منگنز در رژیم غذایی

منگنز یک عنصر معدنی است که از نظر تغذیه‌ای ضروری است و به طور بالقوه سمی ‌است.زیرا دانشمندان هنوز در تلاشند تا اثرات متنوع کمبود منگنز و سمیت منگنز را در موجودات زنده درک کنند.

عملکرد

منگنز (Mn) نقش مهمی‌ در تعدادی از فرآیندهای فیزیولوژیکی به عنوان ترکیب چند آنزیم و فعال کننده آنزیم‌های دیگر ‌ایفا می‌کند.

عملکرد آنتی اکسیدان

منگنز سوپراکسید دیسموتاز (MnSOD) آنزیم اصلی آنتی اکسیدان در میتوکندری است. از آنجا که میتوکندری بیش از 90 درصد اکسیژن مورد استفاده سلول‌ها را مصرف می‌کند، به ویژه در برابر استرس اکسیداتیو آسیب پذیر هستند. رادیکال سوپراکسید یکی از گونه‌های فعال اکسیژن است که در میتوکندری در طی سنتز ATP تولید می‌شود. MnSOD تبدیل رادیکال‌های سوپراکسید به پراکسید هیدروژن را کاتالیز می‌کند، که توسط دیگر آنزیم‌های آنتی اکسیدانی می‌تواند به آب کاهش یابد.

متابولیسم

تعدادی از آنزیم‌های فعال شده با منگنز نقش مهمی‌در متابولیسم کربوهیدرات‌ها، اسیدهای آمینه و کلسترول ‌ایفا می‌کنند. پیروات کربوکسیلاز، یک آنزیم حاوی منگنز، و فسفنولپیروات کربوکسی کیناز (PEPCK)، یک آنزیم فعال شده با منگنز، در گلوکونئوژنز-تولید گلوکز از پیش سازهای بدون کربوهیدرات، بسیار مهم هستند. آرژیناز، یکی دیگر از آنزیم‌های حاوی منگنز، برای چرخه اوره مورد نیاز کبد است، فرآیندی که سم زدایی آمونیاک تولید شده در طول متابولیسم اسید آمینه را انجام می‌دهد.در مغز، آنزیم فعال شده با منگنز، گلوتامین سنتتاز، اسید آمینه گلوتامات را به گلوتامین تبدیل می‌کند. گلوتامات یک انتقال دهنده عصبی تحریک کننده و پیش ساز یک انتقال دهنده عصبی بازدارنده، γ-aminobutyric acid (GABA) است.

تشکیل استخوان و غضروف

کمبود منگنز منجر به رشد غیرطبیعی اسکلت در تعدادی از گونه‌های جانوری می‌شود. منگنز همزن ترجیحی آنزیم‌هایی به نام گلیکوزیل ترانسفراز است.‌این آنزیم‌ها برای سنتز پروتئوگلیکان‌هایی که برای تشکیل غضروف و استخوان سالم مورد نیاز است.

التیام زخم

ترمیم زخم یک فرایند پیچیده است که نیاز به افزایش تولید کلاژن دارد. منگنز برای فعال شدن پرولیداز، آنزیمی‌که وظیفه تأمین آمینو اسید، پرولین، برای تشکیل کلاژن در سلولهای پوست انسان را دارد، مورد نیاز است. یک اختلال ژنتیکی معروف به کمبود پرولیداز باعث بهبود غیر طبیعی زخم در میان سایر مشکلات می‌شود و با متابولیسم غیر طبیعی منگنز مشخص می‌شود.سنتز گلیکوزآمینوگلیکان، که به گلیکوزیل ترانسفرازهای فعال شده با منگنز نیاز دارد، نیز ممکن است نقش مهمی‌در ترمیم زخم ‌ایفا کند.

فعل و انفعالات مغذی

اهن

آهن و منگنز پروتئین‌های جذب و انتقال مشترکی دارند، از جمله ناقل فلزی دو ظرفیتی 1، گیرنده لاکتوفرین، ترانسفرین و فروپورتین (در 10 مورد بررسی شده است). با افزایش آهن موجود در غذا، جذب منگنز از وعده غذایی کاهش می‌یابد.مکمل آهن (60 میلی‌گرم [میلی گرم] در روز به مدت چهار ماه) با کاهش غلظت منگنز خون و کاهش فعالیت MnSOD در لکوسیت‌ها همراه است، که نشان دهنده کاهش وضعیت تغذیه‌ای منگنز است.

