Español

Mangan jest pierwiastkiem mineralnym, który jest zarówno niezbędny pod względem odżywczym, jak i potencjalnie toksyczny. Nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego magię, ponieważ naukowcy wciąż pracują nad zrozumieniem różnorodnych skutków niedoboru manganu i toksyczności manganu w organizmach żywych (1).

Funkcja

Mangan (Mn) odgrywa ważną rolę w wielu procesach fizjologicznych jako składnik wielu enzymów i aktywator innych enzymów (2).

Funkcja antyoksydacyjna

Ponadtlenek manganu dysmutaza (MnSOD) jest głównym enzymem przeciwutleniającym w mitochondriach. Ponieważ mitochondria zużywają ponad 90% tlenu wykorzystywanego przez komórki, są szczególnie podatne na stres oksydacyjny. Rodnik ponadtlenkowy jest jednym z reaktywnych form tlenu wytwarzanych w mitochondriach podczas syntezy ATP. MnSOD katalizuje konwersję rodników ponadtlenkowych do nadtlenku wodoru, który może zostać zredukowany do wody przez inne enzymy przeciwutleniające (3).

Metabolizm

Wiele enzymów aktywowanych manganem odgrywa ważną rolę w metabolizmie węglowodanów, aminokwasów i cholesterolu (4). Karboksylaza pirogronianowa, enzym zawierający mangan, oraz karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa (PEPCK), enzym aktywowany manganem, mają kluczowe znaczenie dla glukoneogenezy – produkcji glukozy z prekursorów niewęglowodanowych. Arginaza, inny enzym zawierający mangan, jest potrzebny wątrobie do cyklu mocznikowego, procesu, który odtruwa amoniak wytwarzany podczas metabolizmu aminokwasów (3). W mózgu enzym aktywowany manganem, syntetaza glutaminy, przekształca aminokwas glutaminian w glutaminę. Glutaminian jest ekscytotoksycznym neuroprzekaźnikiem i prekursorem hamującego neuroprzekaźnika, kwasu γ-aminomasłowego (GABA) (5, 6).

Rozwój kości

Niedobór manganu powoduje nieprawidłowy rozwój szkieletu u wiele gatunków zwierząt. Mangan jest preferowanym kofaktorem enzymów zwanych glikozylotransferazami; te enzymy są niezbędne do syntezy proteoglikanów, które są potrzebne do tworzenia zdrowej chrząstki i kości (7).

Gojenie się ran

Gojenie się ran to złożony proces, który wymaga zwiększonej produkcji kolagenu. Mangan jest niezbędny do aktywacji prolidazy, enzymu, który zapewnia aminokwas prolinę do tworzenia kolagenu w ludzkich komórkach skóry (8). Choroba genetyczna znana jako niedobór prolidazy powoduje między innymi nieprawidłowe gojenie się ran i charakteryzuje się nieprawidłowym metabolizmem manganu (7). Synteza glikozaminoglikanów, która wymaga glikozylotransferaz aktywowanych manganem, może również odgrywać ważną rolę w gojeniu się ran (9).

Interakcje składników odżywczych

Żelazo

Chociaż specyficzne nie określono mechanizmów wchłaniania i transportu manganu, niektóre dowody sugerują, że żelazo i mangan mogą mieć wspólne szlaki wchłaniania i transportu (10). Wchłanianie manganu z posiłku zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości żelaza w posiłku (7). Suplementacja żelaza (60 mg / dzień przez cztery miesiące) wiązała się ze zmniejszeniem poziomu manganu we krwi i zmniejszeniem aktywności MnSOD w białych krwinkach, co wskazuje na zmniejszenie stan odżywienia manganu (11) Dodatkowo, stan żelaza osobnika może wpływać na biodostępność manganu. Jelitowe wchłanianie manganu zwiększa się podczas niedoboru żelaza, a zwiększone zapasy żelaza (poziomy ferrytyny) są związane ze zmniejszeniem wchłaniania manganu (12). Mężczyźni na ogół wchłaniają mniej manganu niż kobiety; może to być związane z faktem, że mężczyźni mają zwykle większe zapasy żelaza niż kobiety (13). Ponadto wykazano, że niedobór żelaza zwiększa ryzyko gromadzenia się manganu w mózgu (14).

