المنغنيز هو عنصر كيميائي برمز العنصر Mn. إنه العنصر الثاني عشر الأكثر وفرة في قشرة الأرض بحوالي 12٪ - الغلاف المائي (السطحي وتحت السطحي ماء) والغلاف الصخري (قشرة الأرض بما في ذلك الجزء الخارجي من الوشاح الخارجي) - والمعدن الانتقالي الثالث الأكثر وفرة بعد حديد والتيتانيوم. من بين حالات الأكسدة المحتملة Mn-3 إلى Mn + 7 ، Mn2 + ، Mn4 + و Mn7 + هي الأكثر أهمية. في النظم البيولوجية ، Mn2 + (المنغنيز II) هو الشكل السائد مع Mn3 +. المنغنيز مكون من> 100 المعادن بما في ذلك الكبريتيدات والأكاسيد والكربونات والسيليكات والفوسفات والبورات. المنغنيز II أملاحباستثناء المنغنيز فوسفات وكربونات المنغنيز ، قابلة للذوبان في ماء، في حين أن مركبات المنجنيز في حالات الأكسدة العالية عادة ما تكون قابلة للذوبان بشكل ضئيل. في الكائن البشري ، يلعب المنجنيز دور مكون معين لا يتجزأ الانزيمات، مثل ال المضادة للأكسدة ديسموتاز فوق أكسيد (MnSOD ، تحويل الأنيونات الفائقة التي تتشكل داخليًا أثناء التنفس الخلوي إلى الهدرجة بيروكسيد ، والذي يتم تقليله إلى ماء عن طريق آخرين الانزيمات وبالتالي إزالة السموم) والأرجيناز (تدهور الحمض الأميني أرجينين إلى أورنيثين و اليوريا) ، والذي يتكامل في دورة اليوريا (تحويل نتروجين (N) - تحتوي على نواتج تحلل ، خاصة الأمونيوم (NH4 +) إلى اليوريا ، والتي تفرز عن طريق الكلى → تخلص من السموم of غاز الأمونيا (NH3)) ، تلعب دورًا أساسيًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المنغنيز - إما عن طريق التغيير التوافقي للبروتين أو عن طريق الارتباط بالركيزة - هو عامل منشط أو عامل مساعد ، على التوالي ، للعديد من الانزيمات، مثل glycosyltransferase في تخليق glycosaminoglycans (خطي مبني من تكرار وحدات السكاريد ، الحمضية السكريات) والبروتيوغليكان (بروتينات سكرية شديدة الغليكوزيلات تتكون من بروتين وواحد أو أكثر من الجليكوزامينوجليكان المرتبط تساهميًا) ، على التوالي ، هو مكون مهم للمصفوفة خارج الخلية (المصفوفة خارج الخلية ، المادة بين الخلايا ، ECM ، ECM ؛ الأنسجة الواقعة بين الخلايا - في الفضاء بين الخلايا )، مثل غضروف والعظام. يحدث ارتباط المنغنيز (Mn2 + بـ Mn7 +) بروابطه بشكل تفضيلي عبر أكسجين (رمز العنصر: O). المنجنيز عنصر أساسي (ضروري للحياة) من ناحية وله سمية عالية (سمية) من ناحية أخرى ، حيث يكون المنغنيز ثنائي التكافؤ (Mn2 +) أكثر سمية من ثلاثي التكافؤ (Mn3 +). وفقًا لذلك ، يجب الحرص على تناول المنجنيز بكميات كافية ولكن ليس بجرعات زائدة. يتواجد المنغنيز في جميع الأنسجة النباتية والحيوانية نظرًا لوجوده في كل مكان (اللاتينية ubique: "موزعة في كل مكان") ، مع كون الأعضاء التناسلية للنباتات هي الأغنى في المنغنيز. بينما توجد كميات كبيرة من المنجنيز في بعض الأحيان في الأطعمة ذات الأصل النباتي ، مثل الحبوب الكاملة والأرز والبقوليات (البقول) ، جوزوالخضروات ذات الأوراق الخضراء والفواكه وأوراق الشاي ، ومحتوى المنغنيز في الأطعمة ذات الأصل الحيواني ، مثل اللحوم والأسماك و حليب، وفي النشا عالي النقاء و السكر عادة ما تكون المنتجات منخفضة للغاية.
