Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин (стр. 28 )

Використання молібдену

Радіоізотопи молібдену застосовують для сканування печінки, дослідження циркуляції крові у м′язах.

6.2.8. Марганець (Mn)

Марганець – есенційний мікроелемент для всіх живих організмів, необхідний для їх нормального росту і розвитку.

Він має різні ступені окиснення : +2, +3, +4, +6, +7. Сполуки Mn++ проявляють основні та відновлювальні властивості, Mn+6, Mn+7+ – кислотні та окиснювальні властивості.

Повноцінне харчування забезпечує надходження в організм у середньому 3–4 мг Mn на добу.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: неочищені злаки – вівсяна, гречана крупи, житній хліб, пшеничні та рисові висівки, зелені овочі, горох, буряк, фрукти, горіхи, чай, кава;

· продукти тваринного похо­дження: печінка, нирки, м'ясо;

Добова потреба у Mn становить:

· дорослі: 2,0 – 5,0 мг;

· новонароджені до 6 міс.: 0,3 – 0,8 мг;

· діти до 1 року: 0,6 – 1,0 мг;

· діти 1–3 років: 1,0 – 1,5 мг;

· діти 4–6 років: 1,5 – 2,0 мг;

· діти 7–10 років: 2,0 – 3,0 мг.

Потреба у Mn++збільшується при значних психоемоційних навантаженнях, клімаксі у жінок, алкоголізмі.

Всмоктування. Лише 3–4 % марганцю, який надходить з їжею, абсорбується у тонкому кишечнику. Кальцій, фосфор, залізо та кобальт знижують засвоєння мікроелемента.

Концентрація Mn++ у крові – 4–20 мкг/100 мл (або від 0,73 до 3,64 мкмоль/л). Цей показник залежить від віку та статі. Найбільша кількість мікроелемента у крові новонароджених, найменша – у похилих людей. Від 40 до 60 % марганцю зосереджено в еритроцитах у комплексі з порфіринами. У плазмі крові він зв'язаний з транспортним білком β1-фракції глобулінів трансманганіном та наявний у вигляді мінеральних солей. Вміст мікроелементу у плазмі дорівнює 0,1 мкг/100 мл. З крові марганець швидко надходить у тканини.

Поширення у тканинах. Загалом в організмі людини знаходиться близько 10–20 мг марганцю, 43 % його зосереджено у трубчастих кістках, залишок у м′яких тканинах – в основному у печінці, нирках, підшлунковій залозі. Він може проникати через гематоенцефалічний бар'єр у плаценту. Марганець накопичується переважно у тканинах, багатих на мітохондрії. Значна частина його акумулюється у пігментованих частинах тіла – шкірі, сітківці ока, кон′юктиві, темному волоссі.

Екскреція. У зв′язку з тим що у крові Mn++ міститься у комплексі з білком, екскреція його з сечею незначна – становить 0,1 %–1,3 %, тобто не більше 3 мкг/100 мл креатиніну. Близько 95 % марганцю екскретується з жовчу і виводиться з фекаліями. Жовчовиділення – основний регуляторний механізм, який підтримує стабільний рівень мікроелемента у тканинах. Частина Mn++ виводиться з потом.

Біологічна роль

У біологічних системах марганець міститься у вигляді іонів Mn++ та комплексів з білками, нуклеїновими кислотами, порфіринами. На відміну від Mn++ катіони Mn+++ міцно зв′язуються з білками і спільно з Fе3+ входять до складу металопротеїнів – супероксиддисмутази, кислої фосфатази, трансферину.

· Кофактор ферментів. Як кофактор, або активатор багатьох ферментів Mn++ бере участь у життєво важливих метабо-лічних процесах – обміні білків, вуглеводів, ліпідів. До Mn++-залежних ензимів належать: ізоцитратдегідрогеназа, аргі-наза, лейцинамінопептидаза, фосфотрансфераза, холінес-тераза, ліпопротеїнліпаза, енолаза, 5-оксипроліназа, гідро-лази, декарбоксилази та ін. Mn++ може взаємодіяти з ферментами дихального ланцюга мітохондрій.

· Вільнорадикальне окиснення. Марганець перешкоджає вільнорадикальному окисненню компонентів мембран, підтримує їх стабільність. Він є кофактором мітохон-дріальної супероксиддисмутази (СОД), яка каталізує знеш-кодження супероксид-аніон-радикала, міститься у всіх ткани-нах, діє у комплексі з каталазою:

О2· + О2· + 2Н+ → H2O2 + O2,

H2O2 + H2O2 → 2H2O + O2.

· Взаємодія з магнієм. Марганець може замінювати магній у активних центрах ферментів і навпаки.

