Mangán

Mangan

Mangán je nevyhnutný stopový prvok, ktorý je prirodzene prítomný v mnohých potravinách a je k dispozícii ako doplnok výživy. Mangán je kofaktorom mnohých enzýmov, medzi ktoré patrí superoxiddismutáza mangánu, argináza a pyruvátkarboxyláza. Pôsobením týchto enzýmov sa mangán podieľa na metabolizme aminokyselín, cholesterolu, glukózy a sacharidov; zachytávanie druhov reaktívneho kyslíka; tvorbe kostí; rozmnožovaní; a imunitnej odpovedi. Mangán tiež hrá úlohu pri zrážaní krvi a hemostáze v spojení s vitamínom K.

Mangán sa absorbuje v tenkom čreve aktívnym transportným systémom a prípadne difúziou, keď je jeho príjem vysoký. Po absorpcii zostáva časť mangánu voľná, ale väčšina sa viaže na transferín, albumín a plazmatický alfa-2-makroglobulín. Mangán je absorbovaný v pečeni a iných tkanivách, ale mechanizmus tohto procesu nie je dobre známy.

Ľudské telo obsahuje asi 10 až 20 mg mangánu, z toho 25% až 40% je v kostiach. Pečeň, pankreas, obličky a mozog tiež obsahujú mangán. Telo udržuje stabilné koncentrácie mangánu v tkanive prostredníctvom regulačnej kontroly absorpcie a vylučovania mangánu. Viac ako 90% absorbovaného mangánu sa vylučuje žlčou do stolice a malé množstvo sa znovu vstrebáva. Veľmi málo sa vylučuje močom.

Stav mangánu sa ťažko hodnotí a v klinickej praxi sa bežne nemeria. Normálne koncentrácie mangánu v krvi sa pohybujú od 4 do 15 mcg / l, sú však veľmi variabilné a ich použiteľnosť ako indikátora stavu je nejasná. Niektoré štúdie, ktoré merali koncentrácie mangánu v sére alebo plazme u zjavne zdravých dospelých osôb, preukázali priemerné sérové ​​koncentrácie 1,04 μg / l a priemerné plazmatické koncentrácie 1,28 μg / l. Zdá sa, že veľké zmeny v príjme mangánu do istej miery ovplyvňujú tieto koncentrácie. Tieto koncentrácie však často nie dobre korelujú s typickým príjmom mangánu, takže nie je jasné, či sú užitočnými ukazovateľmi stavu mangánu.

Aj keď koncentrácie mangánu v moči klesajú so závažným nedostatkom, nie je jasné, či sú užitočnými indikátormi stavu mangánu, keď je príjem v normálnom rozmedzí.

Odporúčaná denná dávka mangánu

Vek Muž Žena Tehotenstvo Dojčenie
0–6 mesiacov* 0,003 mg 0,003 mg
7–12 mesiacov 0,6 mg 0,6 mg
1–3 roky 1,2 mg 1,2 mg
4-8 rokov 1,5 mg 1,5 mg
9-13 rokov 1,9 mg 1,6 mg
14-18 rokov 2,2 mg 1,6 mg
19-a viac rokov 2,3 mg 1,8 mg 2,0 mg 2,6 mg

* U dojčiat od narodenia do veku 6 mesiacov je adekvátny príjem AI založený na priemernom príjme mangánu u dojčiat kŕmených predovšetkým materským mliekom.

Zdroje mangánu

Potraviny ako zdroj mangánu

Koncentrácie mangánu sú 3 až 10 mcg / l v materskom mlieku a 30 až 100 mcg / l v dojčenskej výžive na báze kravského mlieka. Dojčenská výživa zo sóje má vyššiu koncentráciu mangánu, 200 až 300 mcg / l, ako mliečna výživa. Obmedzený výskum naznačuje, že miera absorpcie mangánu z ľudského mlieka (8,2%) je oveľa vyššia ako absorpcia zo sójovej výživy (0,7%) a kravského mlieka (3,1%).

Ľudia absorbujú iba asi 1% až 5% mangánu prijatého v potrave. Dojčatá a deti majú tendenciu absorbovať väčšie množstvo mangánu ako dospelí. Okrem toho sa účinnosť absorpcie mangánu zvyšuje s nízkym príjmom mangánu a klesá s vyšším príjmom, ale o mechanizmoch, ktoré regulujú absorpciu, sa vie len málo.

