Molibdēns: kāda ir tā ietekme uz organismu? Pārtikas avoti + trūkuma un pārpalikuma simptomi

Elementa pamatīpašības

Molibdēns ir būtisks ķīmiskais elements. Tas ir dzīvu organismu galvenā sastāvdaļa, kas nepieciešama to izdzīvošanai.

Tā ķīmiskais simbols Mo ir atvasināts no latīņu valodas vārda molybdaenum.

Tā nosaukums cēlies no sengrieķu vārda "molybdos", kas tulkojams kā svins. Šī nepareizā nosaukuma pamatā ir fakts, ka cilvēki molibdēna rūdas bieži jauc ar svina vai grafīta rūdām, pamatojoties uz to pašu izskatu.

Turklāt nosaukums svins senatnē bija universāls apzīmējums jebkuram melnpelēkšam minerālam, kas atstāja pēdas uz papīra vai citām virsmām.

Molibdēna atklāšanas vēsture aizsākās 1778. gadā, kad zviedru ķīmiķis Karls Vilhelms Šeile identificēja to kā nezināmu elementu minerālā molibdenītā.

Tomēr cilvēki šo minerālu pazina jau daudz agrāk, tieši tāpēc, ka tas ilgi tika sajaukts ar svina rūdu vai grafītu.

Molibdēnu kā metālu 1781. gadā pirmo reizi izolēja zviedru ķīmiķis Pēteris Jēkabs Hjelms, kurš arī deva tam nosaukumu.

Molibdēns ir ķīmisko elementu periodiskās tabulas 6. grupas elements, kas atrodas 5. periodā.

To klasificē elementu grupā, ko sauc par pārejas elementiem vai arī pārejas metāliem.

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

Molibdēns ir spīdīgs metāls sudrabaini pelēkā krāsā. Tas ir plastisks un ļoti izturīgs pret koroziju.

Tam ir viens no augstākajiem kušanas punktiem no visiem elementiem. Normālā temperatūrā tas nereaģē ar ūdeni vai gaisu.

Tabulā apkopota ķīmiskā un fizikālā pamatinformācija par molibdēnu.

Molibdēns ir visumā plaši izplatīts elements, kas atrodas Zemes garozā, ūdenī, augsnē un veic svarīgas funkcijas dzīvajos organismos, tostarp cilvēka organismā.

Dabā molibdēns brīvā veidā nav sastopams. Visbiežāk tas sastopams minerālos, piemēram, molibdenītā (MoS2), vulfenītā (PbMoO4), pulverītī (CaMoO4) un ferimolibdītā.

Rūpnieciski lielāko daļu saražotā molibdēna izmanto metalurģijā, ražojot sakausējumus (piemēram, čugunu, tēraudu).

Molibdēns piešķir iegūtajiem izstrādājumiem unikālu izturību, cietību, elektrovadītspēju un izturību pret nodilumu vai koroziju.

Turklāt molibdēnu un tā savienojumus var izmantot kā:

• elektrodiem, elektriskām vai elektroniskām detaļām, pateicoties tā augstajai kušanas temperatūrai.
• efektīvs ciets smērviela, īpaši augstā temperatūrā (pie kuras eļļas sadalās).
• katalizators naftas rūpniecībā
• Viela, kas uzlabo krāsu un laku adhēziju ar metāliem.
• Pigments plastmasās vai keramikā
• Augu mēslojums
• Dzīvnieku barības sastāvdaļa
• Radioaktīvais izotops medicīniskajā attēlveidošanā

Kāda ir molibdēna bioloģiskā funkcija?

Molibdēns ir viens no cilvēka organismā nepieciešamajiem mikroelementiem. Tas ir nepieciešams tikai nelielā, t. i., nelielā daudzumā. Tomēr tā klātbūtne ir būtiska, un tā trūkums var izraisīt letālas sekas.

Molibdēnu organisms pats nevar saražot, un tas ir atkarīgs no tā uzņemšanas no ārējās vides.

