Español

Manganul este un element mineral atât esențial din punct de vedere nutrițional, cât și potențial toxic. Derivarea numelui său din cuvântul grecesc pentru magie rămâne adecvată, deoarece oamenii de știință încă lucrează pentru a înțelege diversele efecte ale deficitului de mangan și ale toxicității manganului în organismele vii (1).

Funcția

Manganul (Mn) joacă un rol important într-o serie de procese fiziologice ca constituent al mai multor enzime și activator al altor enzime (2).

Funcția antioxidantă

Superoxidul de mangan dismutaza (MnSOD) este principala enzimă antioxidantă din mitocondrii. Deoarece mitocondriile consumă peste 90% din oxigenul utilizat de celule, acestea sunt deosebit de vulnerabile la stresul oxidativ. Radicalul superoxid este una dintre speciile reactive de oxigen produse în mitocondrii în timpul sintezei ATP. MnSOD catalizează conversia radicalilor superoxizi în peroxid de hidrogen, care poate fi redus în apă de alte enzime antioxidante (3).

Metabolism

Un număr de enzime activate de mangan joacă un rol important în metabolismul glucidelor, aminoacizilor și colesterolului (4). Piruvatul carboxilază, o enzimă care conține mangan, și fosfoenolpiruvatul carboxicinaza (PEPCK), o enzimă activată cu mangan, sunt esențiale în gluconeogeneză – producția de glucoză din precursori fără carbohidrați. Arginaza, o altă enzimă care conține mangan, este necesară de către ficat pentru ciclul ureei, un proces care detoxifică amoniacul generat în timpul metabolismului aminoacizilor (3). În creier, enzima activată cu mangan, glutamina sintetază, transformă aminoacidul glutamat în glutamină. Glutamatul este un neurotransmițător excitotoxic și un precursor al unui neurotransmițător inhibitor, acidul γ-aminobutiric (GABA) (5, 6). o serie de specii de animale. Manganul este cofactorul preferat al enzimelor numite glicoziltransferaze; aceste enzime sunt necesare pentru sinteza proteoglicanilor care sunt necesari pentru formarea cartilajului și a oaselor sănătoase (7). de colagen. Manganul este necesar pentru activarea prolidazei, o enzimă care funcționează pentru a furniza aminoacidul, prolina, pentru formarea de colagen în celulele pielii umane (8). O tulburare genetică cunoscută sub numele de deficit de prolidază are ca rezultat vindecarea anormală a rănilor, printre alte probleme, și se caracterizează prin metabolism anormal al manganului (7). Sinteza glicozaminoglicanului, care necesită glicoziltransferazele activate de mangan, poate juca, de asemenea, un rol important în vindecarea rănilor (9).

Interacțiuni nutrienți

Fier

Deși specificul mecanismele pentru absorbția și transportul manganului nu au fost determinate, unele dovezi sugerează că fierul și manganul pot împărți căile comune de absorbție și transport (10). Absorbția de mangan dintr-o masă scade odată cu creșterea conținutului de fier al mesei (7). Suplimentarea cu fier (60 mg / zi timp de patru luni) a fost asociată cu scăderea nivelului de mangan din sânge și scăderea activității MnSOD în globulele albe din sânge, indicând o reducere a starea nutrițională a manganului (11). În plus, starea de fier a unui individ poate afecta biodisponibilitatea manganului. Absorbția intestinală a manganului este crescută în timpul deficitului de fier, iar depozitele crescute de fier (nivelurile de feritină) sunt asociate cu absorbția scăzută a manganului (12). Bărbații absorb în general mai puțin mangan decât femeile; acest lucru poate fi legat de faptul că bărbații au, de obicei, depozite de fier mai mari decât femeile (13). Mai mult, s-a demonstrat că deficitul de fier crește riscul de acumulare de mangan în creier (14).

Magneziu

S-a demonstrat că magneziul suplimentar (200 mg / zi) scade ușor biodisponibilitatea manganului la adulții sănătoși, fie prin scăderea absorbției manganului, fie prin creșterea excreției acestuia (15).

