Molibdenul: Care sunt efectele sale asupra organismului? Surse alimentare + simptome de deficit și exces

Caracteristicile de bază ale elementului

Molibdenul este un element chimic esențial. Este o componentă cheie a organismelor vii, esențială pentru supraviețuirea acestora.

Are simbolul chimic Mo, care provine din cuvântul latin molybdaenum.

Numele său provine din greaca veche "molybdos", care se traduce prin plumb. Această denumire greșită se bazează pe faptul că oamenii confundau adesea minereurile de molibden cu minereurile de plumb sau de grafit, pe baza aceluiași aspect.

În plus, numele de plumb era denumirea universală în antichitate pentru orice mineral gri-negru care lăsa urme pe hârtie sau pe alte suprafețe.

Istoria descoperirii molibdenului datează din 1778, când chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele l-a identificat ca element necunoscut în mineralul molibdenit.

Cu toate acestea, oamenii cunoșteau acest mineral mult mai devreme, tocmai pentru că a fost confundat multă vreme cu minereul de plumb sau cu grafitul.

Molibdenul a fost izolat pentru prima dată ca metal în 1781 de către chimistul suedez Peter Jacob Hjelm, care i-a dat și numele.

Molibdenul este un element din grupa 6 a tabelului periodic al elementelor chimice și se găsește în perioada 5.

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.

Molibdenul este un metal strălucitor, cu o culoare gri-argintiu, maleabil și foarte rezistent la coroziune.

Are unul dintre cele mai ridicate puncte de topire dintre toate elementele. Nu reacționează cu apa sau cu aerul la temperaturi normale.

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

Molibdenul este un element foarte răspândit în univers, în scoarța terestră, în apă, în sol și, în cele din urmă, îndeplinește funcții importante în organismele vii, inclusiv în corpul uman.

Molibdenul nu se găsește în natură în formă liberă, ci cel mai frecvent în minerale, cum ar fi molibdenitul (MoS2), wulfenitul (PbMoO4), powellita (CaMoO4) și ferrimolibdita.

În ceea ce privește utilizarea industrială, cea mai mare parte a molibdenului produs este utilizată în metalurgie, în producția de aliaje (de exemplu, fontă, oțel).

Molibdenul conferă produselor rezultate o rezistență unică, duritate, conductivitate electrică și rezistență la uzură sau coroziune.

În plus, molibdenul și compușii săi pot fi utilizați ca:

• Parte a electrozilor, a componentelor electrice sau electronice, datorită punctului său ridicat de topire
• Un lubrifiant solid eficient, în special la temperaturi ridicate (la care uleiurile se descompun)
• Catalizator în industria petrolieră
• O substanță care îmbunătățește aderența vopselelor și lacurilor pe metale
• Pigment în materiale plastice sau ceramice
• Îngrășământ pentru plante
• Parte a hranei pentru animale
• Izotop radioactiv în imagistica medicală

Care este funcția biologică a molibdenului?

Molibdenul este unul dintre oligoelementele esențiale ale corpului uman. Este necesar doar în cantități mici, adică în cantități mici. Cu toate acestea, prezența sa este esențială, iar deficiența sa poate avea consecințe fatale.

Organismul nu poate produce singur molibdenul și depinde de aportul acestuia din mediul extern.

Nevoia de molibden în organismul uman este strâns legată de funcționarea anumitor enzime. Molibdenul acționează ca un cofactor pentru aceste enzime, care, la rândul lor, pot fi implicate în accelerarea diferitelor reacții chimice - așa-numita cataliză.

Cofactorii sunt substanțe chimice cu greutate moleculară mică, care sunt atașate la molecula enzimei (sunt componenta neproteică a enzimei). Importanța lor constă în faptul că sunt esențiali pentru funcționarea enzimelor. Fără prezența lor, enzimele nu ar prezenta nicio activitate.

Rolul principal al cofactorilor este de a transfera atomi sau grupuri de atomi în timpul reacției chimice în care este implicată enzima.

Importanța biologică a molibdenului a fost descrisă, în esență, doar odată cu descoperirea primelor enzime care conțin molibden în anii 1950.

Molibdenul ca element izolat nu are niciun rol în organism, deoarece este inactiv în această formă. El devine semnificativ doar atunci când formează un complex cu o enzimă.

