Марганець

Марганець (Mn) є важливим елементом для метаболічних шляхів, але, як і мідь, він може бути токсичним при надмірній кількості в організмі, що зазвичай спричиняє швидкі неврологічні та психічні порушення.

sciencedirect

Пов’язані терміни:

  • Ізотопи кальцію
  • Фермент
  • Білок
  • Хром
  • Токсичність
  • Магній

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Специфічні метали

6.3 Обмін речовин

Ступінь окислювально-відновних реакцій Mn може бути важливим фактором, що визначає затримку Mn та токсичність в організмі. У дослідженні Комури та Сакамото (1991) було показано, що форма, в якій Mn вводили в їжу, впливала на рівень Mn у щурів. У тварин, яких годували Mn ацетатом або MnCO3, рівні Mn були значно вищими, ніж у тварин, які годували MnCl2 або MnO2. Різниця в концентраціях Mn в крові та мозку в залежності від ступеня окиснення Mn також була відзначена в іншому дослідженні (Roels et al., 1997).

Метаболіти MMT, гідроксиметилциклопентадієніл Mn трикарбоніл (CMT-CH2OH) та карбоксициклопентадієніл Mn трикарбоніл (CMT-COOH), з’являються в сечі після в/в. введення MMT у самців щурів, як показано у дослідженні Hanzlik та співавт. (1980). Ці метаболіти також присутні в жовчі, на що вказує відновлення фекалії 3 год із кільцевої структури в ММТ після в/в. або внутрішньочеревне (ip) введення щурам радіоактивно мічених сполук (Hanzlik et al., 1980).

Манеб та манкозеб метаболізуються до декількох сполук, включаючи етилентіосечовину (ETU), етиленсечовину та етилендіамін, у рослинах і тваринах. ETU було виявлено в сечі обприскувачів цих фунгіцидів, що зазнали професійного впливу (Kurttio and Savolainen, 1990;, Kurttio et al., 1990).

Після інфузії клінічної дози 5 мкмоль/кг (або 0,25 мг/кг) мангафодипір швидко дефосфорилюється до Mn дипіридоксилмонофосфату. Потім монофосфат повністю дефосфорилюється до Mn дипіридоксил етилендіаміну. Ця сполука була виділена в кров з 18 хв після початку інфузії мангафодипіру до 40 хв після початку (Toft et al., 1997).

Марганець

5.3 Обмін речовин

Ступінь реакцій відновлення-окислення марганцю може бути важливим фактором, що зумовлює затримку і токсичність марганцю в організмі. У дослідженні Комури і Сакамото (1991) було показано, що форма введення марганцю в їжу впливає на рівень марганцю у щурів. У тварин, яких годували ацетатом марганцю або MnCO3, рівні марганцю були значно вищими, ніж у тварин, які годували MnCl2 або MnO2. Різниця в концентраціях марганцю в крові та областях мозку залежно від ступеня окиснення марганцю також була відзначена в іншому дослідженні (Roels et al., 1997).

ММТ метаболізується до гідроксиметилциклопента-дієніл марганцю трикарбонілу (CMT-CH2OH) та карбоксициклопентадієніл марганцю трикарбонілу (CMT-COOH), обидва присутні в сечі після внутрішньовенного введення ММТ у самців щурів, як показано в дослідженні Hanzlik та співавт. (1980). Метаболіти також присутні в жовчі, на що вказує відновлення фекалій 3 Н з кільцевої структури в ММТ після внутрішньовенного або внутрішньочеревного введення радіоактивно мічених сполук щурам (Hanzlik et al., 1980).

Манеб і манкозеб метаболізуються до кількох сполук, включаючи етилентіосечовину (ETU), сечовину етілену та ленедіамін у рослинах і тваринах (Jordan та Neal, 1979). ETU виявлено в сечі обприскувачів цих фунгіцидів, що зазнали професійного впливу (Kurttio and Savolainen, 1990; Kurttio et al., 1990).

Після інфузії клінічної дози 5 мкмоль/кг або 0,25 мг/кг мангафодипір швидко дефосфорилюється до дипіридоксилмонофосфату марганцю (MnDPMP). Потім монофосфат повністю дефосфорилюється до дипіридоксил етилендіаміну марганцю (MnPLED). Ця сполука була виділена в кров з 18 хвилин після початку інфузії мангафодипіру до 40 хвилин після початку (Toft et al., 1997). Клінічні дози мангафодипіру, швидше за все, не спричинять постійного накопичення марганцю в мозку.