Calciu

Într-un set de studii, calciu suplimentar (500 mg / zi) ușor scăderea biodisponibilității manganului la adulții sănătoși. Ca sursă de calciu, laptele a avut cel mai mic efect, în timp ce carbonatul de calciu și fosfatul de calciu au avut cel mai mare efect (15). Mai multe alte studii au găsit efecte minime ale calciului suplimentar asupra metabolismului manganului (16).

Deficiență

Deficitul de mangan a fost observat la mai multe specii de animale. Semnele deficitului de mangan includ creșterea afectată, funcția reproductivă afectată, anomalii scheletice, toleranța la glucoză alterată și metabolismul modificat al carbohidraților și lipidelor. La om, demonstrarea unui sindrom de deficit de mangan a fost mai puțin clară (2, 7).Un copil cu nutriție parenterală totală pe termen lung (TPN) lipsit de mangan a dezvoltat demineralizarea osoasă și creșterea afectată, care au fost corectate prin suplimentarea cu mangan (17). Tinerii care au fost hrăniți cu o dietă cu conținut scăzut de mangan au dezvoltat niveluri scăzute de colesterol seric și o erupție cutanată tranzitorie (18). Nivelurile de calciu, fosfor și fosfatază alcalină din sânge au fost, de asemenea, crescute, ceea ce poate indica creșterea remodelării osoase ca urmare a insuficienței manganului alimentar. Femeile tinere hrănite cu o dietă săracă în mangan au dezvoltat o toleranță ușor anormală la glucoză ca răspuns la o perfuzie intravenoasă (IV) de glucoză (16). În general, deficiența de mangan nu este comună și există mai multă îngrijorare pentru toxicitatea legată de supraexpunerea la mangan (a se vedea Siguranța).

Aportul adecvat (AI)

Deoarece nu existau suficiente informații cu privire la cerințele de mangan pentru a stabili o dietă recomandată (ADR), Consiliul pentru alimente și nutriție (FNB) al Institutului de Medicină a stabilit un aport adecvat (AI). Deoarece deficiența evidentă de mangan nu a fost documentată la oamenii care consumă diete naturale, FNB a bazat AI pe aporturile dietetice medii de mangan determinate de Total Diet Study – un studiu anual al conținutului de minerale din dietele americane reprezentative (4). Valorile AI pentru mangan sunt enumerate în Tabelul 1 în miligrame (mg) / zi în funcție de vârstă și sex. Cerințele de mangan sunt crescute în timpul sarcinii și alăptării (4).

Prevenirea bolilor

Mangan dietetic scăzut sau niveluri scăzute de mangan din sânge sau țesuturi au fost asociate cu mai multe boli cronice. Deși în prezent nu se crede că insuficiența de mangan cauzează bolile discutate mai jos, se pot justifica mai multe cercetări pentru a determina dacă starea nutrițională de mangan suboptim contribuie la anumite procese ale bolii.

Osteoporoză

Femeile cu osteoporoză s-a constatat că au scăzut nivelurile plasmatice sau serice de mangan și, de asemenea, un răspuns plasmatic îmbunătățit la o doză orală de mangan (19, 20), sugerând că acestea pot avea un statut de mangan mai scăzut decât femeile fără osteoporoză. Cu toate acestea, un studiu mai recent la femeile aflate în postmenopauză cu și fără osteoporoză nu a găsit nicio diferență în nivelurile plasmatice de mangan (21). Un studiu efectuat pe femei sănătoase în postmenopauză a constatat că un supliment care conține mangan (5 mg / zi), cupru (2,5 mg / zi) și zinc (15 mg / zi) în combinație cu un supliment de calciu (1.000 mg / zi) a fost mai eficient decât suplimentul de calciu singur în prevenirea pierderii osoase spinale pe o perioadă de doi ani (22). Cu toate acestea, prezența altor oligoelemente în supliment face imposibilă determinarea dacă suplimentarea cu mangan a fost agentul benefic pentru menținerea densității minerale osoase.

