos, spinātos vai saldajos kartupeļos.

Abos gadījumos mangāna uzsūkšanās ir nedaudz kavēta.

Mangāna uzsūkšanos nedaudz samazina arī vienlaicīga tanīnu, kuru ir daudz tējās, uzņemšana.

Turklāt jau minētā dzelzs lielā daudzumā samazina mangāna uzsūkšanos gremošanas traktā. Arī kalcijs un fosfors samazina mangāna uzsūkšanos.

Un magnijs, kas ne tikai samazina uzsūkšanos, bet pat palielina mangāna izdalīšanos.

Kā atpazīt mangāna trūkumu un pārpalikumu?

Mangāns ir iesaistīts vairākos cilvēka organisma bioloģiskajos procesos un ir praktiski neaizstājams. Tomēr tā pārmērīga uzkrāšanās var radīt potenciālu risku.

Robeža starp labu un kaitīgu mangāna līmeni ir diezgan plāna. Tāpēc ir svarīgi, lai organisma regulējošie mehānismi darbotos pietiekami, lai uzturētu mangāna homeostāzi.

Šīs homeostāzes traucējumi un mangāna trūkuma vai pārpalikuma veidošanās parasti izraisa veselības komplikācijas vai blakusparādības.

Mangāna trūkums

Nepietiekams mangāna daudzums organismā ir reti sastopams stāvoklis, kas cilvēkiem ir reti novērojams.

Tas ir tāpēc, ka pārtikā un dzeramajā ūdenī ir pietiekami daudz mangāna, lai apmierinātu ikdienas vajadzības.

Mangāna deficīta izraisītās izpausmes un komplikācijas ir pētītas tikai eksperimentāli un mākslīgi izraisot deficītu (galvenokārt dzīvniekiem).

Mangāna trūkums ir izraisījis šādas komplikācijas:

• kaulu augšanas un attīstības palēnināšanās
• skeleta formas anomālijas
• reproduktīvās funkcijas traucējumi
• kustību traucējumi
• traucēta tauku, olbaltumvielu un ogļhidrātu vielmaiņa, pārmērīga glikozes tolerance.
• garastāvokļa izmaiņas
• iedzimti defekti

Dažos gadījumos mangāna deficīts ir novērots cilvēkiem. Šajos gadījumos ir novēroti tādi simptomi kā ādas iekaisuma traucējumi, matu un nagu augšanas aizkavēšanās, holesterīna līmeņa pazemināšanās, asins recēšanas traucējumi vai paaugstināts kalcija un fosfora līmenis asinīs.

Mangāna pārpalikums

Attiecībā uz mangānu daudz biežāk sastopama pretēja situācija, proti, tā uzkrāšanās organismā.

Pārpalikumu visbiežāk izraisa pārmērīga mangāna uzņemšana vai ieelpošana. To var izraisīt arī regulatīvo procesu, kas uztur homeostāzi, darbības traucējumi.

Riska grupas mangāna pārpalikuma veidošanai organismā ir šādas:

• zīdaiņi un bērni - dabiski augstāka mangāna uzsūkšanās ātruma dēļ gremošanas traktā.
• zīdaiņi, kurus baro ar mākslīgo pienu, un pacienti, kuri saņem parenterālo uzturu
• pacienti ar iedzimtiem mangāna izvadīšanas procesā iesaistītā transportiera traucējumiem aknās
• Pacientiem ar hronisku aknu slimību, kas izraisa aknu darbības traucējumus attiecībā uz liekā mangāna izdalīšanos žultī
• Pacienti ar dzelzs deficītu - dzelzs deficīts palielina mangāna uzsūkšanās ātrumu kuņģa-zarnu traktā.
• Cilvēki, kas strādā bīstamus darbus, kuros mangāna koncentrācija ir paaugstināta - metinātāji, kalnrači, tērauda strādnieki. Parasti tas saistīts ar mangāna savienojumu ieelpošanu.

Galvenais mangāna toksicitātes mērķa orgāns ir smadzenes. Smadzeņu bojājums izpaužas ar raksturīgiem neiroloģiskiem simptomiem, ko vienoti dēvē par manganismu.

Manganisma gadījumā īpaši tiek ietekmētas indivīda garīgās un motoriskās spējas.

Manganisms attīstās ilgstoši. Sākotnējā stadijā slimniekam var būt palēninātas reakcijas, aizkaitināmība, depresija, garastāvokļa svārstības, kompulsīva vai agresīva uzvedība, halucinācijas vai intelektuālie traucējumi.

Vēlāk parādās vispārējs vājums, sejas izteiksmes zudums, runas problēmas, pārmērīga siekalošanās un svīšana, ekstremitāšu nevadītas kustības, trīce, muskuļu stīvums, gaitas izmaiņas (staigāšana saliecoties uz priekšu), veiklības un līdzsvara problēmas un biežāki kritieni.

Tomēr tie nereaģē uz levodopu, Parkinsona slimības ārstēšanai lietojamo medikamentu.

Papildus simptomiem, kas saistīti ar smadzeņu bojājumiem, manganisms var izraisīt arī aknu darbības traucējumus (cirozi, aknu enzīmu darbības traucējumus) vai sirds un asinsvadu sistēmas traucējumus (paātrinātu sirdsdarbību, pazeminātu asinsspiedienu).

Galvenie pārmērīgas mangāna iedarbības ieelpojot simptomi ir klepus, bronhīts, pneimonija un plaušu darbības traucējumi.