Manganas: kuo jis naudingas žmogaus organizmui? Šaltiniai maiste ir vandenyje

Manganas ir jo savybės

Manganas yra mineralinis elementas, žinomas cheminiu pavadinimu Mn. Jis kilęs iš lotyniško žodžio manganum.

Tai dvyliktas pagal paplitimą elementas planetoje. Pėdsakiniais kiekiais jis taip pat yra svarbi gyvųjų organizmų sudedamoji dalis.

Manganas žmogaus organizme: ar jis naudingas? Kaip atpažinti jo trūkumą ar perteklių?

Kaip cheminį elementą manganą pirmą kartą 1774 m. atpažino švedų chemikas Carlas Wilhelmas Scheele, būtent kaip mineralo pirolusito dalį.

Tais pačiais metais jį išskyrė kitas švedų chemikas Johanas Gotliebas Gahnas, kaitindamas pirolusitą.

Mangano pavadinimas kilęs iš lotyniško žodžio "magnes", kuris verčiamas kaip magnetas. Tai vėlgi susiję su jo mineralu pirolusitu, kuris pasižymėjo magnetinėmis savybėmis.

Manganas yra periodinės cheminių elementų lentelės 7 grupės elementas, esantis 4 periode.

Jis priskiriamas elementų grupei, vadinamai pereinamaisiais elementais arba dar pereinamaisiais metalais.

Šis pavadinimas kilo iš laikų, kai chemikai periodinės lentelės viduryje esantiems elementams priskyrė pereinamąsias savybes tarp šarminių metalų ir nemetalų.

Savo savybėmis manganas yra sidabriškai pilkas metalinis elementas, kuris gali būti panašus į geležį. Tačiau, palyginti su geležimi, jis yra kietesnis ir labai trapus.

Jis yra reaktyvus ir labai lengvai oksiduojasi. Ore jis oksiduojasi paviršutiniškai, o vandenyje suyra. Manganas ir kai kurie jo junginiai pasižymi paramagnetinėmis savybėmis.

Pagrindinės cheminės ir fizikinės informacijos apie manganą lentelė

Manganas patenka į orą, dirvožemį ir vandenį dėl natūralios žemės erozijos. Laisvos formos jo beveik nėra būtent dėl jo reaktyvumo ir to, kad jis lengvai oksiduojasi.

Todėl jis būna neorganinių arba organinių junginių pavidalu. Vyrauja organiniai junginiai.

Gamtoje jis daugiausia paplitęs mineralų pavidalu. Dažniausiai pasitaikantys mineralai yra oksidai, silikatai arba karbonatai. Pavyzdžiui, jau minėtas pirolusitas (MnO2) arba braunitas, psilomelanas, rodochrozidas.

Šiuo metu manganas ir jo junginiai turi svarbią pramoninę paskirtį įvairiuose sektoriuose.

Didžiausia mangano dalis (iki 90 % visos metinės produkcijos) naudojama plieno gamyboje, siekiant pagerinti jo savybes - padidinti jo plastiškumą, stiprumą ir ilgaamžiškumą.

Kiti mangano panaudojimo būdai:

• Jis dedamas į aliuminio lydinius kaip apsauginė medžiaga nuo korozijos.
• Jis naudojamas kaip pigmentas, pavyzdžiui, stiklui, keramikai ar brangakmeniams dažyti.
• Jis naudojamas stiklo žaliai spalvai, atsiradusiai dėl geležies, pašalinti.
• Jis įeina į baterijų sudėtį.
• Žemės ūkyje jis naudojamas kaip trąšų (ypač citrusinių augalų), pesticidų ar pelėsių naikintojų priedas.
• Taip pat naudojamas dezinfekuojantis ir antiseptinis kai kurių mangano junginių poveikis.
• Medicinoje jis naudojamas kaip kontrastinė medžiaga atliekant vaizdinimo tyrimus ir yra svarbi kūdikių pieno ar parenterinės mitybos sudedamoji dalis.

Kokią funkciją manganas atlieka žmogaus organizme?

Manganas yra būtinas mikroelementas. Žmonėms jo reikia tik nedideliais kiekiais. Tačiau jo buvimas žmogaus organizme yra labai svarbus sveikatai ir normalioms funkcijoms palaikyti.

Organizmas negali pats pasigaminti mangano ir priklauso nuo jo gavimo iš išorinės aplinkos.

Pagrindinė forma, kuria manganas aptinkamas gyvuose organizmuose, yra jonas ^Mn2+ arba ^Mn3+.

Manganas atlieka keletą svarbių fiziologinių funkcijų.

Pagrindinis jo vaidmuo susijęs su fermentais ir fermentinių sistemų veikimu organizme. Manganas arba veikia kaip šių fermentų sudedamoji dalis (būtinas jų susidarymui), arba dalyvauja aktyvuojant esamus fermentus (būtinas jų veikimui).