Diabet zaharat

Deficitul de mangan are ca rezultat glucoza intoleranță similară diabetului zaharat la unele specii de animale, dar studiile care examinează starea de mangan a oamenilor diabetici au generat rezultate mixte. Într-un studiu, nivelurile de mangan din sângele integral nu au diferit semnificativ între 57 de diabetici și 28 de martori non-diabetici (23). Cu toate acestea, excreția urinară de mangan a avut tendința de a fi ușor mai mare la 185 de diabetici, comparativ cu 185 de martori non-diabetici (24). Un studiu caz-control pe 250 de indivizi diabetici și non-diabetici a constatat că indivizii diabetici de tip 2 aveau niveluri serice mai mari de mangan decât non-diabetici (25). Cu toate acestea, un studiu mai recent efectuat pe 257 de diabetici de tip 2 și 166 de martori non-diabetici a constatat niveluri mai scăzute de mangan la pacienții cu diabet zaharat (26). În plus, un studiu al stării funcționale a manganului a constatat că activitatea enzimei antioxidante, MnSOD, a fost mai scăzută în celulele albe din sânge ale diabeticilor decât la non-diabetici (27). Nici 15 mg și nici 30 mg de mangan oral nu au îmbunătățit toleranța la glucoză la pacienții cu diabet zaharat sau non-diabetici atunci când au fost administrate în același timp cu o provocare de glucoză orală (28). Deși manganul pare să joace un rol în metabolismul glucozei, există puține dovezi că suplimentarea cu mangan îmbunătățește toleranța la glucoză la persoanele diabetice sau non-diabetice.

Epilepsia (tulburări convulsive)

Șobolanii cu deficiență de mangan sunt mai susceptibili la convulsii decât șobolanii cu suficientă cantitate de mangan, iar șobolanii care sunt predispuși genetic la epilepsie au niveluri mai scăzute decât cele normale de mangan din creier și sânge. Anumite subgrupuri de oameni cu epilepsie au raportat niveluri mai scăzute de mangan din sângele integral decât martorii non-epileptici. Un studiu a constatat că nivelurile de mangan din sânge ale persoanelor cu epilepsie de origine necunoscută au fost mai mici decât cele ale persoanelor a căror epilepsie a fost indusă de traume (de exemplu, leziuni ale capului) sau de boli, sugerând o posibilă relație genetică între epilepsie și metabolismul anormal al manganului. În timp ce deficitul de mangan nu pare a fi o cauză a epilepsiei la om, relația dintre metabolismul manganului și epilepsie merită cercetări suplimentare (7, 29).

Surse

Surse de hrană

În SUA, aportul mediu estimat de mangan este între 2,1 și 2,3 mg / zi pentru bărbați și 1,6 până la 1,8 mg / zi pentru femei. Persoanele care consumă diete vegetariene și diete de tip occidental pot avea aporturi de mangan până la 10,9 mg / zi (4). Sursele bogate de mangan includ cereale integrale, nuci, legume cu frunze și ceaiuri. Alimentele bogate în acid fitic, cum ar fi fasolea, semințele, nucile, cerealele integrale și produsele din soia, sau alimentele bogate în acid oxalic, cum ar fi varza, spanacul și cartofii dulci, pot inhiba ușor absorbția manganului. Deși ceaiurile sunt surse bogate de mangan, taninurile prezente în ceai pot reduce moderat absorbția manganului (15). S-a constatat că aportul de alte minerale, inclusiv fier, calciu și fosfor, limitează retenția de mangan (4). Conținutul de mangan al unor alimente bogate în mangan este listat în miligrame (mg) în tabelul 2. Pentru mai multe informații despre conținutul de nutrienți al alimentelor, căutați în FoodData Central (30) din USDA.

