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El manganeso es un elemento mineral que es nutricionalmente esencial y potencialmente tóxico. La derivación de su nombre de la palabra griega para magia sigue siendo apropiada, porque los científicos todavía están trabajando para comprender los diversos efectos de la deficiencia de manganeso y la toxicidad del manganeso en los organismos vivos (1).

Función

El manganeso (Mn) juega un papel importante en una serie de procesos fisiológicos como componente de múltiples enzimas y activador de otras enzimas (2).

Función antioxidante

Superóxido de manganeso dismutasa (MnSOD) es la principal enzima antioxidante en la mitocondria. Debido a que las mitocondrias consumen más del 90% del oxígeno utilizado por las células, son especialmente vulnerables al estrés oxidativo. El radical superóxido es una de las especies reactivas de oxígeno producidas en las mitocondrias durante la síntesis de ATP. MnSOD cataliza la conversión de radicales superóxido en peróxido de hidrógeno, que puede ser reducido a agua por otras enzimas antioxidantes (3).

Metabolismo

Varias enzimas activadas por manganeso juegan papeles importantes en el metabolismo de carbohidratos, aminoácidos y colesterol (4). La piruvato carboxilasa, una enzima que contiene manganeso, y la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK), una enzima activada por manganeso, son fundamentales en la gluconeogénesis: la producción de glucosa a partir de precursores que no son carbohidratos. La arginasa, otra enzima que contiene manganeso, es requerida por el hígado para el ciclo de la urea, un proceso que desintoxica el amoníaco generado durante el metabolismo de los aminoácidos (3). En el cerebro, la enzima activada por manganeso, glutamina sintetasa, convierte el aminoácido glutamato en glutamina. El glutamato es un neurotransmisor excitotóxico y un precursor de un neurotransmisor inhibidor, el ácido γ-aminobutírico (GABA) (5, 6).

Desarrollo óseo

La deficiencia de manganeso da como resultado un desarrollo esquelético anormal en varias especies animales. El manganeso es el cofactor preferido de las enzimas llamadas glicosiltransferasas; estas enzimas son necesarias para la síntesis de proteoglicanos necesarios para la formación de cartílagos y huesos sanos (7).

Cicatrización de heridas

La cicatrización de heridas es un proceso complejo que requiere una mayor producción de colágeno. El manganeso es necesario para la activación de la prolidasa, una enzima que proporciona el aminoácido prolina para la formación de colágeno en las células de la piel humana (8). Un trastorno genético conocido como deficiencia de prolidasa da como resultado una cicatrización anormal de heridas, entre otros problemas, y se caracteriza por un metabolismo anormal del manganeso (7). La síntesis de glicosaminoglicanos, que requiere glicosiltransferasas activadas por manganeso, también puede desempeñar un papel importante en la cicatrización de heridas (9).

Interacciones de nutrientes

Hierro

Aunque el No se han determinado los mecanismos para la absorción y el transporte de manganeso, algunas evidencias sugieren que el hierro y el manganeso pueden compartir vías de absorción y transporte comunes (10). La absorción de manganeso de una comida disminuye a medida que aumenta el contenido de hierro de la comida (7). La suplementación con hierro (60 mg / día durante cuatro meses) se asoció con una disminución de los niveles de manganeso en sangre y una disminución de la actividad de MnSOD en los glóbulos blancos, lo que indica una reducción en estado nutricional del manganeso (11). Además, el estado del hierro de un individuo puede afectar la biodisponibilidad del manganeso. La absorción intestinal de manganeso aumenta durante la deficiencia de hierro, y el aumento de las reservas de hierro (niveles de ferritina) se asocia con una disminución de la absorción de manganeso (12). Los hombres generalmente absorben menos manganeso que las mujeres; esto puede estar relacionado con el hecho de que los hombres suelen tener mayores reservas de hierro que las mujeres (13). Además, se ha demostrado que la deficiencia de hierro aumenta el riesgo de acumulación de manganeso en el cerebro (14).

