Mangaan: milleks on see inimkehas hea? Allikad toidus ja vees

Mangaan ja selle omadused

Mangaan on mineraalne element, mida tuntakse keemilise nimetuse Mn all. See on tuletatud ladinakeelsest sõnast manganum.

See on planeedi kaheteistkümnes kõige sagedamini esinev element. Jälgkekogustes on see ka elusorganismide oluline koostisosa.

Mangaan inimkehas: kas see on kasulik? Kuidas ära tunda selle puudust või liigset sisaldust?

Mangaani kui keemilist elementi tundis esmakordselt 1774. aastal ära Rootsi keemik Carl Wilhelm Scheele, täpsemalt kui osa mineraali pürolusiidist.

Samal aastal eraldas selle teine rootsi keemik Johan Gottlieb Gahn, kuumutades pürolusiiti.

Mangaani nimi tuleneb ladinakeelsest sõnast "magnes", mis tähendab tõlkes magnet. See viitab jällegi selle mineraalile pürolusiidile, millel on leitud magnetilisi omadusi.

Mangaan on keemiliste elementide perioodilisustabelis 7. rühma kuuluv element, mis asub 4. perioodis.

See kuulub elementide rühma, mida nimetatakse üleminekuelementideks või ka üleminekumetallideks.

See nimetus pärineb ajast, mil keemikud omistasid perioodilisustabelis keskel olevatele elementidele üleminekuomadusi leelismetallide ja mittemetallide vahel.

Omaduste poolest on mangaan hõbehall metalliline element, mis võib sarnaneda rauaga, kuid on rauaga võrreldes kõvem ja väga rabe.

Ta on reaktiivne ja oksüdeerub väga kergesti. Õhus oksüdeerub ta pindmiselt ja vees laguneb. Mangaanil ja mõnel tema ühendil on paramagnetilised omadused.

Tabeli kujuline kokkuvõte põhilistest keemilistest ja füüsikalistest andmetest mangaani kohta

Mangaan satub õhku, pinnasesse ja vette maapinna loodusliku erosiooni käigus. Vabal kujul seda peaaegu ei olegi, just selle reaktiivsuse ja kerge oksüdeerumise tõttu.

Seetõttu esineb ta anorgaaniliste ja orgaaniliste ühendite kujul, kusjuures orgaanilised ühendid on ülekaalus.

Looduses levib ta peamiselt mineraalide kujul. Kõige levinumad mineraalid on oksiidid, silikaadid või karbonaadid. Näiteks juba mainitud pürolusiit (MnO2) või brauniit, psilomelaan, rodokroosiid.

Tänapäeval on mangaanil ja selle ühenditel olulised tööstuslikud rakendused erinevates sektorites.

Suurimat osa mangaanist (kuni 90 % aastasest kogutoodangust) kasutatakse terase tootmiseks, et parandada selle omadusi - suurendada selle vormitavust, tugevust ja vastupidavust.

Muud mangaani kasutusalad on järgmised:

• Seda lisatakse alumiiniumisulamitele korrosioonikaitsevahendina.
• Seda kasutatakse pigmendina, näiteks klaasi, keraamika või vääriskivide värvimisel.
• Seda kasutatakse klaasi rohelise värvuse eemaldamiseks, mis on tingitud raua sisaldusest.
• See sisaldub patareides.
• Põllumajanduses kasutatakse seda lisaainena väetistes (eriti tsitrusviljade puhul), pestitsiidides või hallitustõrjevahendites.
• Kasutatakse ka mõnede mangaaniühendite desinfitseerivat ja antiseptilist mõju.
• Meditsiinis kasutatakse seda kontrastainetena pildiuuringutes ning see on oluline komponent imikapiimas või parenteraalses toitmises.

Milline on mangaani funktsioon inimkehas?

Mangaan on oluline mikroelement. Inimene vajab seda ainult väikestes kogustes. Siiski on selle olemasolu inimkehas oluline tervise ja normaalsete funktsioonide säilitamiseks.

Keha ei suuda ise mangaani toota ja sõltub selle saamisest väliskeskkonnast.

Mangaan esineb elusorganismides peamiselt ioonina ^Mn2+ või ^Mn3+.

Mangaanil on mitu olulist füsioloogilist funktsiooni.

Tema peamine roll on seotud ensüümide ja ensüümsüsteemide toimimisega organismis. Mangaan toimib kas nende ensüümide komponendina (vajalik nende moodustamiseks) või osaleb olemasolevate ensüümide aktiveerimisel (vajalik nende toimimiseks).

