Mangan – pierwiastek śladowy. Rola w organizmie, nadmiar i niedobór manganu

Spis treści

1. Mangan – rola w organizmie
2. Spożycie i źródła manganu w organizmie
3. Mechanizm wchłaniania i transport manganu w organizmie
4. Niedobór i nadmiar manganu w organizmie

Mangan to metal, zaliczany do najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej pierwiastków. W organizmie człowieka jest mikroelementem – pierwiastkiem śladowym, niezbędnym dla jego prawidłowego funkcjonowania. Przy nadmiernej ekspozycji jego nadmiar jest toksyczny.

Mangan – rola w organizmie

Mangan występuje w wątrobie, trzustce, mózgu, nerkach, płucach i innych tkankach.

Jest kofaktorem wielu enzymów biorących udział w syntezie białek, kwasów nukleinowych, kwasów tłuszczowych. Należą do nich fosfatazy, karboksylazy, deoksyrybonukleazy, arginazy, Mn-zależnej dysmutazy ponadtlenkowej. Bierze udział w procesach reprodukcyjnych, wpływając na funkcje układu rozrodczego. Poza tym jest konieczny do budowy kości oraz odgrywa ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu nerwowego.

Spożycie i źródła manganu w organizmie

Dzienne spożycie manganu szacowane jest w dosyć szerokich granicach, od 2,0 mg do 9,0 mg. Ponieważ nadmiar manganu jest toksyczny, US EPA (U.S. Environmental Protection Agency) ustanowiło następujące wytyczne dotyczące ekspozycji na ten pierwiastek.

Stężenie manganu we wdychanym powietrzu nie powinno być większe niż 0,05g/m3, natomiast dawka doustna nie powinna przekraczać 0,14 mg/kg/d, czyli 10 mg/dzień dla osoby ważącej 70 kg. Poziom manganu w wodzie pitnej nie powinien przekraczać 1,63 mg/l dla dorosłej osoby, czyli 2 litry wody dziennie dla człowieka o masie ciała 70 kg.

Na podobnym poziomie określa dawkę wolną od szkodliwego wpływu na zdrowie US Institute of Medicine, Food and Nutrition Board, ustalając, iż nie powinna ona być wyższa niż 11 mg/dzień.

Głównym źródłem manganu dla człowieka jest pokarm, 80% przyjmowanego dziennie Mn pochodzi z diety. Największe ilości tego pierwiastka zawierają produkty pochodzenia roślinnego: orzechy, zboża, warzywa korzeniowe i liściaste, owoce. Zawartość manganu w tych produktach zależy od jego zawartości w glebie i określana jest w szerokich granicach:

• orzechy – 18-46 mg/kg
• produkty zbożowe – 0,4 – 41 mg/kg
• warzywa – 2,2 – 6,7 mg/kg
• owoce – 0,2 – 11 mg/kg

Mangan zawarty jest również w niektórych gatunkach mięsa i ryb w ilościach 0,1- 4 mg/kg.

Z punktu widzenia zawartości manganu ciekawym przypadkiem jest herbata. Szacuje się, iż jedna szklanka tego napoju zawiera od 0,4 do 1,3 mg manganu, a jest to zależne od gatunku herbaty, miejsca pochodzenia (zawartość manganu w glebie), sposobu produkcji i przyrządzania napoju. Jednak należy pamiętać, iż u osób pijących dużo herbaty, spożywane w ten sposób ilości manganu mogą być znaczne i – biorąc pod uwagę pozostałe źródła tego pierwiastka w diecie – sięgać dawek granicznych.

Większe spożycie manganu może być również udziałem osób, które zażywają suplementy diety, zwłaszcza te, które zawierają w swoim składzie wiele składników. W szeregu z nich zawarta jest stosunkowo wysoka dawka manganu, od 0,3 mg do nawet 1 mg.

80% dziennej dawki manganu pochodzi z żywności, w tym źródłem aż 20% jest woda pitna. W obszarach narażonych na podwyższoną zawartość manganu w wodzie może to być znacznie więcej. U tych osób woda pitna może być drogą narażenia na toksyczne działanie tego pierwiastka.

Wysoka zawartość manganu notowana jest w mieszankach dla niemowląt i wynosi 50-300 μg/l, podczas gdy w mleku kobiecym stężenie manganu określane jest jako 3 – 15 μg/l. Stąd dzieci karmione sztucznie do 6 m.ż. (do czasu wprowadzenia do diety pokarmów stałych) mają wyższe stężenie manganu w organizmie niż niemowlęta karmione naturalnie.

Mechanizm wchłaniania i transport manganu w organizmie

Przyswajalność manganu z diety zależy od jego postaci chemicznej i stopnia utleniania, ale ocenia się, że wynosi 3-7%. Lepsza jest przyswajalność chlorku manganu niż siarczanu lub octanu manganu. Zaabsorbowany w jelicie mikropierwiastek, po połączeniu z albuminami, transportowany jest do wątroby, w której odbywa się większość przemian metabolicznych manganu. Pierwiastek kumuluje się również w innych narządach miąższowych (trzustce, mózgu, nerkach, płucach). Wydalanie manganu odbywa się głównie z kałem (40-70%), niewielki ilości wydalają się z moczem (w warunkach prawidłowych do 0,3%).

