Manganez: İnsan vücudunda ne işe yarar? Gıda ve sudaki kaynakları

Manganez ve özellikleri

Manganez, Mn kimyasal adıyla bilinen bir mineral elementtir. Latince manganum kelimesinden türetilmiştir.

Gezegende en çok bulunan on ikinci elementtir ve eser miktarda da olsa canlı organizmaların önemli bir bileşenidir.

İnsan vücudunda manganez: faydalı mıdır? Eksikliği veya fazlalığı nasıl anlaşılır?

Kimyasal bir element olarak manganez ilk kez 1774 yılında İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele tarafından, özellikle pirolusit mineralinin bir parçası olarak tanınmıştır.

Aynı yıl bir başka İsveçli kimyager Johan Gottlieb Gahn tarafından pirolusit ısıtılarak izole edilmiştir.

Manganez adı, mıknatıs anlamına gelen Latince "magnes" kelimesinden gelmektedir. Bu da yine manyetik özelliklere sahip olduğu tespit edilen pirolusit mineraline atıfta bulunmaktadır.

Manganez, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 7. grubunun bir elementidir ve 4. periyotta bulunur.

Geçiş elementleri veya geçiş metalleri olarak da adlandırılan bir grup element içinde sınıflandırılır.

Bu isim, kimyagerlerin periyodik tablonun ortasındaki elementlere alkali metaller ve metal olmayanlar arasındaki geçiş özelliklerini atfettikleri zamandan gelmektedir.

Özellikleri açısından manganez, demire benzeyebilen gümüş grisi metalik bir elementtir. Ancak demire kıyasla daha sert ve çok kırılgandır.

Reaktiftir ve çok kolay oksitlenir. Havada yüzeysel olarak oksitlenir ve suda ayrışır. Manganez ve bazı bileşikleri paramanyetik özelliklere sahiptir.

Manganez hakkında temel kimyasal ve fiziksel bilgilerin tablo halinde özeti

Manganez, yeryüzünün doğal erozyonu ile havaya, toprağa ve suya salınır. Reaktivitesi ve kolayca oksitlenebilmesi nedeniyle serbest halde neredeyse hiç bulunmaz.

Bu nedenle inorganik veya organik bileşikler şeklinde ortaya çıkar. Organik olanlar daha baskındır.

Doğada çoğunlukla mineraller şeklinde dağılır. En yaygın mineraller oksitler, silikatlar veya karbonatlardır. Örneğin, daha önce bahsedilen pirolusit (MnO2) veya braunit, psilomelan, rodokrozid.

Günümüzde manganez ve bileşikleri çeşitli sektörlerde önemli endüstriyel uygulamalara sahiptir.

Manganezin en büyük oranı (toplam yıllık üretimin %90'ına kadar) çelik üretiminde, çeliğin özelliklerini iyileştirmek - şekillendirilebilirliğini, gücünü ve dayanıklılığını artırmak - için kullanılır.

Manganezin diğer kullanım alanları şunlardır:

• Korozyona karşı koruyucu bir madde olarak alüminyum alaşımlarına eklenir.
• Örneğin cam, seramik veya değerli taşların renklendirilmesinde pigment olarak kullanılır.
• Demirin varlığından kaynaklanan camın yeşil renk değişimini gidermek için kullanılır.
• Pillerin içinde bulunur.
• Tarımda gübrelerde (özellikle narenciye bitkileri için), böcek ilaçlarında veya küf öldürücülerde katkı maddesi olarak kullanılır.
• Bazı manganez bileşiklerinin dezenfektan ve antiseptik etkilerinden de yararlanılmaktadır.
• Tıpta görüntüleme incelemelerinde kontrast madde olarak kullanılır ve bebek sütünün veya parenteral beslenmenin önemli bir bileşenidir.

Manganezin insan vücudundaki işlevi nedir?

Manganez temel bir eser elementtir. İnsanların ona yalnızca küçük miktarlarda ihtiyacı vardır. Yine de insan vücudundaki varlığı sağlığın ve normal işlevlerin sürdürülmesi için çok önemlidir.

Vücut kendi başına manganez üretemez ve dış ortamdan alımına bağlıdır.

Manganezin canlı organizmalarda bulunduğu birincil form ^Mn2+ veya ^Mn3+ iyonudur.

Manganezin birkaç önemli fizyolojik işlevi vardır.

Ana rolü enzimler ve vücuttaki enzim sistemlerinin işleyişi ile ilgilidir. Manganez ya bu enzimlerin bir bileşeni olarak hareket eder (oluşumları için gereklidir) ya da mevcut enzimlerin aktivasyonunda yer alır (işlevleri için gereklidir).