Magnesio

Se ha demostrado que el magnesio suplementario (200 mg / día) disminuye ligeramente biodisponibilidad del manganeso en adultos sanos, ya sea disminuyendo la absorción de manganeso o aumentando su excreción (15).

Calcio

En un conjunto de estudios, el calcio suplementario (500 mg / día) Disminución de la biodisponibilidad del manganeso en adultos sanos. Como fuente de calcio, la leche tuvo el menor efecto, mientras que el carbonato de calcio y el fosfato de calcio tuvieron el mayor efecto (15). Varios otros estudios han encontrado efectos mínimos del calcio suplementario sobre el metabolismo del manganeso (16).

Deficiencia

Se ha observado deficiencia de manganeso en varias especies animales. Los signos de deficiencia de manganeso incluyen deterioro del crecimiento, deterioro de la función reproductiva, anomalías esqueléticas, deterioro de la tolerancia a la glucosa y alteración del metabolismo de carbohidratos y lípidos. En humanos, la demostración de un síndrome de deficiencia de manganeso ha sido menos clara (2, 7).Un niño con nutrición parenteral total (NPT) a largo plazo que carecía de manganeso desarrolló desmineralización ósea y deterioro del crecimiento que se corrigieron con suplementos de manganeso (17). Los hombres jóvenes que fueron alimentados con una dieta baja en manganeso desarrollaron niveles bajos de colesterol sérico y una erupción cutánea transitoria (18). Los niveles de calcio, fósforo y fosfatasa alcalina en sangre también estaban elevados, lo que puede indicar un aumento de la remodelación ósea como consecuencia de una dieta insuficiente de manganeso. Las mujeres jóvenes alimentadas con una dieta pobre en manganeso desarrollaron una tolerancia a la glucosa levemente anormal en respuesta a una infusión intravenosa (IV) de glucosa (16). En general, la deficiencia de manganeso no es común y existe una mayor preocupación por la toxicidad relacionada con la sobreexposición al manganeso (consulte Seguridad).

La ingesta adecuada (IA)

Debido a que no hubo información suficiente sobre requisitos de manganeso para establecer una cantidad diaria recomendada (RDA), la Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina estableció una ingesta adecuada (AI). Dado que la deficiencia manifiesta de manganeso no se ha documentado en humanos que consumen dietas naturales, la FNB basó la IA en la ingesta dietética promedio de manganeso determinada por el Total Diet Study, una encuesta anual del contenido mineral de dietas estadounidenses representativas (4). Los valores de IA para el manganeso se enumeran en la Tabla 1 en miligramos (mg) / día por edad y sexo. Los requerimientos de manganeso aumentan durante el embarazo y la lactancia (4).

Prevención de enfermedades

Los niveles bajos de manganeso en la dieta o los niveles bajos de manganeso en la sangre o los tejidos se han asociado con varias enfermedades crónicas. Aunque actualmente no se cree que la insuficiencia de manganeso cause las enfermedades que se describen a continuación, es posible que se justifiquen más investigaciones para determinar si el estado nutricional de manganeso subóptimo contribuye a ciertos procesos patológicos.

Osteoporosis

Mujeres con osteoporosis Se ha encontrado que tienen niveles plasmáticos o séricos reducidos de manganeso y también una respuesta plasmática mejorada a una dosis oral de manganeso (19, 20), lo que sugiere que pueden tener un estado de manganeso más bajo que las mujeres sin osteoporosis. Sin embargo, un estudio más reciente en mujeres posmenopáusicas con y sin osteoporosis no encontró diferencias en los niveles plasmáticos de manganeso (21). Un estudio en mujeres posmenopáusicas sanas encontró que un suplemento que contiene manganeso (5 mg / día), cobre (2.5 mg / día) y zinc (15 mg / día) en combinación con un suplemento de calcio (1,000 mg / día) fue más efectivo. que el suplemento de calcio solo para prevenir la pérdida ósea espinal durante un período de dos años (22). Sin embargo, la presencia de otros oligoelementos en el suplemento hace que sea imposible determinar si la suplementación con manganeso fue el agente beneficioso para mantener la densidad mineral ósea.