МАНГАН

Виникнення та специфікація у продуктах харчування

Концентрація марганцю в типових харчових продуктах коливається від 0,4 мкг г -1 (м'ясо, птиця, риба) до 20 мкг г -1 (горіхи, крупи, сухофрукти). Чаї, які часто перераховані як відмінне джерело марганцю, можуть містити десь від 300 до 900 мкг г -1 елемента. Однак важливим фактором, що стосується джерел їжі марганцю, є ступінь доступності марганцю для поглинання. Наприклад, хоча чай містить велику кількість елемента, високий вміст таніну, що міститься в чаї, пов'язує марганець і перешкоджає його всмоктуванню з шлунково-кишкового тракту. Подібним чином, хоча концентрація марганцю в зернах злаків є значною, високий вміст фітатів і складових волокон може пов'язувати марганець, обмежуючи його поглинання. Таким чином, хоча розрахунок споживання на основі складу поживних речовин продуктів може показати, що споживання марганцю є великим, фактична кількість поглиненого марганцю буде різнитися залежно від джерел їжі. Подібним чином, хоча м’ясні продукти містять низькі концентрації марганцю, поглинання та утримання марганцю з них високі, що робить їх хорошими джерелами елемента в раціоні. (Див. БІОДОСТУПНІСТЬ ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН; ЗЕРНОВІ | Значення дієти; МЯСО | Харчова цінність; ЧАЙ | Хімія.)

Марганець

Анотація

Марганець (Mn) є важливим елементом. Він, природно, міститься у питній воді та харчових продуктах та додається до інших харчових продуктів, таких як молочні суміші, парентеральне харчування та добавки. Mn необхідний для функціонування таких ферментів, як аргіназа, супероксиддисмутаза (ізоформа Mn) та глутамінсинтетаза. Вплив високого рівня Mn в їжі або в навколишньому середовищі може спричинити нейротоксичні ефекти із симптомами, аналогічними симптомам, що спостерігаються при хворобі Паркінсона. Були проведені дослідження впливу Mn на здоров'я, що дає змогу зрозуміти його роль у фізіології та патології. У цій статті буде зосереджено увагу на Mn у харчових продуктах та його вплив на здоров’я людини.

Марганець

Дієтичні джерела

Марганець

Мартін Колмайєр, у “Поживному обміні”, 2003

Регулювання

Поглинання та розподіл марганцю частково пов'язані зі статусом заліза завдяки спільним шляхам (DMT1, трансферин, можливо, інші). Фракційне поглинання марганцю зростає зі зниженням статусу заліза. Зниження ефективності кишкового всмоктування при прийомі добавок (Sandstrom et al., 1990), мабуть, припускає певний контроль, але про це мало що відомо. Набагато важливішим для підтримки гомеостазу всього тіла є виведення надлишку марганцю з жовчю. Хронічно неадекватне споживання майже скасовує виведення марганцю з жовчю (Malecki et al., 1996), але основний механізм регулювання залишається невідомим.

  •  

Марганець

Опис

Марганець

Гостра та короткочасна токсичність (або вплив)

Тварина

Марганець менш токсичний, ніж більшість металів. Середні значення LD 50 коливаються від 400 до 830 мг кг -1 (морська свинка, миша) та 9000 мг кг -1 (щур) для перорального введення розчинних сполук марганцю та від 38 до 64 мг кг -1 (щури, миші) для парентеральних ін’єкцій. Показано, що марганець накопичується в печінці матері і перетинає плаценту у щурів.

Людина

Наявні дані про токсичність для людини обмежуються промисловими умовами, де несприятливий вплив на здоров'я спричиняє вдихання марганцю (головним чином у вигляді діоксиду марганцю). Вдихання твердих сполук марганцю, таких як діоксид марганцю (MnO 2) або тетраоксид марганцю (Mn3O4), може призвести до запальної реакції в легенях. Гострий вплив при вдиханні викликає марганцевий пневмоніт; частота респіраторних захворювань серед працівників, що зазнали ризику, вища, ніж серед населення в цілому.