Hangi enzimler söz konusudur? Aslında, oksidoredüktler, transferazlar, hidrolazlar, liyazlar, izomerazlar veya ligazlar grubundan çok çeşitli enzimlerden bahsediyoruz.

Bu enzim yelpazesi içinde, vücuttaki manganez varlığına sıkı sıkıya bağlı olan enzimler bile bulabiliriz. Yeterli manganez olmadan, bu enzimler ne oluşur ne de aktive olur.

Örnekler şunları içerir:

• Glutamin sentetaz - Beyinde çalışır ve bazı toksik maddeleri parçalar (metabolik işlev).
• Süperoksit dismutaz - Hücrelerdeki ana antioksidan enzimdir. Reaktif oksijen türlerini suya dönüştürerek onları hasardan korur (antioksidan işlev).
• Arginaz - Metabolik süreçler sırasında üretilen toksik amonyağı parçalamak için karaciğerde bulunan bir enzimdir (metabolik işlev).
• Piruvat karboksilaz - Glikoz oluşumu için anahtar bir enzim (metabolik fonksiyon).

Manganezin enzimleri etkileyerek dahil olduğu ana fizyolojik işlevler ve süreçler bu nedenle aşağıdaki gibi özetlenebilir:

• Organizmanın normal gelişimi
• İmmünolojik, nöral ve seks hormonu fonksiyonları üzerindeki etkisi
• Antioksidan etki
• Şeker, yağ ve protein metabolizmasının düzenlenmesi
• Hücrelerde enerji oluşumu
• Kemik ve kıkırdak büyümesi
• Kan pıhtılaşması
• İnsülin üretimini etkileyerek kan şekeri seviyelerinin düzenlenmesi
• Beynin gelişimi ve işlevleri
• Kolajen üretimini etkileyerek yara iyileşmesi

Manganez - alımından atılımına kadar

Absorpsiyon

Manganez vücuda çeşitli yollardan girebilir. En yaygın yollar sindirim sistemi, inhalasyon (soluma), parenteral veya deri temasıdır.

Bu yollardan oral emilim yolu, yani manganezin ağız yoluyla alınması, baskın yoldur. Emilim, sindirim sistemi ortamında gerçekleşir.

Manganezin ana kaynakları su, gıda, diyet takviyeleri veya bebek mamasıdır.

Manganez özellikle ince bağırsakta iki mekanizma ile emilir - pasif difüzyon veya enerji gerektiren aktif taşıma. Emilim oranı nispeten yüksektir.

Manganezin bağırsak hücrelerinden geçtiği taşıyıcılar özel olarak manganez için değildir. Demir, bakır, çinko veya kalsiyum gibi diğer metalik elementleri de taşırlar.

Bunlar belirli bir taşıyıcı için birbirleriyle rekabet ederler. Bu durum her bir elementin emilim oranını etkileyebilir.

Alınan toplam manganez miktarının sadece %3-5'i sindirim sisteminde emilir.

Kadınlarda manganez emilim oranı genellikle erkeklerden daha yüksektir. Bunun nedeni muhtemelen cinsiyetler arasındaki demir seviyelerindeki farklılıktır.

Bu, demir ve manganezin emilim için aynı taşıyıcıyı kullandığı gerçeğini yansıtır. Dolayısıyla, demir seviyeleri düşükse, manganez taşıyıcıya bağlanmak için daha fazla fırsata sahip olur.

Yine bu nedenle, manganez alımı için günlük diyet gereksinimleri kadınlarda daha düşük olabilir.

Emilimi etkileyen bir diğer faktör de yaştır. Bebekler ve çocuklar daha yüksek manganez alımına sahiptir. Bu, çocuğun büyüme ve gelişimi sırasında doğal olarak daha yüksek manganez ihtiyacına dayanmaktadır.

Manganezin diğer emilim yolları (yani daha önce bahsedilen inhalasyon veya deri geçişi) çoğunlukla sanayi işçileri, madenciler, kaynakçılar vb. gibi işlerinde manganezle temas eden kişileri içerir.

Manganez, prematüre bebeklere veya total parenteral beslenme alan kişilere, manganez de dahil olmak üzere yeterli günlük besin alımını sürdürmenin bir parçası olarak parenteral (intravenöz) olarak uygulanır.

Dağıtım ve düzenleme

Emilen manganez sindirim sisteminden kana karışır ve vücudun çeşitli bölgelerine dağılır.

Kandaki fizyolojik konsantrasyon 4 ila 15 mg/l arasında değişir. Kadınlar genellikle erkeklerden yaklaşık %30 daha yüksek konsantrasyona sahiptir (daha yüksek emilim oranı nedeniyle).

