Mangan: Vad är det bra för i människokroppen? Källor i mat och vatten

Mangan och dess egenskaper

Mangan är ett mineralelement som är känt under det kemiska namnet Mn. Det härstammar från det latinska ordet manganum.

Det är det tolfte vanligaste grundämnet på planeten. I spårmängder är det också en viktig komponent i levande organismer.

Mangan i människokroppen: är det fördelaktigt? Hur känner man igen brist eller överskott?

Mangan som kemiskt grundämne upptäcktes först 1774 av den svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele, specifikt som en del av mineralet pyrolusit.

Samma år isolerades det av en annan svensk kemist, Johan Gottlieb Gahn, genom upphettning av pyrolusit.

Namnet mangan kommer från det latinska ordet "magnes", som betyder magnet. Detta hänvisar återigen till dess mineral pyrolusit, som har visat sig ha magnetiska egenskaper.

Mangan är ett grundämne i grupp 7 i det periodiska systemet för kemiska grundämnen och finns i period 4.

Det klassificeras i en grupp av grundämnen som kallas övergångsämnen eller också övergångsmetaller.

Namnet kommer från den tid då kemister tillskrev grundämnen i mitten av det periodiska systemet övergångsegenskaper mellan alkalimetaller och icke-metaller.

Mangan är ett silvergrått metalliskt grundämne som kan likna järn, men det är hårdare och mycket sprött jämfört med järn.

Det är reaktivt och oxiderar mycket lätt. Det oxiderar ytligt i luft och sönderdelas i vatten. Mangan och vissa av dess föreningar har paramagnetiska egenskaper.

En sammanfattning i tabellform av grundläggande kemisk och fysikalisk information om mangan

Mangan frigörs i luft, mark och vatten genom naturlig erosion av jorden. Det är nästan obefintligt i fri form, just på grund av dess reaktivitet och det faktum att det lätt oxideras.

Det förekommer därför i form av oorganiska eller organiska föreningar. De organiska dominerar.

I naturen förekommer det huvudsakligen i form av mineraler. De vanligaste mineralerna är oxider, silikater eller karbonater. Till exempel den redan nämnda pyrolusit (MnO2) eller braunit, psilomelan, rhodochroside.

Numera har mangan och dess föreningar viktiga industriella tillämpningar inom olika sektorer.

Den största andelen mangan (upp till 90 % av den totala årsproduktionen) används vid tillverkning av stål för att förbättra dess egenskaper - öka dess formbarhet, styrka och hållbarhet.

Andra användningsområden för mangan är

• Det tillsätts i aluminiumlegeringar som ett skydd mot korrosion.
• Det används som pigment, t.ex. vid färgning av glas, keramik eller ädelstenar.
• Det används för att ta bort den gröna missfärgning av glas som orsakas av järn.
• Det ingår i batterier.
• Inom jordbruket används det som tillsats i gödselmedel (särskilt för citrusgrödor), bekämpningsmedel eller mögelgifter.
• Vissa manganföreningars desinficerande och antiseptiska effekter utnyttjas också.
• Inom medicinen används mangan som kontrastmedel vid bilddiagnostiska undersökningar och är en viktig beståndsdel i modersmjölk eller parenteral nutrition.

Vilken funktion har mangan i människokroppen?

Mangan är ett viktigt spårämne. Människor behöver det bara i små mängder. Dess närvaro i människokroppen är dock avgörande för att upprätthålla hälsa och normala funktioner.

Kroppen kan inte själv producera mangan utan är beroende av att få i sig det från den yttre miljön.

Den primära formen av mangan i levande organismer är som jonen ^Mn2+ eller ^Mn3+.

Mangan har flera viktiga fysiologiska funktioner.

Dess huvudsakliga roll är relaterad till enzymer och enzymsystemens funktion i kroppen. Mangan fungerar antingen som en komponent i dessa enzymer (nödvändigt för deras bildning) eller är involverad i aktiveringen av befintliga enzymer (nödvändigt för deras funktion).

