Mangan: Hva er mangan godt for i menneskekroppen? Kilder i mat og vann

Mangan og dets egenskaper

Mangan er et grunnstoff som er kjent under det kjemiske navnet Mn, som kommer av det latinske ordet manganum.

Det er det tolvte grunnstoffet som det finnes mest av på planeten, og i spormengder er det også en viktig bestanddel i levende organismer.

Mangan i menneskekroppen: er det gunstig? Hvordan gjenkjenner man mangel eller overskudd?

Som kjemisk grunnstoff ble mangan først oppdaget i 1774 av den svenske kjemikeren Carl Wilhelm Scheele, nærmere bestemt som en del av mineralet pyrolusitt.

Samme år ble det isolert av en annen svensk kjemiker, Johan Gottlieb Gahn, ved å varme opp pyrolusitt.

Navnet mangan kommer fra det latinske ordet "magnes", som kan oversettes til magnet, og som igjen refererer til mineralet pyrolusitt, som har vist seg å ha magnetiske egenskaper.

Mangan er et grunnstoff i gruppe 7 i det periodiske systemet for kjemiske grunnstoffer og finnes i periode 4.

Det er klassifisert i en gruppe grunnstoffer som kalles overgangselementer eller også overgangsmetaller.

Dette navnet stammer fra den tiden da kjemikerne tilla grunnstoffene i midten av det periodiske system overgangsegenskaper mellom alkalimetaller og ikke-metaller.

Når det gjelder egenskaper, er mangan et sølvgrått metallisk grunnstoff som kan minne om jern, men det er hardere og svært sprøtt sammenlignet med jern.

Det er reaktivt og oksiderer svært lett. Det oksiderer overfladisk i luft og spaltes i vann. Mangan og noen av manganforbindelsene har paramagnetiske egenskaper.

En tabellarisk oppsummering av grunnleggende kjemisk og fysisk informasjon om mangan

Mangan frigjøres i luft, jord og vann ved naturlig erosjon av jorden. Mangan finnes nesten ikke i fri form, nettopp på grunn av sin reaktivitet og fordi det lett oksideres.

Det forekommer derfor i form av uorganiske eller organiske forbindelser, men de organiske dominerer.

I naturen finnes mangan hovedsakelig i form av mineraler. De vanligste mineralene er oksider, silikater eller karbonater, for eksempel den allerede nevnte pyrolusitt (MnO2) eller braunitt, psilomelan, rhodokrosid.

I dag har mangan og manganforbindelser viktige industrielle anvendelser i ulike sektorer.

Den største andelen mangan (opptil 90 % av den totale årsproduksjonen) brukes i produksjonen av stål for å forbedre stålets egenskaper - øke formbarheten, styrken og holdbarheten.

Andre bruksområder for mangan er:

• Mangan tilsettes aluminiumlegeringer som et beskyttende middel mot korrosjon.
• Det brukes som pigment, for eksempel til farging av glass, keramikk eller edelstener.
• Det brukes til å fjerne den grønne misfargingen av glass som skyldes jern.
• Det inngår i batterier.
• I landbruket brukes det som tilsetningsstoff i gjødsel (spesielt til sitrusvekster), plantevernmidler og muggdrepende midler.
• Man utnytter også den desinfiserende og antiseptiske virkningen av enkelte manganforbindelser.
• I medisinen brukes mangan som kontrastmiddel ved bildediagnostiske undersøkelser og er en viktig bestanddel i morsmelk eller parenteral ernæring.

Hvilken funksjon har mangan i menneskekroppen?

Mangan er et essensielt sporstoff som mennesket bare trenger i små mengder, men som er avgjørende for å opprettholde helse og normale funksjoner.

Kroppen kan ikke produsere mangan selv, men er avhengig av å få det tilført fra det ytre miljøet.

Mangan finnes først og fremst i levende organismer i form av ionene ^Mn2+ eller ^Mn3+.

Mangan har flere viktige fysiologiske funksjoner.

Manganets viktigste rolle er knyttet til enzymer og enzymsystemenes funksjon i kroppen. Mangan inngår enten som en komponent i disse enzymene (nødvendig for at de skal dannes) eller er involvert i aktiveringen av eksisterende enzymer (nødvendig for at de skal fungere).