Laptele matern și formulele pentru sugari

Sugarii sunt expuși la cantități variate de mangan în funcție de sursa lor de nutriție. Concentrațiile de mangan în laptele matern, formula pe bază de vacă și formula pe bază de soia variază de la 3 la 10 micrograme / litru (μg / L), 30 până la 50 μg / L și, respectiv, 200 până la 300 μg / L. Cu toate acestea, biodisponibilitatea manganului din laptele matern este mai mare decât din formulele pentru sugari și deficiențele de mangan la sugarii alăptați sau toxicitățile la hrana cu formulă sugarii nu au fost raportați (31).

Apă

Concentrațiile de mangan în apa potabilă variază de la 1 la 100 μg / L, dar cele mai multe surse conțin mai puțin de 10 μg / L (32 Agenția SUA pentru Protecția Mediului (EPA) recomandă 0,05 mg (50 μg) / L ca concentrație maximă admisibilă de mangan în apa potabilă (33).

Suplimente

În suplimente se găsesc mai multe forme de mangan, inclusiv gluconat de mangan, sulfat de mangan, ascorbat de mangan și chelați de aminoacizi ai manganului. Manganul este disponibil ca supliment de sine stătător sau în produse combinate (34). Niveluri relativ ridicate de ascorbat de mangan pot fi găsite într-un produs pentru sănătatea oaselor / articulațiilor care conține sulfat de condroitină și clorhidrat de glucozamină (vezi Siguranță).

Siguranță

Toxicitate

Manganul inhalat

Toxicitatea manganului poate duce la multiple probleme neurologice și reprezintă un pericol pentru sănătate bine recunoscut pentru persoanele care inhalează praful de mangan, cum ar fi sudorii și topitorii (1, 4). Spre deosebire de manganul ingerat, manganul inhalat este transportat direct la creier înainte de a putea fi metabolizat în ficat (35). Simptomele toxicității manganului apar în general lent pe o perioadă de luni până la ani. În cea mai gravă formă a sa, toxicitatea manganului poate duce la o tulburare neurologică permanentă cu simptome similare cu cele ale bolii Parkinson, inclusiv tremurături, dificultăți de mers și spasme ale mușchilor faciali. Acest sindrom, adesea numit manganism, este uneori precedat de simptome psihiatrice, precum iritabilitate, agresivitate și chiar halucinații (36, 37). În plus, inhalarea de mediu sau ocupațională a manganului poate provoca un răspuns inflamator în plămâni (38). Simptomele clinice ale efectelor asupra plămânului includ tuse, bronșită acută și scăderea funcția pulmonară (39).

Metilciclopentadienil mangan tricarbonil (MMT)

MMT este un compus care conține mangan utilizat în benzină ca aditiv anti-lovire. Deși a fost folosit pentru acest lucru în Canada de mai bine de 20 de ani, incertitudinea cu privire la efectele negative asupra sănătății cauzate de emisiile de gaze de eșapament prin inhalare a împiedicat APE SUA să aprobe utilizarea acestuia în benzina fără plumb. În 1995, o decizie a instanței americane a făcut MMT disponibil Pentru utilizare pe scară largă în benzina fără plumb (35). Un studiu efectuat în Montreal, unde MMT a fost utilizat de mai bine de 10 ani, a constatat că nivelurile de mangan din aer sunt similare cu cele din zonele în care MMT nu a fost utilizat (40). Un studiu canadian mai recent a constatat concentrații mai mari de mangan respirabil într-o zonă urbană față de o zonă rurală, dar concentrațiile medii în ambele zone au fost sub nivelul de siguranță stabilit de APE din SUA (41). Impactul expunerii pe termen lung la niveluri scăzute de produse de ardere MMT, totuși, nu a fost evaluat temeinic și va necesita un studiu suplimentar (42).