Vilka enzymer är inblandade? I själva verket talar vi om ett brett spektrum av enzymer från gruppen oxidoredukter, transferaser, hydrolaser, lyas, isomeraser eller ligaser.

Inom detta spektrum av enzymer hittar vi även enzymer som är strikt beroende av närvaron av mangan i kroppen. Utan tillräckligt med mangan varken bildas eller aktiveras dessa enzymer.

Några exempel är

• Glutaminsyntetas - Arbetar i hjärnan där det bryter ner vissa giftiga ämnen (metabolisk funktion).
• Superoxiddismutas - Det viktigaste antioxidativa enzymet i celler. Det omvandlar reaktiva syreföreningar till vatten och skyddar dem därigenom från skador (antioxidativ funktion).
• Arginas - Ett enzym i levern som behövs för att bryta ner giftig ammoniak som produceras under metaboliska processer (metabolisk funktion).
• Pyruvatkarboxylas - Ett nyckelenzym för bildandet av glukos (metabolisk funktion).

De viktigaste fysiologiska funktionerna och processerna där mangan är involverat genom att påverka enzymer kan därför sammanfattas enligt följande:

• Organismens normala utveckling
• Inverkan på immunologiska, neurala och könshormonella funktioner
• Antioxidativ verkan
• Reglering av socker-, fett- och proteinmetabolism
• Bildande av energi i cellerna
• Tillväxt av ben och brosk
• Blodkoagulering
• Reglering av blodsockernivån genom att påverka insulinproduktionen
• Utveckling av hjärnan och dess funktioner
• Sårläkning genom att påverka kollagenproduktionen

Mangan - från intag till utsöndring

Absorption

Mangan kan komma in i kroppen på flera olika sätt. De vanligaste vägarna är via matsmältningskanalen, inandning (inhalation), parenteralt eller genom hudkontakt.

Av dessa vägar är den orala vägen för absorption, dvs. intag av mangan via munnen, den dominerande vägen. Absorptionen sker i miljön i matsmältningskanalen.

De viktigaste källorna till mangan är vatten, mat, kosttillskott eller modersmjölksersättning.

Mangan absorberas specifikt i tunntarmen genom två mekanismer - passiv diffusion eller aktiv transport som kräver energi. Absorptionshastigheten är relativt hög.

De bärare genom vilka mangan passerar genom tarmcellerna är inte specifikt avsedda för mangan. De bär även andra metalliska grundämnen som järn, koppar, zink eller kalcium.

Dessa konkurrerar med varandra om en viss bärare. Detta kan påverka absorptionshastigheten för varje element.

Av den totala mängden mangan som intas absorberas endast ca 3-5 % i matsmältningskanalen.

Absorptionshastigheten för mangan är i allmänhet högre hos kvinnor än hos män, vilket troligen beror på skillnaden i järnnivåer mellan könen.

Detta återspeglar det faktum att järn och mangan använder samma transportör för absorption. Om järnnivåerna är lägre har mangan således större möjligheter att binda till transportören.

Det är också av denna anledning som det dagliga intaget av mangan kan vara lägre hos kvinnor.

En annan faktor som påverkar absorptionen är ålder. Spädbarn och barn har ett högre intag av mangan. Detta baseras på det naturligt högre behovet av mangan under barnets tillväxt och utveckling.

Andra vägar för absorption av mangan (dvs. inandning eller hudkontakt som redan nämnts) involverar oftast personer som kommer i kontakt med mangan i sitt arbete, t.ex. industriarbetare, gruvarbetare, svetsare osv.

Mangan administreras parenteralt (intravenöst) till för tidigt födda barn eller personer som får total parenteral nutrition som ett led i att upprätthålla ett tillräckligt dagligt intag av näringsämnen, inklusive mangan.

Distribution och reglering

Absorberat mangan kommer in i blodet från matsmältningskanalen och distribueras till olika delar av kroppen.

Den fysiologiska koncentrationen i blodet varierar mellan 4 och 15 mg/l. Kvinnor har vanligtvis en koncentration som är ca 30 % högre än mäns (på grund av en högre absorptionshastighet).