Hvilke enzymer er involvert? Det dreier seg om et bredt spekter av enzymer fra gruppen oksidoredukter, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser og ligaser.

Innenfor dette spekteret av enzymer finner vi til og med enzymer som er strengt avhengige av tilstedeværelsen av mangan i kroppen. Uten tilstrekkelig mangan blir disse enzymene verken dannet eller aktivert.

Eksempler på dette er

• Glutaminsyntetase - fungerer i hjernen, der det bryter ned visse giftige stoffer (metabolsk funksjon).
• Superoksiddismutase - Det viktigste antioksidantenzymet i cellene. Det omdanner reaktive oksygenforbindelser til vann og beskytter dermed cellene mot skade (antioksidantfunksjon).
• Arginase - Et enzym i leveren som er nødvendig for å bryte ned giftig ammoniakk som produseres under metabolske prosesser (metabolsk funksjon).
• Pyruvatkarboksylase - Et viktig enzym for dannelsen av glukose (metabolsk funksjon).

De viktigste fysiologiske funksjonene og prosessene som mangan er involvert i ved å påvirke enzymer, kan derfor oppsummeres som følger:

• Normal utvikling av organismen
• Påvirkning av immunologiske, nevrale og kjønnshormonelle funksjoner
• Antioksidantvirkning
• Regulering av sukker-, fett- og proteinmetabolismen
• Dannelse av energi i cellene
• Vekst av bein og brusk
• Koagulering av blod
• Regulering av blodsukkernivået ved å påvirke insulinproduksjonen
• Utvikling av hjernen og dens funksjoner
• Sårheling ved å påvirke kollagenproduksjonen

Mangan - fra inntak til utskillelse

Absorpsjon

Mangan kan komme inn i kroppen på flere måter. De vanligste opptaksveiene er via fordøyelseskanalen, innånding (inhalasjon), parenteralt eller gjennom hudkontakt.

Av disse opptaksveiene er den orale absorpsjonsveien, dvs. inntak av mangan gjennom munnen, den vanligste. Absorpsjon skjer i fordøyelseskanalen.

De viktigste mangankildene er vann, mat, kosttilskudd og morsmelkerstatning.

Mangan absorberes spesielt i tynntarmen ved hjelp av to mekanismer - passiv diffusjon eller aktiv transport som krever energi. Absorpsjonshastigheten er relativt høy.

Transportørene som mangan passerer gjennom tarmcellene, er ikke spesifikke for mangan, men transporterer også andre metalliske grunnstoffer som jern, kobber, sink og kalsium.

Disse konkurrerer med hverandre om en bestemt transportør, noe som kan påvirke absorpsjonshastigheten for hvert enkelt grunnstoff.

Av den totale mengden mangan som inntas, absorberes bare 3-5 % i fordøyelseskanalen.

Opptaket av mangan er generelt høyere hos kvinner enn hos menn, noe som sannsynligvis skyldes forskjellen i jernnivå mellom kjønnene.

Dette gjenspeiler det faktum at jern og mangan bruker den samme transportøren for absorpsjon, slik at hvis jernnivået er lavere, har mangan større mulighet til å binde seg til transportøren.

Også av denne grunn kan det daglige behovet for manganinntak gjennom kosten være lavere hos kvinner.

En annen faktor som påvirker opptaket, er alder. Spedbarn og barn har et høyere inntak av mangan, noe som skyldes at de har et naturlig høyere behov for mangan under vekst og utvikling.

Andre opptaksveier for mangan (dvs. innånding eller hudpassasje som allerede er nevnt) involverer oftest personer som kommer i kontakt med mangan i sitt arbeid, for eksempel industriarbeidere, gruvearbeidere, sveisere osv.

Mangan gis parenteralt (intravenøst) til for tidlig fødte barn eller personer som får total parenteral ernæring som et ledd i å opprettholde et tilstrekkelig daglig inntak av næringsstoffer, inkludert mangan.

Fordeling og regulering

Absorbert mangan kommer inn i blodet fra fordøyelseskanalen og fordeles til ulike deler av kroppen.