Millised ensüümid on kaasatud? Tegelikult on tegemist väga erinevate ensüümidega, mis kuuluvad oksüdoreduktide, transferaaside, hüdrolüüside, lüaaside, isomeeraaside või ligaaside rühma.

Selle hulga ensüümide hulgas leidub isegi ensüüme, mis sõltuvad rangelt mangaani olemasolust organismis. Ilma piisava mangaanita ei moodustu ega aktiveeru need ensüümid.

Näited on järgmised:

• Glutamiini süntesaas - töötab ajus, kus ta lagundab teatud toksilisi aineid (ainevahetuse funktsioon).
• Superoksiiddismutaas - peamine antioksüdantne ensüüm rakkudes. Ta muudab reaktiivsed hapnikuliigid veeks, kaitstes neid seeläbi kahjustuste eest (antioksüdantne funktsioon).
• Arginaas - ensüüm maksas, mis on vajalik ainevahetuse käigus tekkiva mürgise ammoniaagi lagundamiseks (ainevahetusfunktsioon).
• Püruvaatkarboksülaas - Glükoosi moodustamise võtmeensüüm (ainevahetusfunktsioon).

Peamised füsioloogilised funktsioonid ja protsessid, milles mangaan on ensüüme mõjutades osalenud, võib seega kokku võtta järgmiselt:

• Organismi normaalne areng
• Mõju immunoloogilistele, neuronaalsetele ja suguhormoonide funktsioonidele
• Antioksüdantne toime
• Suhkru-, rasva- ja valgusainevahetuse reguleerimine
• Energia moodustamine rakkudes
• Luu ja kõhre kasvamine
• Vere hüübimine
• Veresuhkru taseme reguleerimine, mõjutades insuliini tootmist
• Aju ja selle funktsioonide areng
• Haavade paranemine, mõjutades kollageeni tootmist

Mangaan - alates tarbimisest kuni eritumiseni

Imendumine

Mangaan võib organismi sattuda mitut teed mööda. Kõige levinumad teed on seedetrakti, sissehingamise (inhalatsiooni), parenteraalselt või nahakontakti kaudu.

Nendest viisidest on suukaudne imendumisviis, st mangaani sissevõtmine suu kaudu, kõige levinum. Imendumine toimub seedetrakti keskkonnas.

Peamised mangaani allikad on vesi, toit, toidulisandid või imiku piimasegu.

Mangaan imendub spetsiifiliselt peensooles kahe mehhanismi - passiivse difusiooni või energiat nõudva aktiivse transpordi teel. Imendumise kiirus on suhteliselt kõrge.

Kandjad, mille kaudu mangaan läbib soolestiku rakke, ei ole spetsiaalselt mangaani jaoks mõeldud. Nad kannavad ka teisi metallilisi elemente, nagu rauda, vaske, tsinki või kaltsiumi.

Need konkureerivad omavahel konkreetse kandja pärast. See võib mõjutada iga elemendi imendumise kiirust.

Kogu manustatava mangaani kogusest imendub seedetraktis ainult umbes 3-5 %.

Naistel on mangaani imendumise määr üldiselt suurem kui meestel, mis on tõenäoliselt tingitud sugude vahelisest erinevusest rauasisalduses.

See kajastab asjaolu, et raud ja mangaan kasutavad imendumiseks sama transporterit. Seega, kui rauasisaldus on madalam, on mangaanil rohkem võimalusi transporteriga seonduda.

Ka sel põhjusel võib mangaani päevane vajadus toidu kaudu tarbitava mangaani osas olla naistel väiksem.

Teine imendumist mõjutav tegur on vanus. Imikutel ja lastel on mangaani tarbimine suurem. See põhineb looduslikult suuremal mangaanivajadusel lapse kasvu ja arengu ajal.

Muud mangaani imendumise viisid (st juba mainitud sissehingamine või naha kaudu) on kõige sagedamini seotud inimestega, kes puutuvad mangaaniga kokku oma töö käigus, näiteks tööstustöötajad, kaevurid, keevitajad jne.

Mangaani manustatakse parenteraalselt (intravenoosselt) enneaegsetele imikutele või inimestele, kes saavad täielikku parenteraalset toitumist, osana piisava päevase toitainete, sealhulgas mangaani, tarbimise säilitamisest.

Jaotus ja reguleerimine

Imendunud mangaan satub verre seedetraktist ja jaotub keha eri osadesse.