علاوه بر‌این، وضعیت آهن فرد می‌تواند بر فراهمی ‌زیستی منگنز تأثیر بگذارد. جذب منگنز از طریق روده در طول کمبود آهن افزایش می‌یابد و در صورت افزایش ذخایر آهن (یعنی غلظت بالای فریتین) کاهش می‌یابد.مطالعات کوچک نشان داده است که غلظت منگنز در خون در نوزادان و کودکان مبتلا به کمبود آهن افزایش یافته است، و یک نظرسنجی ملی از بزرگسالان مقیم کره جنوبی نشان داد که مردان و زنان با سطح فریتین پایین، غلظت منگنز در خون بیشتری در مقایسه با آنها دارند. با سطوح طبیعی فریتین. در‌این تجزیه و تحلیل، کم خونی با غلظت بالای منگنز در خون در زنان همراه بود اما در مردان خیر. مردان به طور کلی منگنز کمتری نسبت به زنان جذب می‌کنند، که ممکن است مربوط به ‌این باشد که مردان معمولاً ذخیره آهن بیشتری نسبت به زنان دارند.همچنین نشان داده شده است که کمبود آهن خطر تجمع منگنز در مغز را افزایش می‌دهد.

منیزیم

منیزیم مکمل (200 میلی‌گرم در روز) نشان می‌دهد که فراهمی ‌زیستی منگنز را در بزرگسالان سالم، با کاهش جذب منگنز یا افزایش دفع آن، اندکی کاهش می‌دهد.

کلسیم

در یک مجموعه از مطالعات، مکمل کلسیم (500 میلی گرم در روز) کمی ‌فراهمی ‌زیستی منگنز را در بزرگسالان سالم کاهش داد. شیر به عنوان منبع کلسیم، کمترین تأثیر را داشت، در حالی که کربنات کلسیم و فسفات کلسیم بیشترین تأثیر را داشتند. چندین مطالعه دیگر حداقل اثرات مکمل کلسیم را بر متابولیسم منگنز پیدا کرده‌اند.

مقررات

اگرچه منگنز یک ماده معدنی ضروری از نظر تغذیه است، اما به طور بالقوه سمی‌است. بنابراین، برای بدن مهم است که هموستاز منگنز را به شدت تنظیم کند. در حالی که مکانیسم‌های دقیق حاکم بر هموستاز منگنز به طور کامل شناخته نشده است، تنظیم سیستمیک از طریق کنترل جذب منگنز از طریق روده و دفع منگنز از طریق کبد به صفرا انجام می‌شود.در سطح سلولی، هجوم منگنز به سلولها توسط چندین پروتئین حمل و نقل مختلف تنظیم می‌شود، از جمله گیرنده ترانسفرین، ناقل فلزی دو ظرفیتی 1 (DMT 1)، پروتئین‌های تعامل کننده روی 8 و 14 (ZIP8 و ZIP14)، و سایر موارد.خروج منگنز از سلولها توسط حمل کننده‌های مختلف از جمله SLC30A10 انجام می‌شود. مبدل سدیم-کلسیم ؛ و حمل کننده آهن، فروپورتین علاوه بر‌این، اندامک‌های زیر سلولی (یعنی هسته، میتوکندری، دستگاه گلژی، لیزوزوم، اندوزوم) از حمل کننده‌های مختلف برای حمل منگنز در داخل سلول استفاده می‌کنند، اما مکانیسم‌های دقیق تنظیم به طور کامل شناخته نشده است.

