マンガン は元素記号Mnの化学元素です。 これは、地球の地殻で約12％で0.1番目に豊富な元素です–水圏（表面および地下） 水）とリソスフェア（外側のマントルの外側部分を含む地球の地殻）が含まれています–そしてXNUMX番目に豊富な遷移金属 鉄 とチタン。 可能な酸化状態の中で、Mn-3からMn + 7、Mn2 +、Mn4 +およびMn7 +が最も重要です。 生物学的システムでは、Mn2 +（マンガン II）はMn3 +とともに優勢な形態です。 マンガン > 100の構成要素です ミネラル 硫化物、酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、およびホウ酸塩を含みます。 マンガンII 塩、マンガンを除く リン酸塩 および炭酸マンガンは、通常、容易に溶解します。 水、一方、より高い酸化状態のマンガン化合物は通常、難溶性です。 人体では、マンガンは特定の特定の不可欠な成分の役割を果たしています 酵素、など 酸化防止剤 スーパーオキシドジスムターゼ（MnSOD、細胞呼吸中に内因的に形成されたスーパーオキシドアニオンの変換 水素化 過酸化物、これはに還元されます 水 他の人によって 酵素 したがって、無害化）およびアルギナーゼ（アミノ酸の分解） アルギニン オルニチンと 尿素）、これは尿素回路に統合されています（ 窒素 （N）含有分解生成物、特にアンモニウム（NH4 +）から尿素へ。これは腎臓から排泄されます→ 解毒 of アンモニア （NH3））、重要な役割を果たします。 さらに、マンガンは、タンパク質のコンフォメーション変化または基質への結合のいずれかによって、それぞれ、多数の活性化因子または補因子です。 酵素、グリコサミノグリカンの合成におけるグリコシルトランスフェラーゼなど（二糖単位の繰り返しから構築された線形、酸性 多糖類）およびプロテオグリカン（タンパク質およびXNUMXつ以上の共有結合グリコサミノグリカンからなる強くグリコシル化された糖タンパク質）は、それぞれ、細胞外マトリックス（細胞外マトリックス、細胞間物質、ECM、ECM;細胞間にある組織-細胞間空間）の重要な構成要素です。 ）、 といった 軟骨 と骨。 マンガン（Mn2 +からMn7 +）のリガンドへの結合は、 酸素 （要素記号：O）。 マンガンは、一方では必須（生命に必要）であり、他方では高い毒性（毒性）を持ち、2価のマンガン（Mn3 +）はXNUMX価（MnXNUMX +）よりも毒性が高い微量元素です。 したがって、マンガンを適切な量で摂取するように注意する必要がありますが、過剰な量では摂取しないでください。 マンガンは、その遍在性（ラテン語ubique：「どこにでも分布」）のためにすべての植物および動物組織に存在し、植物の生殖器官はマンガンが最も豊富です。 全粒穀物、米、豆類（豆類）などの植物由来の食品には、マンガンが大量に含まれていることがありますが、 ナッツ、緑の葉野菜、果物、茶葉、肉、魚、魚などの動物由来食品のマンガン含有量 ミルク、および高度に精製されたデンプンおよび シュガー 製品は通常非常に低いです。
吸着
経口供給されたマンガンは 小腸 for 吸収。 今日まで、メカニズムについての知識はほとんどありません。 一部の著者は、マンガンが同じものを共有していることを示しています 吸収 微量元素を含む経路 鉄。 したがって、Mn2 +の形のマンガンは腸細胞（小腸の細胞）に吸収されます 上皮）主に 十二指腸 （十二指腸）と空腸（空腸）は、プロトン（H +）と一緒に二価の遷移金属を輸送する二価の金属輸送体-1（DMT-1）の助けを借りて。 このプロセスはエネルギーに依存し、飽和速度論に従って発生します。 Tallkvist et al（2000）によると、マンガン（Mn2 +）–類似 鉄 （Fe2 +）–輸送タンパク質フェロポーチン-1を介して、腸細胞の基底外側膜（腸とは反対側）を通って血流に入ります。 パッシブかどうか 吸収 マンガンには、能動吸収に加えてメカニズムが利用可能であり、さらなる調査が必要です。 生理学的条件下での食品からのマンガンの吸収率は3〜8％です。 マンガンの供給状況が悪い、またはマンガンの摂取量が少ない乳児や幼児で高くなる可能性があります。 マンガンの供給が要件を超えると、 バイオアベイラビリティ 減少します。 マンガン吸収のレベルは、多くの食事成分の影響を受けます。
- カルシウム–いくつかの研究によると、500 mg /日のカルシウム補給は、マグネシウムの生物学的利用能の低下をもたらし、リン酸カルシウムと炭酸カルシウムが最大の効果を示し、ミルクからのカルシウムが最小の効果を示します。 他のいくつかの研究は、マンガン代謝に対するカルシウム補給の最小限の効果のみを示しました
- マグネシウム–約200mg /日のマグネシウム補給により、マンガン吸収が減少します
- リン酸塩–硬化肉、プロセスチーズ、ソフトドリンクなどの食餌性リン酸塩は、マンガンの腸内（腸に影響を与える）吸収を損ないます
- フィチン酸、 シュウ酸, タンニン –穀物、マメ科植物などのフィチン酸塩、キャベツ野菜、ほうれん草、サツマイモなどのシュウ酸塩、お茶のタンニンは、マンガンの生物学的利用能を低下させます
- 鉄–吸収の相互抑制→鉄とマンガンは、DMT-1などの同じ吸収および輸送メカニズムをめぐって競合します。
- DMT-1の発現は腸細胞（小腸上皮の細胞）でダウンレギュレートされるため、食事からのマンガン吸収は、食事中の鉄含有量が増加するにつれて減少します。
- Davis and Greger（1992）によると、鉄補給（60 mg /日、4か月間）は、血清マンガンレベルの低下と白血球（白血球）のマンガン依存性スーパーオキシドジスムターゼ（MnSOD）活性の低下に関連しており、マンガンの低下を示しています。状態
- 個々の鉄の供給はマンガンに影響を与える主要な要因です バイオアベイラビリティ。 場合 鉄欠乏症 が存在する場合、腸細胞におけるDMT-2の発現の増加により、マンガン吸収が3〜1倍増加する可能性があります。 「フルアイアンストア」–血清で測定可能 フェリチン 一方、（鉄貯蔵タンパク質）レベルは、細胞のDMT-1合成のダウンレギュレーション（ダウンレギュレーション）により、腸のマンガン摂取量の減少に関連しています。 女性と比較して男性では一般に高い鉄貯蔵が検出可能であるという事実に照らして、男性は一般に女性よりも少ないマンガンを再吸収します。
- コバルト–両方の遷移金属がDMT-1を使用しているため、コバルトとマンガンは互いの腸管吸収を妨害します
また、過剰摂取 食物繊維の 微量元素 カドミウム & 銅、洗練された 炭水化物 産業用など シュガー と白い小麦粉製品だけでなく、増加 アルコール 消費はまた、マンガン吸収の減少につながります。 同様に、次のような特定の薬の使用 マグネシウム-含有 制酸剤 （中和 胃 酸）、 下剤 （下剤）、および 抗生物質、Mn含有食品と一緒に摂取すると、腸のマンガン吸収障害に関連します。 サプリメント。 上記の要因とは対照的に、 ミルク 増加します バイオアベイラビリティ マンガンの。
体内での輸送と分布
吸収されたマンガンは遊離型で輸送されるか、α-2-マクログロブリンに結合します（タンパク質 血 プラズマ）ポータル経由 静脈 肝臓。 そこで、マンガンの大部分が入ります 腸肝循環 (肝臓–腸 循環）、これにはからの配信が含まれます 肝臓 胆汁 腸へ、再腸吸収、そして肝臓への門脈輸送。 マンガンのごく一部が肝臓から血流に放出され、原子価がMn2 +からMn3 +に変化した後、 セルロプラスミン （アルファ2グロブリンの 血 プラズマ）、にバインドされています トランスフェリン （主に鉄の輸送に関与するベータグロブリン）または肝外（肝臓の外側）組織に取り込まれるベータ1グロブリンなどの特定の輸送タンパク質。 マンガンは同じ輸送で鉄と競合するので タンパク質、マンガンの結合 トランスフェリン で増加します 鉄欠乏症、一方、鉄過剰症では減少します。 体内の高レベルの鉄は最終的に つながる 組織中のマンガン濃度を低下させ、マンガン依存性酵素の活性を低下させます。 マンガンも輸送されます 血 の成分としてのプラズマ 赤血球 （赤血球）–ポルフィリン（10つのピロール環からなる有機化学色素）に結合します。 人体のマンガン含有量は約40〜XNUMXmgです。平均組織 濃度 マンガンの量は0.17〜0.28 mg / kg体重の間で変動し、鉄のそれよりも著しく低く、 亜鉛。 全身のマンガンの約25％が骨、主に 骨髄。 高濃度のマンガンは肝臓でも検出できますが、 腎臓、膵臓（膵臓）、 脳下垂体 （下垂体）、および腸 上皮 （腸 粘膜）。 マンガンは 髪、筋肉、乳腺、および汗。 子供や若い動物では、マンガンは特定の濃度に優先的に集中します 脳 地域。 細胞内（細胞内）では、マンガンは主に ミトコンドリア （細胞の「エネルギー発電所」）、微量元素は、次のような特定の酵素システムの不可欠なコンポーネントまたは活性化因子として機能します ピルビン酸塩 カルボキシラーゼ（糖新生（新形成 グルコース ピルビン酸などの有機非炭水化物前駆体から））およびプロリダーゼ（の合成のためのアミノ酸プロリンの提供） コラーゲン （細胞外マトリックスの最も重要な構造タンパク質、 軟骨, 骨格, 腱, 皮膚 & 船））。 さらに、マンガンプールは、リソソーム（細菌、ウイルスなどの内因性（細胞）および外因性（非細胞）物質の分解のための酵素を貯蔵する細胞小器官）および核で利用できます。 特定のストレージ タンパク質、 といった フェリチン 鉄の場合、マンガンについては知られていません。 したがって、鉄とは異なり、 銅、微量元素は高摂取量では肝臓に蓄積されませんが、次のような特定の組織に蓄積（蓄積）します 脳。 このため、マンガンは高用量で有毒（有毒）な影響を及ぼします。 過剰な食事摂取によるマンガン中毒は観察されていません。 マンガン含有量の高い飲料水やミネラルウォーター（最大許容マンガン）を摂取した場合 濃度 飲料水中：0.05 mg / l）、マンガンの長期摂取 サプリメント、および職業上の慢性暴露– 吸入 ただし、マンガン鉱山、マンガン工場、金属製錬所、金属産業工場、およびMn処理プラントでのマンガン含有ダストまたは蒸気（> 1 mg / m3空気）の放出は、特に子供において、微量元素による中毒を引き起こす可能性があります。マンガンが優先的に蓄積するため 脳 [5、6、7、14、21、25、29、30、34、37、41、45、47]。 飲料水からのマンガンと サプリメント 食品よりも入手しやすく、その結果、体内、主に脳に微量元素がより多く蓄積されます。 を介して吸入されたマンガン粒子 気道、腸で吸収されたマンガンとは異なり、肝臓で最初に代謝（代謝）されることなく、脳に直接輸送されます。 高濃度のMn3 + つながる の酸化的変換へ 神経伝達物質 ドーパミン 中枢のドーパミン合成ニューロンに損傷を与えるトリヒドロキシ化合物に 神経系 （CNS）。 したがって、マンガン中毒の症状は、 ドーパミン 欠乏症と特に中枢神経系に影響を与えます。 さらに、肝臓、膵臓、肺への損傷– 咳, 気管支炎 (気管支の炎症）と 肺炎 （肺の炎症）マンガン粒子の吸入による–も発生する可能性があります。 軽度のマンガン中毒は、大量の発汗などの非特異的な症状を引き起こします。 疲労、めまい。 マンガンのレベルが高くなると、中枢神経症状が顕著になり、無関心（倦怠感）、無力症（脱力感）、 食欲不振 (食欲不振), 不眠症 （睡眠障害）、および筋肉痛（筋肉 痛み）そして感覚障害、反射異常、筋肉への進行 痙攣、およびラテロ、プロ、およびレトロパルスによる歩行の不安定性（側方、前方、後方に倒れる傾向）。 