Rezultă că forma biologic activă a molibdenului din organismul nostru este o moleculă organică - cofactorul molibden.

Există două tipuri de cofactori de molibden, care diferă semnificativ în structură.

Primul este cofactorul de molibden care conține ioni de fier (prescurtat FeMoCo), care face parte din enzima nitrogenază. Această enzimă nu afectează oamenii, dar se găsește în unele bacterii. Ea servește la fixarea azotului din atmosferă.

Cel de-al doilea tip este un cofactor de molibden pe bază de pterină (abreviat MoCo). Acesta este o componentă a peste 100 de tipuri diferite de enzime, inclusiv a celor din corpul uman.

La om, au fost identificate până în prezent doar 4 enzime care necesită prezența molibdenului ca și cofactor pentru activitatea lor - și anume: sulfură oxidază, xantină oxidază, aldehidă oxidază și componenta mitocondrială de amido-reducere.

Acestea se mai numesc și metaloenzime și au rolul de a cataliza (adică de a accelera) reacțiile de oxidare-reducere a compușilor care conțin elemente precum sulf, carbon sau azot.

Sulfură oxidază este o enzimă care catalizează transformarea sulfiților ^SO32- în sulfați ^SO42-.

Această reacție este o etapă importantă în procesul de descompunere și degradare a aminoacizilor care conțin sulf, adică cisteina și metionina din organism.

O deficiență de sulfură oxidază poate duce la apariția unor tulburări neurologice grave.

Sulfura oxidază este implicată chiar și în degradarea sulfiților din alimente. Sulfiții sunt aditivi comuni în alimente - vin, băuturi, brânză sau fructe - unde acționează ca conservanți sau antioxidanți.

Enzima xantină-oxidază catalizează descompunerea purinelor, care sunt elementele constitutive ale acizilor nucleici ADN și ARN. Produsul final al acestei reacții de descompunere este acidul uric.

Absența xantin oxidazei în organism poate duce la toxicitate și chiar la deteriorarea informației genetice a celulelor.

Importanța aldehidei oxidază constă în primul rând în implicarea sa în metabolismul medicamentelor și al compușilor toxici. În plus, catalizează reacțiile de hidroxilare a compușilor de diferite naturi.

Cvartetul de enzime care conțin molibden este completat de o enzimă numită componentă reducătoare amidoximei mitocondriale (mARC).

Această enzimă este implicată în metabolismul precursorilor de medicamente.

Un precursor de medicament este o formă inactivă a unui medicament care, odată ce a fost administrat în organism, este metabolizat pentru a forma un medicament activ capabil să acționeze ca produs.

Precursorii de medicamente sunt cel mai frecvent formați prin introducerea unui atom de oxigen în molecula medicamentului activ. Enzima mARC poate reduce această legătură de oxigen din moleculă și este astfel responsabilă de formarea formei active a medicamentului.

Pe lângă funcțiile primare ale enzimelor de molibden menționate mai sus, putem menționa și implicarea lor în reducerea nitriților în oxid nitric, care la rândul său reglează contracția vaselor de sânge, tensiunea arterială, respirația celulară și protecția celulelor împotriva stresului.

Molibdenul - de la aport la excreție

Absorbție

Principala cale prin care molibdenul pătrunde în organism este prin aportul de molibden din alimente sau apă potabilă.

Pentru ca molibdenul să fie absorbit prin tractul digestiv, acesta trebuie să se prezinte sub forma hexavalentă ^Mo6+, cel mai adesea în combinație cu oxigenul sub formă de oxianion.

Locul de absorbție este stomacul și intestinul subțire. Rata de absorbție mai mare este în intestinul subțire.

Molibdenul este absorbit relativ rapid și reprezintă aproximativ 88-93 % din aportul alimentar total.

Cantitatea de molibden absorbită depinde nu numai de cantitatea de molibden din alimentație, ci și de compoziția alimentelor consumate în același timp.

În cazul aportului simultan de cupru și sulfați, se formează complexe insolubile de molibden, sulf și cupru, iar absorbția acestor elemente este împiedicată.

Distribuție

Molibdenul absorbit părăsește tractul digestiv și intră în sânge, de unde este distribuit în diferite părți ale corpului.