Марганець

Деян Мілатович,. Майкл Ашнер, Репродуктивна та розвиваюча токсикологія, 2011

Вступ

Марганець (Mn) - природний мікроелемент, який зазвичай зустрічається в навколишньому середовищі. Це дванадцятий найпоширеніший елемент земної кори, який міститься в гірських породах, ґрунті, воді та їжі. Це не відбувається природним чином у чистому стані, і найбільш важливими мінералами, що містять Mn, є оксиди, карбонати та силікати (Post, 1999). Mn використовується в численних промислових процесах, включаючи: (1) виробництво заліза та сталі; (2) виробництво сухих акумуляторних батарей; (3) добавки до мазуту та антидетонатори; (4) виробництво скла; (5) виробництво перманганату калію та інших хімічних речовин Mn; та (6) виробництво фунгіцидів та дублення шкіри (Сарич, 1986). Mn міститься в питній воді і присутній в природі в їжі з найвищими концентраціями, як правило, в горіхах, крупах, фруктах, овочах, зернах і чаї.

Mn необхідний для підтримки належної функції та регуляції багатьох біохімічних та клітинних реакцій (Takeda, 2003), критичних для людини, тварин та рослин. Він необхідний для росту та розвитку і відіграє роль у імунній відповіді, гомеостазі цукру в крові, регуляції аденозинтрифосфату (АТФ), розмноженні, травленні та зростанні кісток (Aschner та Aschner, 2005). Mn є необхідним компонентом багатьох металоферментів, таких як супероксиддисмутаза Mn, аргіназа, фосфоенол-піруватдекарбоксилаза та глутамінсинтаза (Aschner and Aschner, 2005).

Незважаючи на свою суттєвість, Mn є загальним забруднювачем навколишнього середовища, який може спричинити токсичний вплив на людину. Мозок, зокрема, дуже сприйнятливий до токсичності Mn. Підвищення концентрації в мозку може відбуватися в різних умовах, причому внесок у рівень захворюваності людей обумовлений професійними, ятрогенними, медичними та екологічними впливами (Burton and Guilarte, 2009). Надмірне накопичення Mn у конкретних областях мозку, таких як чорна речовина (SN), блідий глобус (GP) та смугастий вугілля, спричиняє нейротоксичність, що призводить до дегенеративного розладу мозку, який називають манганізмом. Він характеризується клінічними ознаками та морфологічними ураженнями, подібними до тих, що спостерігаються при хворобі Паркінсона (PD) (Racette et al., 2001). Пацієнти, які страждають від манганізму, демонструють характерну двофазну модель фізичного занепаду, що включає початкову фазу психічних розладів та неврологічних дефіцитів, за якими супроводжуються рухові дефіцити, такі як акінетична ригідність, дистонія та брадискінезія (Calne et al., 1994; Olanow, 2004; Добсон та ін., 2004).

Окрім неврологічних ефектів, накопичення Mn також пов'язане з репродуктивними та розвивальними ефектами. Деякі дослідження повідомляють про порушення фертильності, імпотенції та лібідо у працівників чоловічої статі, які страждають на клінічно ідентифіковані ознаки манганізму, пов'язані з професійним опроміненням Mn протягом 1-21 днів (Emara et al., 1971; Rodier, 1955), і припускають, що порушення сексуальної функції у людини може бути одним із ранніх клінічних проявів токсичності Mn.

Побічний вплив Mn на нервову систему, що розвивається, також викликає особливе занепокоєння. Хоча дефіцит Mn може призвести до вроджених вад розвитку, поганого формування кісток і підвищеної сприйнятливості до судом (Aschner, 2000; Aschner et al., 2002), надмірний вплив Mn у дітей асоціюється з низкою несприятливих наслідків для розвитку, особливо важливих для їх розвитку поведінка та здатність вчитися та запам’ятовувати (Вассерман та ін., 2006). Експозиція Mn у високих дозах була пов’язана зі збільшенням концентрації Mn у мозку плода (Kontur та Fechter, 1985), хоча кілька досліджень повідомляли про здатність плаценти зменшувати системну доставку Mn до мозку плода. Більше того, Mn відіграє роль у модуляції імунної системи, а також у білковому, ліпідному та вуглеводному обміні (Addess et al., 1997; Aschner et al., 2002; Fitsanakis and Aschner, 2005; Malecki et al., 1999) . Цей розділ характеризує ефекти токсичності Mn та розглядає майбутні потреби у дослідженні Mn.