Mangan binds i blodet till röda blodkroppar, som transporterar det. Det transporteras som ^Mn2+- eller ^Mn3+-joner. ^Mn2+ dominerar.

De organ där de största mängderna mangan koncentreras är lever, bukspottkörtel, ben, kolon, njurar och hjärna (från 0,15 till 1,3 mg/kg). I mindre utsträckning urinvägarna eller röda blodkroppar.

Mangan har förmågan att passera blod-hjärnbarriären, blod-hjärnbarriären, placentan och utsöndras även i bröstmjölk.

Att bibehålla mangannivåerna på fysiologiska nivåer är viktigt för kroppens hälsa och korrekta funktion. Regleringsmekanismer som upprätthåller så kallad homeostas är involverade i denna process.

Levern är det viktigaste organet som reglerar mangan i kroppen. Den kontrollerar dess intag och utsöndring genom tarmarna.

Å ena sidan påverkar de transportörerna i tarmarna och reglerar därmed absorptionen. Å andra sidan fångar de upp överflödigt mangan från blodet och utsöndrar det tillbaka till tarmarna via gallan (som bildas i levern).

På grund av den strikta regleringen av mängden mangan som redan absorberats i tarmarna är toxicitet på grund av överdrivet födointag mycket sällsynt.

Hjärnan är det organ som är känsligast för överskott av mangan i kroppen. Vid toxicitet är det störningar i hjärnan och centrala nervsystemet som är de mest uppenbara och även de allvarligaste symtomen.

Utsöndring

Mangan utsöndras främst via gallan efter att det har tagits upp av levern.

Tillsammans med gallan kommer det tillbaka till tarmarna och elimineras därefter från kroppen via avföringen.

Patienter med leversjukdom kan därför vara mottagliga för överskott av mangan och därmed mangantoxicitet.

Dessutom utsöndras mangan i mycket små mängder i urin, mjölk eller svett.

Vad är det rekommenderade dagliga intaget av mangan?

Rekommendationer för det genomsnittliga dagliga intaget av mangan har inte fastställts på grund av brist på data.

Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet publicerar dock värden för tillräckligt intag av mangan. Tillräckligt intag är ett medelvärde som baseras på observationer. Det antas motsvara befolkningens behov.

Tabell över adekvat dagligt intag av mangan per åldersgrupp

Källor till mangan via kosten

För de flesta människor är mat och dricksvatten de viktigaste källorna till mangan som kan täcka det nödvändiga dagliga intaget.

Livsmedel med högre manganhalt inkluderar nötter (hasselnötter, mandel, pekannötter), ris, vetegroddar, kli, havre, baljväxter, gröna bladgrönsaker, frukt (ananas), te, choklad och skaldjur (särskilt musslor).

Mängden mangan i dricksvatten beror på platsen och graden av förorening. Den varierar från 1 µg/l till 2 mg/l.

För närvarande finns kosttillskott som innehåller mangan tillgängliga på marknaden, men endast i form av preparat med flera ingredienser - multivitamin- eller mineraltillskott.

Förutom mangansulfat, mangansulfat, manganaskorbat eller aminosyrakomplex med mangan används dock också ofta mangansulfat.

Potentiella interaktioner mellan mangan och livsmedel kan uppstå vid samtidigt intag av fytinsyra, som finns i nötter, frön, bönor, sojabönor eller spannmål. De kan också uppstå vid samtidigt intag av oxalsyra, som finns i kål, spenat eller sötpotatis.

I båda fallen sker en liten hämning av manganabsorptionen.

Det sker också en liten minskning av manganabsorptionen vid samtidigt intag av tanniner, som finns rikligt i te.

Dessutom minskar järn, som redan nämnts, absorptionen av mangan i matsmältningskanalen vid höga nivåer. Kalcium och fosfor minskar också hastigheten för manganabsorption.

Och magnesium, som förutom att minska absorptionen även ökar utsöndringen av mangan.

Hur känner man igen manganbrist och manganöverskott?