Den fysiologiske konsentrasjonen i blodet varierer fra 4 til 15 mg/l. Kvinner har vanligvis en konsentrasjon som er ca. 30 % høyere enn menn (på grunn av høyere absorpsjonshastighet).

Mangan bindes i blodet til de røde blodlegemene, som transporterer det videre. Det transporteres som ^Mn2+- eller ^Mn3+-ioner. ^Mn2+ dominerer.

De organene som inneholder mest mangan, er lever, bukspyttkjertel, bein, tykktarm, nyrer og hjerne (fra 0,15 til 1,3 mg/kg). I mindre grad urinveiene og de røde blodlegemene.

Mangan har evnen til å krysse blod-hjerne-barrieren, blod-hjerne-barrieren, morkaken og skilles også ut i morsmelk.

Det er viktig for kroppens helse og funksjon at mangannivåene holdes på et fysiologisk nivå. Reguleringsmekanismer som opprettholder såkalt homeostase, er involvert i denne prosessen.

Leveren er det viktigste organet som regulerer mangan i kroppen. Den kontrollerer inntaket og utskillelsen gjennom tarmen.

På den ene siden påvirker den transportørene i tarmen og regulerer dermed absorpsjonen. På den andre siden fanger den opp overflødig mangan fra blodet og skiller det ut igjen i tarmen via gallen (som dannes i leveren).

På grunn av den strenge reguleringen av manganmengden som allerede er absorbert i tarmen, er toksisitet på grunn av for høyt matinntak svært sjelden.

Det mest følsomme organet for for mye mangan i kroppen er hjernen. Ved toksisitet er det forstyrrelser i hjernen og sentralnervesystemet som er de mest åpenbare og også de alvorligste symptomene.

Utskillelse

Mangan skilles først og fremst ut med gallen etter at det er tatt opp i leveren.

Sammen med gallen kommer det tilbake til tarmen og skilles deretter ut fra kroppen med avføringen.

Pasienter med leversykdom kan derfor være utsatt for manganoverskudd og dermed mangantoksisitet.

I tillegg skilles mangan også ut i svært små mengder i urin, melk og svette.

Hva er anbefalt daglig inntak av mangan?

Det er ikke fastsatt noen anbefalinger for gjennomsnittlig daglig inntak av mangan på grunn av mangel på data.

Den europeiske myndighet for næringsmiddeltrygghet publiserer imidlertid verdier for tilstrekkelig inntak av mangan. Tilstrekkelig inntak er en gjennomsnittsverdi basert på observasjoner. Det antas å tilsvare befolkningens behov.

Tabell over tilstrekkelig daglig inntak av mangan etter alder

Mangankilder i kosten

For mesteparten av befolkningen er mat og drikkevann de viktigste mangankildene som kan dekke det nødvendige daglige inntaket.

Matvarer med høyt manganinnhold er nøtter (hasselnøtter, mandler, pekannøtter), ris, hvetekim, kli, havre, belgfrukter, grønne bladgrønnsaker, frukt (ananas), te, sjokolade og sjømat (spesielt blåskjell).

Mengden mangan i drikkevann avhenger av sted og forurensningsgrad, og varierer fra 1 µg/l til 2 mg/l.

For tiden finnes det kosttilskudd som inneholder mangan på markedet, men bare i form av preparater med flere ingredienser - multivitamin- eller mineraltilskudd.

I tillegg til mangansulfat brukes også mangansulfat, manganaskorbat eller aminosyrekomplekser med mangan.

Potensielle interaksjoner mellom mangan og mat kan forekomme ved samtidig inntak av fytinsyre, som finnes i nøtter, frø, bønner, soyabønner og kornprodukter, og ved samtidig inntak av oksalsyre, som finnes i kål, spinat og søtpoteter.

I begge tilfeller skjer det en svak hemming av manganopptaket.

Manganopptaket reduseres også noe ved samtidig inntak av tanniner, som det er mye av i te.

I tillegg reduserer jern, som allerede nevnt, manganopptaket i fordøyelseskanalen ved høye nivåer. Kalsium og fosfor reduserer også manganopptaket.

Og magnesium, som i tillegg til å redusere opptaket, til og med øker utskillelsen av mangan.

Hvordan gjenkjenner man manganmangel og -overskudd?

