Manganul: La ce este bun în corpul uman? Surse în alimente și apă

Manganul și proprietățile sale

Manganul este un element mineral cunoscut sub denumirea chimică Mn. Acesta derivă din cuvântul latin manganum.

Este al doisprezecelea cel mai abundent element de pe planetă. În cantități infime, este, de asemenea, o componentă importantă a organismelor vii.

Manganul în organismul uman: este benefic? Cum se recunoaște deficitul sau excesul său?

Ca element chimic, manganul a fost recunoscut pentru prima dată în 1774 de către chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele, mai exact ca parte a mineralului pirolusit.

În același an, a fost izolat de un alt chimist suedez, Johan Gottlieb Gahn, prin încălzirea pirolusitului.

Numele de mangan provine din cuvântul latin "magnes", care se traduce prin magnet, ceea ce se referă din nou la mineralul său pirolusit, care s-a dovedit a avea proprietăți magnetice.

Manganul este un element din grupa 7 a tabelului periodic al elementelor chimice și se găsește în perioada 4.

Este clasificat într-un grup de elemente numite elemente de tranziție sau, de asemenea, metale de tranziție.

Această denumire provine din perioada în care chimiștii atribuiau elementelor aflate la mijlocul tabelului periodic proprietăți de tranziție între metale alcaline și nemetale.

Din punct de vedere al proprietăților, manganul este un element metalic de culoare gri-argintiu care poate semăna cu fierul. Cu toate acestea, este mai dur și foarte fragil în comparație cu fierul.

Este reactiv și se oxidează foarte ușor. Se oxidează superficial în aer și se descompune în apă. Manganul și unii dintre compușii săi au proprietăți paramagnetice.

Un rezumat tabelar al informațiilor chimice și fizice de bază despre mangan

Manganul este eliberat în aer, în sol și în apă prin eroziunea naturală a pământului. Este aproape inexistent în formă liberă, tocmai din cauza reactivității sale și a faptului că este ușor de oxidat.

Prin urmare, apare sub formă de compuși anorganici sau organici. Predomină cei organici.

În natură este distribuit în principal sub formă de minerale. Cele mai frecvente minerale sunt oxizii, silicații sau carbonații. De exemplu, pirolusitul (MnO2) sau braunitul deja menționat, psilomelanul, rodocrosida.

În prezent, manganul și compușii săi au aplicații industriale importante în diverse sectoare.

Cea mai mare parte a manganului (până la 90 % din producția anuală totală) este utilizată în producția de oțel pentru a îmbunătăți proprietățile acestuia - sporindu-i formabilitatea, rezistența și durabilitatea.

Alte utilizări ale manganului sunt:

• Este adăugat în aliajele de aluminiu ca agent de protecție împotriva coroziunii.
• Servește ca pigment, de exemplu în colorarea sticlei, a ceramicii sau a pietrelor prețioase.
• Este utilizat pentru a elimina decolorarea verde a sticlei cauzată de prezența fierului.
• Este inclus în baterii.
• În agricultură, este utilizat ca aditiv în îngrășăminte (în special pentru culturile de citrice), pesticide sau ucigași de mucegai.
• De asemenea, sunt exploatate efectele dezinfectante și antiseptice ale unor compuși de mangan.
• În medicină este utilizat ca agent de contrast în examinările imagistice și este o componentă importantă a laptelui pentru sugari sau a nutriției parenterale.

Care este funcția manganului în corpul uman?

Manganul este un oligoelement esențial. Oamenii au nevoie de el doar în cantități mici. Cu toate acestea, prezența sa în corpul uman este crucială pentru menținerea sănătății și a funcțiilor normale.

Organismul nu poate produce mangan pe cont propriu și depinde de aportul său din mediul extern.

Forma primară în care se găsește manganul în organismele vii este sub formă de ion ^Mn2+ sau ^Mn3+.

Manganul are mai multe funcții fiziologice importante.

Principalul său rol este legat de enzime și de funcționarea sistemelor enzimatice din organism. Manganul acționează fie ca o componentă a acestor enzime (necesar pentru formarea lor), fie este implicat în activarea enzimelor existente (necesar pentru funcționarea lor).