Magnez

Wykazano, że suplementacja magnezu (200 mg / dzień) nieznacznie spada biodostępność manganu u zdrowych dorosłych, albo poprzez zmniejszenie wchłaniania manganu, albo poprzez zwiększenie jego wydalania (15).

Wapń

W jednym zestawie badań suplementacja wapnia (500 mg / dzień) nieznacznie zmniejszona biodostępność manganu u zdrowych dorosłych. Mleko jako źródło wapnia miało najmniejszy wpływ, podczas gdy węglan wapnia i fosforan wapnia miały największy wpływ (15). Kilka innych badań wykazało minimalny wpływ suplementacji wapnia na metabolizm manganu (16).

Niedobór

Niedobór manganu zaobserwowano u wielu gatunków zwierząt. Objawy niedoboru manganu obejmują zaburzenia wzrostu, zaburzenia funkcji rozrodczych, nieprawidłowości szkieletu, upośledzoną tolerancję glukozy i zmieniony metabolizm węglowodanów i lipidów. U ludzi wykazanie zespołu niedoboru manganu było mniej wyraźne (2, 7).U dziecka na długotrwałym całkowitym żywieniu pozajelitowym (TPN) bez manganu doszło do demineralizacji kości i zaburzenia wzrostu, które zostały skorygowane przez suplementację manganu (17). Młodzi mężczyźni, którzy byli karmieni dietą niskomanganową, mieli obniżony poziom cholesterolu w surowicy i przemijającą wysypkę skórną (18). Podwyższone były również poziomy wapnia, fosforu i fosfatazy alkalicznej we krwi, co może wskazywać na zwiększoną przebudowę kości w wyniku niedostatecznej ilości manganu w diecie. U młodych kobiet karmionych dietą ubogą w mangan rozwinęła się nieznacznie nieprawidłowa tolerancja glukozy w odpowiedzi na dożylny (IV) wlew glukozy (16). Ogólnie niedobór manganu nie jest powszechny i istnieje większe obawy o toksyczność związaną z nadmierną ekspozycją na mangan (patrz Bezpieczeństwo).

Odpowiednie spożycie (AI)

Ponieważ nie było wystarczających informacji na temat zapotrzebowanie na mangan w celu ustalenia zalecanego dziennego spożycia (RDA), Rada ds.Żywności i Żywienia (FNB) Instytutu Medycyny ustaliła odpowiednie spożycie (AI). Ponieważ jawny niedobór manganu nie został udokumentowany u ludzi stosujących naturalną dietę, FNB oparł AI na średnim spożyciu manganu w diecie, określonym w Total Diet Study – corocznym badaniu zawartości minerałów w reprezentatywnych dietach Amerykanów (4). Wartości AI dla manganu podano w tabeli 1 w miligramach (mg) / dzień według wieku i płci. Zapotrzebowanie na mangan zwiększa się w czasie ciąży i laktacji (4).

Zapobieganie chorobom

Niski poziom manganu w diecie lub niski poziom manganu we krwi lub tkankach jest związany z kilkoma chorobami przewlekłymi. Chociaż obecnie nie uważa się, że niedobór manganu powoduje choroby omówione poniżej, uzasadnione mogą być dalsze badania w celu ustalenia, czy nieoptymalny stan odżywienia manganu przyczynia się do niektórych procesów chorobowych.

Osteoporoza

Kobiety z osteoporozą Stwierdzono, że mają obniżone poziomy manganu w osoczu lub surowicy, a także zwiększoną odpowiedź osocza na doustną dawkę manganu (19, 20), co sugeruje, że mogą mieć niższy poziom manganu niż kobiety bez osteoporozy. Jednak nowsze badanie z udziałem kobiet po menopauzie z osteoporozą i bez niej nie wykazało żadnych różnic w stężeniu manganu w osoczu (21). Badanie przeprowadzone na zdrowych kobietach po menopauzie wykazało, że suplement zawierający mangan (5 mg / dzień), miedź (2,5 mg / dzień) i cynk (15 mg / dzień) w połączeniu z suplementem wapnia (1000 mg / dzień) był bardziej skuteczny niż sam suplement wapnia w zapobieganiu utracie kości kręgosłupa w okresie dwóch lat (22). Jednak obecność innych pierwiastków śladowych w suplemencie uniemożliwia określenie, czy suplementacja manganem była korzystnym środkiem dla utrzymania gęstości mineralnej kości.