Nepieciešamība pēc molibdēna cilvēka organismā ir cieši saistīta ar noteiktu enzīmu darbību. Molibdēns darbojas kā šo enzīmu kofaktors, kas savukārt var paātrināt dažādas ķīmiskās reakcijas - tā saukto katalīzi.

Kofaktori ir mazmolekulāras ķīmiskas vielas, kas ir pievienotas enzīma molekulai (tās ir enzīma nebelāķīgā sastāvdaļa). To nozīme ir tā, ka tie ir būtiski enzīmu darbībai. Bez to klātbūtnes enzīmi neizrādītu nekādu aktivitāti.

Kofaktoru galvenā loma ir pārnest atomus vai atomu grupas ķīmiskās reakcijas laikā, kurā iesaistīts enzīms.

Molibdēna bioloģiskā nozīme būtībā tika aprakstīta tikai līdz ar pirmo molibdēnu saturošo enzīmu atklāšanu pagājušā gadsimta 50. gados.

Molibdenam kā atsevišķam elementam organismā nav nekādas nozīmes, jo šādā formā tas ir neaktīvs. Tas kļūst nozīmīgs tikai tad, kad veido kompleksu ar kādu fermentu.

No tā izriet, ka molibdēna bioloģiski aktīvā forma mūsu organismā ir organiska molekula - molibdēna kofaktors.

Ir divu veidu molibdēna kofaktori, kas būtiski atšķiras pēc struktūras.

Pirmais ir dzelzs jonus saturošs molibdēna kofaktors (saīsināti FeMoCo), kas ir daļa no fermenta nitrogenāzes. Šis enzīms neietekmē cilvēku, bet ir sastopams dažās baktērijās. Tas kalpo slāpekļa fiksēšanai no atmosfēras.

Otrs veids ir molibdēna kofaktors uz pterīna bāzes (saīsināti MoCo). Tas ir vairāk nekā 100 dažādu fermentu veidu sastāvdaļa, tostarp arī cilvēka organismā.

Cilvēka organismā līdz šim ir identificēti tikai 4 enzīmi, kuru darbībai nepieciešama molibdēna kā kofaktora klātbūtne, proti, sulfīdu oksidāze, ksantīnoksidāze, aldehīdu oksidāze un mitohondriālā amidoredukcijas komponents.

To uzdevums ir katalizēt (t. i., paātrināt) oksidēšanās un reducēšanās reakcijas savienojumos, kas satur tādus elementus kā sērs, ogleklis vai slāpeklis.

Sulfīdu oksidāze ir enzīms, kas katalizē ^SO32- sulfītu pārvēršanu ^SO42- sulfātos.

Šī reakcija ir svarīgs posms sēra saturošu aminoskābju, t. i., cisteīna un metionīna, noārdīšanas un degradācijas procesā organismā.

Sulfīdu oksidāzes deficīts var izraisīt nopietnu neiroloģisku traucējumu attīstību.

Sulfīdu oksidāze ir pat iesaistīta sulfītu noārdīšanā pārtikā. Sulfīti ir bieži sastopamas pārtikas piedevas - vīnā, dzērienos, sierā vai augļos -, kur tie darbojas kā konservanti vai antioksidanti.

Ferments ksantīnoksidāze katalizē purīnu, kas ir nukleīnskābju DNS un RNS celtniecības pamatelementi, sadalīšanu. Šīs sadalīšanas reakcijas galaprodukts ir urīnskābe.

Ksantīnoksidāzes trūkums organismā var izraisīt toksicitāti un pat šūnu ģenētiskās informācijas bojājumus.

Aldehīdu oksidāzes nozīme galvenokārt ir tās iesaiste zāļu un toksisku savienojumu metabolismā. Turklāt tā katalizē dažādas dabas savienojumu hidroksilēšanas reakcijas.

Molibdēnu saturošo enzīmu kvartetu papildina enzīms, ko sauc par mitohondriālo amidoksīmu reducējošo komponentu (mARC).