کمبود

کمبود منگنز در تعدادی از گونه‌های جانوری مشاهده شده است، اما کمبود منگنز در انسان نگران کننده نیست. علائم کمبود منگنز در بین گونه‌های جانوری متفاوت است و ممکن است شامل اختلال در رشد، اختلال در عملکرد باروری، ناهنجاری‌های اسکلتی، اختلال تحمل گلوکز و تغییر متابولیسم کربوهیدرات و لیپید باشد. در انسان، نشان دادن سندرم کمبود منگنز کمتر روشن بوده است.در کودکی که تغذیه کامل طولانی مدت (TPN) فاقد منگنز داشت. عدم منگنز باعث استخوان‌زدایی و اختلال در رشد ‌ایجاد نمود که با مکمل منگنز اصلاح شد. مردان جوان که از رژیم غذایی کم منگنز تغذیه می‌کردند، غلظت کلسترول سرم و بثورات پوستی گذرا را کاهش دادند.با کمبود منگنز غلظت خون، کلسیم، فسفر و قلیایی فسفاتاز نیز افزایش یافته است، که ممکن است نشان دهنده افزایش بازسازی استخوان در نتیجه ناکافی بودن منگنز در رژیم غذایی باشد. زنان جوان تغذیه شده با رژیم غذایی بدون منگنز در پاسخ به تزریق داخل وریدی (IV، تحمل خفیف غیرطبیعی گلوکز‌ایجاد کردند (19). به طور کلی، کمبود منگنز بسیار نادر است و نگرانی بیشتری در مورد سمیت مربوط به بیش از حد مصرف منگنز وجود دارد.

مصرف مناسب (AI)

از آنجا که اطلاعات کافی در مورد نیازهای منگنز برای تعیین میزان توصیه شده رژیم غذایی (RDA) وجود نداشت، هیئت غذا و تغذیه (FNB) موسسه پزشکی (در حال حاضر آکادمی‌ملی پزشکی) مصرف کافی (AI) را تعیین کرد. از آنجا که کمبود آشکار منگنز در افرادی که رژیم غذایی طبیعی دارند ثبت نشده است، FNB بر اساس میانگین میزان مصرف منگنز در رژیم غذایی کل - یک بررسی سالانه از محتوای مواد معدنی رژیم‌های غذایی آمریکایی، را مبتنی بر AI کرد. مقادیر مصرف مناسب منگنز در جدول 1 بر حسب میلی گرم (میلی گرم) در روز بر اساس سن و جنس ذکر شده است. نیازهای منگنز در دوران بارداری و شیردهی افزایش می‌یابد.

سن	مرد‌ها	زن‌ها	باردار	شیرده
از تولد تا 6 ماهگی	0.003 میلی‌گرم	0.003 میلی‌گرم
7 تا 12 ماه*	0.6 میلی‌گرم	0.6 میلی‌گرم
1 تا 3 سال	1.2 میلی‌گرم	1.2 میلی‌گرم
4 تا 8 سال	1.5 میلی‌گرم	1.5 میلی‌گرم
9 تا 13 سال	1.9 میلی‌گرم	1.6 میلی‌گرم
14 تا 18 سال	2.2 میلی‌گرم	1.6 میلی‌گرم	2.0 میلی‌گرم	2.6 میلی‌گرم
19 و بیشتر	2.3 میلی‌گرم	1.8 میلی‌گرم	2.0 میلی‌گرم	2.6 میلی‌گرم

پیشگیری از بیماری

مصرف کم منگنز در رژیم غذایی یا سطوح پایین منگنز در خون یا بافت‌ها با بیماری‌های مزمن مختلف مرتبط است. اگرچه در حال حاضر تصور نمی‌شود که کمبود منگنز باعث بیماریهای مورد بحث در زیر شود، اما ممکن است تحقیقات بیشتری انجام شود تا مشخص شود آایا وضعیت تغذیه بهینه منگنز در فرآیندهای بیماری خاص نقش دارد یا خیر.

پوکی استخوان

مطالعات اولیه نشان داده است که زنان مبتلا به پوکی استخوان غلظت منگنز پلاسما یا سرم و افزایش پاسخ پلاسما به دوز خوراکی منگنز را کاهش داده بودند.که این نشان می‌دهد آنها ممکن است وضعیت منگنز پایین‌تری نسبت به زنانی که پوکی استخوان نداشته‌اند را تجربه کرده‌اند . با ‌این حال، مطالعات اخیر در زنان یائسه نتایج متضادی را گزارش کرده‌اند، در یک مطالعه غلظت منگنز خون پایین‌تری در بین زنان مبتلا به پوکی استخوان در مقایسه با زنان بدون پوکی استخوان مشاهده شد و دیگری هیچ تفاوتی پیدا نکرده است. یک مطالعه روی زنان یائسه سالم نشان داد که مکمل حاوی منگنز (5 میلی گرم در روز)، مس (2.5 میلی گرم در روز) و روی (15 میلی گرم در روز) در ترکیب با مکمل کلسیم (1000 میلی گرم در روز) موثرتر است. نسبت به مکمل کلسیم به تنهایی در جلوگیری از تحلیل استخوان نخاعی در یک دوره دو ساله. با‌ این حال، وجود سایر عناصر کمیاب در مکمل، باعث می‌شود که تعیین ‌اینکه آیا مکمل مواد معدنی منگنز عامل مفیدی برای حفظ تراکم استخوان است غیرممکن شود.