Cukrzyca

Niedobór manganu skutkuje glukozą nietolerancji podobnej do cukrzycy u niektórych gatunków zwierząt, ale badania nad poziomem manganu u ludzi chorych na cukrzycę dały mieszane wyniki. W jednym badaniu poziom manganu w pełnej krwi nie różnił się istotnie między 57 diabetykami i 28 osobami z grupy kontrolnej bez cukrzycy (23). Jednak wydalanie manganu z moczem było nieco wyższe u 185 chorych na cukrzycę w porównaniu do 185 osób z grupy kontrolnej bez cukrzycy (24). W badaniu kliniczno-kontrolnym 250 osób z cukrzycą i bez cukrzycy stwierdzono, że osoby z cukrzycą typu 2 miały wyższy poziom manganu w surowicy niż osoby bez cukrzycy (25). Jednak nowsze badanie z udziałem 257 chorych na cukrzycę typu 2 i 166 osób z grupy kontrolnej bez cukrzycy wykazało niższy poziom manganu we krwi u pacjentów z cukrzycą (26). Ponadto badanie funkcjonalnego statusu manganu wykazało, że aktywność enzymu antyoksydacyjnego MnSOD była niższa w białych krwinkach diabetyków niż u osób bez cukrzycy (27). Ani 15 mg, ani 30 mg doustnego manganu nie poprawiło tolerancji glukozy u diabetyków lub osób z grupy kontrolnej bez cukrzycy, gdy podawano je w tym samym czasie, co doustna prowokacja glukozy (28). Chociaż wydaje się, że mangan odgrywa rolę w metabolizmie glukozy, istnieje niewiele dowodów na to, że suplementacja manganem poprawia tolerancję glukozy u osób z cukrzycą lub bez cukrzycy.

Padaczka (zaburzenia napadowe)

Szczury z niedoborem manganu są bardziej podatne na ataki niż szczury z wystarczającą ilością manganu, a szczury genetycznie podatne na padaczkę mają niższy niż normalny poziom manganu w mózgu i we krwi. Niektóre podgrupy ludzi z padaczką mają podobno niższe poziomy manganu we krwi pełnej niż kontrole bez padaczki. Jedno z badań wykazało, że poziomy manganu we krwi osób z padaczką niewiadomego pochodzenia były niższe niż u osób, u których padaczka była wywołana urazem (np. Urazem głowy) lub chorobą, co sugeruje możliwy związek genetyczny między padaczką a nieprawidłowym metabolizmem manganu. Chociaż niedobór manganu nie wydaje się być przyczyną epilepsji u ludzi, związek między metabolizmem manganu a padaczką zasługuje na dalsze badania (7, 29).

Źródła

Źródła żywności

W Stanach Zjednoczonych szacunkowe średnie spożycie manganu w diecie wynosi od 2,1 do 2,3 mg / dzień dla mężczyzn i 1,6 do 1,8 mg / dzień dla kobiet. Osoby stosujące dietę wegetariańską i dietę zachodnią mogą mieć spożycie manganu nawet do 10,9 mg / dzień (4). Bogate źródła manganu obejmują pełne ziarna, orzechy, warzywa liściaste i herbaty. Pokarmy bogate w kwas fitynowy, takie jak fasola, nasiona, orzechy, produkty pełnoziarniste i produkty sojowe lub produkty bogate w kwas szczawiowy, takie jak kapusta, szpinak i słodkie ziemniaki, mogą nieznacznie hamować wchłanianie manganu. Chociaż herbaty są bogatym źródłem manganu, garbniki obecne w herbacie mogą umiarkowanie zmniejszać wchłanianie manganu (15). Stwierdzono, że spożycie innych minerałów, w tym żelaza, wapnia i fosforu, ogranicza retencję manganu (4). Zawartość manganu w niektórych pokarmach bogatych w mangan jest podana w miligramach (mg) w Tabeli 2. Aby uzyskać więcej informacji na temat zawartości składników odżywczych w żywności, wyszukaj w witrynie USDA FoodData Central (30).