Šis enzīms ir iesaistīts zāļu prekursoru metabolismā.

Zāļu prekursors ir neaktīva zāļu forma, kas, nonākot organismā, tiek metabolizēta, veidojot aktīvu zāļu formu, kas spēj darboties kā preparāts.

Zāļu prekursori visbiežāk veidojas, aktīvā zāļu molekulā ievadot skābekļa atomu. enzīms mARC var reducēt šo skābekļa saiti molekulā un tādējādi ir atbildīgs par zāļu aktīvās formas veidošanos.

Papildus iepriekš minētajām molibdēna enzīmu primārajām funkcijām var minēt arī to iesaisti nitrītu reducēšanā par slāpekļa oksīdu, kas savukārt regulē asinsvadu kontrakciju, asinsspiedienu, šūnu elpošanu un šūnu aizsardzību pret stresu.

Molibdēns - no uzņemšanas līdz izdalīšanai

Uzsūkšanās

Galvenais ceļš, pa kuru molibdēns nokļūst organismā, ir ar pārtiku vai dzeramo ūdeni uzņemtais molibdēns.

Lai molibdēns uzsūktos caur gremošanas traktu, tam jābūt sešvērtīgā formā ^Mo6+, visbiežāk kopā ar skābekli kā oksianjonam.

Absorbcijas vieta ir kuņģis un tievā zarna. Augstāka absorbcijas pakāpe ir tievā zarnā.

Molibdēns uzsūcas salīdzinoši ātri, un tas veido aptuveni 88-93 % no kopējā ar uzturu uzņemtā daudzuma.

Uzsūktā molibdēna daudzums ir atkarīgs ne tikai no molibdēna daudzuma uzturā, bet arī no vienlaikus uzņemtās pārtikas sastāva.

Vienlaicīgas vara un sulfātu uzņemšanas gadījumā veidojas nešķīstoši molibdēna, sēra un vara kompleksi, un šo elementu uzsūkšanās tiek kavēta.

Izplatīšanās

Uzsūktais molibdēns atstāj gremošanas traktu un nonāk asinīs, no kurienes tas izplatās dažādās ķermeņa daļās.

Parasti tas ir ^Mo4+ vai ^Mo6+ formā un ir saistīts ar sēru vai skābekli.

Pieauguša cilvēka organismā ir aptuveni 9 mg molibdēna. Lielākā daļa no tā ir molibdēna enzīmu sastāvā. Lielākais daudzums koncentrējas aknās, nierēs, tievajās zarnās un virsnieru dziedzeros.

Tomēr tas atrodams arī zobos un kaulos.

Fizioloģiskā molibdēna koncentrācija asinīs ir aptuveni 0,6 ng/ml. Tomēr tā vērtība ir atkarīga arī no molibdēna uzņemšanas ar uzturu.

Patoloģiski paaugstināta molibdēna koncentrācija asinīs ir novērota pacientiem ar akūtām aknu iekaisuma slimībām, ko izraisījuši vīrusi, un pacientiem ar alkohola izraisītiem aknu bojājumiem.

Ekskrēcija

Galvenais molibdēna izvadīšanas ceļš ir urīns. Jo lielāks molibdēna uzņemšanas daudzums ar uzturu, jo lielāks izvadīšanas ātrums.

Molibdēna ekskrēcijas regulēšana ir vissvarīgākais solis, lai uzturētu molibdēna homeostāzi, t. i., uzturētu molibdēna līmeni fizioloģiskā līmenī.

Neliels molibdēna daudzums no organisma tiek izvadīts arī ar fēcēm, galvenokārt tā ir tā daļa, kas nav uzsūkusies gremošanas traktā un tiek izvadīta tieši no organisma.

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

Molibdēna izvadīšanas procesu, iespējams, ietekmē vara un sulfātu klātbūtne organismā. Šīs mijiedarbības rezultātā palielinās molibdēna izvadīšana ar urīnu caur nierēm.