Mangan är involverat i ett antal biologiska processer i människokroppen och är praktiskt taget oumbärligt. Ändå kan dess överdrivna ackumulering utgöra en potentiell risk.

Gränsen mellan bra och skadliga nivåer av mangan är ganska tunn. Därför är det viktigt att de reglerande mekanismerna i kroppen fungerar tillräckligt för att upprätthålla manganhomeostasen.

Störningar i denna homeostas och utveckling av brist på eller överskott av mangan leder vanligtvis till hälsokomplikationer eller biverkningar.

Brist på mangan

Förekomsten av otillräckliga mängder mangan i kroppen är ett sällsynt tillstånd som knappast observeras hos människor.

Detta beror på att det finns tillräckligt med mangan i mat och dricksvatten för att täcka de dagliga behoven.

De manifestationer och komplikationer som orsakas av manganbrist har endast studerats experimentellt och genom att artificiellt inducera brist (mestadels hos djur).

Manganbrist har orsakat följande komplikationer:

• Fördröjd tillväxt och utveckling av skelettet
• Avvikelser i skelettets form
• Försämrad fortplantningsförmåga
• Nedsatt rörlighet
• Försämrad fett-, protein- och kolhydratmetabolism, överdriven glukostolerans
• Förändringar i sinnesstämningen
• Medfödda defekter

I ett fåtal fall har manganbrist observerats hos människor. I dessa fall har symptom som inflammatoriska hudåkommor, försenad hår- och nageltillväxt, minskade kolesterolnivåer, minskad blodkoagulation eller ökade kalcium- och fosfornivåer i blodet observerats.

Överskott av mangan

När det gäller mangan är den motsatta situationen mycket vanligare, dvs. att mangan ansamlas i kroppen.

Överskott orsakas oftast av överdrivet intag eller inandning av mangan. Det kan också orsakas av ett misslyckande i de reglerande processer som upprätthåller homeostas.

Riskgrupperna för att utveckla överskott av mangan i kroppen är:

• Spädbarn och barn - på grund av den naturligt högre absorptionshastigheten av mangan i matsmältningskanalen
• Spädbarn som får konstgjord mjölk och patienter som får parenteral nutrition
• Patienter med en medfödd störning av transportören i levern som är involverad i utsöndring av mangan
• Patienter med kronisk leversjukdom som orsakar dålig leverfunktion när det gäller utsöndring av överskott av mangan i gallan
• Patienter med järnbrist - järnbrist ökar hastigheten för absorption av mangan i mag-tarmkanalen
• Personer med riskfyllda arbeten där mangankoncentrationerna är förhöjda - svetsare, gruvarbetare, stålarbetare. Innebär vanligtvis inandning av manganföreningar

Det primära målorganet för mangantoxicitet är hjärnan. Hjärnpåverkan manifesteras av karakteristiska neurologiska symptom - enhetligt benämnda som manganism.

Vid manganism är individens mentala och motoriska färdigheter särskilt påverkade.

Manganism utvecklas under en lång tidsperiod. I början kan den drabbade uppleva långsamma reaktioner, irritabilitet, depression, humörsvängningar, tvångsmässigt eller aggressivt beteende, hallucinationer eller intellektuella störningar.

Senare tillkommer allmän svaghet, förlust av ansiktsuttryck, talproblem, överdriven salivavsöndring och svettning, ofrivilliga rörelser i armar och ben, skakningar, muskelstelhet, gångförändringar (framåtböjd gång), problem med fingerfärdighet och balans samt mer frekventa fallolyckor.

De svarar dock inte på levodopa, ett läkemedel som används för att behandla Parkinsons sjukdom.

Förutom symtom relaterade till hjärnskador kan manganism också orsaka leversjukdomar (cirros, störningar i leverenzymer) eller hjärt- och kärlsjukdomar (ökad hjärtfrekvens, minskat blodtryck).

De huvudsakliga symptomen på överdriven exponering för mangan genom inandning är hosta, bronkit, lunginflammation och nedsatt lungfunktion.