Mangan ingerat

Dovezi limitate sugerează că aporturile mari de mangan din apa potabilă pot fi asociate cu simptome neurologice similare cu cele ale bolii Parkinson. Simptome neurologice severe au fost raportate la 25 de persoane care au băut apă contaminată cu mangan și probabil alți contaminanți, din baterii cu celule uscate timp de două până la trei. (43). Nivelurile de apă de mangan s-au dovedit a fi de 14 mg / litru (mg / L) la aproape două luni de la apariția simptomelor și poate că au scăzut deja (1). Un studiu al adulților în vârstă din Grecia a constatat o prevalență ridicată a simptome la cei expuși la niveluri de apă de mangan de 1,8 până la 2.3 mg / L (44), în timp ce un studiu efectuat în Germania nu a găsit dovezi ale simptomelor neurologice crescute la persoanele care consumă apă cu niveluri de mangan variind de la 0,3 la 2,2 mg / L comparativ cu cele de apă potabilă care conțin mai puțin de 0,05 mg / L (45) . Manganul din apa potabilă poate fi mai biodisponibil decât manganul din alimente. Cu toate acestea, niciunul dintre studii nu a măsurat manganul dietetic, astfel încât aportul total de mangan în aceste cazuri nu este cunoscut. În SUA, APE recomandă 0,05 mg / L ca concentrație maximă admisibilă de mangan în apa potabilă (33).

În plus, studii mai recente au arătat că copiii expuși la niveluri ridicate de mangan prin experiența apei potabile deficitele cognitive și comportamentale (46). De exemplu, un studiu transversal pe 142 de copii de 10 ani, care au fost expuși la o concentrație medie de apă de mangan de 0,8 mg / L, a constatat că copiii expuși la niveluri mai ridicate de mangan au avut scoruri semnificativ mai mici la trei teste ale funcției intelectuale ( 47). Un alt studiu a asociat niveluri ridicate de mangan din apa de la robinet cu tulburări de comportament hiperactiv la copii (48). Aceste și alte rapoarte recente au ridicat îngrijorarea cu privire la efectele neurocomportamentale ale expunerii la mangan la copii (46).

Un singur caz de toxicitate la mangan a fost raportat la o persoană care a luat cantități mari de suplimente minerale de ani de zile (49). ), în timp ce un alt caz a fost raportat ca urmare a unei persoane care a luat un supliment chinezesc pe bază de plante (36). Toxicitatea pe mangan rezultată numai din alimente nu a fost raportată la om, chiar dacă anumite diete vegetariene ar putea furniza până la 20 mg / zi de mangan (4, 32).

Mangan intravenos

Neurotoxicitatea manganului a fost observată la persoanele care primesc nutriție parenterală totală, atât ca urmare a excesului de mangan în soluție, cât și ca contaminant incidental (50). Nou-născuții sunt deosebit de vulnerabili la neurotoxicitatea legată de mangan (51). Sugarii care primesc TPN cu conținut de mangan pot fi expuși la concentrații de mangan de aproximativ 100 de ori mai mari decât sugarii alăptați (31). Din cauza potențialelor toxicități, unii argumentează împotriva includerii manganului în nutriția parenterală (52).

Persoane cu susceptibilitate crescută la toxicitatea manganului

• Boală hepatică cronică: Manganul este eliminat din corp în principal în bilă. Astfel, afectarea funcției hepatice poate duce la scăderea excreției de mangan. Acumularea de mangan la persoanele cu ciroză sau insuficiență hepatică poate contribui la probleme neurologice și la simptome asemănătoare bolii Parkinson (1, 34).
• Nou-născuți: creierul nou-născut poate fi mai susceptibil la toxicitatea manganului din cauza o expresie mai mare a receptorilor pentru proteina de transport mangan (transferrina) în celulele nervoase în curs de dezvoltare și imaturitatea sistemului de eliminare a bilei ficatului (4).
• Copii: comparativ cu adulții, sugarii și copiii au absorbția manganului, precum și excreția biliară inferioară a manganului (46). Astfel, copiii sunt deosebit de sensibili la orice efect negativ, neurotoxic al manganului. Într-adevăr, mai multe studii recente la copii în vârstă de școală au raportat efecte cognitive și comportamentale dăunătoare după expunerea excesivă la mangan (47, 48, 53).
• Populații cu deficit de fier: s-a demonstrat că deficitul de fier crește riscul a acumulării de mangan în creier (14).