Mleko matki i preparaty dla niemowląt

Niemowlęta są narażone na różne ilości manganu w zależności od ich źródła pożywienia. Stężenia manganu w mleku matki, mleku krowiego i mieszance sojowej wahają się od 3 do 10 mikrogramów / litr (μg / L), odpowiednio 30 do 50 μg / l i 200 do 300 μg / l. Jednak biodostępność manganu z mleka matki jest wyższa niż w preparatach dla niemowląt, a niedobory manganu u niemowląt karmionych piersią lub toksyczność u niemowląt karmionych mieszanką niemowląt nie odnotowano (31).

Woda

Stężenia manganu w wodzie pitnej wahają się od 1 do 100 μg / l, ale większość źródeł zawiera mniej niż 10 μg / l (32 Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) zaleca 0,05 mg (50 μg) / l jako maksymalne dopuszczalne stężenie manganu w wodzie pitnej (33).

Suplementy

W suplementach występuje kilka form manganu, w tym glukonian manganu, siarczan manganu, askorbinian manganu i chelaty aminokwasowe manganu. Mangan jest dostępny jako samodzielny suplement lub w połączeniu z produktami (34). Stosunkowo wysokie poziomy askorbinianu manganu można znaleźć w produkcie dla zdrowia kości / stawów zawierającym siarczan chondroityny i chlorowodorek glukozaminy (patrz Bezpieczeństwo).

Bezpieczeństwo

Toksyczność

Wdychany mangan

Toksyczność manganu może powodować wiele problemów neurologicznych i jest dobrze znanym zagrożeniem dla zdrowia osób, które wdychają pył manganu, takich jak spawacze i huty (1, 4). W przeciwieństwie do manganu spożywanego wziewnie, mangan jest transportowany bezpośrednio do mózgu, zanim zostanie zmetabolizowany w wątrobie (35). Objawy toksyczności manganu na ogół pojawiają się powoli w okresie miesięcy lub lat. W swojej najgorszej postaci toksyczność manganu może skutkować trwałym zaburzeniem neurologicznym z objawami podobnymi do objawów choroby Parkinsona, w tym drżeniem, trudnościami w chodzeniu i skurczami mięśni twarzy. Zespół ten, często nazywany manganizmem, jest czasami poprzedzony objawami psychiatrycznymi, takie jak drażliwość, agresywność, a nawet omamy (36, 37). Ponadto środowiskowe lub zawodowe wdychanie manganu może powodować reakcję zapalną płuc (38). Kliniczne objawy skutków dla płuc obejmują kaszel, ostre zapalenie oskrzeli i zmniejszone czynność płuc (39).

Trikarbonylometylocyklopentadienylomangan (MMT)

MMT to związek zawierający mangan stosowany w benzynie jako dodatek przeciwstukowy. Chociaż został użyty do tego w Kanadzie przez ponad 20 lat niepewność co do niekorzystnych skutków zdrowotnych wdychanych spalin powstrzymywała amerykańską Agencję Ochrony Środowiska przed zatwierdzeniem jej stosowania w benzynie bezołowiowej. W 1995 r. orzeczenie sądu USA przyznało MMT e do powszechnego stosowania w benzynie bezołowiowej (35). Badanie przeprowadzone w Montrealu, gdzie MMT było używane od ponad 10 lat, wykazało, że poziomy manganu w powietrzu są podobne do tych na obszarach, gdzie MMT nie był używany (40). Nowsze badanie kanadyjskie wykazało wyższe stężenia manganu respirabilnego na obszarach miejskich w porównaniu z obszarami wiejskimi, ale średnie stężenia w obu obszarach były poniżej bezpiecznego poziomu określonego przez US EPA (41). Wpływ długotrwałego narażenia na niskie poziomy produktów spalania MMT nie został jednak dogłębnie oceniony i będzie wymagał dodatkowych badań (42).