De obicei, se prezintă sub formă de ^Mo4+ sau ^Mo6+ și este legat de sulf sau oxigen.

În organismul unui adult se găsesc aproximativ 9 mg de molibden, în cea mai mare parte ca parte a enzimelor molibdenului. Cele mai mari cantități sunt concentrate în ficat, rinichi, intestinul subțire și glandele suprarenale.

Cu toate acestea, se găsește, de asemenea, în dinți sau în oase.

Concentrația fiziologică de molibden în sânge este de aproximativ 0,6 ng/ml. Cu toate acestea, valoarea sa depinde și de aportul de molibden din alimentație.

Concentrații de molibden în sânge ridicate din punct de vedere patologic sunt observate la pacienții cu boli inflamatorii acute ale ficatului cauzate de virusuri și la pacienții cu leziuni hepatice induse de alcool.

Excreție

Principala cale de excreție a molibdenului este urina. Cu cât aportul alimentar de molibden este mai mare, cu atât rata de excreție este mai mare.

Reglarea excreției de molibden este cea mai importantă etapă în menținerea homeostaziei molibdenului, adică menținerea nivelului de molibden la niveluri fiziologice.

O cantitate mică de molibden este, de asemenea, eliminată din organism prin materiile fecale. Aceasta reprezintă în principal proporția care nu a fost absorbită în tractul digestiv și este excretată direct din organism.

Trebuie menționată și eliminarea prin intermediul bilei. Împreună cu bila, molibdenul intră în intestine și este ulterior eliminat din nou din organism prin fecale.

Procesul de excreție a molibdenului este probabil influențat de prezența în organism a cuprului și a sulfatului. Această interacțiune duce la o excreție crescută de molibden de către rinichi în urină.

Care este doza zilnică recomandată de molibden?

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

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

În plus, există, de asemenea, o limită superioară a aportului de molibden care este încă tolerabilă pentru oameni.

Această limită reprezintă aportul zilnic maxim pe termen lung de molibden din toate sursele la care nu există niciun risc de efecte adverse asupra sănătății.

Rezumat tabelar al aportului zilnic adecvat și al limitei superioare de aport de molibden în funcție de vârstă

Surse dietetice de molibden

Cea mai importantă sursă de molibden pentru oameni este reprezentată de alimente și, într-o măsură mai mică, de apa potabilă.

Alimentele bogate în molibden sunt în principal leguminoasele (fasole, mazăre, linte), legumele cu frunze, cerealele și produsele cerealiere (grâu, ovăz), orezul, nucile, semințele de floarea-soarelui, laptele și produsele lactate.

Într-o măsură mai mică, carnea și organele comestibile, de exemplu ficatul.

Conținutul de molibden variază de la un aliment la altul. Acesta depinde de tipul de aliment și, de asemenea, de concentrația de molibden din solul pe care a fost cultivat alimentul vegetal. În cazul produselor de origine animală, acesta depinde de natura hranei pentru animale.

Solurile mai alcaline conțin, de obicei, niveluri mai ridicate de molibden.

Suplimentele alimentare pot fi, de asemenea, o sursă de molibden. În prezent, pe piață sunt disponibile doar preparate cu mai multe ingrediente care conțin molibden printre alte ingrediente.

Acestea sunt diverse suplimente multivitaminice sau minerale. În acestea, molibdenul se găsește sub formă de molibdat de amoniu sau molibdat de sodiu.

Cu toate acestea, este utilizat de obicei și sub formă de cloruri sau săruri de acid citric.

Care sunt consecințele deficienței de molibden?

Ca și în cazul altor minerale sau oligoelemente, este important să se mențină concentrațiile de molibden în limitele fiziologice.

Numai atunci acest element poate fi benefic și sigur pentru organism.

Orice abatere semnificativă de la valorile stabilite poate duce la apariția și dezvoltarea unor complicații de sănătate.

Pot apărea două situații - apariția unor cantități excesive de molibden în organism sau, dimpotrivă, deficiența sau insuficiența funcțională a acestuia.

Deficiența de molibden și consecințele acesteia

Aprovizionarea organismului cu molibden se face în principal prin intermediul alimentelor.

Prin urmare, este logic că un aport insuficient de alimente bogate în molibden poate fi prima cauză a unei carențe de molibden.