Zdá sa, že príjem železa v potrave a stav železa (meraný koncentráciou feritínu v sére) sú nepriamo spojené s absorpciou mangánu. Mechanizmus tohto účinku nie je známy, ale svoju úlohu môže hrať zdieľaný transportér železa a mangánu v čreve. Navyše sa zdá, že muži vstrebávajú mangán v strave menej efektívne ako ženy, pravdepodobne preto, že muži majú zvyčajne vyšší stav železa. Dojčatá absorbujú vyšší podiel mangánu ako dospelí; obmedzené výskumy ukazujú, že dojčatá s umelou výživou si zachovávajú asi 20% mangánu, ktorý konzumujú.

Vybrané potravinové zdroje mangánu

Potravina mg/100 g %ODD*
Cirok 20 1111
Smotanový syr nízkotučný 14 778
Kel hlávkový 9 500
Pšenica klíčky 9 500
Slávky modré 7 389
Lieskové orechy 5 278
Mak 5 278
Ovsené vločky 4,58 254
Pekanové orechy 4,55 253
Píniové orechy 4,30 239
Ražná múka celozrnná 4,10 228
Pšenica tvrdá 3,99 222
Ovos 3,79 211

ODD je prepočítaná na 100 g u žien od 19 rokov.

Doplnky výživy

V doplnkoch výživy je mangán prítomný v mnohých rôznych formách vrátane chelátov aminokyselín (napr. chelát bisglycinátu mangánu, chelát glycinátu mangánu a aspartát mangánu). Medzi ďalšie formy patrí glukonát mangánu, pikolinát mangánu, síran mangánu, citrát mangánu a chlorid manganatý. Nie sú k dispozícii žiadne údaje o relatívnej biologickej dostupnosti rôznych foriem doplnkového mangánu. Štítok suplementácia faktov na výrobku doplnku výživy udáva množstvo elementárneho mangánu vo výrobku, nie hmotnosť celej zlúčeniny obsahujúcej mangán.

Nie všetky multivitamínové / minerálne doplnky obsahujú mangán, ale tie, ktoré ho zvyčajne poskytujú, ponúkajú 1,0 až 4,5 mg mangánu. K dispozícii sú tiež doplnky obsahujúce iba mangán alebo mangán s niekoľkými ďalšími výživnými látkami a väčšina obsahuje 5 až 20 mg mangánu. Mnoho doplnkov výživy, ktoré obsahujú mangán, je uvedených v zozname vylúčených zrieknutí sa odkazu na externý odkaz v databáze Národných inštitútov zdravia. Táto databáza obsahuje informácie o štítkoch desiatok tisíc produktov doplnkov výživy na trhu.

Mangán a zdravá strava

V pokynoch federálnej vlády k stravovaniu z rokov 2015 - 2020 sa uvádza, že „výživové potreby by sa mali uspokojovať predovšetkým z potravín. … Potraviny bohaté na živiny obsahujú základné vitamíny a minerály a tiež vlákninu a ďalšie prirodzene sa vyskytujúce látky, ktoré môžu mať pozitívne účinky na zdravie. V niektorých prípadoch môžu byť obohatené potraviny a doplnky výživy užitočné pri poskytovaní jednej alebo viacerých živín, ktoré sa inak môžu konzumovať v menšom ako odporúčanom množstve.“

Pokyny pre stravovanie popisujú zdravé stravovacie návyky ako také, ktoré:

  • Zahŕňa rôzne druhy zeleniny, ovocia, celozrnných výrobkov, odtučnené alebo nízkotučné mlieko a mliečne výrobky a oleje.
  • Celozrnné výrobky sú bohatým zdrojom mangánu. Niektoré druhy zeleniny a ovocia obsahujú tiež mangán.
  • Zahŕňa rôzne bielkovinové jedlá vrátane morských plodov, chudého mäsa a hydiny, vajec, strukovín (fazuľa a hrášok), orechov, semien a sójových výrobkov.
  • Orechy, strukoviny a mäkkýše obsahujú mangán.
  • Obmedzuje obsah nasýtených a trans-tukov, pridaných cukrov a sodíka.