Połknięty mangan

Ograniczone dowody sugerują że wysokie spożycie manganu z wody pitnej może wiązać się z objawami neurologicznymi podobnymi do objawów choroby Parkinsona. Ciężkie objawy neurologiczne odnotowano u 25 osób, które piły wodę zanieczyszczoną manganem i prawdopodobnie innymi zanieczyszczeniami z baterii z suchymi ogniwami przez dwie do trzech miesięcy (43). Stwierdzono, że poziom manganu w wodzie wynosi 14 mg / litr (mg / l) prawie dwa miesiące po wystąpieniu objawów i mógł już spadać (1). Badanie przeprowadzone na starszych osobach dorosłych w Grecji wykazało dużą częstość występowania chorób neurologicznych. objawy u osób narażonych na kontakt z wodą na poziomie 1,8 do 2 manganu.3 mg / l (44), podczas gdy badanie w Niemczech nie wykazało dowodów na zwiększone objawy neurologiczne u osób pijących wodę o zawartości manganu od 0,3 do 2,2 mg / l w porównaniu do wody pitnej zawierającej mniej niż 0,05 mg / l (45) . Mangan w wodzie pitnej może być bardziej biodostępny niż mangan w pożywieniu. Jednak żadne z badań nie mierzyło manganu w diecie, więc całkowite spożycie manganu w tych przypadkach nie jest znane. W Stanach Zjednoczonych EPA zaleca 0,05 mg / l jako maksymalne dopuszczalne stężenie manganu w wodzie pitnej (33).

Ponadto, nowsze badania wykazały, że dzieci narażone na wysoki poziom manganu podczas kontaktu z wodą pitną deficyty poznawcze i behawioralne (46). Na przykład badanie przekrojowe z udziałem 142 10-letnich dzieci, które były narażone na średnie stężenie manganu w wodzie wynoszące 0,8 mg / l, wykazało, że dzieci narażone na wyższe poziomy manganu miały znacznie niższe wyniki w trzech testach funkcji intelektualnej ( 47). Inne badanie wiązało wysoki poziom manganu w wodzie wodociągowej z nadpobudliwymi zaburzeniami zachowania u dzieci (48). Te i inne niedawne doniesienia wzbudziły obawy co do neurobehawioralnych skutków ekspozycji na mangan u dzieci (46).

Zgłoszono pojedynczy przypadek toksyczności manganu u osoby, która przez lata przyjmowała duże ilości suplementów mineralnych (49 ), podczas gdy inny przypadek był wynikiem przyjmowania przez osobę suplementu ziołowego chińskiego (36). Nie odnotowano toksyczności manganu wynikającej z samego pożywienia u ludzi, mimo że niektóre diety wegetariańskie mogą dostarczyć do 20 mg manganu dziennie (4, 32).

Mangan podawany dożylnie

Neurotoksyczność manganu obserwowano u osób otrzymujących całkowite żywienie pozajelitowe, zarówno w wyniku nadmiernej ilości manganu w roztworze, jak i przypadkowego zanieczyszczenia (50). Noworodki są szczególnie podatne na neurotoksyczność związaną z manganem (51). Niemowlęta otrzymujące TPN zawierające mangan mogą być narażone na stężenie manganu około 100-krotnie większe niż niemowlęta karmione piersią (31). Ze względu na potencjalną toksyczność niektórzy argumentują przeciwko włączaniu manganu do żywienia pozajelitowego (52).

Osoby o zwiększonej podatności na toksyczność manganu

• Przewlekła choroba wątroby: Mangan jest eliminowany z organizmu ciało głównie w żółci. Zatem upośledzenie czynności wątroby może prowadzić do zmniejszenia wydalania manganu. Nagromadzenie manganu u osób z marskością wątroby lub niewydolnością wątroby może przyczyniać się do problemów neurologicznych i objawów podobnych do choroby Parkinsona (1, 34).
• Noworodki: mózg noworodka może być bardziej podatny na toksyczność manganu z powodu większa ekspresja receptorów dla białka transportującego mangan (transferynę) w rozwijających się komórkach nerwowych i niedojrzałość układu eliminacji żółci w wątrobie (4).
• Dzieci: W porównaniu z dorosłymi niemowlęta i dzieci mają wyższą wchłanianie manganu, a także mniejsze wydalanie manganu z żółcią (46). Dlatego dzieci są szczególnie podatne na wszelkie negatywne, neurotoksyczne skutki działania manganu. Rzeczywiście, kilka niedawnych badań z udziałem dzieci w wieku szkolnym wykazało szkodliwe skutki poznawcze i behawioralne po nadmiernej ekspozycji na mangan (47, 48, 53).
• Populacje z niedoborem żelaza: wykazano, że niedobór żelaza zwiększa ryzyko akumulacji manganu w mózgu (14).