امتصاص
يدخل المنجنيز الموفر عن طريق الفم في الأمعاء الدقيقة التي امتصاص. حتى الآن ، هناك القليل من المعرفة حول الآلية. أظهر بعض المؤلفين أن المنغنيز يشترك في نفس الشيء امتصاص المسار مع عنصر التتبع حديد. وفقًا لذلك ، يتم امتصاص المنغنيز على شكل Mn2 + في الخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة) في الغالب في أو المناطق (الاثني عشر) والصائم (الصائم) بمساعدة ناقل المعادن ثنائي التكافؤ 1 (DMT-1) ، الذي ينقل المعادن الانتقالية ثنائية التكافؤ مع البروتونات (H +). تعتمد هذه العملية على الطاقة وتحدث وفقًا لحركية التشبع. وفقًا لـ Tallkvist et al (2000) ، فإن المنغنيز (Mn2 +) - مماثل لـ حديد (Fe2 +) - يدخل مجرى الدم من خلال الغشاء الجانبي الجانبي (المواجه بعيدًا عن الأمعاء) للخلايا المعوية عن طريق بروتين النقل ferroportin-1. سواء سلبي امتصاص تتوفر آلية المنجنيز بالإضافة إلى الامتصاص النشط يتطلب مزيدًا من التحقيق. يتراوح معدل امتصاص المنغنيز من الطعام في ظل الظروف الفسيولوجية بين 3-8٪. قد يكون أعلى عند الرضع والأطفال الصغار ، في حالة ضعف إمدادات المنغنيز أو انخفاض تناول المنغنيز. عندما يتجاوز المعروض من المنغنيز الشرط ، فإن التوافر البيولوجي النقصان. يتأثر مستوى امتصاص المنجنيز بالعديد من المكونات الغذائية:
- الكالسيوم - وفقًا للعديد من الدراسات ، ينتج عن تناول مكملات الكالسيوم بمعدل 500 مجم / يوم انخفاض التوافر البيولوجي للمنجنيز ، مع وجود تأثير أكبر لفوسفات وكربونات الكالسيوم ، بينما يكون الكالسيوم من الحليب أقل تأثير ؛ أظهرت بعض الدراسات الأخرى آثارًا طفيفة فقط لمكملات الكالسيوم على استقلاب المنغنيز
- المغنيسيوم - مع مكملات المغنيسيوم بحوالي 200 ملغ / يوم ، ينخفض امتصاص المنغنيز
- الفوسفات - الفوسفات الغذائي ، مثل اللحوم المعالجة والجبن المعالج والمشروبات الغازية ، يضعف امتصاص الأمعاء (يؤثر على القناة الهضمية) من المنغنيز
- حمض الفيتيك حمض الأكساليك, العفص - الفيتات من الحبوب والبقوليات وما إلى ذلك ، الأوكسالات ، على سبيل المثال ، من خضروات الملفوف والسبانخ والبطاطا الحلوة ، والعفص من الشاي يقلل من التوافر البيولوجي للمنغنيز
- الحديد - التثبيط المتبادل للامتصاص - يتنافس الحديد والمنغنيز على نفس آليات الامتصاص والنقل ، على سبيل المثال ، DMT-1.
