Molibdeno: quali sono i suoi effetti sull'organismo? Fonti alimentari + sintomi di carenza ed eccesso

Caratteristiche di base dell'elemento

Il molibdeno è un elemento chimico essenziale: è un componente chiave degli organismi viventi, essenziale per la loro sopravvivenza.

Ha il simbolo chimico Mo, che deriva dalla parola latina molybdaenum.

Il suo nome deriva dall'antica parola greca "molybdos", che si traduce con piombo. Questo nome improprio si basa sul fatto che spesso si confondevano i minerali di molibdeno con quelli di piombo o di grafite, a causa del loro stesso aspetto.

Inoltre, il nome piombo era il nome universale nell'antichità per qualsiasi minerale grigio-nero che lasciasse tracce sulla carta o su altre superfici.

La storia della scoperta del molibdeno risale al 1778, quando il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele lo identificò come elemento sconosciuto nel minerale molibdenite.

Tuttavia, si conosceva questo minerale molto prima, proprio perché per lungo tempo è stato scambiato per un minerale di piombo o grafite.

Il molibdeno fu isolato per la prima volta come metallo nel 1781 dal chimico svedese Peter Jacob Hjelm, che gli diede anche il nome.

Il molibdeno è un elemento del gruppo 6 della tavola periodica degli elementi chimici e si trova nel periodo 5. È classificato in un gruppo di elementi che non sono stati 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.

Il molibdeno è un metallo lucido di colore grigio-argento, malleabile e altamente resistente alla corrosione.

Ha uno dei punti di fusione più alti di tutti gli elementi e non reagisce con l'acqua o l'aria a temperature normali.

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

Il molibdeno è un elemento diffuso nell'universo, nella crosta terrestre, nell'acqua, nel suolo e, infine, svolge importanti funzioni negli organismi viventi, compreso il corpo umano.

Il molibdeno non è presente in natura in forma libera, ma si trova più comunemente nei minerali, come la molibdenite (MoS2), la wulfenite (PbMoO4), la powellite (CaMoO4) e la ferrimolibdite.

In termini di uso industriale, la maggior parte del molibdeno prodotto è utilizzato in metallurgia nella produzione di leghe (ad esempio, ghisa e acciaio).

Il molibdeno conferisce ai prodotti ottenuti forza, durezza, conducibilità elettrica e resistenza all'usura o alla corrosione.

Inoltre, il molibdeno e i suoi composti possono essere utilizzati come:

• Parte di elettrodi, componenti elettrici o elettronici, grazie al suo elevato punto di fusione.
• Un efficace lubrificante solido, soprattutto alle alte temperature (alle quali gli oli si decompongono).
• Catalizzatore nell'industria petrolifera
• Sostanza che migliora l'adesione di pitture e vernici ai metalli.
• Pigmento nelle plastiche o nelle ceramiche
• Fertilizzante per piante
• Parte dei mangimi per animali
• Isotopo radioattivo nella diagnostica medica per immagini

Qual è la funzione biologica del molibdeno?

Il molibdeno è uno degli oligoelementi essenziali per il corpo umano. È necessario solo in tracce, cioè in piccole quantità. La sua presenza è tuttavia essenziale e la sua carenza può avere conseguenze fatali.

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

Il fabbisogno di molibdeno nel corpo umano è strettamente legato al funzionamento di alcuni enzimi, per i quali il molibdeno agisce come cofattore, che a sua volta può essere coinvolto nell'accelerazione di varie reazioni chimiche - la cosiddetta catalisi.

I cofattori sono sostanze chimiche a basso peso molecolare attaccate alla molecola dell'enzima (sono la componente non proteica dell'enzima). La loro importanza risiede nel fatto che sono essenziali per la funzione degli enzimi: senza la loro presenza, gli enzimi non mostrerebbero alcuna attività.

Il ruolo principale dei cofattori è quello di trasferire atomi o gruppi di atomi durante la reazione chimica in cui è coinvolto l'enzima.

L'importanza biologica del molibdeno è stata descritta essenzialmente solo con la scoperta dei primi enzimi contenenti molibdeno negli anni Cinquanta.

Il molibdeno come elemento singolo non ha alcun ruolo nell'organismo perché in questa forma è inattivo; diventa significativo solo quando forma un complesso con un enzima.

Ne consegue che la forma biologicamente attiva del molibdeno nel nostro corpo è una molecola organica, il cofattore del molibdeno.