دیابت قندی

در مدل‌های حیوانی، کمبود منگنز منجر به اختلال در ترشح انسولین و عدم تحمل گلوکز مشابه دیابت می‌شود. با ‌این حال، نتایج مطالعات انسانی بر روی منگنز و دیابت نوع 2 تا حدودی متناقض بوده است.

در حالی که‌این مطالعات در مورد مصرف منگنز در رژیم غذایی نشان دهنده ارتباط محافظتی با دیابت نوع 2 است، مطالعاتی که از نشانگرهای زیستی مصرف منگنز - چه غلظت منگنز در خون و چه دفع منگنز در ادرار - استفاده می‌کنند، نتایج متفاوتی را گزارش کرده اند. اکثر مطالعات انجام شده مطالعات موردی کوچک بوده اند. مطالعات تا کنون نشان داده است که غلظت منگنز خون در بیماران مبتلا به دیابت در مقایسه با غلظت منگنز خون در گروه شاهد بدون دیابت پایین تر یا مشابه بوده است.

علاوه بر‌این، یک مطالعه بر روی وضعیت منگنز عملکردی نشان داد که فعالیت آنزیم آنتی اکسیدانی، MnSOD، در گلبول‌های سفید خون بیماران مبتلا به دیابت کمتر از افراد بدون دیابت است.هنگامی‌که همزمان با چالش گلوکز خوراکی تجویز می‌شود، دوز خوراکی حاد 15 میلی‌گرم یا 30 میلی‌گرم منگنز باعث بهبود تحمل گلوکز در افراد مبتلا به دیابت یا در گروه کنترل بدون دیابت نمی‌شود.

اگرچه به نظر می‌رسد منگنز در متابولیسم گلوکز نقش دارد، اما مشخص نیست که آیا منگنز بالاتر می‌تواند تحمل گلوکز را بهبود بخشد یا از ابتلا به دیابت نوع 2 جلوگیری کند یا خیر.

صرع (اختلالات تشنجی)

کمبود منگنز در موشهای صحرایی نسبت به موشهای معمولی منگنز کافی دارند بیشتر مستعد تشنج هستند و غلظت منگنز مغزی و خونی در موشهایی که از نظر ژنتیکی مستعد ابتلا به صرع هستند، کمتر است. گزارش شده است که زیر گروه‌های خاصی از افراد مبتلا به صرع غلظت منگنز کامل خون کمتری نسبت به افراد کنترل بدون صرع دارند.

منابع غذایی

در‌ایالات متحده، متوسط ​​مصرف منگنز رژیمی‌ بین 2.1 تا 2.3 میلی‌گرم در روز برای مردان و 1.6 تا 1.8 میلی گرم در روز برای زنان متغیر است.نظرسنجی‌ها نشان داده است افرادی که از رژیم گیاهخواری پیروی می‌کنند تا 7.0 میلی گرم در روز مصرف منگنز دارند.منابع غنی منگنز شامل غلات کامل، حبوبات، آجیل، سبزیجات برگ دار و چای است.غذاهای سرشار از فیتیک اسید، مانند لوبیا، دانه‌ها، آجیل، غلات کامل و محصولات سویا، یا غذاهای سرشار از اگزالیک اسید، مانند کلم، اسفناج و سیب زمینی شیرین، ممکن است کمی‌مانع جذب منگنز شوند. اگرچه چای‌ها منابع غنی منگنز هستند، تانن موجود در چای ممکن است جذب منگنز را تا حد متوسط ​​کاهش دهد.دریافت سایر مواد معدنی، از جمله آهن، کلسیم و فسفر، باعث کاهش احتباس منگنز شده است.