Ce enzime sunt implicate? De fapt, este vorba despre o gamă largă de enzime din grupul oxidoreductoarelor, transferazelor, hidrolazelor, liaselor, izomerazelor sau ligazelor.

În cadrul acestei game de enzime, găsim chiar enzime care sunt strict dependente de prezența manganului în organism. Fără mangan suficient, aceste enzime nu se formează și nici nu se activează.

Printre exemple se numără:

• Sintetaza glutaminei - Funcționează în creier, unde descompune anumite substanțe toxice (funcție metabolică).
• Superoxid dismutaza - Principala enzimă antioxidantă din celule. Aceasta transformă speciile reactive de oxigen în apă, protejându-le astfel de daune (funcție antioxidantă).
• Arginază - Enzima din ficat necesară pentru a descompune amoniacul toxic produs în timpul proceselor metabolice (funcție metabolică).
• Piruvat carboxilază - O enzimă esențială pentru formarea glucozei (funcție metabolică).

Prin urmare, principalele funcții și procese fiziologice în care manganul este implicat prin influența asupra enzimelor pot fi rezumate după cum urmează:

• Dezvoltarea normală a organismului
• Influență asupra funcțiilor imunologice, neuronale și a hormonilor sexuali
• Acțiune antioxidantă
• Reglarea metabolismului zaharurilor, grăsimilor și proteinelor
• Formarea de energie în celule
• Creșterea oaselor și a cartilajelor
• coagularea sângelui
• Reglarea nivelului de zahăr din sânge prin afectarea producției de insulină
• Dezvoltarea creierului și a funcțiilor sale
• Vindecarea rănilor prin afectarea producției de colagen

Manganul - de la aport la excreție

Absorbție

Manganul poate pătrunde în organism pe mai multe căi. Cele mai frecvente căi sunt prin tractul digestiv, prin inhalare, pe cale parenterală sau prin contact cu pielea.

Dintre aceste căi, calea orală de absorbție, adică ingerarea manganului pe cale orală, este calea predominantă. Absorbția are loc în mediul din tractul digestiv.

Principalele surse de mangan sunt apa, alimentele, suplimentele alimentare sau preparatele pentru sugari.

Manganul este absorbit în mod specific în intestinul subțire prin două mecanisme - difuzie pasivă sau transport activ care necesită energie. Rata de absorbție este relativ ridicată.

Purtătorii prin care manganul trece prin celulele intestinale nu sunt specifici pentru mangan. Aceștia transportă și alte elemente metalice, cum ar fi fierul, cuprul, zincul sau calciul.

Acestea concurează între ele pentru un anumit purtător. Acest lucru poate afecta rata de absorbție a fiecărui element.

Din cantitatea totală de mangan ingerată, doar aproximativ 3-5 % din manganul ingerat este absorbit în tractul digestiv.

Rata de absorbție a manganului la femei este, în general, mai mare decât la bărbați. Acest lucru se datorează, probabil, diferenței dintre nivelurile de fier dintre sexe.

Acest lucru reflectă faptul că fierul și manganul folosesc același transportor pentru absorbție. Astfel, dacă nivelurile de fier sunt mai scăzute, manganul are mai multe oportunități de a se lega de transportor.

Tot din acest motiv, necesarul zilnic de aport alimentar de mangan poate fi mai mic la femei.

Un alt factor care influențează absorbția este vârsta. Sugarii și copiii au un aport mai mare de mangan. Acest lucru se bazează pe nevoia natural mai mare de mangan în timpul creșterii și dezvoltării copilului.

Alte căi de absorbție a manganului (de exemplu, inhalarea sau trecerea prin piele deja menționate) implică cel mai adesea persoanele care intră în contact cu manganul în cadrul muncii lor, cum ar fi lucrătorii industriali, minerii, sudorii etc.

Manganul este administrat pe cale parenterală (intravenoasă) bebelușilor prematuri sau persoanelor care primesc nutriție parenterală totală, ca parte a menținerii unui aport zilnic adecvat de nutrienți, inclusiv mangan.

Distribuție și reglementare

Manganul absorbit intră în sânge din tractul digestiv și este distribuit în diferite părți ale corpului.

Concentrația fiziologică în sânge variază între 4 și 15 mg/l. Femeile au, de obicei, o concentrație cu aproximativ 30 % mai mare decât bărbații (datorită unei rate de absorbție mai mari).