· Універсалізм. Mn++ сприяє каталітичній дії ензимів подібно до інших катіонів - Сu2+, Fе2+, Zn2+, Са2+.

· Фіксація СО2. Mn++-біотин-вмісні фермени піруваткарбок-силаза та ацетил-КоА-карбоксилаза забезпечують залучення СО2 у метаболічні процеси – глюконеогенез та синтез жирних кислот.

· Репродуктивна функція. Mарганець забезпечує нормальну репродуктивну функцію – овогенез, сперматогенез, виношу-вання плода, вигодовування новонароджених, запобігає деге-неративним змінам статевих залоз, розвитку стерильності.

· Формування кісток. Mn++ відіграє важливу роль у синтезі та відкладенні мукополісахаридів у хрящовому матриксі трубчастих кісток. Нестача мікроелемента викликає значне зниження вмісту у кістках хондроїтинсульфату та їх деформацію.

· Розвиток сполучної тканини та хрящів. Mn++ – необхідний компонент у синтезі глікопротеїнів і протеогліканів.

· Метаболізм вуглеводів. Mn++ підсилює гіпоглікемічний ефект інсуліну, сприяє утилізації глюкози у периферійних тканинах, її використанню у процесах окиснення, синтезі мукополісахаридів, ліпідів та інших сполук.

· Метаболізм ліпідів. Mn++ виявляє «ліпотропний ефект» – запобігає жировому переродженню печінки, стимулює синтез жирних кислот та холестеролу.

· Синтез порфіринів. Більша частина Mn++ крові знаходиться у еритроцитах у комплексі з порфіринами, крім того, він є активатором δ-АЛК-синтетази – ключового ензиму синтезу гема.

· Інші функції – є свідчення участі марганцю у стабілізації конформації РНК і ДНК, процесах реплікації, транскрипції, трансляції, обміні нейромедіаторів, гормонів щитоподібної залози, вітамінів С, Е, групи В, холіну, міді.

Недостатність марганцю – одне з найбільш поширених відхилень обміну мікроелементів в організмі сучасної людини.

Дефіцит марганцю розвивається внаслідок:

· недостатнього надходження мікроелемента в організм через зменшення вживання багатої на марганець рослинної їжі;

· надлишку в їжі кальцію та фосфатів, які перешкоджають засвоєнню Mn, наявність його антагоністів – цезію, ванадію.

· підсиленого виділення Mn++ під впливом надлишку міді, кальцію, заліза;

· надмірного використання Mn++ при значних психоемоцій-них навантаженнях, у клімактеричному періоді у жінок;

· порушення регуляції метаболізму Mn++.

Ознаки недостатності марганцю:

1. Загальне знедужання – зниження маси тіла, нудота, блювання, швидка стомлюваність, підвищення ризику розвитку онкологіч-них захворювань.

2. Неврологічні прояви – зниження активності мозкових процесів, погіршення пам′яті, швидкості мислення.

3. Опорно-рухова система – біль у м'язах, судоми, порушення руху, дегенеративні зміни у кістках, суглобах, часті переломи та вивихи, остеопороз.

4. Дерматологічні прояви – порушення пігментації шкіри та волосся, поява дерматитів, вітиліго, затримка росту нігтів і волосся.

5. Репродуктивна функція – безплідність у чоловіків та жінок, дисфункція статевих залоз, нездатність до виношування плода, ранній клімакс, передчасне старіння організму.

6. Біохімічні зміни – порушення стабільності мембран нервових та інших клітин, зниження толерантності до глюкози, падіння рівня холестеролу у крові, порушення обміну вуглеводів, ліпідів, вітамінів.

7. Імунологічні прояви – зниження імунітету, розвиток алергії.

Надлишок Mn. Випадків отруєнь марганцем унаслідок його надмірного надходження з їжею не зафіксовано. При проживанні у відповідних ендемічних регіонах, ознаки інтоксикації Mn проявляються дуже повільно, впродовж років.

Марганцева інтоксикація частіше розвивається у робітників підприємств, які видобувають або переробляють Mn-вмісну руду. Зазвичай надмірна кількість мікроелемента надходить в організм разом із марганцевим пилом або аерозолями.

Ознаки надлишку марганцю. Хронічні отруєння сполуками марганцю характеризуються неврологічними та легеневими проявами. Основні симптоми магнієвої інтокси-кації – втрата апетиту, апатія, сонливість, загальмованість або нервове збудження, погіршення пам’яті, симптоми на кшталт паркінсонізму та хвороби Вільсона, тремор, болі у м′язах та суглобах, порушення ходи, втрата координації та скутість рухів, постійне м’язове напруження, судоми, ураження легенів, значні порушення нервової системи «марганцевий психоз», які згодом стають незворотними.

