Manganeso: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

Magnesio es un elemento químico con el símbolo del elemento Mn. Es el duodécimo elemento más abundante en la corteza terrestre con aproximadamente un 12%: hidrosfera (superficie y subsuelo agua) y la litosfera (la corteza terrestre, incluida la parte exterior del manto exterior) incluida, y el tercer metal de transición más abundante después de hierro y titanio. De los posibles estados de oxidación Mn-3 a Mn + 7, Mn2 +, Mn4 + y Mn7 + son los más significativos. En sistemas biológicos, Mn2 + (manganeso II) es la forma predominante junto con Mn3 +. Magnesio es un componente de> 100 minerales incluyendo sulfuros, óxidos, carbonatos, silicatos, fosfatos y boratos. Manganeso II sales, a excepción del manganeso fosfato y carbonato de manganeso, generalmente son fácilmente solubles en agua, mientras que los compuestos de manganeso en estados de oxidación superiores suelen ser escasamente solubles. En el organismo humano, el manganeso juega el papel de un componente integral específico de ciertos enzimas CRISPR-Cas, tales como el antioxidante superóxido dismutasa (MnSOD, conversión de aniones superóxido formados endógenamente durante la respiración celular a hidrógeno peróxido, que se reduce a agua por otro enzimas CRISPR-Cas y por tanto desintoxicado) y arginasa (degradación del aminoácido arginina a la ornitina y urea), que se integra en el ciclo de la urea (conversión de nitrógeno Productos de degradación que contienen (N), especialmente amonio (NH4 +) a urea, que se excreta a través de los riñones → desintoxicación of amoníaco (NH3)), juegan un papel fundamental. Además, el manganeso, ya sea por cambio conformacional de la proteína o por unión al sustrato, es un activador o cofactor, respectivamente, de numerosos enzimas CRISPR-Cas, como la glicosiltransferasa en la síntesis de glicosaminoglicanos (lineal construido a partir de unidades de disacárido repetidas, ácido polisacáridos) y proteoglicanos (glucoproteínas fuertemente glicosiladas que consisten en una proteína y uno o más glicosaminoglicanos unidos covalentemente), respectivamente, es un componente importante de la matriz extracelular (matriz extracelular, sustancia intercelular, ECM, ECM; tejido que se encuentra entre las células - en el espacio intercelular ), tal como cartílago y hueso. La unión del manganeso (Mn2 + a Mn7 +) a sus ligandos se produce preferentemente a través de oxígeno (símbolo del elemento: O). El manganeso es un oligoelemento esencial (necesario para la vida) por un lado y de alta toxicidad (toxicidad) por otro, siendo el manganeso divalente (Mn2 +) más tóxico que el trivalente (Mn3 +). En consecuencia, se debe tener cuidado de ingerir manganeso en cantidades adecuadas pero no en dosis excesivas. El manganeso está presente en todos los tejidos vegetales y animales debido a su presencia ubicua (en latín ubique: “distribuido en todas partes”), siendo los órganos reproductores de las plantas los más ricos en manganeso. Aunque a veces se encuentran altas cantidades de manganeso en alimentos de origen vegetal, como cereales integrales, arroz, legumbres (legumbres), frutos secos, verduras de hoja verde, frutas y hojas de té, el contenido de manganeso en alimentos de origen animal, como carne, pescado y leche, y en almidón altamente purificado y azúcar Los productos suelen ser muy bajos.

Absorción

El manganeso suministrado por vía oral entra intestino delgado por absorción. Hasta la fecha, hay poco conocimiento sobre el mecanismo. Algunos autores han demostrado que el manganeso comparte lo mismo absorción vía con el oligoelemento de hierro. En consecuencia, el manganeso en forma de Mn2 + se absorbe en los enterocitos (células del intestino delgado epitelio) predominantemente en el duodeno (duodeno) y yeyuno (yeyuno) con la ayuda del transportador de metales divalentes-1 (DMT-1), que transporta metales de transición divalentes junto con protones (H +). Este proceso depende de la energía y se produce según la cinética de saturación. Según Tallkvist et al (2000), el manganeso (Mn2 +) - análogo a de hierro (Fe2 +): ingresa al torrente sanguíneo a través de la membrana basolateral (opuesta al intestino) de los enterocitos por medio de la proteína de transporte ferroportina-1. Ya sea pasivo absorción El mecanismo disponible para el manganeso además de la absorción activa requiere más investigación. La tasa de absorción de manganeso de los alimentos en condiciones fisiológicas está entre el 3-8%. Puede ser mayor en lactantes y niños pequeños, en situación de bajo suministro de manganeso o bajo consumo de manganeso. Cuando el suministro de manganeso excede el requisito, su biodisponibilidad disminuye. El nivel de absorción de manganeso está influenciado por numerosos componentes dietéticos:

  • Calcio: según varios estudios, la suplementación con calcio a 500 mg / día da como resultado una menor biodisponibilidad del manganeso, teniendo el fosfato y carbonato de calcio el mayor efecto y el calcio de la leche el menor efecto; algunos otros estudios mostraron solo efectos mínimos de la suplementación con calcio sobre el metabolismo del manganeso
  • Magnesio: con un suplemento de magnesio de aproximadamente 200 mg / día, la absorción de manganeso disminuye.
  • Fosfato: los fosfatos de la dieta, como los de carnes curadas, queso procesado y refrescos, afectan la absorción intestinal (afectando el intestino) de manganeso.
  • Ácido fítico, ácido oxálico, taninos - fitatos de cereales, legumbres, etc., oxalatos, por ejemplo, de legumbres, espinacas y batatas, y taninos del té reducen la biodisponibilidad del manganeso
  • Hierro: inhibición mutua de la absorción → el hierro y el manganeso compiten por los mismos mecanismos de absorción y transporte, por ejemplo, DMT-1.
    • La absorción de manganeso de una comida disminuye a medida que aumenta el contenido de hierro en la dieta porque la expresión de DMT-1 está regulada a la baja en los enterocitos (células del epitelio del intestino delgado)
    • Según Davis y Greger (1992), la suplementación con hierro (60 mg / día durante 4 meses) se asocia con una disminución de los niveles séricos de manganeso y una reducción de la actividad de la superóxido dismutasa (MnSOD) dependiente del manganeso en los leucocitos (glóbulos blancos), lo que indica una disminución del manganeso. estado
    • El suministro individual de hierro es un factor importante que influye en el manganeso. biodisponibilidad. Si deficiencia de hierro está presente, la absorción de manganeso puede aumentar 2-3 veces debido al aumento de la expresión de DMT-1 en los enterocitos. "Reservas completas de hierro": medibles por suero ferritina (proteína de almacenamiento de hierro) - por otro lado, están asociados con una disminución en la absorción intestinal de manganeso - debido a la regulación a la baja (regulación a la baja) de la síntesis celular de DMT-1. A la luz del hecho de que las reservas de hierro más altas son generalmente detectables en los hombres en comparación con las mujeres, los hombres generalmente reabsorben menos manganeso que las mujeres.
  • Cobalto: el cobalto y el manganeso interfieren con la absorción intestinal del otro porque ambos metales de transición usan el DMT-1

Además, la ingesta excesiva de fibra dietética, De la oligoelementos cadmio y cobre, de refinado hidratos de carbono como industrial azúcar y productos de harina blanca, así como un aumento alcohol consumo, también conduce a una disminución de la absorción de manganeso. Del mismo modo, el uso de ciertos medicamentos, como magnesio-conteniendo antiácidos (neutralizante estómago ácido), laxantes (laxantes), y antibióticos, se asocia con una absorción intestinal deficiente de manganeso una vez que se toman junto con alimentos que contienen Mn o suplementos. En contraste con los factores enumerados anteriormente, leche aumenta la biodisponibilidad de manganeso.

Transporte y distribución en el cuerpo

El manganeso absorbido se transporta en forma libre o se une a alfa-2-macroglobulinas (proteínas de los sangre plasma) a través del portal vena En el correo electrónico “Su Cuenta de Usuario en su Nuevo Sistema XNUMXCX”. hígado. Allí, la mayoría del manganeso ingresa al circulación enterohepática (hígadointestino circulación), que implica la entrega desde el hígado con bilis al intestino, absorción reintestinal y transporte portal al hígado. Una pequeña fracción de manganeso se libera del hígado al torrente sanguíneo y, después de un cambio de valencia de Mn2 + a Mn3 +, que se produce por oxidación por coeruloplasmina (globulina alfa-2 de sangre plasma), se une a transferrina (beta globulina, que es principalmente responsable del transporte de hierro) o una proteína de transporte específica, como beta-1 globulina, para ser absorbida por los tejidos extrahepáticos (fuera del hígado). Dado que el manganeso compite con el hierro por el mismo transporte proteínas, la unión del manganeso a transferrina se incrementa en deficiencia de hierro, mientras que está disminuido en exceso de hierro. Los altos niveles de hierro en el cuerpo pueden, en última instancia, Lead a concentraciones reducidas de manganeso en los tejidos y, por tanto, a una actividad reducida de las enzimas dependientes de manganeso. El manganeso también se transporta en sangre plasma como componente de eritrocitos (glóbulos rojos): unidos a la porfirina (tinte químico orgánico que consta de cuatro anillos de pirrol). El contenido de manganeso del cuerpo humano es de aproximadamente 10 a 40 mg. concentración de manganeso varía entre 0.17-0.28 mg / kg de peso corporal y es significativamente menor que la del hierro y zinc. Aproximadamente el 25% del manganeso corporal total se encuentra en los huesos, principalmente en médula ósea. También se pueden detectar altas concentraciones de manganeso en el hígado, riñón, páncreas (páncreas), glándula pituitaria (glándula pituitaria) y intestinal epitelio (intestinal mucosa). El manganeso también se encuentra en pelo, músculo, glándula mamaria y sudor. En niños y animales jóvenes, el manganeso se concentra preferentemente en cerebro regiones. Intracelularmente (dentro de las células), el manganeso se localiza principalmente en el mitocondrias (“Centrales energéticas” de las células), donde el oligoelemento actúa como componente integral o activador de ciertos sistemas enzimáticos, piruvato carboxilasa (gluconeogénesis (nueva formación de glucosa a partir de precursores orgánicos no carbohidratos, como piruvato)) y prolidasa (provisión del aminoácido prolina para la síntesis de Colágeno (la proteína estructural más importante de la matriz extracelular, como cartílago, huesos, Tendones, piel y vasos)). Además, se encuentra disponible un pool de manganeso en los lisosomas (orgánulos celulares que almacenan enzimas para la degradación de materiales endógenos (celulares) y exógenos (no celulares) - bacterianos, virales, etc.) y en el núcleo, entre otros. Almacenamiento específico proteínas, Tales como ferritina para el hierro, no se conocen por el manganeso. Así, a diferencia del hierro y cobre, el oligoelemento no se almacena en el hígado con ingestas elevadas, sino que se acumula (acumula) en ciertos tejidos, como el cerebro. Por esta razón, el manganeso tiene un efecto tóxico (venenoso) en dosis altas. No se han observado intoxicaciones por manganeso debido a una ingesta dietética excesiva. En el caso de ingesta de agua potable y agua mineral con alto contenido de manganeso (manganeso máximo permitido concentración en el agua de bebida: 0.05 mg / l), ingesta prolongada de manganeso suplementosy exposición crónica ocupacional - inhalación de polvos o vapores que contienen Mn (> 1 mg / m3 de aire) en minas de manganeso, molinos de manganeso, fundiciones de metales, fábricas de la industria del metal y plantas de procesamiento de Mn - pueden, sin embargo, resultar en intoxicación con el oligoelemento, especialmente en niños debido a la acumulación preferencial de manganeso en el cerebro [5, 6, 7, 14, 21, 25, 29, 30, 34, 37, 41, 45, 47]. Manganeso del agua potable y suplementos está más disponible que en los alimentos, lo que resulta en una mayor acumulación del oligoelemento en el cuerpo, principalmente en el cerebro. Partículas de manganeso inhaladas a través del tracto respiratorio, a diferencia del manganeso absorbido por el intestino, se transportan directamente al cerebro sin ser metabolizados (metabolizados) primero en el hígado. Altas concentraciones de Mn3 + Lead a la conversión oxidativa del neurotransmisor dopamina a un compuesto trihidroxi que daña las neuronas sintetizadoras de dopamina en el centro sistema nervioso (SNC). Los síntomas de la intoxicación por manganeso son el resultado de una dopamina deficiencia y afectan al SNC en particular. Además, daño al hígado, páncreas y pulmones - tos, bronquitis (inflamación de los bronquios) y neumonía (inflamación de los pulmones) debido a la inhalación de partículas de manganeso - también puede ocurrir. La intoxicación leve por manganeso produce síntomas inespecíficos, como sudoración profusa, fatigay mareos. A niveles más altos de manganeso, los síntomas del sistema nervioso central son prominentes, comenzando con apatía (apatía), astenia (debilidad), anorexia (pérdida de apetito), insomnio (alteraciones del sueño) y mialgia (músculo dolor) y progresando a alteraciones sensoriales, anomalías reflejas, músculos obstáculoe inestabilidad de la marcha con latero, pro y retropulsión (tendencia a caer hacia un lado, hacia adelante, hacia atrás). En las últimas etapas, síntomas similares a Enfermedad de Parkinson (trastorno neurológico caracterizado por una deficiencia de dopamina), como rigidez (rigidez muscular), temblor (temblor muscular), inestabilidad postural (inestabilidad postural), bradicinesia (movimientos lentos) a acinesia (falta de movimiento) y / o trastornos mentales como irritabilidad, agresividad, depresión., desorientación, memoria pérdida, y alucinaciones - "locura mangánica". Estos síntomas responden parcialmente a terapia forestal con L-dopa (L-3,4-dihidroxifenilalanina para la síntesis de dopamina endógena) .Además de las personas que han inhalado partículas de manganeso o han consumido agua potable y mineral rica en Mn o suplementos que contienen Mn durante muchos años debido a su ocupación, hay también un mayor riesgo de intoxicación por manganeso en los siguientes grupos de personas o enfermedades:

  • Individuos, especialmente recién nacidos, lactantes y niños pequeños, que reciben nutrición parenteral total (TPE, forma de alimentación artificial que no pasa por el tracto gastrointestinal): la concentración excesiva de manganeso en la solución de infusión y / o la contaminación de la solución nutritiva con manganeso pueden causar intoxicación; Los bebés que toman TPE que contiene Mn están expuestos a concentraciones de manganeso aproximadamente 100 veces más altas que los bebés amamantados.
  • Enfermedad crónica del hígado: la alteración de la formación de bilis en el hígado y la reducción del suministro al intestino conduce a una disminución de la excreción de manganeso en las heces, lo que da como resultado un aumento de las concentraciones séricas de manganeso.
  • Recién nacidos: concentración preferencial de manganeso en el cerebro, en parte debido al aumento de la expresión de los receptores de transferrina en las neuronas en desarrollo y en parte debido a la eliminación limitada de manganeso con las heces (heces) como resultado de una función hepática que aún no ha madurado completamente para producir bilis.
  • Niños: a diferencia de los adultos, los bebés y los niños tienen una mayor absorción intestinal de manganeso y una menor excreción biliar (que afecta la bilis) de manganeso (excreción de manganeso)
  • Ancianos (> 50 años): tienen más probabilidades de tener una enfermedad hepática asociada con una disminución de la excreción de manganeso y un aumento de las concentraciones séricas de manganeso en comparación con los adultos jóvenes.
  • Deficiencia de hierro - la absorción de manganeso aumenta debido a una mayor incorporación de DMT-1 en la membrana del borde en cepillo de los enterocitos (células del intestino delgado epitelio).

Debido al alto riesgo de intoxicación, un UL específico (en inglés: Tolerable Upper Intake Level - cantidad máxima de un micronutriente que no causa ningún efecto secundario en casi todas las personas de cualquier edad cuando se toma a diario) para el manganeso. Según la FNB (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine), el UL para niños de 1 a 3, 4 a 8 y 9 a 13 años de edad es de 2 mg, 3 mg y 6 mg / día, respectivamente; para adolescentes (14-18 años), 9 mg / día; y para adultos (≥ 19 años), 11 mg / día. Para los bebés (0-12 meses), aún no se ha establecido un límite máximo para el manganeso. Aquí, la ingesta de manganeso debe realizarse exclusivamente a través de la leche materna o sucedáneos de la leche materna y alimentos. Debido a que los ancianos (> 50 años de edad) son más susceptibles a la intoxicación por manganeso que los adultos jóvenes debido, entre otras cosas, a una mayor incidencia de enfermedad hepática, el Grupo Nacional de Expertos del Reino Unido ha establecido una ingesta total aceptable de manganeso (nivel máximo seguro de manganeso que no causará Efectos Adversos con ingesta diaria de por vida de todas las fuentes) de 8.7 mg / día para este grupo de edad.

Excreción

La excreción de manganeso se realiza principalmente a través de bilis con las heces (heces) (99%) y solo ligeramente a través de la riñón con la orina (<0.1%). La excreción de manganeso en humanos es bifásica con semividas de 13 a 34 días. La homeostasis del manganeso se regula principalmente mediante el ajuste de la excreción endógena (endógena), en lugar de la absorción intestinal. El hígado es de crucial importancia en este proceso, liberando manganeso en el intestino con la bilis en cantidades variables, dependiendo del estado de la oferta. En el exceso de manganeso, la excreción excede la reabsorción intestinal, mientras que en la deficiencia, se reabsorbe más manganeso en el intestino del que se excreta a través de las heces. En los recién nacidos, esta regulación homeostática aún no está completamente desarrollada. A diferencia de la reabsorción de manganeso, la excreción de manganeso no se ve afectada por el estado de suministro endógeno de otras sustancias químicamente similares. oligoelementos, como lo demuestran los estudios con manganeso radiomarcado.