- ينخفض امتصاص المنغنيز من الوجبة مع زيادة محتوى الحديد الغذائي لأن التعبير DMT-1 ينخفض في الخلايا المعوية (خلايا ظهارة الأمعاء الدقيقة)
- وفقًا لـ Davis and Greger (1992) ، فإن مكملات الحديد - 60 مجم / يوم لمدة 4 أشهر - مرتبطة بانخفاض مستويات المنجنيز في الدم وانخفاض نشاط ديسموتاز الفائق المعتمد على المنغنيز (MnSOD) في الكريات البيض (خلايا الدم البيضاء) ، مما يشير إلى انخفاض المنغنيز الحالة
- يعد إمداد الحديد الفردي عاملاً رئيسيًا يؤثر على المنغنيز التوافر البيولوجي. إذا نقص الحديد موجود ، يمكن زيادة امتصاص المنجنيز بمقدار 2-3 أضعاف بسبب زيادة التعبير عن DMT-1 في الخلايا المعوية. "مخازن الحديد الكاملة" - يمكن قياسها بالمصل الفيريتين مستويات (بروتين تخزين الحديد) - من ناحية أخرى ، ترتبط بانخفاض في امتصاص المنغنيز المعوي - بسبب تقليل التنظيم (تقليل التنظيم) لتخليق DMT-1 الخلوي. في ضوء حقيقة أن مخازن الحديد المرتفعة يمكن اكتشافها بشكل عام لدى الرجال مقارنة بالنساء ، يعيد الرجال عمومًا امتصاص منجنيز أقل من النساء.
- الكوبالت - يتداخل الكوبالت والمنغنيز مع امتصاص الأمعاء لبعضهما البعض لأن كلا المعدنين الانتقاليين يستخدمان DMT-1
بالإضافة إلى ذلك ، الإفراط في تناول الألياف الغذائيةمن ال أثر العناصر الكادميوم و copperالمكرر الكربوهيدرات مثل الصناعية السكر ومنتجات الطحين الأبيض وكذلك زيادتها كحول الاستهلاك ، يؤدي أيضًا إلى انخفاض امتصاص المنجنيز. وبالمثل فإن استخدام بعض الأدوية مثل المغنيسيوم-تحتوي مضادات الحموضة (تحييد معدة حامض)، المسهلات (أدوية مسهلة) و مضادات حيوية، يرتبط بخلل في امتصاص المنغنيز المعوي بمجرد تناوله مع الأطعمة التي تحتوي على المنغنيز أو المكملات. على عكس العوامل المذكورة أعلاه ، حليب يزيد من التوافر البيولوجي المنغنيز.
النقل والتوزيع في الجسم
يتم نقل المنغنيز الممتص بشكل حر أو مرتبط بألفا 2 ماكروغلوبولين (البروتينات ل دم البلازما) عبر البوابة وريد الى كبد. هناك ، يدخل غالبية المنجنيز الدورة الدموية المعوية الكبدية (كبد-القناة الهضمية تداول) ، والذي يتضمن التسليم من كبد من خلال خاصية الترجمة لي النكد إلى الأمعاء ، وامتصاص الأمعاء ، ونقل البوابة إلى الكبد. يتم إطلاق جزء صغير من المنجنيز من الكبد إلى مجرى الدم ، وبعد تغيير التكافؤ من Mn2 + إلى Mn3 + ، والذي يحدث عن طريق الأكسدة بواسطة كورولوبلازمين (alpha-2 globulin of دم البلازما) ترانسفيرين (بيتا جلوبيولين ، المسؤول بشكل أساسي عن نقل الحديد) أو بروتين نقل محدد ، مثل بيتا -1 الجلوبيولين ، ليتم امتصاصه بواسطة الأنسجة خارج الكبد (خارج الكبد). بما أن المنجنيز يتنافس مع الحديد لنفس النقل البروتينات، المنغنيز ملزم ترانسفيرين يزداد في نقص الحديد، في حين أنه ينخفض في فائض الحديد. يمكن أن تؤدي المستويات العالية من الحديد في الجسم في النهاية قيادة لخفض تركيزات المنغنيز في الأنسجة وبالتالي تقليل نشاط الإنزيمات المعتمدة على المنغنيز. يتم نقل المنغنيز أيضًا دم البلازما كمكون من مكونات كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء) - مرتبطة