Wchłanianie manganu z dietą ograniczana jest przez wysoką zawartość żelaza (jest to kolejny powód, aby unikać suplementacji, zwłaszcza preparatami wieloskładnikowymi), natomiast dieta uboga w żelazo przyczynia się do zwiększenia wchłaniania zarówno manganu, jak i żelaza. Poza tym wchłanianie manganu ulega zahamowaniu pod wpływem wapnia, szczawianów i fitynianów. Jest również zmniejszone przy większym spożyciu błonnika.

Niedobór i nadmiar manganu w organizmie

Niedobór manganu spotykany jest rzadko, może wiązać się z zaburzeniami płodności, zaburzeniami neurologicznymi czy nieprawidłową mineralizacją kości. Organizm człowieka jest bardziej narażony na kumulowanie manganu, zwłaszcza jeśli dociera on do organizmu drogą wziewną. Po podaniu z dietą część dawki wchłoniętego manganu eliminowana jest z żółcią i tym samym wyłączana z dalszego metabolizmu. Natomiast przy wchłanianiu manganu drogą inhalacji, krążenie wrotne jest pomijane, nadmiar dawki nie może być wydalany, co prowadzi do przenikania większych ilości manganu do krwiobiegu.

Obraz nadmiaru manganu w organizmie człowieka zdominowany jest przez objawy neurologiczne. Dzieje się tak dlatego, iż pierwiastek ma zdolność do przenikania bariery krew-mózg i gromadzenia się w ośrodkowym układzie nerwowym. Transport manganu do komórek odbywa się przy udziale mechanizmów aktywnych, natomiast przepływ w kierunku z komórki to powolna dyfuzja bierna. Takie warunki sprzyjają gromadzeniu się manganu we wnętrzu komórek i nasilaniu jego niekorzystnego działania.

Środowiskowe narażenie na mangan (czy to drogą wziewną, czy z dietą, np. wodą) skutkuje akumulacją manganu w strukturach OUN (zwojach podstawy mózgu, gałce bladej (globus pallidus), jądrze soczewkowatym, jądrze ogoniastym, substancji czarnej i elementach układu dopaminergicznego. Te same struktury mózgu są atakowane w przebiegu choroby Parkinsona, stąd obraz kliniczny zatrucia tym metalem przypomina objawy choroby Parkinsona. Przy przewlekłym narażeniu na działanie manganu obserwowane zmiany mogą być subtelne i występować przez dłuższy czas.

W NEJM opisywano przypadek 55-letniego pacjenta, który zgłosił się do neurologa z objawami zaburzeń mowy oraz kłopotami w pisaniu ręcznym. Symptomy pojawiły się ok. 10 lat przed wizytą u lekarza. Dodatkowo pacjent miał zmniejszoną ekspresję twarzy, kurcz powiek, nieznacznie upośledzone odruchy. Przeprowadzona diagnostyka wykazała, iż objawy przypominające chorobę Parkinsona spowodowane były przez toksyczne działanie manganu, na które pacjent narażony był, gdy pracował jako spawacz dwadzieścia lat wcześniej.

Podobne objawy obserwuje się u pacjentów narażonych na wysokie dawki manganu w wodzie pitnej. U dzieci toksyczne działanie manganu może objawiać się problemami z nauką i zachowaniem.

Eliminacja nadmiaru manganu z organizmu umożliwia wycofanie się objawów. Należy wówczas zadbać o to, aby nie narażać się powtórnie na toksyczne działanie.

Piśmiennictwo

1. Otto, D A. AND H. K. Hudnell. ENVIRONMENTAL MANGANESE: GUIDELINE EXPOSURE LEVELS, EVIDENCE OF HEALTH EFFECTS AND RESEARCH NEEDS. Presented at 8th International Symposium on Neurobehavioral Methods and Effects in Occupational and Environmental Health, Brescia, Italy, 6/23-26/2002.
2. Mangan  w wodzie przeznaczonej  do spożycia przez ludzi. Znaczenie i zagrożenia dla bezpieczeństwa zdrowotnego. Postępowanie w przypadku podwyższonych wartości stężeń. Opracowano na zlecenie  Głównego Inspektoratu Sanitarnego: Dorota Maziarka, Bożena Krogulska – Zakład Bezpieczeństwa Zdrowotnego Środowiska Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego – Państwowego Zakładu Higieny. © Główny Inspektorat Sanitarny, Warszawa 2018.
3. Roy Dayan, M.D., David Arkadir, M.D., Ph.D.. Manganese Accumulation in the Brain. N Engl J Med 2023; 389:1320
4. Ciborowska H., Rudnicka A., Dietetyka. Żywienie zdrowego i chorego człowieka. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2015.
5. Gertig H., Przysławski J., Bromatologia. Zarys nauki o żywności i żywieniu. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2015.