Manganez kanda, onu taşıyan kırmızı kan hücrelerine bağlanır. ^Mn2+ veya ^Mn3+ iyonları olarak taşınır, ^Mn2+ baskındır.

En fazla manganezin yoğunlaştığı organlar karaciğer, pankreas, kemikler, kolon, böbrekler ve beyindir (0,15 ila 1,3 mg/kg). Daha az miktarda idrar yolu veya kırmızı kan hücreleridir.

Manganez kan-beyin bariyerini, kan-beyin bariyerini, plasentayı geçme yeteneğine sahiptir ve anne sütüyle de atılır.

Manganez düzeylerinin fizyolojik seviyelerde tutulması, vücudun sağlığı ve düzgün işleyişi için önemlidir. Bu süreçte homeostaz olarak adlandırılan düzenleyici mekanizmalar rol oynar.

Karaciğer, vücuttaki manganezi düzenleyen ana organdır ve bağırsaklar yoluyla alımını ve atılımını kontrol eder.

Bir yandan bağırsaklarda bulunan taşıyıcıları etkileyerek emilimi düzenlerken, diğer yandan kandaki fazla manganezi yakalar ve safra yoluyla (karaciğerde oluşur) bağırsaklara geri atar.

Ayrıca, bağırsaklarda halihazırda emilen manganez miktarının sıkı bir şekilde düzenlenmesi nedeniyle, aşırı gıda alımına bağlı toksisite çok nadirdir.

Vücuttaki fazla manganeze karşı en hassas organ beyindir. Toksisitede en belirgin ve aynı zamanda en ciddi semptomlar beyin ve merkezi sinir sistemi bozukluklarıdır.

Boşaltım

Manganezin birincil atılım yolu, karaciğer tarafından alındıktan sonra safradır.

Safra ile birlikte bağırsaklara tekrar girer ve daha sonra dışkı ile vücuttan atılır.

Bu nedenle karaciğer hastalığı olan hastalar aşırı manganez ve dolayısıyla manganez toksisitesine karşı hassas olabilirler.

Ayrıca manganez çok az miktarda idrar, süt veya terle de atılır.

Tavsiye edilen günlük manganez alımı nedir?

Veri eksikliği nedeniyle günlük ortalama manganez alımı için öneriler oluşturulmamıştır.

Bununla birlikte, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi yeterli manganez alımı için değerler yayınlamaktadır. Yeterli alım, gözleme dayalı ortalama bir değerdir ve nüfusun ihtiyaçlarına karşılık geldiği varsayılmaktadır.

Yaşa göre günlük yeterli manganez alımı tablosu

Diyetle alınan manganez kaynakları

Nüfusun çoğu için gıda ve içme suyu, gerekli günlük alımı yeterince karşılayabilen ana manganez kaynaklarıdır.

Manganez oranı yüksek gıdalar arasında fındık (fındık, badem, ceviz), pirinç, buğday tohumu, kepek, yulaf, baklagiller, yeşil yapraklı sebzeler, meyve (ananas), çay, çikolata ve deniz ürünleri (özellikle midye) bulunmaktadır.

İçme suyundaki manganez miktarı, bulunduğu yere ve kirlilik derecesine bağlıdır. 1 µg/l ile 2 mg/l arasında değişmektedir.

Şu anda, manganez içeren diyet takviyeleri piyasada mevcuttur, ancak sadece çok bileşenli preparatlar şeklinde - multivitamin veya mineral takviyeleri.

Bununla birlikte, manganez sülfatın yanı sıra, manganez sülfat, manganez askorbat veya manganezli amino asit kompleksleri de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Potansiyel manganez-gıda etkileşimleri, fındık, tohum, fasulye, soya fasulyesi veya tahıllarda bulunan fitik asidin aynı anda alınmasıyla ortaya çıkabilir. Ayrıca lahana, ıspanak veya tatlı patateslerde bulunan oksalik asidin aynı anda alınmasıyla da ortaya çıkabilir.

Her iki durumda da manganez emiliminde hafif bir engelleme söz konusudur.

Çaylarda bol miktarda bulunan tanenlerin aynı anda alınmasıyla da manganez emiliminde hafif bir azalma olur.

Ayrıca, daha önce bahsedilen demir, yüksek seviyelerde sindirim sisteminde manganez emilimini azaltır. Kalsiyum ve fosfor da manganez emilim oranını azaltır.

Magnezyum ise emilimi azaltmanın yanı sıra manganez atılımını da artırır.

Manganez eksikliği ve fazlalığı nasıl anlaşılır?