Diabetes mellitus

La deficiencia de manganeso resulta en glucosa. intolerancia similar a la diabetes mellitus en algunas especies animales, pero los estudios que examinan el estado del manganeso en humanos diabéticos han generado resultados mixtos. En un estudio, los niveles de manganeso en sangre total no difirieron significativamente entre 57 diabéticos y 28 controles no diabéticos (23). Sin embargo, la excreción urinaria de manganeso tendió a ser ligeramente mayor en 185 diabéticos en comparación con 185 controles no diabéticos (24). Un estudio de casos y controles de 250 individuos diabéticos y no diabéticos encontró que los individuos diabéticos tipo 2 tenían niveles séricos de manganeso más altos que los no diabéticos (25). Sin embargo, un estudio más reciente en 257 diabéticos tipo 2 y 166 controles no diabéticos encontró niveles más bajos de manganeso en sangre en los pacientes diabéticos (26). Además, un estudio del estado funcional del manganeso encontró que la actividad de la enzima antioxidante, MnSOD, era menor en los glóbulos blancos de los diabéticos que en los no diabéticos (27). Ni 15 mg ni 30 mg de manganeso oral mejoraron la tolerancia a la glucosa en diabéticos o controles no diabéticos cuando se administraron al mismo tiempo que una prueba de glucosa oral (28). Aunque el manganeso parece desempeñar un papel en el metabolismo de la glucosa, hay poca evidencia de que la suplementación con manganeso mejore la tolerancia a la glucosa en individuos diabéticos o no diabéticos.

Epilepsia (trastornos convulsivos)

Las ratas con deficiencia de manganeso son más susceptibles a las convulsiones que las ratas con suficiente manganeso, y las ratas genéticamente propensas a la epilepsia tienen niveles de manganeso en el cerebro y la sangre más bajos de lo normal. Se informa que ciertos subgrupos de humanos con epilepsia tienen niveles más bajos de manganeso en sangre total que los controles no epilépticos. Un estudio encontró que los niveles de manganeso en sangre de individuos con epilepsia de origen desconocido eran más bajos que los de individuos cuya epilepsia fue inducida por trauma (por ejemplo, lesión en la cabeza) o enfermedad, lo que sugiere una posible relación genética entre la epilepsia y el metabolismo anormal del manganeso. Si bien la deficiencia de manganeso no parece ser una causa de epilepsia en humanos, la relación entre el metabolismo del manganeso y la epilepsia merece más investigación (7, 29).

Fuentes

Fuentes alimenticias

En los EE. UU., la ingesta dietética promedio estimada de manganeso varía de 2,1 a 2,3 mg / día para los hombres y de 1,6 a 1,8 mg / día para mujeres. Las personas que consumen dietas vegetarianas y dietas de tipo occidental pueden consumir ingestas de manganeso de hasta 10,9 mg / día (4). Las fuentes ricas en manganeso incluyen cereales integrales, frutos secos, verduras de hoja y tés. Los alimentos con alto contenido de ácido fítico, como frijoles, semillas, nueces, cereales integrales y productos de soja, o alimentos con alto contenido de ácido oxálico, como el repollo, las espinacas y las batatas, pueden inhibir levemente la absorción de manganeso. Aunque los tés son fuentes ricas en manganeso, los taninos presentes en el té pueden reducir moderadamente la absorción de manganeso (15). Se ha descubierto que la ingesta de otros minerales, incluidos el hierro, el calcio y el fósforo, limita la retención de manganeso (4). El contenido de manganeso de algunos alimentos ricos en manganeso se indica en miligramos (mg) en la Tabla 2. Para obtener más información sobre el contenido de nutrientes de los alimentos, busque en el Centro de Datos de Alimentos del USDA (30).