後期では、同様の症状 パーキンソン病 （の欠乏を特徴とする神経障害 ドーパミン）、厳密さ（筋肉の硬直）など、 震え （筋振戦）、姿勢の不安定性（姿勢の不安定性）、動作緩慢（動きの鈍化）から運動緩慢（動きの欠如）、および/または過敏性、攻撃性などの精神障害、 うつ病、見当識障害、 メモリ 損失、および 幻覚 –「マンガの狂気」。 これらの症状は部分的に反応します 治療 L-ドーパ（内因性ドーパミン合成用のL-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン）を使用。マンガン粒子を吸入したり、Mnが豊富な飲酒やミネラルウォーター、またはMnを含むサプリメントを長年にわたって摂取した個人に加えて、また、以下のグループの個人または疾患におけるマンガン中毒のリスクの増加：
- 個人、特に新生児、乳児、および幼児が完全非経口栄養（TPE、胃腸管を迂回する人工栄養の形態）–注入溶液中の過剰なマンガン濃度および/またはマンガンによる栄養溶液の汚染は中毒を引き起こす可能性があります。 Mnを含むTPEを使用している乳児は、母乳で育てられている乳児の約100倍のマンガン濃度にさらされています。
- 慢性肝疾患–肝臓での胆汁の形成が損なわれ、腸への送達が減少すると、便中のマンガン排泄が減少し、血清マンガン濃度が上昇します。
- 新生児–脳内のマンガンの優先濃度、一部は発達中のニューロンにおけるトランスフェリン受容体の発現の増加、一部は胆汁を生成するためのまだ完全に成熟していない肝機能の結果としての糞便（便）によるマンガンの限定的な除去による
- 子供–大人とは対照的に、乳児と子供は腸のマンガン吸収が高く、胆汁（胆汁に影響を与える）マンガン排泄（マンガン排泄）が低い
- 高齢者（> 50歳）–若年成人と比較して、マンガン排泄の減少と血清マンガン濃度の増加に関連する肝疾患を患う可能性が高い
- 鉄欠乏症 – DMT-1が腸細胞（小腸の細胞）の刷子縁膜に取り込まれるため、マンガンの吸収が増加します。 上皮).
中毒のリスクが高いため、マンガンの特定のUL（英語：許容上限摂取量–毎日摂取した場合に年齢を問わずほとんどすべての人に副作用を引き起こさない微量栄養素の最大量）。 FNB（Food and Nutrition Board、Institute of Medicine）によると、1〜3歳、4〜8歳、および9〜13歳の子供に対するULは、それぞれ2 mg、3 mg、および6 mg /日です。 青年（14-18歳）の場合、9mg /日; 成人（19歳以上）の場合、11mg /日。 乳児（0〜12か月）の場合、マンガンのULはまだ確立されていません。 ここでは、マンガンの摂取量は専ら 母乳 または母乳の代用品や食品。 高齢者（> 50歳）は、とりわけ肝疾患の発生率が高いため、若年成人よりもマンガン中毒になりやすいため、英国国立専門家グループは、許容可能な総マンガン摂取量（安全な最大レベル発生しないマンガン 副作用 この年齢層の8.7mg /日（すべてのソースからの毎日の生涯摂取量）。
排泄
マンガンの排泄は主に 胆汁 糞便（便）（99％）を使用し、 腎臓 尿で（<0.1％）。 ヒトのマンガン排泄は二相性であり、半減期は13〜34日です。 マンガンの恒常性は、腸の吸収ではなく、主に内因性（内因性）の排泄を調整することによって調節されます。 肝臓はこのプロセスにおいて非常に重要であり、マンガンを腸に放出します。 胆汁 供給の状態に応じて、さまざまな量で。 マンガンが過剰な場合、排泄は腸の再吸収を上回りますが、欠乏した場合、糞便を介して排泄されるよりも多くのマンガンが腸で再吸収されます。 新生児では、この恒常性調節はまだ完全には発達していません。 マンガンの再吸収とは対照的に、マンガンの排泄は、他の化学的に類似した他の内因性の供給状態の影響を受けません。 微量元素、放射性標識マンガンを用いた研究で示されているように。