Nedostatok mangánu

Nedostatok mangánu je u ľudí veľmi zriedkavý a príznaky nedostatku neboli pevne stanovené. Veľmi obmedzené dôkazy u ľudí naznačujú, že nedostatok mangánu môže spôsobiť demineralizáciu kostí a zlý rast detí; kožné vyrážky, depigmentácia vlasov, znížený cholesterol v sére a zvýšená aktivita alkalickej fosfatázy u mužov; a zmenená nálada a zvýšená predmenštruačná bolesť u žien. Nedostatok mangánu môže tiež zmeniť metabolizmus lipidov a uhľohydrátov a spôsobiť abnormálnu glukózovú toleranciu.

Nadbytok mangánu

Žiadny dôkaz nepreukazuje toxicitu mangánu pri vysokom príjme mangánu v strave. Toxicita pre mangán sa však vyskytla u ľudí pracujúcich v povolaniach ako zváranie a baníctvo, ktorí boli vystavení vysokému množstvu mangánu pri chronickom vdychovaní mangánového prachu. U ľudí, ktorí konzumujú vodu s vysokým obsahom mangánu (v niektorých prípadoch až 28 mg / l), sa vyvinula aj toxicita pre mangán.

Toxicita pre mangán ovplyvňuje hlavne centrálny nervový systém a môže spôsobiť trasenie, svalové kŕče, tinitus, stratu sluchu a pocit nevoľnosti v nohách. Medzi ďalšie príznaky patrí mánia, nespavosť, depresia, bludy, anorexia, bolesti hlavy, podráždenosť, slabosť dolných končatín, zmeny nálady a krátkodobej pamäte, zmenené reakčné časy a znížená koordinácia ruka-oko. Tieto príznaky môžu progredovať do neuromotorických porúch podobných tým, ktoré súvisia s Parkinsonovou chorobou, vrátane zmien v chôdzi a rovnováhe, chvenia a strnulosti.

Nedostatok železa zvyšuje absorpciu mangánu, a preto môže zhoršovať príznaky toxicity mangánu. Ľudia s chronickým ochorením pečene majú zníženú elimináciu mangánu žlčou a sú náchylnejší na neurotoxicitu mangánu a ďalšie nepriaznivé účinky nadmerného príjmu mangánu.

Mangán a jeho vplyv na zdravie

Z dôvodu úlohy mangánu ako kofaktora viacerých enzýmov môže nízky príjem zvyšovať riziko ochorenia.

Zdravie kostí

Mangán je kofaktorom niekoľkých enzýmov, ktoré sa podieľajú na tvorbe kostí. U zvierat môže nedostatok mangánu narušiť tvorbu kostí a znížiť kostnú minerálnu hustotu a suplementácia mangánu môže zvýšiť kostnú minerálnu hustotu aj tvorbu kostí.

Vedci skúmali, či existujú súvislosti medzi hladinami mangánu v obehu, hustotou minerálov v kostiach a osteoporózou u ľudí, ale dôkazy sú veľmi obmedzené a nekonzistentné. V jednej štúdii malo 10 žien s osteoporózou (priemerný vek, 69,3 rokov) nižšie hladiny mangánu v sére (20 μg / l) ako 20 žien (priemerný vek, 64,5 rokov), ktoré nemali osteoporózu (40 μg / l). V inej štúdii u 40 postmenopauzálnych žien boli hladiny mangánu v sére pozitívne spojené s minerálnou denzitou kostí a negatívne spojené s mierami zlomenín kostí. Naopak, štúdia u 77 postmenopauzálnych žien s osteoporózou (medián veku 61 rokov) a 61 postmenopauzálnych žien bez osteoporózy (medián veku 60 rokov) nezistila žiadne rozdiely v hladinách mangánu v červených krvinkách (14,76 mcg / l pre ženy s osteoporózou oproti 15,54 mcg / L pre ženy bez osteoporózy) alebo hladiny mangánu v plazme (5,34 mcg / l pre ženy s osteoporózou oproti 5,09 mcg / l pre ženy bez osteoporózy). Okrem toho sa v štúdii s 90 mužmi vo veku 50 až 80 rokov nezistila žiadna súvislosť medzi hladinami mangánu v plazme a denzitou kostí.