Leche materna y fórmulas para bebés

Los bebés están expuestos a cantidades variables de manganeso según su fuente de nutrición. Las concentraciones de manganeso en la leche materna, la fórmula a base de vaca y la fórmula a base de soja varían de 3 a 10 microgramos / litro (μg / L), de 30 a 50 μg / L y de 200 a 300 μg / L, respectivamente. Sin embargo, la biodisponibilidad del manganeso de la leche materna es más alta que la de las fórmulas para lactantes y las deficiencias de manganeso en los lactantes o las toxicidades en los alimentados con fórmula no se han informado bebés (31).

Agua

Las concentraciones de manganeso en el agua potable varían de 1 a 100 μg / L, pero la mayoría de las fuentes contienen menos de 10 μg / L (32 La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) recomienda 0.05 mg (50 μg) / L como la concentración máxima permitida de manganeso en el agua potable (33).

Suplementos

Varias formas de manganeso se encuentran en suplementos, incluyendo gluconato de manganeso, sulfato de manganeso, ascorbato de manganeso y quelatos de aminoácidos de manganeso. El manganeso está disponible como un suplemento independiente o en productos combinados (34). Se pueden encontrar niveles relativamente altos de ascorbato de manganeso en un producto para la salud de los huesos / articulaciones que contiene sulfato de condroitina y clorhidrato de glucosamina (consulte Seguridad).

Seguridad

Toxicidad

Manganeso inhalado

La toxicidad del manganeso puede resultar en múltiples problemas neurológicos y es un peligro para la salud bien reconocido para las personas que inhalan polvo de manganeso, como soldadores y fundidores (1, 4). A diferencia del manganeso ingerido, el manganeso inhalado se transporta directamente al cerebro antes de que pueda metabolizarse en el hígado (35). Los síntomas de la toxicidad por manganeso generalmente aparecen lentamente durante un período de meses a años. En su peor forma, la toxicidad del manganeso puede resultar en un trastorno neurológico permanente con síntomas similares a los de la enfermedad de Parkinson, que incluyen temblores, dificultad para caminar y espasmos de los músculos faciales. Este síndrome, a menudo llamado manganismo, a veces es precedido por síntomas psiquiátricos, tales como irritabilidad, agresividad e incluso alucinaciones (36, 37). Además, la inhalación ambiental u ocupacional de manganeso puede causar una respuesta inflamatoria en los pulmones (38). Los síntomas clínicos de los efectos en los pulmones incluyen tos, bronquitis aguda y disminución función pulmonar (39).

Metilciclopentadienil manganeso tricarbonilo (MMT)

MMT es un compuesto que contiene manganeso que se utiliza en la gasolina como aditivo antidetonante. Aunque se ha utilizado para esto propósito en Canadá durante más de 20 años, la incertidumbre sobre los efectos adversos para la salud de las emisiones de escape inhaladas impidió que la EPA de EE. UU. aprobara su uso en gasolina sin plomo. En 1995, una decisión de un tribunal de EE. UU. hizo que MMT estuviera disponible e para uso generalizado en gasolina sin plomo (35). Un estudio en Montreal, donde se había usado MMT durante más de 10 años, encontró que los niveles de manganeso en el aire eran similares a los de las áreas donde no se usaba MMT (40). Un estudio canadiense más reciente encontró concentraciones más altas de manganeso respirable en un área urbana que en un área rural, pero las concentraciones promedio en ambas áreas estaban por debajo del nivel seguro establecido por la EPA de EE. UU. (41). Sin embargo, el impacto de la exposición prolongada a niveles bajos de productos de combustión de MMT no se ha evaluado a fondo y requerirá un estudio adicional (42).