Manganez insan vücudunda bir dizi biyolojik süreçte yer alır ve pratik olarak vazgeçilmezdir. Ancak aşırı birikimi potansiyel bir risk oluşturabilir.

İyi ve zararlı manganez seviyeleri arasındaki çizgi oldukça incedir. Bu nedenle, vücuttaki düzenleyici mekanizmaların manganez homeostazını korumak için yeterince çalışması önemlidir.

Bu homeostazın bozulması ve manganez eksikliği veya fazlalığının gelişmesi genellikle sağlık komplikasyonlarına veya yan etkilere neden olur.

Manganez eksikliği

Vücutta yetersiz miktarda manganez bulunması, insanlarda nadiren görülen bir durumdur.

Bunun nedeni, yiyeceklerde ve içme suyunda günlük gereksinimleri karşılayacak kadar manganez bulunmasıdır.

Manganez eksikliğinin neden olduğu belirtiler ve komplikasyonlar sadece deneysel olarak ve eksikliği yapay olarak indükleyerek (çoğunlukla hayvanlarda) incelenmiştir.

Manganez eksikliği aşağıdaki komplikasyonlara neden olmuştur:

• Kemik büyümesi ve gelişiminde gerilik
• İskelet şeklinde anormallikler
• Bozulmuş üreme fonksiyonu
• Bozulmuş hareketlilik
• Bozulmuş yağ, protein ve karbonhidrat metabolizması, aşırı glukoz toleransı
• Ruh hali değişiklikleri
• Doğuştan gelen kusurlar

Birkaç vakada, insanlarda manganez eksikliği gözlenmiştir. Bu vakalarda, iltihaplı cilt bozuklukları, saç ve tırnak büyümesinde gecikme, kolesterol seviyelerinde azalma, kan pıhtılaşmasında azalma veya kan kalsiyum ve fosfor seviyelerinde artış gibi belirtiler gözlenmiştir.

Fazla manganez

Manganez söz konusu olduğunda, bunun tam tersi bir durum, yani vücutta birikmesi çok daha yaygındır.

Aşırılık çoğunlukla manganezin aşırı yutulması veya solunmasından kaynaklanır. Ayrıca homeostazı koruyan düzenleyici süreçlerin başarısızlığından da kaynaklanabilir.

Vücutta aşırı manganez gelişimi için risk grupları şunlardır:

• Bebekler ve çocuklar - sindirim sisteminde manganezin doğal olarak daha yüksek oranda emilmesi nedeniyle
• Yapay sütle beslenen bebekler ve parenteral beslenme alan hastalar
• Karaciğerde manganez atılımında rol oynayan taşıyıcının doğuştan bozukluğu olan hastalar
• Fazla manganezin safraya atılımı açısından zayıf karaciğer fonksiyonuna neden olan kronik karaciğer hastalığı olan hastalar
• Demir eksikliği olan hastalar - demir eksikliği gastrointestinal sistemde manganez emilim oranını artırır
• Manganez konsantrasyonlarının yüksek olduğu tehlikeli işlerde çalışan kişiler - kaynakçılar, madenciler, çelik işçileri. Genellikle manganez bileşiklerinin solunmasını içerir

Manganez toksisitesinin birincil hedef organı beyindir. Beyin tutulumu karakteristik nörolojik semptomlarla kendini gösterir - tek tip olarak manganizm olarak adlandırılır.

Manganizmde bireyin zihinsel ve motor becerileri özellikle etkilenir.

Manganizm uzun bir süre içinde gelişir. İlk aşamalarda, hasta yavaş tepkiler, sinirlilik, depresyon, ruh hali değişimleri, kompulsif veya agresif davranışlar, halüsinasyonlar veya entelektüel bozukluklar yaşayabilir.

Daha sonra genel halsizlik, yüz ifadelerinde kayıp, konuşma sorunları, aşırı tükürük salgılama ve terleme, istemsiz uzuv hareketleri, titreme, kas sertliği, yürüyüş değişiklikleri (öne eğilerek yürüme), el becerisi ve denge sorunları ve daha sık düşmeler görülür.

Ancak, Parkinson hastalığını tedavi etmek için kullanılan bir ilaç olan levodopa'ya yanıt vermezler.

Beyin hasarıyla ilgili semptomlara ek olarak, manganizm karaciğer bozukluklarına (siroz, karaciğer enzimlerinde bozukluklar) veya kardiyovasküler bozukluklara (artmış kalp hızı, azalmış kan basıncı) da neden olabilir.

Solunum yoluyla manganeze aşırı maruz kalmanın başlıca belirtileri öksürük, bronşit, zatürre ve akciğer fonksiyonlarında bozulmadır.