Використання марганцю

Водні розчини перманганату калію застосовують у медичній практиці як антисептик для промивання ран, опіків, виразок і тому подібне, а також в урологіі та генікології.

Органічні сполуки марганцю входять до складу вітамінно-мінеральних комплексів, що використовують для профілактики та лікування різних захворювань, радіоактивні ізотопи Mn застосовують у медико-біологічних дослідженнях.

6.2.9. Селен (Se)

Біологічними формами Se, у вигляді яких він знаходиться у тканинах тварин та рослин, є селенові аналоги сірковмісних амінокислот – Se-Метіонін (Se-Мет) – переважає у тканинах тварин, Se-Цистеїн (Se-Цис), Se-Цистин – у рослинних. Найбільша кількість їх зосереджена у печінці, нирках, менше – у м'язах, кістках, крові, жировій тканині.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження: найбільш багаті джерела Se – внутрішні органи тварин, свиняче сало, морепродукти, м′ясо, молочні продукти;

· продукти рослинного похо­дження: зернові, часник, бобові, пшеничні висівки, маслини, горіхи, оливкова олія, морські водорості;

· дріжджі. білі гриби;

Вміст Se у продуктах рослинного походження залежить від кількості його у ґрунтах, на яких ці сільськогоподарські куль-тури вирощені. Головним джерелом селену у харчуванні населення багатьох країн, і України в тому числі, є зернові, переважно пшениця.

Добова потреба у селені для дорослої людини становить від 50 до 200 мкг. Верхня межа безпечного споживання встановлю-ється у окремих регіонах на підставі досліджень вмісту доступного для рослин Se у ґрунтах. Безпечним рівнем спожи-вання селену вважають такий, за якого активність глутатіон-пероксидази-І досягає максимального рівня. Ця кількість відпо-відає 70 мкг/добу для дорослих чоловіків, 55 мкг/добу для жінок. У багатьох країнах світу населення недостатньо забезпе-чене селеном, тому вжито заходів для «селенізації» – збагачення продуктів харчування мікроелементом.

Рекомендовані норми добового споживання:

· дорослі: 55,0 – 70,0 мкг;

· новонароджені: 10,0 – 15,0 мкг;

· діти 1–10 років: 20,0 – 30,0 мкг;

· діти 11–18 років: 40,0 – 50,0 мкг;

· вагітні: 65,0 мкг;

· у період лактації: 75,0 мкг.

Всмоктування. Продукти харчування є єдиним джерелом надходження селену в організм людини з навколишнього середовища. Новонароджені отримують мікроелемент лише з молоком матері. У їжі Se міститься переважно у формі Se-вміс-них амінокислот. З рослинної їжі він засвоюється більш ефек-тивно, ніж із тваринної, вітаміни А, Е, С сприяють його абсорбції. Всмоктування селену відбувається переважно у тонкій кишці шляхом активного транспорту. За необхідності для збагачення раціону селеном застосовують селеніт чи селенат натрію, які легко всмоктуються у ШКТ.

Нормальна концентрація Se у крові коливається від 115 до 130 мкг/л і корелює з надходженням мікроелемента з їжею.

У крові селен транспортується у комплексі з білками плазми, переважно β-ліпопротеїнами.

Поширення у тканинах та обмін. Підраховано, що в організмі людини міститься від 4 до 10 мг селену, який поширений у всіх тканинах. Найбільша кількість його виявлена у нирках, печінці, кістковому мозку, підшлунковій залозі, серцевому м'язі, легенях, волоссі, шкірі. На відміну від рослин Se-метіонін не може синтезуватися у тканинах людини і тварин. Він надходить в організм у складі тваринних селено-протеїнів і може у незмінному вигляді депонуватися, з’єдную-чись з міоглобіном, цитохромом С, міозином, нуклеопротеїдами, альдолазою. У зв′язку з тим що Se-Мет має подібні фізико-хімічні властивості з метіоніном, він заміщує останній у тканинних білках, чим більше залишків Мет і Цис у первинній структурі білка. Se-Мет утворює у тканинах малолабільний пул. Частина Se-Мет, що вивільняється з білків, трансамінується з утворенням аланіну та метилгідроселеніду. Останній може метилюватися та виводитися з організму або деметилюватися, перетворюючись на селеноводень (рис.17).

Se-Цистеїн безпосередньо не входить до структури білків, він здатен заміщувати Цис у первинній структурі тканин-них протеїнів. Частина Se-Цис «деселенізується» з вивільненням селеніту чи селеноводню під дією В6-залежної селеноцистеїн-ліази. Включення Se-Цис і Se-Мет у тканинні білки залежить від забезпечення організму сірковмісними амінокислотами.