شیر مادر و شیر خشک

بسته به منبع تغذیه، نوزادان در معرض مقادیر متفاوتی از منگنز قرار می‌گیرند. غلظت منگنز در شیر مادر، فرمول مبتنی بر گاو و شیر خشک به ترتیب از 3 تا 10 میکروگرم در لیتر (μg/L)، 30 تا 50 میکروگرم در لیتر و 200 تا 300 میکروگرم در لیتر است. با ‌این حال، فراهمی‌ زیستی منگنز از شیر مادر بیشتر از شیر خشک نوزادان است و کمبود منگنز در نوزادان شیرده یا سمیت در نوزادان شیرخشک گزارش نشده است..

آب

غلظت منگنز در آب آشامیدنی بین 1 تا 100 میکروگرم در لیتر است، اما بیشتر منابع حاوی کمتر از 10 میکروگرم در لیتر است. آژانس حفاظت از محیط زیست ‌ایالات متحده(EPA)  0.05 میلی گرم (50 میکروگرم) در لیتر را به عنوان حداکثر غلظت منگنز مجاز در آب آشامیدنی توصیه می‌کند.

مکمل

انواع مختلفی از منگنز در مکمل‌ها یافت می‌شود، از جمله گلوکونات منگنز، سولفات منگنز، آسکوربات منگنز و اسیدهای آمینه اسیدهای منگنز. منگنز به عنوان مکمل مستقل یا به صورت ترکیبی در دسترس است.سطح نسبتاً بالایی از آسکوربات منگنز در یک محصول بهداشتی استخوان/مفصل حاوی کندرویتین سولفات و گلوکوزامین هیدروکلراید یافت می‌شود.

تغذیه پرانتارال

منگنز ممکن است در محلولهای تغذیه تزریقی یا به عنوان یک عنصر کمیاب یا به عنوان یک آلاینده تصادفی وجود داشته باشد.

اختلالات ارثی اضافه بار منگنز

جهش‌های اتوزومی ‌مغلوب در ژن SLC30A10، که یک ناقل منگنز را در کبد و مغز بیان می‌کند، باعث ‌ایجاد سندرم اضافه بار منگنز می‌شود. چنین جهش‌هایی از دست دادن عملکرد منجر به تجمع منگنز در مناطق خاصی از مغز و در کبد می‌شود که باعث هیپرمنگانزمی‌، دیستونی پارکینسون و اختلال عملکرد کبدی در سنین پایین می‌شود. جهشهای اتوزومی‌مغلوب در ژن SLC39A14 نیز گزارش شده است که منجر به ‌هایپرمنگنزمی ‌و مشابه یک فنوتیپ عصبی می‌شود، اما بیماری کبدی با ‌این جهش خاص وجود ندارد.درمان شلاتاسیون برای درمان ‌این اختلالات ارثی اضافه بار منگنز مهم است.

منگنز استنشاق شده

مسمومیت با منگنز ممکن است منجر به مشکلات عصبی متعددی شود و برای افرادی که گرد و غبار منگنز را مانند جوشکاران، کارگران معادن و کارخانه‌های ذوب تنفس می‌کنند، خطری برای سلامتی شناخته شده است.برخلاف منگنز بلعیده شده، منگنز استنشاقی قبل از‌اینکه در کبد متابولیزه شود مستقیماً به مغز منتقل می‌شود.علائم مسمومیت با منگنز به طور کلی در طی چند ماه تا چند سال به آرامی‌ظاهر می‌شود. در بدترین شکل، مسمومیت با منگنز می‌تواند منجر به یک اختلال عصبی دائمی ‌با علائم مشابه علائم بیماری پارکینسون، از جمله لرزش، مشکل در راه رفتن و اسپاسم عضلات نمایان شود.‌این سندرم که غالباً منگنزم نامیده می‌شود، گاهی اوقات با علائم روانی مانند تحریک پذیری، پرخاشگری و حتی توهم همراه است. علاوه بر ‌این، استنشاق محیطی یا شغلی منگنز می‌تواند باعث‌ایجاد واکنش التهابی در ریه‌ها شود.با علائم بالینی شامل سرفه، برونشیت حاد و کاهش عملکرد ریه.

منگنز خورده شده

شواهد محدود نشان می‌دهد که مصرف زیاد منگنز از آب آشامیدنی ممکن است با علائم عصبی مشابه علائم بیماری پارکینسون همراه باشد. علائم شدید عصبی در 25 نفر که آب آلوده به منگنز - و احتمالاً سایر آلاینده‌ها - را از باتری‌های سلول خشک به مدت دو تا سه ماه نوشیدند، گزارش شد.

