Chroniczna ekspozycja na mangan wiąże się z neurotoksycznością i jest skorelowana z rozwojem różnych zaburzeń neurologicznych, takich jak choroba Parkinsona.
Mangan (Mn) jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym utrzymywanym na optymalnym poziomie w organizmie człowieka dla prawidłowego funkcjonowania mózgu. Mangan odgrywa również znaczącą rolę w metabolizmie węglowodanów, lipidów i białek i działa jako kofaktor dla różnych enzymów antyoksydacyjnych. Przewlekła ekspozycja na mangan powoduje neurotoksyczność. Geolodzy mówią nam, że Mangan (Mn) występuje obficie w skorupie ziemskiej. Chemicy mówią nam, że Mn jest aktywnym redoksem. Dietetycy mówią nam, że Mn jest niezbędnym składnikiem odżywczym i jest niezbędny dla wielu enzymów. Biolodzy redoks mówią nam, że Mn jest szczególnie ważny dla ochrony mitochondriów przed stresem oksydacyjnym. Toksykolodzy mówią nam, że nadmiar Mn jest neurotoksyczny, a eksperci wskazują, że największe obawy budzi narażenie zawodowe.
Mangan-niezbędny i toksyczny zarazem
Większość badań epidemiologicznych dotyczących ekspozycji na mangan odnosi się do jego wpływu na pracowników w miejscu pracy. Wysoki poziom manganu w środowisku może być potencjalnym czynnikiem ryzyka powodującym zaburzenie związane z rozwojem układu nerwowego, jak i mózgu u dorosłego. Spawacze i górnicy są zróżnicowaną populacją zawodową, która jest narażona na działanie manganu. Mangan poprzez wdychanie wchodzi do krążenia krwi i wpływa na centralny układ nerwowy. Zaobserwowano, że zaburzenia neurologiczne podobne do schizofrenii i choroby Parkinsonawynikają z nadmiernego spożycia manganu zarówno ze środowiska, jak i w zawodach charakteryzujących się śmiercią komórek dopaminergicznych. Ekspozycja zawodowa manganu na podwyższonym poziomie może powodować manganizm z objawami neurologicznymi przypominającymi idiopatyczną chorobę Parkinsona.
Obserwacje epidemiologiczne i badania pokazują, że manganizm i parkinsonizm są dwoma przejawami ekspozycji na mangan. Te neurodegeneracyjne objawy mogą występować w dwóch ekstremalnych warunkach w zależności od intensywności, czasu trwania i drogi narażenia. Manganizm jest wynikiem ostrej ekspozycji, podczas gdy parkinsonizm występuje z powodu niskiego przewlekłego narażenia. Według WHO, manganizm może wystąpić, gdy koncentracja manganu w powietrzu jest większa niż 1 mg / m, podczas gdy parkinsonizm może wynikać z ekspozycji na całe życie o znacznie niższym stężeniu około 100 ng / m 3 manganu w cząsteczkach pyłu respirabilnego. Długotrwała toksyczność może wynikać ze skumulowanej ekspozycji na mangan wraz z innymi znanymi neurotoksykantami, takimi jak pestycydy i ołów. Mózg może nie być w stanie zrekompensować ekspozycji na wiele neurotoksycznych środków prowadzących do trwałych i kumulacyjnych uszkodzeń.
Mangan i Tiamina
Prof. Julian Aleksandorwicz – najważniejszym odkryciem w dziedzinie biopierwiastków jest fakt, że mangan okazał się konieczny do prawidłowego rozwoju komórek oraz do działania tiaminy, a także obok żelaza i miedzi do prawidłowego przebiegu procesu wytwarzania krwi.
Ciekawe, że przy niedoborze manganu tiamina może być po prostu, toksyczna. Pierwiastek ten łagodzi toksyczne właściwości wielu związków. Dzienne zapotrzebowanie na mangan wynosi 0,2 do 0,3 mg na 1 kg wagi ciała. A w czym jest mangan? Najwięcej znajduje się go w herbacie i żurawinie, już mniej, ale również dużo w pieprzu, jadalnych kasztanach (maronach) i kakao.
Oto wykaz średniej zawartości manganu w mg na 1 kg świeżej masy w różnych produktach pokarmowych:
Mleko — 0,04 mg
Wołowina, baranina, cielęcina, bekon, drób, jaja, masło — od 0 do 0,5 mg
Łosoś, dorsz, makrela, kraby, raki, tran, oliwa, miód, musztarda, cytryna, kawa, selery — od 0,5 do 2 mg
Nerki, wieprzowina, sery, żółtko, kapusta, kalafior, marchew, ogórki, szparagi, rzepa, grzyby, ziemniaki, pomidory, rabarbar, rzodkiew, mąka żytnia, oliwki, daktyle, śliwki, winogrona — od 2 do 10 mg
Wątroba, karczochy, buraki, fasola, cebula, zielony groszek, pietruszka, chleb pszenny i żytni, tapioka, czarne jagody, borówki, porzeczki, banany, śliwki (suszone), figi, ciemny miód, ostrygi, melasa, drężdże — od 10 do 30 mg
Mąka pszenna — od 10 do 70 mg
Szpinak, sałata, suche ziarno grochu i fasoli, ryż, jęczmień, orzech kokosowy, maliny, czekolada, żelatyna — 30 mg
Kakao — 35 mg
Mąka owsiana, płatki — 36 mg
Mąka sojowa — 40 mg
Kasztan jadalny — 40 mg
Żurawiny — od 40 do 200 mg
Pieprz — 65 mg
Herbata — od 150 do 900 mg
Mangan i wysokie ciśnienie
Cynthia Wu i inni – mangan w moczu może odgrywać pewną rolę w regulacji ciśnienia krwi i chronić przed nadciśnieniem tętniczym, głównym czynnikiem ryzyka chorób układu krążenia.
Dane National Health and Nutrition Examination (NHANES) z lat 2011-2014 pokazały, że wyższe poziomy manganu w moczu były ujemnie i istotnie związane zarówno ze skurczowym, jak i rozkurczowym ciśnieniem krwi, nawet po dostosowaniu do współzmiennych. To potencjalnie sugeruje, że mangan chroni przed wysokim ciśnieniem krwi. Zarówno Jiang i Zheng jak i Lee i in. donoszą o ujemnych korelacjach między ciśnieniem krwi a manganem, chociaż ci ostatni badali dzienne spożycie zamiast biomarkerów. W innym badaniu porównano ciśnienie krwi u pracowników płci męskiej, którzy byli narażeni na różne poziomy manganu. Wyniki pokazały, że pracownicy z najwyższą ekspozycją mieli najniższe średnie wartości skurczowego ciśnienia krwi, ale nie stwierdzono tego przy rozkurczowym ciśnieniu krwi.
Mangan również wydaje się hamować skurcze mięśnia sercowego, rozszerzać naczynia krwionośne i wywoływać niedociśnienie. Odkrycie to może mieć ważne implikacje, ponieważ nadciśnienie jest główną przyczyną chorób układu krążenia, która według raportu z 2017 roku wydanego przez American Heart Association, nadal jest główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych. Nie przeprowadzono wielu badań nad manganem i jego wpływem na leczenie i zapobieganie wypadkom sercowo-naczyniowym. Stres oksydacyjny wydaje się być czynnikiem prowadzącym do nadciśnienia tętniczego, ponieważ zwiększa on skurcz naczyń i zaburza funkcję śródbłonka, co jest ważne dla rozluźnienia naczyń. Jak już wspomniano, mangan może mieć funkcje, przeciwutleniające, aby temu zaradzić.
Mangan i glutamina
Dr Maria Szpetnar i inni – W zależności od stężenia Mn może wywierać działanie ochronne lub toksyczne. Potencjalnym mechanizmem neurotoksyczności manganu jest indukowany manganem stres oksydacyjny. Suplementacja glutaminą może zmniejszyć neurotoksyczność wywołaną przez mangan i może wpływać na procesy neurotransmisji.
Mangan (Mn) jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym dla ludzi, zwierząt i roślin. Jest niezbędny do normalnego wzrostu, rozwoju i homeostazy komórkowej. Mn uczestniczy w licznych reakcjach enzymatycznych, w tym w syntezie aminokwasów, białek, lipidów i węglowodanów. Dodatkowo, element ten jest niezbędny do normalnej funkcji układu odpornościowego, regulacji adenozyno-trifosforanu (ATP), wzrostu kości i trawienia. Mn jest składnikiem metaloenzymów, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa manganu (Mn-SOD), arginaza, dekarboksylaza pirogronianowa i syntetaza glutaminowa (GS). Chociaż Mn jest elementem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania komórek i tkanek w ciele, jego nadmiar przyczynia się do patofizjologicznych procesów ośrodkowego układu nerwowego (OUN).
Nadmierna kumulacja Mn najistotniej w zwojach podstawy mózgu oraz w strukturach korowych, powoduje efekty toksyczne i neurologiczne zaburzenie mózgu, określane jako manganizm. Jednak potencjalnym mechanizmem neurotoksyczności manganu jest indukowany manganem stres oksydacyjny, co prowadzi do nadmiernego wytwarzania reaktywnych form tlenu (ROS). ROS generuje utlenianie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych w błonie komórkowej, co prowadzi do jego uszkodzenia, a w konsekwencji do śmierci komórki. Ponadto nadprodukcja ROS indukowana przez mangan, może wpływać na metabolizm glukozy w mózgu. Mn może łatwo hamować aktywność GS. Konsekwencją tego procesu może być wzmocniona biosynteza neuroprzekaźników, takich jak glutaminian (Glu), asparaginian (Asp) i kwas γ-aminomasłowy (GABA). Glutamina to 2/3 aminokwasów w mózgu. Odgrywa ważną rolę, jako prekursor aminokwasów neuroprzekaźników.
Glutamina jest uważana za aminokwas istotny podczas pewnych chorób. Gln jest niezbędna podczas procesów katabolicznych w celu wywołania optymalnych reakcji tkanek na infekcje, stany zapalne i katabolizm. Co więcej, niektórzy badacze sugerują, że metabolity Gln mogą zapobiegać apoptozie rodników hydroksylowych w erytrocytach zwierzęcych. Ostatnio Robinson i inni wykazali, że nadtlenek wodoru może wpływać na aktywność syntezy glutaminowej (GS) zapewniając wyraźny związek między występowaniem stresu oksydacyjnego a syntezą glutaminy. Postawiliśmy hipotezę, że suplementacja glutaminą może zmniejszyć stres oksydacyjny indukowany manganem i może wpływać na procesy neurotransmisji.