Füsioloogiline kontsentratsioon veres jääb vahemikku 4-15 mg/l. Naiste kontsentratsioon on tavaliselt umbes 30 % kõrgem kui meestel (kõrgema imendumise tõttu).

Mangaan seondub veres punalibledega, mis transpordivad seda. See transporditakse ^Mn2+ või ^Mn3+ ioonidena. ^Mn2+ on ülekaalus.

Elundid, kus mangaani on kõige rohkem, on maks, kõhunääre, luud, jämesool, neerud ja aju (0,15 kuni 1,3 mg/kg). Vähemal määral uriinis või punastes vererakkudes.

Mangaanil on võime läbida vere-aju barjääri, vere-aju barjääri, platsentat ja see eritub ka rinnapiima.

Mangaanitaseme säilitamine füsioloogilisel tasemel on oluline organismi tervise ja nõuetekohase toimimise seisukohalt. Selles protsessis osalevad regulatiivsed mehhanismid, mis säilitavad nn homöostaasi.

Maks on peamine organ, mis reguleerib mangaani sisaldust organismis. See kontrollib selle tarbimist ja väljutamist soolestiku kaudu.

Ühest küljest mõjutavad nad soolestikus asuvaid transportereid, reguleerides seeläbi imendumist. Teisest küljest püüavad nad liigset mangaani verest ja eritavad seda sapiga (mis moodustub maksas) tagasi soolestikku.

Samuti on juba soolestikus imendunud mangaani koguse range reguleerimise tõttu liigsest toidutarbimisest tingitud toksilisus väga haruldane.

Kõige tundlikum organ liigse mangaani suhtes organismis on aju. Toksilisuse puhul on aju ja kesknärvisüsteemi häired kõige ilmsemad ja ka kõige tõsisemad sümptomid.

Eritumine

Mangaani peamine eritumisviis on sapp pärast selle omastamist maksa poolt.

Koos sapiga satub see uuesti soolestikku ja seejärel elimineeritakse organismist väljaheitega.

Maksahaigusega patsiendid võivad seetõttu olla vastuvõtlikud liigsele mangaanile ja seega mangaanitoksilisusele.

Lisaks sellele eritub mangaan väga väikestes kogustes ka uriiniga, piimaga või higiga.

Milline on mangaani soovitatav päevane tarbimine?

Andmete puudumise tõttu ei ole soovitusi mangaani keskmise päevase tarbimise kohta kehtestatud.

Euroopa Toiduohutusamet avaldab siiski mangaani piisava tarbimise väärtused. Piisav tarbimine on keskmine väärtus, mis põhineb vaatlustel. Eeldatakse, et see vastab elanikkonna vajadustele.

Tabel mangaani piisava päevase tarbimise kohta vanuse järgi

Mangaani toiduainetega saadavad allikad

Enamiku elanikkonna jaoks on toit ja joogivesi peamised mangaani allikad, mis katavad piisavalt vajaliku päevase tarbimise.

Mangaanirikkamad toiduained on pähklid (sarapuupähklid, mandlid, pekaanipähklid), riis, nisu idud, kliid, kaer, kaunviljad, rohelised lehtköögiviljad, puuviljad (ananass), tee, šokolaad ja mereannid (eriti rannakarbid).

Mangaani sisaldus joogivees sõltub asukohast ja reostusastmest. See ulatub 1 µg/l kuni 2 mg/l.

Praegu on turul saadaval mangaani sisaldavad toidulisandid, kuid ainult mitme koostisosaga preparaatidena - multivitamiinide või mineraalainete toidulisandite kujul.

Kuid lisaks mangaanisulfaadile kasutatakse tavaliselt ka mangaanisulfaati, mangaaniaskorbaati või mangaani sisaldavaid aminohappekomplekse.

Võimalikud koostoimed mangaani ja toidu vahel võivad tekkida samaaegsel füütihappe tarbimisel, mida leidub pähklites, seemnetes, ubades, sojaubades või teraviljas. Samuti võivad need tekkida samaaegsel oksaalhappe tarbimisel, mida leidub kapsas, spinatis või maguskartulis.

Mõlemal juhul esineb mangaani imendumise mõningane pärssimine.

Mangaani imendumine väheneb veidi ka mangaani samaaegsel tarbimisel tanniinidega, mida on rohkesti tees.

Lisaks vähendab juba mainitud raud mangaani imendumist seedetraktis suurel määral. Ka kaltsium ja fosfor vähendavad mangaani imendumist.

Ja magneesium, mis lisaks imendumise vähendamisele isegi suurendab mangaani eritumist.