Cu toate acestea, deficiența de molibden în organism din cauza unui aport alimentar scăzut este rară și aproape inexistentă la om.

Singurul caz înregistrat (1981) în care s-a dezvoltat o deficiență ca urmare a unui aport scăzut de molibden a fost un pacient cu boala Crohn care a primit nutriție parenterală totală fără suplimentarea cu molibden timp de câteva luni.

Simptomele observate la acest pacient au fost greață, respirație și ritm cardiac accelerate, probleme de vedere și comă. Testele de laborator au evidențiat afectarea producției de acid uric și afectarea metabolismului aminoacizilor cu conținut de sulf.

Existența unei funcții alterate a molibdenului este mult mai probabilă în comparație cu o deficiență de molibden în organism.

În acest caz, o cantitate suficientă din acest oligoelement este absorbită în organism, dar chiar și așa, nu funcționează corespunzător.

Pentru ca activitatea molibdenului să aibă loc, acesta trebuie să facă parte dintr-o enzimă sub forma unui cofactor de molibden - MoCo.

Procesul de formare a MoCo constă în mai multe etape. Orice eroare în acest proces va determina o sinteză incorectă a MoCo.

Deoarece MoCo este o componentă esențială a celor patru enzime deja menționate, un eșec în formarea sa va avea, în consecință, un efect negativ asupra funcționării enzimelor cu molibden.

Defectele în sinteza corectă a MoCo se numesc mutații (au fost identificate mai mult de 60 de specii). Acestea sunt defecte congenitale foarte rare.

Mutațiile în formarea MoCo pot duce la disfuncția fie a tuturor enzimelor molibdenului, fie doar a uneia anume.

Consecințele funcționării deficitare a enzimelor de molibden sunt:

1. Deficiența sulfoxidazei

• Acumularea de compuși de sulf în organism (deoarece nu sunt descompuse de enzimă)
• Apariția tulburărilor neurologice și a întârzierilor severe de dezvoltare la nivelul individului

2. Deficitul de xantină oxidază

• Acumularea de derivați purinici în organism și în urină (deoarece nu sunt degradați de către enzimă)
• Niveluri scăzute de acid uric în sânge (funcție antioxidantă redusă a sângelui)

3. Deficiența tuturor enzimelor

• Probleme cu alimentația, convulsii, plâns excesiv, schimbarea poziției cristalinului apar la nou-născuți
• În primii ani de viață, indivizii nu se pot mișca, nu comunică cu mediul înconjurător, sunt dependenți de alimentație, iar dezvoltarea lor mentală generală este oprită
• De obicei, se termină cu moartea în primii ani de viață

Excesul de molibden și consecințele sale

Molibdenul în sine și compușii săi nu prezintă un risc semnificativ pentru organismul uman, chiar și la doze mari. Probabilitatea de toxicitate indusă de molibden este relativ scăzută.

Au fost raportate mai multe cazuri în care consumul excesiv de molibden (datorită concentrației sale ridicate în sol) a dus la simptome precum dureri articulare, creșterea acidului uric în urină, creșterea molibdenului în sânge sau simptome asemănătoare gutei.

Natura acestor simptome sugerează că un aport crescut de molibden crește, de asemenea, producția și activitatea enzimelor molibdenului.

Toxicitatea gravă a molibdenului a fost observată până în prezent doar la animale, în special la rumegătoare.

Aportul excesiv de molibden reduce rata de absorbție a cuprului datorită formării de complexe neabsorbabile.

Apare o deficiență secundară de cupru, iar această boală se numește molibdenoză sau hipocuproză, care se manifestă prin diaree severă, inapetență, încărunțirea blănii, rigiditate a membrelor, anemie și chiar infertilitate.

Prin urmare, dezvoltarea unei deficiențe de cupru în urma ingerării unor doze excesive de molibden poate reprezenta, de asemenea, un risc pentru oameni, dar este foarte rară.

Interacțiunea molibdenului cu cuprul este utilizată în prezent în tratamentul bolii Wilson, o tulburare a metabolismului cuprului în care are loc o acumulare excesivă de cupru în organism. Administrarea de molibden reduce proporția de cupru liber în sânge, împiedicând astfel depunerea acestuia în țesuturi și toxicitatea