Kāda ir ieteicamā molibdēna dienas deva?

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

Tomēr Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde publicē vērtības, kas nosaka pietiekamu molibdēna devu. Pietiekama deva ir vidējā vērtība, kas noteikta, pamatojoties uz novērojumiem. Tiek pieņemts, ka tā ir pietiekama iedzīvotāju vajadzībām.

Turklāt ir noteikta arī molibdēna uzņemšanas augšējā robeža, kas cilvēkam vēl ir pieļaujama.

Šī robeža ir maksimāli pieļaujamā molibdēna ilgtermiņa dienas deva no visiem avotiem, pie kuras nepastāv kaitīgas ietekmes uz veselību risks.

Tabulā sniegts kopsavilkums par pietiekamu molibdēna dienas devu un augšējo devas robežu atkarībā no vecuma

Molibdēna avoti uzturā

Svarīgākais molibdēna avots cilvēkiem ir pārtika un mazākā mērā dzeramais ūdens.

Ar molibdēnu bagāti pārtikas produkti ir galvenokārt pākšaugi (pupiņas, zirņi, lēcas), lapu dārzeņi, graudaugi un graudaugu produkti (kvieši, auzas), rīsi, rieksti, saulespuķu sēklas, piens un piena produkti.

Mazākā daudzumā - gaļa un subprodukti, piemēram, aknas.

Molibdēna saturs dažādos pārtikas produktos ir atšķirīgs. Tas ir atkarīgs no pārtikas produkta veida un arī no molibdēna koncentrācijas augsnē, kurā augu izcelsmes pārtikas produkts ir audzēts. Dzīvnieku izcelsmes produktos tas ir atkarīgs no dzīvnieku barības veida.

Sārmainākās augsnēs parasti ir augstāks molibdēna saturs.

Arī uztura bagātinātāji var būt molibdēna avots. Pašlaik tirgū ir pieejami tikai daudzkomponentu preparāti, kas līdzās citām sastāvdaļām satur molibdēnu.

Tie ir dažādi multivitamīnu vai minerālvielu uztura bagātinātāji. Tajos molibdēns ir amonija molibdāta vai nātrija molibdāta veidā.

Tomēr parasti to lieto arī hlorīdu vai citronskābes sāļu veidā.

Kādas ir molibdēna trūkuma sekas?

Tāpat kā citu minerālvielu vai mikroelementu gadījumā ir svarīgi uzturēt molibdēna koncentrāciju fizioloģiskā diapazonā.

Tikai tad šis elements var būt labvēlīgs un drošs organismam.

Jebkuras būtiskas novirzes no noteiktajām vērtībām var izraisīt veselības komplikāciju rašanos un attīstību.

Var rasties divas situācijas - pārmērīgs molibdēna daudzums organismā vai, gluži pretēji, tā trūkums vai nepietiekama funkcija.

Molibdēna trūkums un tā sekas

Organisms ar molibdēnu galvenokārt tiek apgādāts ar pārtiku.

Tāpēc ir loģiski, ka nepietiekama ar molibdēnu bagātas pārtikas uzņemšana var būt pirmais molibdēna trūkuma cēlonis.

Tomēr molibdēna trūkums organismā, ko izraisa nepietiekama uzņemšana ar pārtiku, ir reta parādība un cilvēkiem gandrīz nepastāv.

Vienīgais reģistrētais gadījums (1981. gadā), kad nepietiekama molibdēna uzņemšanas dēļ attīstījās deficīts, bija pacientam ar Krona slimību, kurš vairākus mēnešus saņēma pilnīgu parenterālu uzturu bez molibdēna piedevas.

Šim pacientam novēroja sliktu dūšu, paātrinātu elpošanu un sirdsdarbību, redzes traucējumus un komu. Laboratoriskie izmeklējumi atklāja urīnskābes veidošanās traucējumus un sēru saturošu aminoskābju vielmaiņas traucējumus.