منگنز داخل وریدی

سمیت عصبی منگنز در افرادی که تغذیه کامل تزریقی (TPN) دریافت می‌کنند مشاهده شده است، هم در نتیجه منگنز زیاد در محلول و هم به عنوان یک آلاینده تصادفی.نوزادان به ویژه در برابر سمیت عصبی مرتبط با منگنز آسیب پذیرتر هستند.نوزادانی که TPN حاوی منگنز دریافت می‌کنند می‌توانند در معرض غلظت منگنز حدود 100 برابر بیشتر از نوزادان شیرده قرار گیرند. به دلیل مسمومیت‌های احتمالی، برخی مخالف منگنز در تغذیه به صورت تزریقی هستند.

افرادی که مستعد افزایش سمیت منگنز هستند

بیماری مزمن کبدی: منگنز عمدتاً در صفرا از بدن دفع می‌شود. بنابراین، اختلال در عملکرد کبد ممکن است منجر به کاهش دفع منگنز شود. تجمع منگنز در افراد مبتلا به سیروز یا نارسایی کبدی ممکن است به مشکلات عصبی و علائم شبه بیماری پارکینسون کمک کند.

نوزادان و کودکان: در مقایسه با بزرگسالان، نوزادان و کودکان جذب روده‌ای بیشتری از منگنز و همچنین دفع صفراوی منگنز کمتری دارند.بنابراین، نوزادان و کودکان به ویژه مستعد هرگونه اثر منفی و سمیت عصبی منگنز هستند.

افراد با فقیر آهن: مطالعات نشان داده شده است که کمبود آهن خطر تجمع منگنز در مغز را افزایش می‌دهد.

افرادی که در معرض منگنز هوا هستند: مانند جوشکار، معدنچی و کارگران ذوب.

سوء استفاده کنندگان از داروهای غیرقانونی، متکاتینون (افدرون): استفاده داخل وریدی از متاکاتینون آلوده به منگنز (به عنوان مثال، هنگامی‌که دارو با پرمنگنات پتاسیم به عنوان اکسیدان سنتز می‌شود) می‌تواند باعث آسیب عصبی پایدار و اختلال پارکینسونیسم شود.

تداخلات دارویی

اگر آنتی اسیدها و ملین‌های حاوی منیزیم و داروی آنتی بیوتیک، تتراسایکلین همراه با غذاها یا مکمل‌های حاوی منگنز مصرف شود، ممکن است جذب منگنز را کاهش دهد.

سطوح بالای منگنز در مکمل‌هایی که برای سلامت استخوان/مفاصل به بازار عرضه شده است

توصیه موسسه لینوس پاولینگ

مصرف کافی (AI) برای منگنز (2.3 میلی گرم در روز برای مردان بالغ و 1.8 میلی گرم در روز برای زنان بزرگسال) برای جلوگیری از کمبود در اکثر افراد کافی به نظر می‌رسد. میزان مصرف روزانه منگنز که به احتمال زیاد برای ارتقاء سلامت مطلوب است مشخص نیست. به دنبال توصیه موسسه لینوس پاولینگ برای مصرف مکمل مولتی ویتامین/مواد معدنی حاوی 100% مقادیر روزانه (DV) اکثر مواد مغذی، به طور کلی 2.3 میلی گرم در روز منگنز تأمین می‌شود. به دلیل احتمال مسمومیت و عدم وجود اطلاعات در مورد فواید، مکمل منگنز فراتر از 100 درصد DV (2.3 میلی گرم در روز) توصیه نمی‌شود. در حال حاضر هیچ مدرکی وجود ندارد که مصرف رژیم غذایی غنی از منگنز منجر به سمیت منگنز شود.

افراد مسن (بالای 50 سال)

نیاز به منگنز برای افراد مسن زیاد نیست. با‌ این حال، بیماری کبد در افراد مسن شایع‌تر است و ممکن است با کاهش دفع منگنز از بدن خطر مسمومیت با منگنز را افزایش دهد.مکمل منگنز فراتر از 100درصد DV (2.3 میلی گرم در روز) توصیه نمی‌شود.