Kuidas ära tunda mangaanipuudust ja -ülejääki?

Mangaan osaleb inimkehas paljudes bioloogilistes protsessides ja on praktiliselt asendamatu. Ometi võib selle liigne kogunemine kujutada endast potentsiaalset ohtu.

Piir mangaani hea ja kahjuliku taseme vahel on üsna õhuke. Seetõttu on oluline, et organismis toimiksid regulatiivsed mehhanismid piisavalt, et säilitada mangaani homöostaasi.

Selle homöostaasi häirimine ja mangaanipuuduse või -ülejäägi tekkimine toob tavaliselt kaasa tervislikke tüsistusi või kõrvaltoimeid.

Mangaanipuudus

Ebapiisava mangaanikoguse olemasolu organismis on haruldane seisund, mida inimestel vaevalt täheldatakse.

See on tingitud sellest, et toidus ja joogivees on piisavalt mangaani, et katta igapäevane vajadus.

Mangaanipuudusest tingitud ilminguid ja tüsistusi on uuritud ainult eksperimentaalselt ja kunstlikult tekitades puudust (enamasti loomadel).

Mangaanipuudus on põhjustanud järgmisi tüsistusi:

• Luude kasvu ja arengu aeglustumine
• skeleti kuju kõrvalekalded
• halvenenud reproduktiivne funktsioon
• liikumisvõime halvenemine
• Rasva-, valgu- ja süsivesikute ainevahetuse häired, ülemäärane glükoositaluvus.
• meeleolu muutused
• kaasasündinud defektid

Üksikutel juhtudel on inimestel täheldatud mangaanipuudust. Nendel juhtudel on täheldatud selliseid sümptomeid nagu põletikulised nahahäired, juuste ja küünte kasvu aeglustumine, kolesteroolitaseme vähenemine, vere hüübimise vähenemine või vere kaltsiumi- ja fosforisisalduse suurenemine.

Liigne mangaan

Mangaani puhul on palju sagedasem vastupidine olukord, st selle kogunemine organismis.

Liigset põhjustab kõige sagedamini mangaani liigne sissevõtmine või sissehingamine. Seda võib põhjustada ka homöostaasi säilitavate regulatiivsete protsesside tõrge.

Mangaani liigse sisalduse tekkimise riskirühmad organismis on järgmised:

• Imikud ja lapsed - mangaani looduslikult suurema imendumise tõttu seedetraktis.
• Imikud, keda toidetakse kunstpiimaga, ja patsiendid, kes saavad parenteraalset toitu.
• patsiendid, kellel on kaasasündinud mangaani eritumisega seotud transporteri häire maksas.
• patsiendid, kellel on krooniline maksahaigus, mis põhjustab maksafunktsiooni halvenemist seoses liigse mangaani eritumisega sappi.
• Rauapuudulikkusega patsiendid - rauapuudus suurendab mangaani imendumise kiirust seedetraktis.
• Inimesed, kes töötavad ohtlikel töökohtadel, kus mangaani kontsentratsioon on kõrgenenud - keevitajad, kaevurid, terasetöölised. Tavaliselt kaasneb mangaaniühendite sissehingamine.

Mangaani toksilisuse peamine sihtorgan on aju. Aju kahjustus väljendub iseloomulike neuroloogiliste sümptomitega - seda nimetatakse ühtselt manganismiks.

Manganismi korral on eriti kahjustatud inimese vaimsed ja motoorsed oskused.

Manganism areneb pika aja jooksul. Varajases staadiumis võivad kannatanul esineda aeglustunud reaktsioonid, ärrituvus, depressioon, meeleolu kõikumine, kompulsiivne või agressiivne käitumine, hallutsinatsioonid või intellektuaalsed häired.

Hiljem ilmneb üldine nõrkus, näoilmete kadumine, kõneprobleemid, liigne süljeeritus ja higistamine, tahtmatud jäsemete liigutused, värisemine, lihasjäikus, kõnnakuju muutused (kõndimine ettepoole kummargil), osavuse ja tasakaalu probleemid ning sagedasemad kukkumised.

Nad ei reageeri siiski levodopale, Parkinsoni tõve raviks kasutatavale ravimile.

Lisaks ajukahjustusega seotud sümptomitele võib manganism põhjustada ka maksahäireid (tsirroos, maksaensüümide häired) või kardiovaskulaarseid häireid (südame löögisageduse tõus, vererõhu langus).

Mangaani liigse sissehingamise peamised sümptomid on köha, bronhiit, kopsupõletik ja kahjustatud kopsufunktsioon.