Ze względu na poważne konsekwencje neurotoksyczności manganu, Rada ds.Żywności i Żywienia (FNB) Instytutu Medycyny ustaliła bardzo konserwatywne tolerowane górne poziomy spożycia (UL) dla manganu; UL są wymienione w Tabeli 3 według wieku (4).

Interakcje leków

Leki zobojętniające i przeczyszczające zawierające magnez oraz antybiotyki, tetracyklina może zmniejszać wchłanianie manganu, jeśli jest przyjmowana razem z pokarmami lub suplementami zawierającymi mangan (34).

Wysokie poziomy manganu w suplementach sprzedawanych dla zdrowia kości / stawów

Dwa badania wykazały, że suplementy zawierające kombinację chlorowodorku glukozaminy, siarczanu chondroityny i askorbinianu manganu są korzystne w łagodzeniu bólu z powodu łagodnej lub umiarkowanej choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego w porównaniu z placebo (54, 55). W jednym badaniu (55) dawka pierwiastkowego manganu dostarczana przez suplementy wynosiła 30 mg / dobę przez osiem tygodni (55) i 40 mg / dobę przez sześć miesięcy w drugim (54). W żadnym z badań nie odnotowano żadnych skutków ubocznych, a stężenia manganu we krwi nie były mierzone. Żadne z badań nie porównywało leczenia zawierającego askorbinian manganu z zabiegiem zawierającym chlorowodorek glukozaminy i siarczan chondroityny bez askorbinianu manganu, więc nie można ustalić, czy suplement przyniósłby takie same korzyści bez dużych dawek manganu. Zalecenie Instytutu Linusa Paulinga

Wydaje się, że odpowiednie spożycie (AI) manganu (2,3 mg dziennie dla dorosłych mężczyzn i 1,8 mg dziennie dla dorosłych kobiet) jest wystarczające, aby zapobiec niedoborom u większości osób. Nie jest znane dzienne spożycie manganu, które najprawdopodobniej sprzyja optymalnemu zdrowiu. Postępując zgodnie z zaleceniami Instytutu Linusa Paulinga, aby przyjmować suplementy multiwitaminowe / multimineralne zawierające 100% wartości dziennych (DV) większości składników odżywczych, na ogół dostarczają 2 mg manganu dziennie oprócz tego w pożywieniu. Ze względu na potencjalną toksyczność i brak informacji dotyczących korzyści, suplementacja manganu powyżej 100% DV (2 mg / dzień) nie jest zalecana. Obecnie nie ma dowodów na to, że spożywanie bogatej w mangan diety roślinnej powoduje toksyczność manganu.

Starsi dorośli (> 50 lat)

Nie wiadomo, czy zapotrzebowanie na mangan jest wyższe u osób starszych. Jednak choroba wątroby występuje częściej u osób starszych i może zwiększać ryzyko toksyczności manganu poprzez zmniejszanie eliminacji manganu z organizmu (patrz Toksyczność). Nie zaleca się suplementacji manganu powyżej 100% DV (2 mg / dzień).

Autorzy i recenzenci

Oryginalnie napisane w 2001 roku przez:
dr Jane Higdon
Linus Pauling Institute
Oregon State University

Zaktualizowany w czerwcu 2007 r. przez:
Dr Victoria J. Drake
Instytut Linusa Paulinga
Oregon State University

Zaktualizowano w marcu 2010 r. przez:
Victoria J Drake, Drake, Instytut Linusa Paulinga na Uniwersytecie Stanowym w Oregonie

Recenzja w marcu 2010 r. Przez:
dr Michael Aschner
Przewodniczący Wydziału Żywienia
Szary EB Stahlman Professor of Neuroscience
Professor of Pediatrics
Professor of Pharmacology
Vanderbilt University Medical Center

Copyright 2001-2021 Linus Pauling Institute