Datorită implicațiilor severe ale neurotoxicității manganului, Consiliul pentru Alimentație și Nutriție (FNB) al Institutului de Medicină a stabilit niveluri de consum superioare tolerabile foarte conservatoare. (UL) pentru mangan; UL-urile sunt enumerate în Tabelul 3 în funcție de vârstă (4).

Interacțiuni medicamentoase

Antiacide și laxative care conțin magneziu și medicamentul antibiotic, tetraciclină, poate reduce absorbția manganului dacă este luat împreună cu alimente sau suplimente care conțin mangan (34).

Niveluri ridicate de mangan în suplimentele comercializate pentru sănătatea oaselor / articulațiilor

Două studii au constatat că suplimentele care conțin o combinație de glucozamină clorhidrat, sulfat de condroitină și ascorbat de mangan sunt benefice în ameliorarea durerii datorită osteoartritei ușoare sau moderate a genunchiului în comparație cu un placebo (54, 55). Doza de mangan elementar furnizată de suplimente a fost de 30 mg / zi timp de opt săptămâni într-un studiu (55) și 40 mg / zi timp de șase luni în celălalt (54). Nu au fost raportate efecte adverse în timpul nici unui studiu, iar nivelurile de mangan din sânge nu au fost măsurate. Niciun studiu nu a comparat tratamentul care conține ascorbat de mangan cu un tratament care conține clorhidrat de glucozamină și sulfat de condroitină fără ascorbat de mangan, deci este imposibil să se determine dacă suplimentul ar fi rezultat în același beneficiu fără doze mari de mangan.

Recomandarea Institutului Linus Pauling

Aportul adecvat (AI) pentru mangan (2,3 mg / zi pentru bărbații adulți și 1,8 mg / zi pentru femeile adulte) pare suficient pentru a preveni deficiența la majoritatea persoanelor. Nu se cunoaște aportul zilnic de mangan cel mai probabil să favorizeze o sănătate optimă. În urma recomandării Institutului Linus Pauling de a lua un supliment multivitaminic / multimineral care conține 100% din valorile zilnice (DV) ale majorității substanțelor nutritive va furniza, în general, 2 mg / zi de mangan, în plus față de cel din alimente. Datorită potențialului de toxicitate și a lipsei de informații cu privire la beneficii, suplimentarea cu mangan peste 100% din DV (2 mg / zi) nu este recomandată. În prezent, nu există dovezi că consumul unei diete pe bază de plante bogate în mangan duce la toxicitate pe mangan.

Adulții în vârstă (> 50 de ani)

Nu se știe că cerința pentru mangan este mai mare pentru adulții în vârstă. Cu toate acestea, boala hepatică este mai frecventă la adulții în vârstă și poate crește riscul de toxicitate pe mangan prin scăderea eliminării manganului din organism (vezi Toxicitate). Nu este recomandată suplimentarea cu mangan peste 100% din DV (2 mg / zi).

Autori și recenzori

Scris inițial în 2001 de:
Jane Higdon, dr.
Institutul Linus Pauling din Oregon State University

Actualizat în iunie 2007 de:
Victoria J. Drake, dr.
Institutul Linus Pauling
Universitatea de Stat din Oregon

Actualizat în martie 2010 de:
Victoria J Drake, doctorat
Institutul Linus Pauling
Universitatea de Stat din Oregon

Revizuit în martie 2010 de: Michael Aschner, doctorat
președinte, Departamentul de nutriție
Grey EB Stahlman profesor de neuroștiințe
profesor de pediatrie
profesor de farmacologie
Centrul Medical al Universității Vanderbilt

Copyright 2001-2021 Linus Pauling Institute