Žiadne klinické štúdie nehodnotili účinky samotného doplnku mangánu na zdravie kostí. V jednom malom klinickom skúšaní doplnok vápnika (1 000 mg) plus stopových minerálov (5 mg mangánu, 15 mg zinku a 2,5 mg medi) po dobu 2 rokov zlepšil hustotu chrbtice v porovnaní s placebom u 59 zdravých postmenopauzálnych žien (priemerný vek 66 rokov). Nie je však možné určiť, do akej miery, ak vôbec, samotný mangán ovplyvňoval hustotu kostí.

Je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, či suplementácia mangánu ovplyvňuje zdravie kostí u ľudí.

Cukrovka

Ako kofaktor viacerých enzýmov je mangán zapojený do metabolizmu glukózy, uhľohydrátov a lipidov a nedostatok mangánu môže ovplyvniť metabolizmus uhľohydrátov a spôsobiť abnormality v glukózovej tolerancii. Vedci preto skúmali, či má stav mangánu vplyv na riziko cukrovky.

Niekoľko štúdií zistilo súvislosti medzi zvýšením a znížením hladín mangánu v krvi a prevalenciou cukrovky 2. typu. Napríklad v štúdii prípadovej kontroly v Číne, ktorá zahŕňala 122 dospelých s novodiagnostikovaným diabetom 2. typu a 429 dospelých bez cukrovky (vekové rozpätie pre všetkých účastníkov bolo 40–92 rokov), išlo o osoby s najvyššou koncentráciou plazmatického mangánu (> 2,42 mcg) / L) mali 7,88-krát vyššiu pravdepodobnosť cukrovky ako pacienti s najnižšou hladinou tertilu (<1,67 mcg / l). Naopak, v prípadovej kontrolnej štúdii na Sardínii u 192 dospelých s cukrovkou 1. typu (priemerný vek 48,8 rokov), 68 dospelých s cukrovkou 2. typu (priemerný vek 68,4 rokov) a 59 dospelých bez cukrovky (priemerný vek 57,2 rokov), medián koncentrácie mangánu v krvi boli nižšie u pacientov s cukrovkou typu 1 (8,62 mcg / l) alebo cukrovkou typu 2 (10,7 mcg / l) ako u osôb bez cukrovky (14,2 mcg / l).

Veľká štúdia prípadovej kontroly v Číne naznačila asociáciu v tvare písmena U medzi hladinami mangánu v plazme a cukrovkou 2. typu. Táto štúdia zahŕňala 1 614 dospelých s cukrovkou 2. typu (priemerný vek 52,5 rokov) a 1 614 dospelých bez cukrovky (priemerný vek 54,7 rokov). V porovnaní so stredným terciálom plazmatickej koncentrácie mangánu (4,21 - 6,84 mcg / l) boli hodnoty v najnižšom tertile (≤ 4,21 mcg / l) 1,89-krát pravdepodobnejšie a tie v najvyššom tertile (≥ 6,84 mcg / l) boli 1,56 krát vyššia pravdepodobnosť, že bude mať cukrovku 2. typu. Iné štúdie nezistili žiadnu súvislosť medzi hladinami mangánu v krvi a prevalenciou cukrovky.

Výskum na zvieratách naznačuje, že suplementácia mangánu by mohla zlepšiť glukózovú toleranciu, znížiť oxidačný stres a zlepšiť endotelovú dysfunkciu pri cukrovke, ale klinické štúdie na ľuďoch chýbajú. Je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, či mangán hrá nejakú úlohu pri vzniku cukrovky.

História mangánu

Pôvod názvu mangán je zložitý. V staroveku existovali dva čierne minerály z oblastí magnetov (buď Magnesia, ktorá sa nachádza v modernom Grécku, alebo Magnesia ad Sipylum, ktorá sa nachádza v modernom Turecku). Obaja sa nazývali magnéni z miesta ich pôvodu, považovalo sa však za rozdielne v pohlaví. Mužské magnézium priťahovalo železo a bola to železná ruda, ktorá sa dnes nazýva lodestone alebo magnetit a ktorá nám pravdepodobne dala výraz magnet. Ženská magnéziová ruda nepriťahovala železo, ale slúžila na odfarbenie skla. Táto ženská ruda sa neskôr nazývala magnézia, v súčasnosti známa ako pyrolusit alebo oxid manganičitý. Tento minerál ani elementárny mangán nie sú magnetické. V 16. storočí sa oxidom manganičitým sklári nazývali mangánum (všimnite si dva N namiesto jedného), pravdepodobne ako korupcia a zreťazenie dvoch slov, pretože alchymisti a sklári nakoniec museli odlíšiť čiernu rudu od magnézie alba (biela ruda, tiež pochádzajúca z Magnesie, tiež užitočná pri výrobe skla). Michele Mercati nazval magnesia negra manganesa a nakoniec sa z nej izolovaný kov stal známy ako mangán (nem. Mangan). Názov magnézia sa nakoniec používal iba na označenie bielej magnézie (oxid horečnatý), ktorá poskytla názov horčík pre voľný prvok, keď bol izolovaný oveľa neskôr.