Kokie fermentai dalyvauja? Iš tikrųjų kalbame apie daugybę fermentų iš oksidoreduktų, transferazių, hidrolazių, liazių, izomerazių ar ligazių grupės.

Šiame fermentų spektre randame net fermentų, kurie griežtai priklauso nuo mangano buvimo organizme. Be pakankamo mangano kiekio šie fermentai nei susidaro, nei suaktyvėja.

Pavyzdžiai:

• Glutamino sintezė - ji veikia smegenyse, kur skaido tam tikras toksines medžiagas (medžiagų apykaitos funkcija).
• Superoksido dismutazė - pagrindinis antioksidacinis fermentas ląstelėse. Jis reaktyviąsias deguonies rūšis paverčia vandeniu, taip apsaugodamas jas nuo pažeidimų (antioksidacinė funkcija).
• Arginazė - fermentas kepenyse, reikalingas toksiškam amoniakui, susidarančiam medžiagų apykaitos procesų metu, skaidyti (medžiagų apykaitos funkcija).
• Piruvato karboksilazė - pagrindinis fermentas gliukozei susidaryti (metabolinė funkcija).

Todėl pagrindines fiziologines funkcijas ir procesus, kuriuose manganas dalyvauja darydamas įtaką fermentams, galima apibendrinti taip:

• Normalus organizmo vystymasis
• Įtaka imunologinėms, nervų ir lytinių hormonų funkcijoms
• Antioksidacinis poveikis
• Cukraus, riebalų ir baltymų apykaitos reguliavimas
• Energijos susidarymas ląstelėse
• Kaulų ir kremzlių augimas
• Kraujo krešėjimas
• Cukraus kiekio kraujyje reguliavimas veikiant insulino gamybą
• Smegenų ir jų funkcijų vystymasis
• Žaizdų gijimas veikiant kolageno gamybą

Manganas - nuo suvartojimo iki išsiskyrimo

Įsisavinimas

Manganas į organizmą gali patekti keliais keliais. Dažniausi keliai yra per virškinamąjį traktą, įkvepiant (inhaliacija), parenteraliai arba per sąlytį su oda.

Iš šių kelių vyrauja oralinis absorbcijos kelias, t. y. mangano vartojimas per burną. Absorbcija vyksta virškinamojo trakto aplinkoje.

Pagrindiniai mangano šaltiniai yra vanduo, maistas, maisto papildai arba kūdikių mišiniai.

Manganas absorbuojamas būtent plonojoje žarnoje dviem mechanizmais - pasyviąja difuzija arba aktyviąja pernaša, kuriai reikia energijos. Mangano absorbcijos greitis yra palyginti didelis.

Pernešėjai, kuriais manganas patenka į žarnyno ląsteles, nėra specialiai skirti manganui. Jie perneša ir kitus metalinius elementus, pavyzdžiui, geležį, varį, cinką ar kalcį.

Jie konkuruoja tarpusavyje dėl konkretaus nešiklio. Tai gali turėti įtakos kiekvieno elemento įsisavinimo greičiui.

Iš viso suvartojamo mangano kiekio virškinimo trakte pasisavinama tik apie 3-5 %.

Moterų mangano įsisavinimo greitis paprastai yra didesnis nei vyrų. Tai tikriausiai susiję su skirtingu geležies kiekiu tarp lyčių.

Tai atspindi faktą, kad geležis ir manganas įsisavinimui naudoja tą patį transporterį. Taigi, jei geležies kiekis yra mažesnis, manganas turi daugiau galimybių prisijungti prie transporterio.

Be to, dėl šios priežasties moterims gali tekti suvartoti mažiau mangano per parą.

Kitas absorbcijai įtakos turintis veiksnys yra amžius. Kūdikiams ir vaikams mangano suvartojama daugiau. Taip yra dėl natūraliai didesnio mangano poreikio vaikui augant ir vystantis.

Kitais mangano absorbcijos būdais (t. y. įkvėpus arba per odą) dažniausiai patenka žmonės, kurie dirbdami susiduria su manganu, pavyzdžiui, pramonės darbuotojai, kalnakasiai, suvirintojai ir kt.

Manganas skiriamas parenteriniu būdu (į veną) neišnešiotiems kūdikiams arba žmonėms, gaunantiems visišką parenterinę mitybą, siekiant palaikyti pakankamą paros maistinių medžiagų, įskaitant manganą, kiekį.

Pasiskirstymas ir reguliavimas

Įsisavintas manganas iš virškinamojo trakto patenka į kraują ir pasiskirsto įvairiose kūno dalyse.

Fiziologinė koncentracija kraujyje svyruoja nuo 4 iki 15 mg/l. Moterų kraujyje paprastai būna apie 30 % didesnė nei vyrų (dėl didesnės absorbcijos spartos).