Марганець

Вступ

Марганець (Mn) - природний мікроелемент, який зазвичай зустрічається в навколишньому середовищі. Це 12-й найпоширеніший елемент у земній корі, присутній у гірських породах, ґрунті, воді та їжі. Це не відбувається природним чином у чистому стані, і найбільш важливими мінералами, що містять Mn, є оксиди, карбонати та силікати (Post, 1999). Mn використовується в численних промислових процесах, включаючи (1) виробництво заліза та сталі, (2) виробництво сухих акумуляторних батарей, (3) присадки до мазуту та антидетонаторів, (4) виробництво скла, (5) виробництво перманганату калію та інших хімічних речовин Mn та (6) виробництво фунгіцидів та дублення шкіри (Сарич, 1986). Mn міститься в питній воді і присутній в природі в їжі з найвищими концентраціями, як правило, в горіхах, крупах, фруктах, овочах, зернах і чаї (ATSDR, 2012).

Mn необхідний для підтримки належної функції та регуляції багатьох біохімічних та клітинних реакцій (Такеда, 2003), критичних для людей, тварин та рослин. Він необхідний для росту та розвитку і відіграє роль у імунній відповіді, гомеостазі цукру в крові, регуляції АТФ, розмноженні, травленні та зростанні кісток. Mn є необхідним компонентом численних металоферментів, таких як супероксиддисмутаза Mn, аргіназа, фосфоенол-піруватдекарбоксилаза та глутамінсинтаза (Aschner and Aschner, 2005).

Незважаючи на свою суттєвість, Mn є загальним забруднювачем навколишнього середовища, який може спричинити токсичний вплив на людину. Мозок, зокрема, дуже сприйнятливий до токсичності Mn. Підвищення концентрації в мозку може відбуватися в різних умовах, причому внесок у рівень захворюваності людей обумовлений професійними, ятрогенними, медичними та екологічними впливами (Burton and Guilarte, 2009). Надмірне накопичення Mn у певних ділянках мозку, таких як чорна субстанція, блідий глобус та смугастий вугілля, викликає нейротоксичність, що призводить до дегенеративного розладу мозку, який називають манганізмом. Він характеризується клінічними ознаками та морфологічними ураженнями, подібними до тих, що спостерігаються при хворобі Паркінсона (PD) (Racette et al., 2001). Пацієнти, які страждають манганізмом, демонструють характерну двофазну модель фізичного занепаду, що включає початкову фазу психічних розладів та неврологічних дефіцитів, за якими супроводжуються рухові дефіцити, такі як акінетична ригідність, дистонія та брадикінезія (Calne et al., 1994; Olanow, 2004; Добсон та ін., 2004).

Окрім неврологічних ефектів, накопичення Mn також пов'язане з репродуктивними та розвивальними ефектами. Деякі дослідження повідомляли про порушення фертильності, імпотенції та лібідо у працівників чоловічої статі, які зазнали клінічно визначених ознак манганізму, пов'язаних із професійним опроміненням Mn протягом 1–21 днів (Emara et al., 1971; Rodier, 1955), і припустили, що порушення сексуальної функції у людина може бути одним із ранніх клінічних проявів токсичності Mn.

Побічний вплив Mn на нервову систему, що розвивається, також викликає особливе занепокоєння. Хоча дефіцит Mn може призвести до вроджених вад розвитку, поганого формування кісток та підвищеної сприйнятливості до судом (Aschner, 2000; Aschner et al., 2002), надмірний вплив Mn у дітей пов'язаний з низкою несприятливих наслідків для розвитку, особливо важливих для їх поведінку та здатність вчитися та запам’ятовувати (Вассерман та ін., 2006, 2011; Lucchini та ін., 2012; Zonia та Lucchini, 2013). Вплив Mn у високих дозах був пов’язаний із збільшенням концентрації Mn у мозку плода (Kontur та Fechter, 1985), хоча кілька досліджень повідомляли про здатність плаценти зменшувати системну доставку Mn до головного мозку плода. Більше того, Mn відіграє роль у модуляції імунної системи, а також у білковому, ліпідному та вуглеводному обміні (Addess et al., 1997; Aschner et al., 2002; Fitsanakis and Aschner, 2005; Malecki et al., 1999 ). Цей розділ характеризує ефекти токсичності Mn та розглядає майбутні потреби у дослідженні Mn.