بالبورفيرين (صبغة كيميائية عضوية تتكون من أربع حلقات بيرول). يبلغ محتوى المنجنيز في جسم الإنسان حوالي 10-40 مجم ، متوسط الأنسجة من التركيز من المنغنيز يتراوح بين 0.17-0.28 ملغم / كغم من وزن الجسم وهو أقل بكثير من الحديد و zinc. يوجد ما يقرب من 25٪ من إجمالي المنجنيز في الجسم في العظام ، وبشكل أساسي في نخاع العظام. يمكن أيضًا اكتشاف تركيزات عالية من المنجنيز في الكبد ، الكلىوالبنكرياس (البنكرياس) الغدة النخامية (الغدة النخامية) والأمعاء ظهارة (معوي الغشاء المخاطي). يوجد المنغنيز أيضًا في شعروالعضلات والغدة الثديية والعرق. في الأطفال والحيوانات الصغيرة ، يتركز المنجنيز بشكل تفضيلي على وجه التحديد الدماغ المناطق. داخل الخلايا (داخل الخلايا) ، يتم توطين المنغنيز بشكل رئيسي في الميتوكوندريا ("محطات توليد الطاقة" للخلايا) ، حيث يعمل عنصر التتبع كمكون متكامل أو منشط لأنظمة إنزيم معينة ، مثل البيروفات الكربوكسيلاز (تكوين الجلوكوز (تكوين جديد لـ جلوكوز من السلائف العضوية غير الكربوهيدراتية ، مثل البيروفات)) والبروليديز (توفير برولين الأحماض الأمينية لتخليق الكولاجين (أهم بروتين هيكلي للمصفوفة خارج الخلية ، مثل غضروف, العظام, الأوتار, بشرة و سفن)). علاوة على ذلك ، يتوفر حوض منجنيز في الجسيمات الحالة (عضيات الخلية التي تخزن الإنزيمات لتحلل المواد الداخلية (الخلوية) والخارجية (غير الخلوية) - البكتيرية ، والفيروسية ، وما إلى ذلك) وفي النواة ، من بين أمور أخرى. تخزين محدد البروتينات، مثل الفيريتين للحديد ، لا يعرف عن المنغنيز. وهكذا ، على عكس الحديد و copper، لا يتم تخزين عنصر التتبع في الكبد عند تناول كميات كبيرة ، ولكنه يتراكم (يتراكم) في أنسجة معينة ، مثل الدماغ. لهذا السبب ، فإن المنغنيز له تأثير سام (سام) في الجرعات العالية. لم يتم ملاحظة تسمم المنغنيز بسبب الإفراط في تناول الطعام. في حالة تناول مياه الشرب والمياه المعدنية التي تحتوي على نسبة عالية من المنجنيز (الحد الأقصى المسموح به من المنجنيز من التركيز في مياه الشرب: 0.05 ملغم / لتر) ، تناول طويل الأمد من المنغنيز المكملاتوالتعرض المهني المزمن - استنشاق من الأتربة أو الأبخرة المحتوية على المنغنيز (> 1 مجم / متر مكعب من الهواء) في مناجم المنغنيز ، ومصانع المنغنيز ، ومصاهر المعادن ، ومصانع صناعة المعادن ، ومصانع معالجة المنغنيز - ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي إلى التسمم بالعناصر النزرة ، خاصة عند الأطفال بسبب التراكم التفضيلي للمنغنيز في الدماغ [5 ، 6 ، 7 ، 14 ، 21 ، 25 ، 29 ، 30 ، 34 ، 37 ، 41 ، 45 ، 47]. المنغنيز من مياه الشرب و المكملات متوفر أكثر من الطعام ، مما يؤدي إلى زيادة تراكم العناصر النزرة في الجسم ، في المقام الأول في الدماغ. يتم استنشاق جزيئات المنغنيز عبر الجهاز التنفسيعلى عكس المنغنيز الممتص معويًا ، يتم نقله مباشرة إلى الدماغ دون أن يتم استقلابه (أيض) في الكبد. تركيزات عالية من Mn3 + قيادة للتحويل المؤكسد لل ناقل عصبي الدوبامين لمركب ثلاثي هيدروكسي الذي يضر بالخلايا العصبية التي تصنع الدوبامين في الوسط الجهاز العصبي (CNS). تظهر أعراض تسمم المنغنيز نتيجة أ الدوبامين ويؤثر على الجهاز العصبي المركزي بشكل خاص. بالإضافة إلى تضرر الكبد والبنكرياس والرئتين - سعال, التهاب شعبي (التهاب الشعب الهوائية) و الالتهاب الرئوي (التهاب الرئتين) بسبب استنشاق جزيئات المنغنيز - يمكن أن يحدث أيضًا. يؤدي تسمم المنغنيز الخفيف إلى أعراض غير محددة ، مثل التعرق الغزير ، إعياء، والدوخة. في المستويات المرتفعة من المنجنيز ، تظهر أعراض الجهاز العصبي المركزي ، بداية من اللامبالاة (الخمول) ، والوهن (الضعف) ، فقدان الشهية (فقدان الشهية), الأرق (اضطرابات النوم) وألم عضلي (عضلي الم) وتتطور إلى اضطرابات حسية ، تشوهات انعكاسية ، عضلات تشنجات، وعدم ثبات المشية مع الارتداد الجانبي ، المؤيد ، والرجوع (الميل إلى السقوط إلى الجانب ، للأمام ، للخلف). في المراحل المتأخرة أعراض مشابهة مرض باكنسون (اضطراب عصبي يتميز بنقص الدوبامين) ، مثل الصرامة (تصلب العضلات) ، رجفة (رعاش العضلات) ، عدم استقرار الوضع (عدم استقرار الوضع) ، بطء الحركة (الحركات البطيئة) إلى عدم القدرة على الحركة (قلة الحركة) ، و / أو الاضطرابات العقلية مثل التهيج والعدوانية ، الاكتئاب المزمن.توهان ذاكرة الخسارة و الهلوسة - "الجنون المنغني". تستجيب هذه الأعراض جزئيًا علاج مع L-dopa (L-3,4،XNUMX-dihydroxyphenylalanine لتخليق الدوبامين الداخلي). بالإضافة إلى الأفراد الذين استنشقوا جزيئات المنغنيز أو استهلكوا مياه شرب غنية بالمنغنيز ومياه معدنية أو مكملات تحتوي على المنغنيز على مدى سنوات عديدة بسبب مهنتهم. أيضًا زيادة خطر تسمم المنغنيز في المجموعات التالية من الأفراد أو الأمراض:
- الأفراد ، وخاصة حديثي الولادة والرضع والأطفال الصغار ، الذين يخضعون للتغذية الوريدية الكاملة (TPE ، شكل من أشكال التغذية الاصطناعية التي تتجاوز الجهاز الهضمي) - تركيز المنغنيز المفرط في محلول التسريب و / أو تلوث المحلول المغذي بالمنغنيز يمكن أن يسبب التسمم ؛ يتعرض الرضع على TPE المحتوي على المنغنيز لتركيزات منجنيز أعلى بحوالي 100 مرة من الرضع الذين يرضعون من الثدي
- أمراض الكبد المزمنة - ضعف تكوين العصارة الصفراوية في الكبد وانخفاض توصيلها إلى الأمعاء يؤدي إلى انخفاض إفراز المنجنيز في البراز مما يؤدي إلى زيادة تركيز المنجنيز في الدم
- حديثي الولادة - التركيز التفضيلي للمنغنيز في الدماغ ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى زيادة التعبير عن مستقبلات الترانسفيرين في الخلايا العصبية النامية وجزئيًا بسبب التخلص المحدود من المنجنيز مع البراز (البراز) نتيجة عدم نضج وظائف الكبد بشكل كامل لإنتاج الصفراء
- الأطفال - على عكس البالغين ، يكون لدى الرضع والأطفال امتصاص أعلى للمنغنيز المعوي وانخفاض إفراز المنجنيز (الذي يؤثر على الصفراء) (إفراز المنجنيز)
- كبار السن (> 50 عامًا) - هم أكثر عرضة للإصابة بأمراض الكبد المرتبطة بانخفاض إفراز المنجنيز وزيادة تركيزات المنجنيز في الدم مقارنةً بالشباب
- نقص الحديد - يزداد امتصاص المنجنيز بسبب زيادة دمج DMT-1 في غشاء حدود الفرشاة للخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة).