Esistono due tipi di cofattori del molibdeno, che differiscono notevolmente nella struttura.

Il primo è il cofattore molibdeno contenente ioni ferro (abbreviato FeMoCo), che fa parte dell'enzima nitrogenasi. Questo enzima non riguarda l'uomo, ma si trova in alcuni batteri e serve a fissare l'azoto dall'atmosfera.

Il secondo tipo è un cofattore di molibdeno a base di pterina (abbreviato MoCo), che è un componente di oltre 100 tipi diversi di enzimi, compresi quelli del corpo umano.

Nell'uomo, finora sono stati identificati solo 4 enzimi che richiedono la presenza di molibdeno come cofattore per la loro attività: la solfuro ossidasi, la xantina ossidasi, l'aldeide ossidasi e il componente mitocondriale di amido-riduzione.

Il loro ruolo è quello di catalizzare (cioè accelerare) le reazioni di ossidoriduzione di composti contenenti elementi come zolfo, carbonio o azoto.

La solfuro ossidasi è un enzima che catalizza la conversione dei solfiti ^SO32- in solfati ^SO42-.

Questa reazione è una fase importante del processo di scomposizione e degradazione degli aminoacidi contenenti zolfo, come la cisteina e la metionina, nell'organismo.

Una carenza di solfuro ossidasi può portare allo sviluppo di gravi disturbi neurologici.

La solfuro ossidasi è coinvolta anche nella degradazione dei solfiti negli alimenti: i solfiti sono additivi comuni negli alimenti - vino, bevande, formaggi o frutta - dove agiscono come conservanti o antiossidanti.

L'enzima xantina ossidasi catalizza la degradazione delle purine, che sono i mattoni degli acidi nucleici DNA e RNA. Il prodotto finale di questa reazione di degradazione è l'acido urico.

L'assenza di xantina ossidasi nell'organismo può causare tossicità e persino danni alle informazioni genetiche delle cellule.

L'importanza dell'aldeide ossidasi risiede principalmente nel suo coinvolgimento nel metabolismo dei farmaci e dei composti tossici. Inoltre, catalizza reazioni di idrossilazione di composti di varia natura.

Il quartetto di enzimi contenenti molibdeno è completato da un enzima chiamato componente riducente amidossima mitocondriale (mARC).

Questo enzima è coinvolto nel metabolismo dei precursori dei farmaci.

Un precursore di droga è una forma inattiva di un farmaco che, una volta assunto nell'organismo, viene metabolizzato per formare un farmaco attivo in grado di agire come prodotto.

I precursori di farmaci si formano più comunemente con l'introduzione di un atomo di ossigeno nella molecola del farmaco attivo. L'enzima mARC è in grado di ridurre questo legame di ossigeno nella molecola ed è quindi responsabile della formazione della forma attiva del farmaco.

Oltre alle funzioni primarie degli enzimi del molibdeno sopra menzionate, possiamo citare anche il loro coinvolgimento nella riduzione del nitrito in ossido nitrico, che a sua volta regola la contrazione dei vasi sanguigni, la pressione arteriosa, la respirazione cellulare e la protezione delle cellule dallo stress.

Il molibdeno: dall'assunzione all'escrezione

Assorbimento

La via principale attraverso cui il molibdeno entra nell'organismo è l'assunzione di molibdeno negli alimenti o nell'acqua potabile.

Per essere assorbito attraverso il tratto digestivo, il molibdeno deve trovarsi nella forma esavalente ^Mo6+, il più delle volte in combinazione con l'ossigeno come ossianione.

Il sito di assorbimento è lo stomaco e l'intestino tenue. Il tasso di assorbimento più elevato è nell'intestino tenue.

Il molibdeno viene assorbito in modo relativamente rapido e rappresenta circa l'88-93% dell'apporto dietetico totale.

La quantità di molibdeno assorbita dipende non solo dalla quantità di molibdeno presente nella dieta, ma anche dalla composizione degli alimenti consumati contemporaneamente.

In caso di assunzione contemporanea di rame e solfati, si formano complessi insolubili di molibdeno, zolfo e rame e l'assorbimento di questi elementi viene impedito.

Distribuzione

Il molibdeno assorbito lascia il tratto digestivo ed entra nel sangue, da dove viene distribuito in varie parti del corpo.

Di solito si presenta sotto forma di ^Mo4+ o ^Mo6+ ed è legato allo zolfo o all'ossigeno.

Nell'organismo di un adulto si trovano circa 9 mg di molibdeno, la maggior parte dei quali è presente negli enzimi di molibdeno. Le quantità maggiori sono concentrate nel fegato, nei reni, nell'intestino tenue e nelle ghiandole surrenali.

Tuttavia, si trova anche nei denti o nelle ossa.

La concentrazione fisiologica di molibdeno nel sangue è di circa 0,6 ng/ml. Tuttavia, il suo valore dipende anche dall'apporto alimentare di molibdeno.

Concentrazioni ematiche patologicamente elevate di molibdeno si osservano in pazienti con malattie infiammatorie acute del fegato causate da virus e in pazienti con danni epatici indotti dall'alcol.

Escrezione

La principale via di escrezione del molibdeno è l'urina: maggiore è l'apporto alimentare di molibdeno, maggiore è il tasso di escrezione.

La regolazione dell'escrezione di molibdeno è la fase più importante per il mantenimento dell'omeostasi del molibdeno, cioè per il mantenimento dei livelli di molibdeno a livelli fisiologici.

Una piccola quantità di molibdeno viene eliminata dall'organismo anche con le feci: si tratta principalmente della quota che non è stata assorbita nel tratto digestivo e che viene escreta direttamente dall'organismo.

Va menzionata anche l'eliminazione attraverso la bile: insieme alla bile, il molibdeno entra nell'intestino e viene successivamente eliminato dall'organismo con le feci.

Il processo di escrezione del molibdeno è probabilmente influenzato dalla presenza di rame e solfato nell'organismo. Questa interazione porta a una maggiore escrezione di molibdeno da parte dei reni nelle urine.

Qual è la dose giornaliera raccomandata di molibdeno?

Le raccomandazioni per l'assunzione media giornaliera di molibdeno non sono state stabilite per mancanza di dati.

Tuttavia, l'Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare pubblica i valori per l'assunzione adeguata di molibdeno. L'assunzione adeguata è un valore medio basato sull'osservazione, che si presume adeguato alle esigenze della popolazione.

Inoltre, esiste anche un limite massimo di assunzione di molibdeno che è ancora tollerabile per gli esseri umani.

Questo limite rappresenta la massima assunzione giornaliera a lungo termine di molibdeno da tutte le fonti a cui non c'è rischio di effetti avversi sulla salute.

Riassunto tabellare della dose giornaliera adeguata e del limite massimo di assunzione di molibdeno per età

Fonti alimentari di molibdeno

La fonte più importante di molibdeno per l'uomo è rappresentata dagli alimenti e, in misura minore, dall'acqua potabile.

Gli alimenti ricchi di molibdeno sono principalmente i legumi (fagioli, piselli, lenticchie), le verdure a foglia, i cereali e i prodotti a base di cereali (grano, avena), il riso, le noci, i semi di girasole, il latte e i prodotti caseari.

In misura minore, carne e frattaglie, ad esempio il fegato.

Il contenuto di molibdeno varia da alimento ad alimento: dipende dal tipo di alimento e anche dalla concentrazione di molibdeno nel terreno in cui è stato coltivato l'alimento vegetale. Nel caso dei prodotti animali, dipende dalla natura dell'alimentazione animale.

I terreni più alcalini di solito contengono livelli più elevati di molibdeno.

Anche gli integratori alimentari possono essere una fonte di molibdeno. Attualmente sono disponibili sul mercato solo preparazioni multi-ingrediente contenenti molibdeno tra gli altri ingredienti.

Si tratta di vari integratori multivitaminici o minerali, nei quali il molibdeno si trova sotto forma di molibdato di ammonio o molibdato di sodio.

Tuttavia, di solito viene utilizzato anche sotto forma di cloruri o sali di acido citrico.

Quali sono le conseguenze della carenza di molibdeno?

Come per altri minerali o oligoelementi, è importante mantenere le concentrazioni di molibdeno nell'intervallo fisiologico.

Solo così questo elemento può essere benefico e sicuro per l'organismo.

Qualsiasi deviazione significativa dai valori stabiliti può comportare l'insorgenza e lo sviluppo di complicazioni per la salute.

Possono verificarsi due situazioni: la presenza di quantità eccessive di molibdeno nell'organismo o, al contrario, la sua carenza o funzione insufficiente.

La carenza di molibdeno e le sue conseguenze

L'apporto di molibdeno all'organismo avviene principalmente attraverso gli alimenti.

È quindi logico che un'assunzione insufficiente di alimenti ricchi di molibdeno possa essere la prima causa di una carenza di molibdeno.

Tuttavia, la carenza di molibdeno nell'organismo dovuta a un basso apporto alimentare è rara e quasi inesistente nell'uomo.

L'unico caso registrato (1981) in cui si è sviluppata una carenza a causa di un basso apporto di molibdeno è stato un paziente affetto da morbo di Crohn che ha ricevuto una nutrizione parenterale totale senza integrazione di molibdeno per diversi mesi.

I sintomi osservati in questo paziente erano nausea, respirazione e frequenza cardiaca accelerate, problemi di vista e coma. Gli esami di laboratorio hanno rivelato un'alterata produzione di acido urico e un alterato metabolismo degli aminoacidi contenenti zolfo.

L'esistenza di un'alterata funzione del molibdeno è molto più probabile rispetto a una sua carenza nell'organismo.

In questo caso, viene assunta una quantità sufficiente di questo oligoelemento, che però non funziona correttamente.

Affinché l'attività del molibdeno si verifichi, esso deve far parte di un enzima sotto forma di cofattore di molibdeno - MoCo.

Il processo di formazione del MoCo è costituito da diverse fasi e qualsiasi errore in questo processo causerà una sintesi errata del MoCo.

Poiché il MoCo è un componente essenziale dei quattro enzimi già citati, una sua mancata formazione avrà di conseguenza un effetto negativo sul funzionamento degli enzimi del molibdeno.

I difetti nella corretta sintesi di MoCo sono chiamati mutazioni (ne sono state identificate più di 60 specie) e sono difetti congeniti molto rari.

Le mutazioni nella formazione di MoCo possono portare alla disfunzione di tutti gli enzimi del molibdeno o solo di uno in particolare.

Le conseguenze di un cattivo funzionamento degli enzimi del molibdeno sono:

1. Carenza di solfuro ossidasi

• Accumulo di composti di zolfo nell'organismo (perché non vengono scomposti dall'enzima)
• comparsa di disturbi neurologici e gravi ritardi nello sviluppo dell'individuo

2. Deficit di xantina ossidasi

• Accumulo di derivati purinici nell'organismo e nelle urine (perché non vengono degradati dall'enzima)
• Bassi livelli di acido urico nel sangue (ridotta funzione antiossidante del sangue)

3. Carenza di tutti gli enzimi

• Nei neonati si verificano problemi di alimentazione, convulsioni, pianto eccessivo, cambiamento della posizione del cristallino.
• Nei primi anni di vita, gli individui non possono muoversi, non comunicano con l'ambiente, sono dipendenti dall'alimentazione e il loro sviluppo mentale complessivo è arrestato.
• Di solito si conclude con la morte nei primi anni di vita.

L'eccesso di molibdeno e le sue conseguenze

Il molibdeno in sé e i suoi composti non rappresentano un rischio significativo per l'organismo umano, anche a dosi elevate. La probabilità di tossicità indotta dal molibdeno è relativamente bassa.

Sono stati segnalati diversi casi in cui l'assunzione eccessiva di molibdeno (a causa della sua elevata concentrazione nel terreno) ha provocato sintomi come dolori articolari, aumento dell'acido urico nelle urine, aumento del molibdeno nel sangue o sintomi simili alla gotta.

La natura di questi sintomi suggerisce che una maggiore assunzione di molibdeno aumenta anche la produzione e l'attività degli enzimi del molibdeno.

Finora è stata osservata una grave tossicità da molibdeno solo negli animali, in particolare nei ruminanti.

L'assunzione eccessiva di molibdeno riduce il tasso di assorbimento del rame a causa della formazione di complessi non assorbibili.

Si verifica una carenza secondaria di rame, chiamata molibdenosi o ipocuprosi, che si manifesta con diarrea grave, inappetenza, ingrigimento del pelo, rigidità degli arti, anemia e persino infertilità.

Lo sviluppo di una carenza di rame dovuta all'ingestione di dosi eccessive di molibdeno può quindi rappresentare un rischio anche per l'uomo, ma è molto raro.

L'interazione del molibdeno con il rame è attualmente utilizzata nel trattamento della malattia di Wilson, un disturbo del metabolismo del rame in cui si verifica un accumulo eccessivo di rame nell'organismo. La somministrazione di molibdeno riduce la percentuale di rame libero nel sangue, impedendone così la deposizione nei tessuti e la tossicità.