Niektoré z jaskynných malieb vo francúzskom Lascaux používajú pigmenty na báze mangánu.

Niekoľko farebných oxidov mangánu, napríklad oxidu manganičitého, je v prírode bohatých a od doby kamennej sa používa ako pigmenty. Jaskynné maľby v Gargasi, ktoré sú staré 30 000 až 24 000 rokov, obsahujú mangánové pigmenty.

Zlúčeniny mangánu používali egyptskí a rímski sklári buď na doplnenie, alebo odstránenie farby zo skla. Používanie ako „sklárske mydlo“ pokračovalo od stredoveku až do modernej doby a je zrejmé z pohára zo 14. storočia z Benátok.

Zásluhu na prvej izolácii mangánu má zvyčajne Johan Gottlieb Gahn.

Pretože sa používal pri výrobe skla, bol oxid manganičitý k dispozícii pre experimenty alchymistov, prvých chemikov. Ignác Gottfried Kaim (1770) a Johann Glauber (17. storočie) zistili, že oxid manganičitý je možné previesť na manganistan, užitočné laboratórne činidlo. [20] Do polovice 18. storočia používal švédsky chemik Carl Wilhelm Scheele na výrobu chlóru oxid manganičitý. Najskôr sa kyselina chlorovodíková alebo zmes zriedenej kyseliny sírovej a chloridu sodného nechala reagovať s oxidom manganičitým, neskôr sa použila kyselina chlorovodíková z Leblancovho procesu a oxid manganičitý sa recykloval pomocou Weldonovho procesu. Veľkým spotrebiteľom mangánových rúd bola výroba bieliacich prostriedkov na báze chlóru a chlórnanu.

Scheele a ďalší chemici si boli vedomí, že oxid manganičitý obsahuje nový prvok, ale nedokázali ho izolovať. Johan Gottlieb Gahn ako prvý izoloval nečistú vzorku kovu mangánu v roku 1774 redukciou oxidu uhličitého uhlíkom.

Obsah mangánu v niektorých železných rudách používaných v Grécku viedol k špekuláciám, že oceľ vyrobená z tejto rudy obsahuje ďalší mangán, čo robí spartánsku oceľ mimoriadne tvrdou. Približne na začiatku 19. storočia sa mangán používal na výrobu ocele a bolo udelených niekoľko patentov. V roku 1816 bolo zdokumentované, že železo legované mangánom je tvrdšie, ale nie krehkejšie. V roku 1837 britský akademik James Couper zaznamenal súvislosť medzi silným vystavením baníkov mangánu s formou Parkinsonovej choroby. V roku 1912 boli udelené patenty Spojených štátov na ochranu strelných zbraní proti hrdzi a korózii elektrochemickými konverznými nátermi na báze fosforečnanu mangánového a od tej doby sa tento proces teší širokému použitiu.

Vynález bunky Leclanché v roku 1866 a následné vylepšenie batérií obsahujúcich oxid manganičitý ako katódový depolarizátor zvýšili dopyt po oxide manganičitom. Až do vývoja batérií s obsahom niklu a kadmia a lítia väčšina batérií obsahovala mangán. Zinkovo-uhlíková batéria a alkalická batéria zvyčajne používajú priemyselne vyrobený oxid manganičitý, pretože prirodzene sa vyskytujúci oxid manganičitý obsahuje nečistoty. V 20. storočí sa oxid manganičitý široko používal ako katódový pre komerčné jednorazové suché batérie štandardného (zinko-uhlíkového) aj alkalického typu.