Марганец в организме человека¶

Марганец — химический элемент 7-й группы периодической таблицы, атомный номер 25, обозначается символом Mn. В живых организмах марганец относится к числу эссенциальных (обязательных) микроэлементов: суточная потребность человека составляет около 2–5 мг, а общее содержание в теле взрослого человека — примерно 12–20 мг. Элемент участвует в работе десятков ферментов, обеспечивает обмен веществ, антиоксидантную защиту и формирование костной ткани.

¶Роль в организме

Марганец входит в активные центры или выступает кофактором ряда ключевых ферментов. Наиболее изучены следующие функции:

• Антиоксидантная защита. Марганец — кофактор цитозольной супероксиддисмутазы (MnSOD, SOD2), фермента, который нейтрализует супероксид-радикал, один из самых агрессивных активных форм кислорода. Без MnSOD клеточные мембраны и митохондрии подвергаются окислительному повреждению.
• Обмен аминокислот, холестерина и углеводов. Марганец необходим для работы пируваткарбоксилазы (участие в глюконеогенезе), аргиназы (цикл мочевины) и других ферментов. Он влияет на синтез мочевины, расщепление аминокислот и утилизацию холестерина.
• Формирование костей и хрящей. Элемент участвует в синтезе гликозаминогликанов (хондроитинсульфата, гиалуроновой кислоты) — основы матрикса хрящевой и костной ткани. Марганец также влияет на активность щелочной фосфатазы, важного фермента минерализации костей.
• Свёртывание крови и метаболизм. Марганец входит в состав пропердина — белка комплемента, участвующего в иммунном ответе, и влияет на синтез протромбина.
• Репродуктивная функция. Элемент необходим для нормального развития половых клеток и выработки половых гормонов; в исследованиях на животных дефицит марганца приводил к нарушению репродукции.

¶Источники в пище

Марганец относительно широко распространён в продуктах питания. Основные его источники:

Значительная часть марганца из растительной пищи связывается с фитатами, что снижает биодоступность. Всасывание происходит в тонком кишечнике и составляет примерно 3–10 % от поступившего количества; при избытке в рационе доля всасывания уменьшается — это один из механизмов защиты от перегрузки.

¶Суточная норма и верхний допустимый уровень

Рекомендуемая суточная норма потребления марганца для взрослых, по данным Института медицины (США), составляет 1,8 мг для мужчин и 1,7 мг для женщин. Верхний допустимый уровень потребления (UL) установлен на уровне 11 мг в сутки — при хроническом превышении возможно нейротоксическое действие.

¶Дефицит марганца

Полноценный дефицит марганца у человека встречается редко, поскольку элемент присутствует в большинстве продуктов. Однако состояния, снижающие его поступление или усвоение, описаны в литературе:

• парентеральное (внутривенное) питание без добавления микроэлемента;
• наследственные нарушения обмена марганца — описаны редкие случаи мутаций генов транспортёров (SLC39A8, SLC39A14), проявляющиеся судорогами, снижением уровня марганца в крови и костными аномалиями;
• муковисцидоз, синдром короткой кишки, тяжёлые мальабсорбции.

Симптомы дефицита в экспериментах и клинических наблюдениях включают нарушение липидного обмена, снижение минеральной плотности костей, кожную сыпь, нарушение свёртывания крови, а у детей — задержку роста и нарушение развития.

¶Избыток и токсичность

Острое отравление марганцем чаще связано с профессиональным воздействием — вдыханием марганцевой пыли на металлургических производствах (сплавы, сухие батарейки, стекло). Хроническая интоксикация приводит к мanganизму — заболеванию нервной системы, близкому по симптомам к болезни Паркинсона: тремор, нарушение походки, скованность движений, эмоциональные расстройства. Марганец накапливается в базальных ганглиях головного мозга.

Пищевой избыток марганца практически не опасен: кишечник и печень эффективно ограничивают поступление. Токсичность проявляется преимущественно при ингаляционном поступлении. У детей описаны случаи токсичности при употреблении воды с высокой концентрацией марганца и при длительном парентеральном питании.

¶Марганец и другие микроэлементы

Усвоение и действие марганца зависят от баланса с другими нутриентами:

• Железо и кальций — высокие дозы этих элементов конкурируют с марганцем за транспортёр DMT1 и снижают его всасывание.
• Витамин C — аскорбиновая кислота улучшает усвоение марганца.
• Фитаты — содержащиеся в злаках и бобовых, связывают марганец и уменьшают биодоступность.

¶Применение в медицине

Марганец входит в состав поливитаминных комплексов и минеральных добавок (обычно в форме сульфата или глюконата, в дозах 1–3 мг). Клинические исследования эффективности добавок при остеопорозе, диабете и нейродегенеративных заболеваниях продолжаются; убедительных данных о пользе суплементации у здоровых людей с полноценным питанием нет.

¶История изучения

Роль марганца в живых организмах была впервые показана в 1931 году, когда американские исследователи Кентен и Валкилдсон обнаружили, что марганец необходим для нормального развития крыс. В 1938 году описан первый фермент с марганцем в активном центре — аргиназа. В 1969 году открыта супероксиддисмутаза с марганцем, что стало ключом к пониманию антиоксидантной роли элемента.

¶Источники

• «Микроэлементы в медицине» — журнал, обзоры по биологии марганца
• Levander O. A. Manganese // Present Knowledge in Nutrition, 10th ed.
• Aschner M., Aschner J. L. Manganese neurotoxicity: cellular and molecular mechanisms // Brain Research Bulletin
• Greger J. L. Nutrition and nutrition-related disorders: manganese // Encyclopedia of Human Nutrition
• Данные Института медицины США (Dietary Reference Intakes for manganese)