بسبب ارتفاع مخاطر التسمم ، فإن UL محدد (بالإنجليزية: مستوى المدخول الأعلى المسموح به - أقصى كمية من المغذيات الدقيقة التي لا تسبب أي آثار جانبية في جميع الأفراد تقريبًا من أي عمر عند تناولها يوميًا) للمنغنيز. وفقًا لـ FNB (مجلس الغذاء والتغذية ، معهد الطب) ، فإن UL للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 1-3 و 4-8 و9-13 عامًا هو 2 مجم و 3 مجم و 6 مجم / يوم على التوالي ؛ للمراهقين (14-18 سنة) ، 9 ملغ / يوم ؛ وللبالغين (19 سنة) 11 ملغ / يوم. بالنسبة للرضع (0-12 شهرًا) ، لم يتم حتى الآن إنشاء UL للمنغنيز. هنا ، يجب أن يكون تناول المنغنيز حصريًا من خلال حليب الثدي أو بدائل حليب الأم والأطعمة. نظرًا لأن كبار السن (> 50 عامًا) هم أكثر عرضة لتسمم المنغنيز من الشباب بسبب ، من بين أمور أخرى ، ارتفاع معدل الإصابة بأمراض الكبد ، فقد حددت مجموعة الخبراء الوطنية بالمملكة المتحدة إجمالي كمية المنغنيز المقبولة (الحد الأقصى الآمن للمستوى) لن يسبب المنغنيز الآثار الضارة مع تناول يومي مدى الحياة من جميع المصادر) 8.7 مجم / يوم لهذه الفئة العمرية.
إفراز
يتم إفراز المنجنيز إلى حد كبير عن طريق النكد مع البراز (البراز) (99٪) وفقط قليلاً عن طريق الكلى مع البول (<0.1٪). يكون إفراز المنغنيز عند الإنسان ثنائي الطور مع نصف عمر يتراوح بين 13 و 34 يومًا. يتم تنظيم استتباب المنغنيز في المقام الأول عن طريق ضبط الإفراز الداخلي (الداخلي) ، بدلاً من الامتصاص المعوي. الكبد له أهمية حاسمة في هذه العملية ، حيث يطلق المنجنيز في الأمعاء مع النكد بكميات متغيرة ، حسب حالة التوريد. في حالة فائض المنجنيز ، يتجاوز الإخراج امتصاص الأمعاء ، بينما في حالة النقص ، يتم امتصاص المزيد من المنجنيز في الأمعاء أكثر من إفرازه عن طريق البراز. في حديثي الولادة ، لم يتم تطوير هذا التنظيم الاستتبابي بالكامل بعد. على النقيض من إعادة امتصاص المنغنيز ، يظل إفراز المنجنيز غير متأثر بحالة الإمداد الداخلي لأخرى مماثلة كيميائيًا أثر العناصر، كما يتضح من الدراسات التي أجريت على المنغنيز ذي العلامات الإشعاعية.