Kraujyje manganas prisijungia prie raudonųjų kraujo kūnelių, kurie jį perneša. Jis pernešamas kaip ^Mn2+ arba ^Mn3+ jonai. Vyrauja ^Mn2+.

Organai, kuriuose susikaupia didžiausi mangano kiekiai, yra kepenys, kasa, kaulai, storoji žarna, inkstai ir smegenys (nuo 0,15 iki 1,3 mg/kg). Mažiau - šlapimo takuose arba eritrocituose.

Manganas geba pereiti per kraujo ir smegenų barjerą, kraujo ir smegenų barjerą, placentą, taip pat išsiskiria su motinos pienu.

Fiziologinio mangano kiekio palaikymas yra svarbus sveikatai ir tinkamam organizmo funkcionavimui. Šiame procese dalyvauja reguliaciniai mechanizmai, palaikantys vadinamąją homeostazę.

Kepenys yra pagrindinis organas, reguliuojantis mangano kiekį organizme. Jos kontroliuoja jo suvartojimą ir išsiskyrimą per žarnyną.

Viena vertus, jos daro įtaką žarnyne esantiems pernešėjams, taip reguliuodamos absorbciją. Kita vertus, jos sulaiko mangano perteklių iš kraujo ir su tulžimi (kuri susidaro kepenyse) išskiria jį atgal į žarnyną.

Be to, dėl griežtos žarnyne jau įsisavinto mangano kiekio reguliacijos toksinis poveikis dėl per didelio maisto kiekio yra labai retas.

Jautriausias organas mangano pertekliui organizme yra smegenys. Toksiškumo atveju būtent smegenų ir centrinės nervų sistemos sutrikimai yra akivaizdžiausi ir kartu sunkiausi simptomai.

Išskyrimas

Pagrindinis mangano išsiskyrimo būdas yra tulžis po to, kai jį pasisavina kepenys.

Kartu su tulžimi jis vėl patenka į žarnyną ir vėliau iš organizmo pašalinamas su išmatomis.

Todėl pacientai, sergantys kepenų ligomis, gali būti jautrūs mangano pertekliui, o kartu ir toksiniam mangano poveikiui.

Be to, manganas labai mažais kiekiais išsiskiria su šlapimu, pienu ar prakaitu.

Kokia yra rekomenduojama mangano paros norma?

Vidutinės mangano paros normos rekomendacijos nenustatytos, nes trūksta duomenų.

Tačiau Europos maisto saugos tarnyba skelbia pakankamo mangano suvartojimo vertes. Pakankamas suvartojimas yra vidutinė vertė, nustatyta remiantis stebėjimais. Manoma, kad ji atitinka gyventojų poreikius.

Pakankamo mangano paros suvartojimo pagal amžių lentelė

Maistiniai mangano šaltiniai

Daugumai gyventojų maistas ir geriamasis vanduo yra pagrindiniai mangano šaltiniai, kurie gali pakankamai užtikrinti reikiamą paros normą.

Maistas, kuriame yra daugiau mangano, yra riešutai (lazdyno riešutai, migdolai, pekano riešutai), ryžiai, kviečių gemalai, sėlenos, avižos, ankštinės daržovės, žaliosios lapinės daržovės, vaisiai (ananasai), arbata, šokoladas ir jūros gėrybės (ypač midijos).

Mangano kiekis geriamajame vandenyje priklauso nuo vietovės ir užterštumo laipsnio. Jis svyruoja nuo 1 µg/l iki 2 mg/l.

Šiuo metu rinkoje galima įsigyti maisto papildų, kurių sudėtyje yra mangano, tačiau tik kaip daugiakomponenčių preparatų - multivitaminų ar mineralinių papildų.

Tačiau, be mangano sulfato, taip pat dažnai vartojamas mangano sulfatas, mangano askorbatas arba aminorūgščių kompleksai su manganu.

Galima mangano ir maisto sąveika gali pasireikšti kartu vartojant fitino rūgšties, kurios yra riešutuose, sėklose, pupelėse, sojos pupelėse ar grūduose. Ji taip pat gali pasireikšti kartu vartojant oksalo rūgšties, kurios yra kopūstuose, špinatuose ar saldžiosiose bulvėse.

Abiem atvejais šiek tiek slopinamas mangano pasisavinimas.

Mangano pasisavinimas taip pat šiek tiek sumažėja kartu vartojant taninų, kurių gausu arbatose.

Be to, jau minėta geležis, esant dideliam jos kiekiui virškinimo trakte, mažina mangano absorbciją. Kalcis ir fosforas taip pat mažina mangano absorbcijos greitį.

Ir magnis, kuris ne tik mažina absorbciją, bet netgi didina mangano išsiskyrimą.