Mangan er involvert i en rekke biologiske prosesser i menneskekroppen og er praktisk talt uunnværlig. Likevel kan en for stor opphopning av mangan utgjøre en potensiell risiko.

Grensen mellom gode og skadelige nivåer av mangan er hårfin, og derfor er det viktig at reguleringsmekanismene i kroppen fungerer godt nok til å opprettholde manganhomeostasen.

Forstyrrelser i denne homeostasen og utvikling av mangel eller overskudd av mangan fører vanligvis til helsekomplikasjoner eller bivirkninger.

Manganmangel

Mangel på mangan i kroppen er en sjelden tilstand som knapt observeres hos mennesker.

Dette skyldes at det finnes nok mangan i mat og drikkevann til å dekke det daglige behovet.

Manifestasjoner og komplikasjoner forårsaket av manganmangel har kun blitt studert eksperimentelt og ved kunstig indusering av mangel (hovedsakelig hos dyr).

Manganmangel har forårsaket følgende komplikasjoner:

• Forsinket vekst og utvikling av skjelettet
• Abnormaliteter i skjelettets form
• Nedsatt forplantningsevne
• Nedsatt bevegelighet
• Nedsatt fett-, protein- og karbohydratmetabolisme, overdreven glukosetoleranse
• Humørsvingninger
• Medfødte defekter

I noen få tilfeller har manganmangel blitt observert hos mennesker. I disse tilfellene har man observert symptomer som betennelsesaktige hudlidelser, forsinket hår- og neglvekst, redusert kolesterolnivå, redusert blodkoagulering eller økt kalsium- og fosfornivå i blodet.

Overskudd av mangan

Når det gjelder mangan, er den motsatte situasjonen mye vanligere, nemlig at mangan hoper seg opp i kroppen.

Overskudd forårsakes oftest av for stort inntak eller innånding av mangan, men det kan også skyldes svikt i reguleringsprosessene som opprettholder homeostasen.

Risikogruppene for å utvikle overskudd av mangan i kroppen er:

• Spedbarn og barn - på grunn av den naturlig høyere absorpsjonshastigheten for mangan i fordøyelseskanalen.
• Spedbarn som får kunstig melk og pasienter som får parenteral ernæring.
• Pasienter med en medfødt forstyrrelse av transportøren i leveren som er involvert i utskillelsen av mangan.
• Pasienter med kronisk leversykdom som forårsaker dårlig leverfunksjon med hensyn til utskillelse av overflødig mangan i gallen.
• Pasienter med jernmangel - jernmangel øker absorpsjonshastigheten av mangan i mage-tarmkanalen.
• Personer i farlige yrker med høye mangankonsentrasjoner - sveisere, gruvearbeidere, stålarbeidere - som vanligvis innebærer innånding av manganforbindelser.

Det primære målorganet for mangantoksisitet er hjernen. Hjernepåvirkning viser seg i form av karakteristiske nevrologiske symptomer, som vanligvis kalles manganisme.

Ved manganisme er det særlig de mentale og motoriske ferdighetene som påvirkes.

Manganisme utvikler seg over lang tid. I de tidlige stadiene kan den som rammes, oppleve forsinkede reaksjoner, irritabilitet, depresjon, humørsvingninger, tvangsmessig eller aggressiv atferd, hallusinasjoner eller intellektuelle forstyrrelser.

Senere kan det oppstå generell svakhet, tap av mimikk, taleproblemer, overdreven spyttsekresjon og svetting, ufrivillige bevegelser i ekstremitetene, skjelving, muskelstivhet, endret gange (foroverbøyd gange), problemer med fingerferdighet og balanse og hyppigere fall.

De reagerer imidlertid ikke på levodopa, et legemiddel som brukes til å behandle Parkinsons sykdom.

I tillegg til symptomer knyttet til hjerneskade kan manganisme også forårsake leversykdommer (skrumplever, forstyrrelser i leverenzymer) eller hjerte- og karsykdommer (økt hjertefrekvens, redusert blodtrykk).

De viktigste symptomene på overdreven eksponering for mangan ved innånding er hoste, bronkitt, lungebetennelse og nedsatt lungefunksjon.