Manganul este legat în sânge de globulele roșii, care îl transportă. Este transportat sub formă de ioni ^Mn2+ sau ^Mn3+. Predomină ^Mn2+.

Organele în care se concentrează cele mai mari cantități de mangan sunt ficatul, pancreasul, oasele, colonul, rinichii și creierul (de la 0,15 la 1,3 mg/kg). În mai mică măsură, tractul urinar sau globulele roșii.

Manganul are capacitatea de a traversa bariera hemato-encefalică, bariera hemato-encefalică, placenta și este, de asemenea, excretat în laptele matern.

Menținerea manganului la niveluri fiziologice este importantă pentru sănătatea și buna funcționare a organismului. În acest proces sunt implicate mecanismele de reglementare care mențin așa-numita homeostazie.

Ficatul este principalul organ care reglează manganul în organism, acesta controlând aportul și excreția acestuia prin intestine.

Pe de o parte, influențează transportatorii situați în intestine, reglând astfel absorbția. Pe de altă parte, captează excesul de mangan din sânge și îl excretă înapoi în intestine prin intermediul bilei (care se formează în ficat).

De asemenea, datorită reglementării stricte a cantității de mangan deja absorbite în intestine, toxicitatea datorată unui aport alimentar excesiv este foarte rară.

Organul cel mai sensibil la excesul de mangan în organism este creierul. În cazul toxicității, tulburările creierului și ale sistemului nervos central sunt cele mai evidente și, de asemenea, cele mai grave simptome.

Excreție

Principala cale de excreție a manganului este bila, după ce a fost preluat de ficat.

Împreună cu bila, acesta reintră în intestine și este ulterior eliminat din organism prin fecale.

Prin urmare, pacienții cu afecțiuni hepatice pot fi susceptibili la exces de mangan și, prin urmare, la toxicitate cu mangan.

În plus, manganul este, de asemenea, excretat în cantități foarte mici în urină, lapte sau transpirație.

Care este doza zilnică recomandată de mangan?

Recomandările privind aportul zilnic mediu de mangan nu au fost stabilite din cauza lipsei de date.

Cu toate acestea, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară publică valorile pentru aportul adecvat de mangan. Aportul adecvat este o valoare medie bazată pe observații. Se presupune că acesta corespunde nevoilor populației.

Tabelul privind aportul zilnic adecvat de mangan în funcție de vârstă

Surse dietetice de mangan

Pentru cea mai mare parte a populației, alimentele și apa potabilă sunt principalele surse de mangan care pot acoperi suficient aportul zilnic necesar.

Alimentele mai bogate în mangan includ nucile (alune, migdale, nuci pecan), orezul, germenii de grâu, tărâțele, ovăzul, legumele, legumele cu frunze verzi, fructele (ananas), ceaiul, ciocolata și fructele de mare (în special midiile).

Cantitatea de mangan din apa potabilă depinde de locație și de gradul de poluare. Aceasta variază între 1 µg/l și 2 mg/l.

În prezent, pe piață sunt disponibile suplimente alimentare care conțin mangan, dar numai sub formă de preparate cu mai multe ingrediente - suplimente multivitaminice sau minerale.

Cu toate acestea, pe lângă sulfatul de mangan, se utilizează în mod obișnuit și sulfatul de mangan, ascorbatul de mangan sau complexele de aminoacizi cu mangan.

Potențialele interacțiuni mangan - alimente pot apărea în cazul consumului simultan de acid fitic, care este prezent în nuci, semințe, fasole, soia sau cereale. De asemenea, pot apărea în cazul consumului simultan de acid oxalic, care este prezent în varză, spanac sau cartofi dulci.

În ambele cazuri, există o ușoară inhibiție a absorbției manganului.

Există, de asemenea, o ușoară reducere a absorbției de mangan în cazul consumului simultan de taninuri, care sunt abundente în ceaiuri.

În plus, fierul, deja menționat, reduce absorbția manganului în tractul digestiv la niveluri ridicate. Calciul și fosforul reduc, de asemenea, rata de absorbție a manganului.

Și magneziul, care, pe lângă faptul că reduce absorbția, chiar crește excreția manganului.