Manganeso ingerido

La evidencia limitada sugiere que la ingesta alta de manganeso del agua potable puede estar asociada con síntomas neurológicos similares a los de la enfermedad de Parkinson. Se informaron síntomas neurológicos severos en 25 personas que bebieron agua contaminada con manganeso, y probablemente otros contaminantes, de pilas secas durante dos o tres meses (43). Se encontró que los niveles de manganeso en el agua eran de 14 mg / litro (mg / L) casi dos meses después de que comenzaron los síntomas y es posible que ya hayan ido disminuyendo (1). Un estudio de adultos mayores en Grecia encontró una alta prevalencia de síntomas en personas expuestas al agua con niveles de manganeso de 1.8 a 2.3 mg / L (44), mientras que un estudio en Alemania no encontró evidencia de un aumento de los síntomas neurológicos en personas que beben agua con niveles de manganeso que oscilan entre 0,3 y 2,2 mg / L en comparación con aquellos que beben agua que contiene menos de 0,05 mg / L (45) . El manganeso en el agua potable puede ser más biodisponible que el manganeso en los alimentos. Sin embargo, ninguno de los estudios midió el manganeso en la dieta, por lo que se desconoce la ingesta total de manganeso en estos casos. En los EE. UU., La EPA recomienda 0.05 mg / L como la concentración máxima permitida de manganeso en el agua potable (33).

Además, estudios más recientes han demostrado que los niños expuestos a altos niveles de manganeso a través del agua potable experimentan déficits cognitivos y conductuales (46). Por ejemplo, un estudio transversal en 142 niños de 10 años, que estuvieron expuestos a una concentración media de agua de manganeso de 0,8 mg / L, encontró que los niños expuestos a niveles más altos de manganeso tenían puntuaciones significativamente más bajas en tres pruebas de función intelectual ( 47). Otro estudio asoció altos niveles de manganeso en el agua del grifo con trastornos de conducta hiperactiva en niños (48). Estos y otros informes recientes han generado preocupación sobre los efectos neuroconductuales de la exposición al manganeso en niños (46).

Se informó un solo caso de toxicidad por manganeso en una persona que tomó grandes cantidades de suplementos minerales durante años (49 ), mientras que se informó de otro caso como resultado de una persona que tomó un suplemento herbal chino (36). La toxicidad del manganeso resultante de los alimentos solos no se ha informado en humanos, aunque ciertas dietas vegetarianas podrían proporcionar hasta 20 mg / día de manganeso (4, 32).

Manganeso intravenoso

Se ha observado neurotoxicidad por manganeso en individuos que reciben nutrición parenteral total, tanto como resultado del exceso de manganeso en la solución como como contaminante incidental (50). Los recién nacidos son especialmente vulnerables a la neurotoxicidad relacionada con el manganeso (51). Los bebés que reciben TPN que contiene manganeso pueden estar expuestos a concentraciones de manganeso aproximadamente 100 veces más altas que los bebés amamantados (31). Debido a las posibles toxicidades, algunos argumentan en contra de incluir manganeso en la nutrición parenteral (52).

Individuos con mayor susceptibilidad a la toxicidad del manganeso

• Enfermedad crónica del hígado: el manganeso se elimina del cuerpo principalmente en bilis. Por tanto, la función hepática alterada puede provocar una disminución de la excreción de manganeso. La acumulación de manganeso en personas con cirrosis o insuficiencia hepática puede contribuir a problemas neurológicos y síntomas similares a la enfermedad de Parkinson (1, 34).
• Recién nacidos: el cerebro del recién nacido puede ser más susceptible a la toxicidad del manganeso debido a un mayor expresión de receptores para la proteína transportadora de manganeso (transferrina) en las células nerviosas en desarrollo y la inmadurez del sistema de eliminación de bilis del hígado (4).
• Niños: en comparación con los adultos, los bebés y los niños tienen una mayor absorción de manganeso, así como menor excreción biliar de manganeso (46). Por lo tanto, los niños son especialmente susceptibles a los efectos neurotóxicos negativos del manganeso. De hecho, varios estudios recientes en niños en edad escolar han informado efectos cognitivos y conductuales deletéreos después de una exposición excesiva al manganeso (47, 48, 53).
• Poblaciones con deficiencia de hierro: Se ha demostrado que la deficiencia de hierro aumenta el riesgo de la acumulación de manganeso en el cerebro (14).