Kaip atpažinti mangano trūkumą ir perteklių?

Manganas dalyvauja daugelyje žmogaus organizmo biologinių procesų ir yra praktiškai nepakeičiamas. Vis dėlto per didelis jo kaupimasis gali kelti potencialų pavojų.

Riba tarp gero ir kenksmingo mangano kiekio yra gana plona. Todėl svarbu, kad organizmo reguliavimo mechanizmai veiktų pakankamai ir palaikytų mangano homeostazę.

Šios homeostazės sutrikimas ir mangano trūkumo ar pertekliaus atsiradimas paprastai sukelia sveikatos komplikacijų ar šalutinį poveikį.

Mangano trūkumas

Nepakankamas mangano kiekis organizme yra reta būklė, kuri žmonėms beveik nepastebima.

Taip yra todėl, kad maiste ir geriamajame vandenyje yra pakankamai mangano, kad būtų patenkinti kasdieniai poreikiai.

Mangano trūkumo sukeliamos apraiškos ir komplikacijos buvo tiriamos tik eksperimentiškai ir dirbtinai sukeliant jo trūkumą (dažniausiai gyvūnams).

Mangano trūkumas sukėlė šias komplikacijas:

• kaulų augimo ir vystymosi sulėtėjimas
• Skeleto formos pakitimai
• Sutrikusi reprodukcinė funkcija
• sutrikęs judrumas
• Sutrikusi riebalų, baltymų ir angliavandenių apykaita, per didelis gliukozės toleravimas
• Nuotaikos pokyčiai
• Įgimtos ydos

Keliais atvejais žmonėms buvo pastebėtas mangano trūkumas. Tokiais atvejais pasireiškė tokie simptomai kaip odos uždegiminiai sutrikimai, sulėtėjęs plaukų ir nagų augimas, sumažėjęs cholesterolio kiekis, sumažėjęs kraujo krešėjimas arba padidėjęs kalcio ir fosforo kiekis kraujyje.

Mangano perteklius

Mangano atveju daug dažniau pasitaiko priešinga situacija, t. y. jo kaupimasis organizme.

Perteklius dažniausiai atsiranda dėl per didelio mangano kiekio suvartojimo ar įkvėpimo. Jį taip pat gali sukelti homeostazę palaikančių reguliacinių procesų sutrikimas.

Rizikos grupės, kurioms gresia mangano perteklius organizme, yra šios:

• Kūdikiai ir vaikai - dėl natūraliai didesnės mangano absorbcijos virškinimo trakte
• Kūdikiai, maitinami dirbtiniu pienu, ir pacientai, gaunantys parenterinę mitybą
• Pacientai, turintys įgimtą mangano išsiskyrimą skatinančio kepenų transporterio sutrikimą
• Pacientai, sergantys lėtine kepenų liga, dėl kurios kepenų funkcija blogėja, nes mangano perteklius išsiskiria į tulžį
• Pacientai, kuriems trūksta geležies - dėl geležies trūkumo padidėja mangano absorbcija virškinimo trakte
• Žmonės, dirbantys pavojingus darbus, kuriuose padidėjusi mangano koncentracija - suvirintojai, kalnakasiai, plieno pramonės darbuotojai. Paprastai įkvepiama mangano junginių

Pagrindinis toksinio mangano poveikio organas yra smegenys. Smegenų pažeidimas pasireiškia būdingais neurologiniais simptomais - vienodai vadinamais manganizmu.

Esant manganizmui, ypač nukenčia žmogaus protiniai ir motoriniai gebėjimai.

Manganizmas vystosi ilgą laiką. Ankstyvosiose stadijose ligoniui gali pasireikšti sulėtėjusi reakcija, dirglumas, depresija, nuotaikų kaita, kompulsyvus ar agresyvus elgesys, haliucinacijos ar intelekto sutrikimai.

Vėliau pasireiškia bendras silpnumas, veido mimikos praradimas, kalbos sutrikimai, gausus seilėtekis ir prakaitavimas, nevalingi galūnių judesiai, drebulys, raumenų rigidiškumas, eisenos pokyčiai (vaikščiojimas pasilenkus į priekį), vikrumo ir pusiausvyros sutrikimai, dažnesni kritimai.

Tačiau jie nereaguoja į levodopą - vaistą, vartojamą Parkinsono ligai gydyti.

Be simptomų, susijusių su smegenų pažeidimu, manganizmas taip pat gali sukelti kepenų sutrikimų (kepenų cirozę, kepenų fermentų sutrikimus) arba širdies ir kraujagyslių sistemos sutrikimų (padažnėjusį širdies ritmą, sumažėjusį kraujospūdį).

Pagrindiniai per didelio mangano poveikio įkvėpus simptomai yra kosulys, bronchitas, plaučių uždegimas ir sutrikusios plaučių funkcijos.