Manganese: a cosa serve nel corpo umano Fonti negli alimenti e nell'acqua

Il manganese e le sue proprietà

Il manganese è un elemento minerale noto con il nome chimico di Mn, che deriva dalla parola latina manganum.

È il dodicesimo elemento più abbondante del pianeta e, in tracce, è anche un componente importante degli organismi viventi.

Il manganese nel corpo umano: è benefico? Come riconoscerne la carenza o l'eccesso?

Come elemento chimico, il manganese fu riconosciuto per la prima volta nel 1774 dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele, in particolare come parte del minerale pirolusite.

Nello stesso anno fu isolato da un altro chimico svedese, Johan Gottlieb Gahn, riscaldando la pirolusite.

Il nome manganese deriva dalla parola latina "magnes", che si traduce in calamita, anche in questo caso in riferimento al suo minerale pirolusite, che è risultato avere proprietà magnetiche.

Il manganese è un elemento del gruppo 7 della tavola periodica degli elementi chimici e si trova nel periodo 4. È classificato in un gruppo di elementi che non sono stati ancora identificati.

È classificato in un gruppo di elementi chiamati elementi di transizione o anche metalli di transizione.

Questo nome deriva dall'epoca in cui i chimici attribuivano agli elementi al centro della tavola periodica le proprietà di transizione tra i metalli alcalini e i non metalli.

In termini di proprietà, il manganese è un elemento metallico grigio-argento che può assomigliare al ferro, ma è più duro e molto fragile rispetto al ferro.

È reattivo e si ossida molto facilmente: si ossida superficialmente all'aria e si decompone in acqua. Il manganese e alcuni dei suoi composti hanno proprietà paramagnetiche.

Una tabella riassuntiva delle informazioni chimiche e fisiche di base sul manganese

Il manganese viene rilasciato nell'aria, nel suolo e nell'acqua dall'erosione naturale della terra. È quasi inesistente in forma libera, proprio a causa della sua reattività e del fatto che viene facilmente ossidato.

Si presenta quindi sotto forma di composti inorganici o organici, con prevalenza di quelli organici.

In natura è distribuito principalmente sotto forma di minerali. I minerali più comuni sono ossidi, silicati o carbonati, come ad esempio la già citata pirolusite (MnO2) o la braunite, lo psilomelano, il rodocroside.

Oggi il manganese e i suoi composti hanno importanti applicazioni industriali in vari settori.

La maggior parte del manganese (fino al 90% della produzione annuale totale) viene utilizzata nella produzione di acciaio per migliorarne le proprietà, aumentandone la formabilità, la resistenza e la durata.

Altri usi del manganese sono:

• Viene aggiunto alle leghe di alluminio come agente protettivo contro la corrosione.
• Serve come pigmento, ad esempio nella colorazione di vetro, ceramica o pietre preziose.
• Viene utilizzato per eliminare la colorazione verde del vetro causata dalla presenza di ferro.
• È incluso nelle batterie.
• In agricoltura viene utilizzato come additivo nei fertilizzanti (soprattutto per le colture di agrumi), nei pesticidi o negli antimuffa.
• Si sfruttano anche gli effetti disinfettanti e antisettici di alcuni composti del manganese.
• In medicina viene utilizzato come agente di contrasto negli esami di imaging ed è un componente importante del latte per neonati o della nutrizione parenterale.

Qual è la funzione del manganese nel corpo umano?

Il manganese è un oligoelemento essenziale, di cui l'uomo ha bisogno solo in piccole quantità, ma la sua presenza nel corpo umano è fondamentale per mantenere la salute e le normali funzioni.

L'organismo non è in grado di produrre manganese da solo e dipende dal suo apporto dall'ambiente esterno.

La forma principale in cui il manganese si trova negli organismi viventi è lo ione ^Mn2+ o ^Mn3+.

Il manganese ha diverse importanti funzioni fisiologiche.

Il suo ruolo principale è legato agli enzimi e al funzionamento dei sistemi enzimatici nell'organismo. Il manganese agisce come componente di questi enzimi (necessario per la loro formazione) o è coinvolto nell'attivazione degli enzimi esistenti (necessario per la loro funzione).

Di fatto, si tratta di un'ampia gamma di enzimi appartenenti al gruppo degli ossidoridotti, delle transferasi, delle idrolasi, delle liasi, delle isomerasi o delle ligasi.

All'interno di questa gamma di enzimi, troviamo anche enzimi che dipendono strettamente dalla presenza di manganese nell'organismo: senza manganese sufficiente, questi enzimi non si formano né si attivano.

Alcuni esempi sono:

• Glutammina sintetasi - Funziona nel cervello dove scompone alcune sostanze tossiche (funzione metabolica).
• Superossido dismutasi - È il principale enzima antiossidante delle cellule, che converte le specie reattive dell'ossigeno in acqua, proteggendole così dai danni (funzione antiossidante).
• Arginasi - enzima del fegato necessario per abbattere l'ammoniaca tossica prodotta durante i processi metabolici (funzione metabolica).
• Piruvato carbossilasi - Enzima chiave per la formazione del glucosio (funzione metabolica).

Le principali funzioni e processi fisiologici in cui il manganese è coinvolto influenzando gli enzimi possono quindi essere riassunte come segue:

• Sviluppo normale dell'organismo
• Influenza sulle funzioni immunologiche, neurali e degli ormoni sessuali
• Azione antiossidante
• Regolazione del metabolismo degli zuccheri, dei grassi e delle proteine
• Formazione di energia nelle cellule
• Crescita di ossa e cartilagini
• Coagulazione del sangue
• Regolazione dei livelli di zucchero nel sangue attraverso la produzione di insulina
• Sviluppo del cervello e delle sue funzioni
• Guarigione delle ferite influenzando la produzione di collagene

Manganese - dall'assunzione all'escrezione

Assorbimento

Il manganese può entrare nell'organismo attraverso diverse vie, le più comuni delle quali sono il tratto digestivo, l'inalazione, la via parenterale o il contatto con la pelle.

Tra queste vie, la via di assorbimento orale, cioè l'assunzione di manganese per bocca, è la via predominante. L'assorbimento avviene nell'ambiente del tratto digestivo.

Le principali fonti di manganese sono l'acqua, gli alimenti, gli integratori alimentari o il latte artificiale.

Il manganese viene assorbito in modo specifico nell'intestino tenue attraverso due meccanismi: diffusione passiva o trasporto attivo che richiede energia. Il tasso di assorbimento è relativamente elevato.

I vettori attraverso i quali il manganese passa nelle cellule intestinali non sono specifici per il manganese, ma trasportano anche altri elementi metallici come ferro, rame, zinco o calcio.

Questi elementi sono in competizione tra loro per un particolare trasportatore e ciò può influenzare il tasso di assorbimento di ciascun elemento.

Della quantità totale di manganese ingerita, solo il 3-5% circa viene assorbito nel tratto digestivo.

Il tasso di assorbimento del manganese nelle donne è generalmente più alto che negli uomini, probabilmente a causa della differenza dei livelli di ferro tra i due sessi.

Ciò riflette il fatto che il ferro e il manganese utilizzano lo stesso trasportatore per l'assorbimento: quindi, se i livelli di ferro sono più bassi, il manganese ha più opportunità di legarsi al trasportatore.

Anche per questo motivo, il fabbisogno alimentare giornaliero di manganese può essere inferiore nelle donne.

Un altro fattore che influisce sull'assorbimento è l'età: i neonati e i bambini hanno un'assunzione più elevata di manganese, in virtù del fabbisogno naturalmente più elevato di manganese durante la crescita e lo sviluppo del bambino.

Le altre vie di assorbimento del manganese (cioè l'inalazione o il passaggio cutaneo già menzionati) riguardano più spesso persone che entrano in contatto con il manganese durante il loro lavoro, come lavoratori industriali, minatori, saldatori, ecc.

Il manganese viene somministrato per via parenterale (endovenosa) ai neonati prematuri o alle persone che ricevono una nutrizione parenterale totale come parte del mantenimento di un adeguato apporto giornaliero di nutrienti, tra cui il manganese.

Distribuzione e regolazione

Il manganese assorbito entra nel sangue dal tratto digestivo e si distribuisce in varie parti del corpo.

La concentrazione fisiologica nel sangue varia da 4 a 15 mg/l. Le donne di solito hanno una concentrazione superiore di circa il 30% rispetto agli uomini (a causa di un tasso di assorbimento più elevato).

Nel sangue il manganese è legato ai globuli rossi, che lo trasportano sotto forma di ioni ^Mn2+ o ^Mn3+. Prevale il ^Mn2+.

Gli organi in cui si concentrano le maggiori quantità di manganese sono il fegato, il pancreas, le ossa, il colon, i reni e il cervello (da 0,15 a 1,3 mg/kg). In misura minore, il tratto urinario o i globuli rossi.

Il manganese ha la capacità di attraversare la barriera emato-encefalica, la barriera emato-encefalica, la placenta e viene escreto anche nel latte materno.

Mantenere i livelli di manganese a livelli fisiologici è importante per la salute e il corretto funzionamento dell'organismo. In questo processo sono coinvolti meccanismi di regolazione che mantengono la cosiddetta omeostasi.

Il fegato è l'organo principale che regola il manganese nell'organismo e ne controlla l'assunzione e l'escrezione attraverso l'intestino.

Da un lato, influenza i trasportatori situati nell'intestino, regolando così l'assorbimento; dall'altro, cattura il manganese in eccesso dal sangue e lo espelle nuovamente nell'intestino attraverso la bile (che si forma nel fegato).

Inoltre, grazie alla rigida regolazione della quantità di manganese già assorbita nell'intestino, la tossicità dovuta a un'eccessiva assunzione di cibo è molto rara.

L'organo più sensibile all'eccesso di manganese nell'organismo è il cervello. In caso di tossicità, sono i disturbi del cervello e del sistema nervoso centrale a costituire i sintomi più evidenti e anche più gravi.

Escrezione

La principale via di escrezione del manganese è la bile, dopo che è stato assunto dal fegato.

Insieme alla bile, rientra nell'intestino e viene successivamente eliminato dall'organismo con le feci.

I pazienti affetti da patologie epatiche possono quindi essere soggetti a un eccesso di manganese e quindi a tossicità da manganese.

Inoltre, il manganese viene anche escreto in quantità minime nelle urine, nel latte o nel sudore.

Qual è la dose giornaliera raccomandata di manganese?

Le raccomandazioni per l'assunzione media giornaliera di manganese non sono state stabilite a causa della mancanza di dati.

Tuttavia, l'Autorità europea per la sicurezza alimentare pubblica i valori per l'assunzione adeguata di manganese. L'assunzione adeguata è un valore medio basato sull'osservazione e si presume che corrisponda alle esigenze della popolazione.

Tabella delle assunzioni giornaliere adeguate di manganese per età

Fonti alimentari di manganese

Per la maggior parte della popolazione, gli alimenti e l'acqua potabile sono le principali fonti di manganese in grado di coprire sufficientemente l'apporto giornaliero richiesto.

Gli alimenti più ricchi di manganese sono la frutta a guscio (nocciole, mandorle, noci pecan), il riso, il germe di grano, la crusca, l'avena, i legumi, le verdure a foglia verde, la frutta (ananas), il tè, il cioccolato e i frutti di mare (soprattutto le cozze).

La quantità di manganese nell'acqua potabile dipende dalla località e dal grado di inquinamento e varia da 1 µg/l a 2 mg/l.

Attualmente sono disponibili sul mercato integratori alimentari contenenti manganese, ma solo sotto forma di preparati a più ingredienti - integratori multivitaminici o minerali.

Tuttavia, oltre al solfato di manganese, sono comunemente utilizzati anche il solfato di manganese, l'ascorbato di manganese o i complessi di aminoacidi con manganese.

Potenziali interazioni manganese-alimenti possono verificarsi con l'assunzione contemporanea di acido fitico, presente in noci, semi, fagioli, soia o cereali, o con l'assunzione contemporanea di acido ossalico, presente in cavoli, spinaci o patate dolci.

In entrambi i casi, si verifica una leggera inibizione dell'assorbimento del manganese.

Si verifica una lieve riduzione dell'assorbimento di manganese anche con l'assunzione contemporanea di tannini, abbondanti nel tè.

Inoltre, il ferro, già citato, riduce l'assorbimento del manganese nel tratto digestivo a livelli elevati. Anche il calcio e il fosforo riducono il tasso di assorbimento del manganese.

E il magnesio, che, oltre a ridurre l'assorbimento, aumenta addirittura l'escrezione di manganese.

Come riconoscere la carenza e l'eccesso di manganese?

Il manganese è coinvolto in numerosi processi biologici del corpo umano ed è praticamente indispensabile, ma il suo accumulo eccessivo può rappresentare un potenziale rischio.

La linea di demarcazione tra livelli buoni e dannosi di manganese è piuttosto sottile, per cui è importante che i meccanismi di regolazione dell'organismo funzionino a sufficienza per mantenere l'omeostasi del manganese.

L'interruzione di questa omeostasi e lo sviluppo di una carenza o di un eccesso di manganese provocano solitamente complicazioni o effetti collaterali per la salute.

Carenza di manganese

L'esistenza di quantità insufficienti di manganese nell'organismo è una condizione rara che difficilmente si osserva nell'uomo.

Questo perché il manganese presente negli alimenti e nell'acqua potabile è sufficiente a coprire il fabbisogno giornaliero.

Le manifestazioni e le complicazioni causate dalla carenza di manganese sono state studiate solo sperimentalmente e inducendo artificialmente la carenza (soprattutto negli animali).

La carenza di manganese ha causato le seguenti complicazioni:

• Ritardo nella crescita e nello sviluppo delle ossa
• Anomalie nella forma dello scheletro
• alterazione della funzione riproduttiva
• Mobilità compromessa
• alterazione del metabolismo dei grassi, delle proteine e dei carboidrati, eccessiva tolleranza al glucosio
• Cambiamenti di umore
• Difetti congeniti

In alcuni casi è stata osservata una carenza di manganese nell'uomo, con sintomi quali disturbi infiammatori della pelle, ritardo nella crescita di capelli e unghie, riduzione dei livelli di colesterolo, riduzione della coagulazione del sangue o aumento dei livelli di calcio e fosforo nel sangue.

Eccesso di manganese

Nel caso del manganese, è molto più comune la situazione opposta, ovvero l'accumulo nell'organismo.

L'eccesso è spesso causato da un'eccessiva ingestione o inalazione di manganese, ma può anche essere causato da un fallimento dei processi regolatori che mantengono l'omeostasi.

I gruppi a rischio di sviluppare un eccesso di manganese nell'organismo sono:

• Neonati e bambini - a causa del tasso di assorbimento del manganese naturalmente più elevato nel tratto digestivo.
• Neonati alimentati con latte artificiale e pazienti sottoposti a nutrizione parenterale
• pazienti con un disturbo congenito del trasportatore epatico coinvolto nell'escrezione del manganese
• Pazienti con malattie epatiche croniche che causano una scarsa funzionalità epatica in termini di escrezione di manganese in eccesso nella bile
• Pazienti con carenza di ferro - la carenza di ferro aumenta il tasso di assorbimento del manganese nel tratto gastrointestinale
• Persone che svolgono lavori pericolosi in cui le concentrazioni di manganese sono elevate - saldatori, minatori, lavoratori dell'acciaio. Di solito comporta l'inalazione di composti di manganese.

L'organo bersaglio principale della tossicità del manganese è il cervello. Il coinvolgimento cerebrale si manifesta con sintomi neurologici caratteristici, definiti uniformemente manganismo.

Nel manganismo, le capacità mentali e motorie dell'individuo sono particolarmente colpite.

Il manganismo si sviluppa per un lungo periodo di tempo: nelle prime fasi, il soggetto può manifestare reazioni rallentate, irritabilità, depressione, sbalzi d'umore, comportamenti compulsivi o aggressivi, allucinazioni o disturbi intellettivi.

In seguito, si manifestano debolezza generale, perdita della mimica facciale, problemi di linguaggio, salivazione e sudorazione eccessive, movimenti involontari degli arti, tremori, rigidità muscolare, alterazioni dell'andatura (camminare piegati in avanti), problemi di destrezza e di equilibrio e cadute più frequenti.

Tuttavia, non rispondono alla levodopa, un farmaco utilizzato per trattare la malattia di Parkinson.

Oltre ai sintomi legati ai danni cerebrali, il manganismo può causare anche disturbi epatici (cirrosi, disturbi degli enzimi epatici) o cardiovascolari (aumento della frequenza cardiaca, diminuzione della pressione sanguigna).

I principali sintomi di un'eccessiva esposizione al manganese per via inalatoria sono tosse, bronchite, polmonite e compromissione della funzionalità polmonare.