Debido a las graves implicaciones de la neurotoxicidad del manganeso, la Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina estableció niveles máximos de ingesta tolerables muy conservadores (UL) para manganeso; los UL se enumeran en la Tabla 3 según la edad (4).

Interacciones farmacológicas

Antiácidos y laxantes que contienen magnesio y el medicamento antibiótico, tetraciclina, puede disminuir la absorción de manganeso si se toma junto con alimentos o suplementos que contienen manganeso (34).

Altos niveles de manganeso en suplementos comercializados para la salud ósea / articular

Dos estudios han encontrado que los suplementos que contienen una combinación de clorhidrato de glucosamina, sulfato de condroitina y ascorbato de manganeso son beneficiosos para aliviar el dolor debido a la osteoartritis de rodilla leve o moderada en comparación con un placebo (54, 55). La dosis de manganeso elemental suministrada por los suplementos fue de 30 mg / día durante ocho semanas en un estudio (55) y de 40 mg / día durante seis meses en el otro (54). No se informaron efectos adversos durante ninguno de los estudios y no se midieron los niveles de manganeso en sangre. Ningún estudio comparó el tratamiento que contenía ascorbato de manganeso con un tratamiento que contenía clorhidrato de glucosamina y sulfato de condroitina sin ascorbato de manganeso, por lo que es imposible determinar si el suplemento habría dado el mismo beneficio sin altas dosis de manganeso.

Recomendación del Instituto Linus Pauling

La ingesta adecuada (IA) de manganeso (2,3 mg / día para hombres adultos y 1,8 mg / día para mujeres adultas) parece suficiente para prevenir la deficiencia en la mayoría de las personas. Se desconoce la ingesta diaria de manganeso con más probabilidades de promover una salud óptima. Siguiendo la recomendación del Instituto Linus Pauling de tomar un suplemento multivitamínico / multimineral que contenga el 100% de los valores diarios (DV) de la mayoría de los nutrientes, generalmente proporcionará 2 mg / día de manganeso además de los alimentos. Debido al potencial de toxicidad y la falta de información con respecto a los beneficios, no se recomienda la suplementación de manganeso más allá del 100% del VD (2 mg / día). Actualmente no hay evidencia de que el consumo de una dieta basada en plantas rica en manganeso resulte en toxicidad por manganeso.

Adultos mayores (> 50 años)

No se sabe que el requerimiento de manganeso sea mayor para los adultos mayores. Sin embargo, la enfermedad hepática es más común en adultos mayores y puede aumentar el riesgo de toxicidad por manganeso al disminuir la eliminación de manganeso del cuerpo (ver Toxicidad). No se recomienda la suplementación de manganeso más allá del 100% del VD (2 mg / día).

Autores y revisores

Escrito originalmente en 2001 por:
Jane Higdon, Ph.D.
Instituto Linus Pauling de la Universidad Estatal de Oregon

Actualizado en junio de 2007 por:
Victoria J. Drake, Ph.D.
Instituto Linus Pauling de Oregon State University

Actualizado en marzo de 2010 por:
Victoria J . Drake, Ph.D.
Instituto Linus Pauling de la Universidad Estatal de Oregon

Revisado en marzo de 2010 por:
Michael Aschner, Ph.D.
Director, Departamento de Nutrición
EB gris Profesor Stahlman de neurociencia
Profesor de pediatría
Profesor de farmacología del Centro médico de la Universidad de Vanderbilt

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