Cum să recunoaștem deficitul și excesul de mangan?

Manganul este implicat într-o serie de procese biologice din corpul uman și este practic indispensabil. Cu toate acestea, acumularea sa excesivă poate reprezenta un potențial risc.

Linia dintre nivelurile bune și cele dăunătoare de mangan este destul de subțire. Prin urmare, este important ca mecanismele de reglementare din organism să funcționeze suficient pentru a menține homeostazia manganului.

Perturbarea acestei homeostaze și apariția unei deficiențe sau a unui exces de mangan determină, de obicei, complicații de sănătate sau efecte secundare.

Deficiența de mangan

Existența unor cantități insuficiente de mangan în organism este o afecțiune rară, care se observă cu greu la om.

Acest lucru se datorează faptului că există suficient mangan în alimente și în apa de băut pentru a acoperi necesarul zilnic.

Manifestările și complicațiile cauzate de deficiența de mangan au fost studiate doar experimental și prin inducerea artificială a deficienței (mai ales la animale).

Carența de mangan a provocat următoarele complicații:

• Întârzierea creșterii și dezvoltării osoase
• Anomalii ale formei scheletului
• Afectarea funcției de reproducere
• Mobilitate deficitară
• Metabolism deficitar al grăsimilor, proteinelor și carbohidraților, toleranță excesivă la glucoză
• modificări ale dispoziției
• Defecte congenitale

În câteva cazuri, a fost observată deficiența de mangan la om. În aceste cazuri, au fost observate simptome precum tulburări inflamatorii ale pielii, creșterea întârziată a părului și a unghiilor, niveluri reduse de colesterol, coagulare redusă a sângelui sau niveluri crescute de calciu și fosfor în sânge.

Excesul de mangan

În cazul manganului, situația opusă este mult mai frecventă, și anume apariția acumulării acestuia în organism.

Excesul este cel mai adesea cauzat de ingestia sau inhalarea excesivă de mangan. De asemenea, poate fi cauzat și de un eșec al proceselor de reglare care mențin homeostazia.

Grupele de risc pentru apariția excesului de mangan în organism sunt:

• Sugarii și copiii - datorită ratei de absorbție în mod natural mai mare a manganului în tractul digestiv
• Sugarii hrăniți cu lapte artificial și pacienții care primesc nutriție parenterală
• Pacienții cu o tulburare congenitală a transportorului din ficat implicat în excreția manganului
• Pacienții cu boli hepatice cronice care determină o funcție hepatică deficitară în ceea ce privește excreția excesului de mangan în bilă
• Pacienți cu deficit de fier - deficitul de fier crește rata de absorbție a manganului în tractul gastrointestinal
• Persoane cu locuri de muncă periculoase în care concentrațiile de mangan sunt ridicate - sudori, mineri, muncitori din oțel. De obicei, implică inhalarea de compuși de mangan

Principalul organ țintă al toxicității manganului este creierul. Implicarea creierului se manifestă prin simptome neurologice caracteristice - denumite în mod uniform manganism.

În manganism, abilitățile mentale și motorii ale individului sunt afectate în mod deosebit.

Manganismul se dezvoltă pe o perioadă lungă de timp. În stadiile incipiente, bolnavul poate prezenta reacții încetinite, iritabilitate, depresie, schimbări de dispoziție, comportament compulsiv sau agresiv, halucinații sau tulburări intelectuale.

Mai târziu, apare o slăbiciune generală, pierderea expresiilor faciale, probleme de vorbire, salivare și transpirație excesivă, mișcări involuntare ale membrelor, tremurături, rigiditate musculară, modificări ale mersului (mers încovoiat în față), probleme de dexteritate și echilibru și căderi mai frecvente.

Cu toate acestea, nu răspund la levodopa, un medicament utilizat pentru tratarea bolii Parkinson.

Pe lângă simptomele legate de afectarea creierului, manganismul poate provoca și tulburări hepatice (ciroză, tulburări ale enzimelor hepatice) sau cardiovasculare (creșterea ritmului cardiac, scăderea tensiunii arteriale).

Principalele simptome ale expunerii excesive la mangan prin inhalare sunt tusea, bronșita, pneumonia și afectarea funcției pulmonare.