Molibdēna funkcijas traucējumu esamība ir daudz ticamāka nekā molibdēna trūkums organismā.

Šajā gadījumā organismā tiek uzņemts pietiekams daudzums šī mikroelementa, bet arī tad tas nefunkcionē pareizi.

Lai varētu notikt molibdēna aktivitāte, tam jābūt enzīma daļai molibdēna kofaktora - MoCo - veidā.

MoCo veidošanās process sastāv no vairākiem posmiem. Jebkāda kļūda šajā procesā izraisa nepareizu MoCo sintēzi.

Tā kā MoCo ir būtisks četru jau minēto enzīmu komponents, tā veidošanās kļūda attiecīgi negatīvi ietekmēs molibdēna enzīmu darbību.

Defektus pareizas MoCo sintēzes procesā sauc par mutācijām (ir identificētas vairāk nekā 60 sugas). Tie ir ļoti reti iedzimti defekti.

Mutācijas MoCo veidošanā var izraisīt visu molibdēna enzīmu vai tikai viena konkrēta enzīma darbības traucējumus.

Sliktas molibdēna enzīmu funkcijas sekas ir šādas:

1. Sulfīdu oksidāzes deficīts

• sēra savienojumu uzkrāšanās organismā (jo enzīms tos nesadala).
• neiroloģiski traucējumi un smaga attīstības aizkavēšanās.

2. Ksantīnoksidāzes deficīts

• Purīna atvasinājumu uzkrāšanās organismā un urīnā (jo enzīms tos nesadala).
• Zems urīnskābes līmenis asinīs (samazināta antioksidatīvā funkcija asinīs)

3. Visu enzīmu deficīts

• Jaundzimušajiem rodas problēmas ar ēšanu, krampji, pārmērīgs raudāšana, lēcu stāvokļa maiņa.
• Pirmajos dzīves gados indivīdi nevar kustēties, nesazinās ar apkārtējo vidi, ir atkarīgi no barošanas, un to vispārējā garīgā attīstība ir apstādināta.
• Parasti beidzas ar nāvi pirmajos dzīves gados.

Molibdēna pārpalikums un tā sekas

Molibdēns pats par sevi un tā savienojumi nerada būtisku risku cilvēka organismam pat lielās devās. Molibdēna izraisītas toksicitātes iespējamība ir salīdzinoši maza.

Ir ziņots par vairākiem gadījumiem, kad pārmērīga molibdēna uzņemšana (tā augstās koncentrācijas dēļ augsnē) izraisījusi tādus simptomus kā locītavu sāpes, urīnskābes palielināšanās urīnā, molibdēna palielināšanās asinīs vai podagrai līdzīgi simptomi.

Šo simptomu raksturs liecina, ka palielināta molibdēna uzņemšana palielina arī molibdēna enzīmu ražošanu un aktivitāti.

Nopietna molibdēna toksicitāte līdz šim ir novērota tikai dzīvniekiem, īpaši atgremotājiem.

Pārmērīga molibdēna uzņemšana samazina vara uzsūkšanās ātrumu, jo veidojas neabsorbējami kompleksi.

Rodas sekundārs vara deficīts, un šo slimību sauc par molibdenozi vai hipokuprozi. Tā izpaužas ar smagu caureju, neēdamību, apmatojuma sirmumu, ekstremitāšu stīvumu, anēmiju un pat neauglību.

Tādēļ vara deficīta attīstība, uzņemot pārmērīgas molibdēna devas, var būt bīstama arī cilvēkiem, bet tas notiek ļoti reti.

Molibdēna mijiedarbību ar varu pašlaik izmanto Vilsona slimības - vara metabolisma traucējumu - ārstēšanā, kad organismā notiek pārmērīga vara uzkrāšanās. Molibdēna lietošana samazina brīvā vara īpatsvaru asinīs, tādējādi novēršot tā nogulsnēšanos audos un toksicitāti.