Марганец является важным биологическим элементом во всех организмах. [1] Он используется во многих ферментах и белках. [2] [3] Он необходим для растений . [4]
Классы ферментов , которые имеют кофакторы марганца , включают оксидоредуктазы , трансферазы , гидролазы , лиазы , изомеразы и лигазы . Другие ферменты, содержащие марганец, — это аргиназа и Mn-содержащая супероксиддисмутаза ( Mn-SOD ). Также класс ферментов обратных транскриптаз многих ретровирусов (но не лентивирусов, таких как ВИЧ ) содержит марганец. Полипептиды , содержащие марганец, — это дифтерийный токсин , лектины и интегрины . [2]
Марганец является важным элементом питания человека. Он присутствует в качестве кофермента в нескольких биологических процессах, которые включают метаболизм макронутриентов, формирование костей и системы защиты от свободных радикалов . Он является критическим компонентом в десятках белков и ферментов. [3] Человеческое тело содержит около 12 мг марганца, в основном в костях. Оставшаяся часть мягких тканей сосредоточена в печени и почках. [5] В человеческом мозге марганец связан с металлопротеинами марганца , в частности с глутаминсинтетазой в астроцитах . [6]
Институт медицины США (IOM) обновил Оценочные средние потребности (EAR) и Рекомендуемые диетические нормы (RDA) для минералов в 2001 году. Для марганца не было достаточной информации для установления EAR и RDA, поэтому потребности описываются как оценки для Адекватного потребления (AI). Что касается безопасности, IOM устанавливает Допустимые верхние уровни потребления (UL) для витаминов и минералов, когда имеются достаточные доказательства. В случае марганца UL для взрослых устанавливается на уровне 11 мг/день. В совокупности EAR, RDA, AI и UL называются Референтными диетическими нормами потребления (DRI). [7] Дефицит марганца встречается редко. [8]
Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) называет коллективный набор информации Диетическими референтными значениями, с Референтным потреблением населения (PRI) вместо RDA и Средней потребностью вместо EAR. AI и UL определяются так же, как в Соединенных Штатах. Для людей в возрасте 15 лет и старше AI устанавливается на уровне 3,0 мг/день. AI для беременности и лактации составляет 3,0 мг/день. Для детей в возрасте от 1 до 14 лет AI увеличиваются с возрастом от 0,5 до 2,0 мг/день. AI для взрослых выше, чем RDA в США. [9] EFSA рассмотрело тот же вопрос безопасности и решило, что недостаточно информации для установления UL. [10]
Для маркировки пищевых продуктов и диетических добавок в США количество в порции выражается в процентах от суточной нормы (%DV). Для маркировки марганца 100% суточной нормы составляли 2,0 мг, но с 27 мая 2016 года эта цифра была пересмотрена до 2,3 мг, чтобы соответствовать RDA. [11] [12] Таблица старых и новых суточных норм для взрослых приведена в Reference Daily Intake .
Чрезмерное воздействие или потребление может привести к состоянию, известному как марганцевый ганизм , нейродегенеративному расстройству, которое вызывает гибель дофаминергических нейронов и симптомы, похожие на болезнь Паркинсона . [5] [13]
Дефицит марганца у людей, что встречается редко, приводит к ряду медицинских проблем. Многие распространенные витаминные и минеральные добавки не содержат марганец в своем составе. Относительно высокое потребление других минералов, таких как железо, магний и кальций, может препятствовать правильному потреблению марганца. Дефицит марганца вызывает деформацию скелета у животных и подавляет выработку коллагена при заживлении ран.
Многим ферментным системам необходим Mn для функционирования, но при высоких уровнях Mn может стать токсичным. Одной из экологических причин, по которой уровень Mn может повышаться в морской воде, являются периоды гипоксии. [14] С 1990 года появились сообщения о накоплении Mn в морских организмах, включая рыб, ракообразных, моллюсков и иглокожих. Определенные ткани являются мишенями у разных видов, включая жабры, мозг, кровь, почки и печень/гепатопанкреас. У этих видов были зарегистрированы физиологические эффекты. Mn может влиять на обновление иммуноцитов и их функциональность, такую как фагоцитоз и активация профенолоксидазы, подавляя иммунную систему организмов. Это делает организмы более восприимчивыми к инфекциям. По мере изменения климата увеличивается распространение патогенов, и для того, чтобы организмы могли выживать и защищаться от этих патогенов, им нужна здоровая, сильная иммунная система. Если их системы будут скомпрометированы из-за высоких уровней Mn, они не смогут бороться с этими патогенами и умрут. [15]
Mn-SOD — это тип SOD, присутствующий в эукариотических митохондриях , а также в большинстве бактерий (этот факт соответствует теории бактериального происхождения митохондрий). Фермент Mn-SOD, вероятно, является одним из самых древних, поскольку почти все организмы, живущие в присутствии кислорода, используют его для борьбы с токсическим воздействием супероксида ( O−
2), образованный из 1-электронного восстановления дикислорода. Исключения, которые являются бактериями, включают Lactobacillus plantarum и родственные лактобациллы , которые используют другой неферментативный механизм с ионами марганца (Mn 2+ ), связанными с полифосфатом, что предполагает путь эволюции этой функции в аэробной жизни.
Марганец также важен для фотосинтетического выделения кислорода в хлоропластах растений. Кислород-выделяющий комплекс (OEC) является частью фотосистемы II, содержащейся в тилакоидных мембранах хлоропластов; он отвечает за терминальное фотоокисление воды во время световых реакций фотосинтеза и имеет металлоферментное ядро, содержащее четыре атома марганца. [16] [17] Для выполнения этого требования большинство удобрений для растений широкого спектра действия содержат марганец.
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )