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Mangan

Mangan ist ein für den Menschen lebensnotwendiges (essentielles) Spurenelement. In biologischen Systemen stellt die zweiwertige (divalente) Form Mn2+ neben der dreiwertigen (trivalente) Mn3+ die vorherrschende Form dar [5, 8, 14, 37]. Mangan ist Bestandteil von über 100 Mineralien einschließlich der Sulfide, Oxide, Carbonate, Silikate, Phosphate und Borate.

Vorkommen von Mangan in Lebensmitteln

Mangan ist insbesondere in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs weit verbreitet, kommt aber auch in tierischen Lebensmitteln vor [5, 8]. Während in pflanzlichen Lebensmitteln, wie Vollkorngetreide, Reis, Hülsenfrüchte (Leguminosen), Nüsse, grünes Blattgemüse, Früchte und Teeblätter, teilweise hohe Mangan-Mengen zu finden sind, ist der Gehalt in Nahrungsmitteln tierischen Ursprungs, wie Fleisch, Fisch und Milch, sowie in hochgereinigten Stärke- und Zuckerprodukten meist sehr gering [5, 11, 13, 14, 17, 23, 37, 41, 46].

Aufnahme von Mangan

Über den Mechanismus der Aufnahme (Resorption) von Mangan gibt es bislang nur wenige Erkenntnisse. Es konnte nachgewiesen werden, dass Mangan und das Spurenelement Eisen den gleichen Absorptionsweg nutzen. Dementsprechend wird Mangan in Form von Mn2+ vorwiegend im Zwölffingerdarm (Duodenum) und Leerdarm (Jejunum) aufgenommen. Dieser Prozess ist energieabhängig und erfolgt nach der Sättigungskinetik [4, 6, 20, 24, 37, 39, 43, 44].

Vermutlich gelangt Mangan (Mn2+) analog zum Eisen (Fe2+) mittels des Transportproteins Ferroportin-1 durch die Membran der Dünndarmzellen (Enterozyten) in die Blutbahn [43]. Ob für Mangan neben dieser aktiven Absorption auch ein passiver Resorptionsmechanismus zur Verfügung steht, bedarf weiterer Untersuchungen.

Wie hoch ist die Aufnahmerate von Mangan aus der Nahrung?

Die Absorptionsrate von Mangan aus der Nahrung beträgt unter physiologischen Bedingungen zwischen 3 bis 8 %. Bei Säuglingen und Kleinkindern, bei schlechtem Mangan-Versorgungszustand oder geringer Mangan-Zufuhr kann diese auch höher liegen [8, 14, 17]. Bei bedarfsübersteigendem Angebot an Mangan sinkt deren Bioverfügbarkeit [8].

Transport und Verteilung im Körper

Absorbiertes Mangan wird in freier Form oder gebunden an Proteine des Blutplasmas (alpha-2-Makroglobuline) über die Pfortader zur Leber transportiert. Dort gelangt der überwiegende Teil des Mangans in den Leber-Darm-Kreislauf (enterohepatischen Kreislauf). Dieser Kreislauf beinhaltet die Abgabe des Spurenelements mit der Gallenflüssigkeit in den Darm, die erneute Resorption des Dünndarms und den Transport zur Leber.

Ein geringer Teil des Mangans wird von der Leber in die Blutbahn abgegeben und an Transferrin oder ein spezifisches Transportprotein, wie beta-1-Globulin, gebunden. Dadurch wird die Mangan-Aufnahme von Geweben ermöglicht, die außerhalb der Leber gelegen sind [5, 8, 14, 37]. Mangan wird im Blutplasma auch als Bestandteil der roten Blutkörperchen (Erythrozyten), gebunden an den Farbstoff Porphyrin, transportiert [5].

Eisen als Gegenspieler in der Mangan-Aufnahme

Da Mangan mit Eisen um die gleichen Transportproteine konkurriert, ist bei einem Eisen-Mangel die Bindung von Mangan an Transferrin erhöht, während diese bei einem Eisen-Überschuss erniedrigt ist [20, 39]. Ein hoher Eisen-Gehalt im Körper kann schließlich zu einer reduzierten Mangan-Konzentration in den Geweben und somit zu einer verminderten Aktivität Mangan-abhängiger Enzyme führen [9, 39].

Körperbestand von Mangan

Der Mangan-Bestand des menschlichen Körpers beträgt etwa 10 bis 40 Milligramm. Rund 25 % des Gesamtkörpermangans befinden sich im Knochen, vor allem im Knochenmark. Hohe Mangan-Konzentrationen lassen sich zudem in Leber, Niere, Bauchspeicheldrüse (Pankreas), Hirnhangdrüse (Hypophyse) und Darmschleimhaut (Darmepithel) nachweisen [5, 6, 8, 11, 14, 17, 37, 41]. Auch in den Haaren, der Muskulatur, der Milchdrüse und im Schweiß ist Mangan vorzufinden [5, 17, 37, 41]. Bei Kindern wird Mangan bevorzugt in bestimmten Hirnregionen konzentriert [8, 41].

Toxizität von Mangan

Spezifische Speicherproteine sind für Mangan nicht bekannt. So wird das Spurenelement bei hohen Zufuhrmengen im Gegensatz zu Eisen und Kupfer nicht in der Leber gespeichert, sondern reichert sich in bestimmten Geweben wie im Gehirn an. Aus diesem Grund wirkt Mangan in hohen Dosen toxisch (giftig).

Zweiwertiges (divalentes) Mangan (Mn2+) weist eine höhere Toxizität auf als dreiwertiges (trivalentes) Mangan (Mn3+) [4, 6, 14, 17]. Es konnten bisher keine Mangan-Vergiftungen (Intoxikationen) durch eine überhöhte Aufnahme mit der Nahrung beobachtet werden [11, 14, 17, 21, 29, 37, 41]. Mehr Informationen zu diesem Thema sind in der Rubrik Sicherheitsbewertung zu finden.

Ausscheidung von Mangan

Die Ausscheidung von Mangan erfolgt mit 99% zum größten Teil über die Galle mit dem Stuhl (Fäzes) und nur geringfügig über die Niere mit dem Urin (< 0,1 %) [5, 11, 14, 17, 23, 37, 41]. Die Manganexkretion verläuft beim Menschen zweiphasig. Während ein Teil der aufgenommenen (resorbierten) Menge zügig ausgeschieden wird, erfolgt die Ausscheidung des anderen Teils mit einer Halbwertzeit von 13 bis 34 Tagen [5, 27, 46].

Der Gleichgewichtszustand (Homöostase) von Mangan wird vornehmlich durch die Anpassung der körpereigenen (endogenen) Exkretion und weniger durch die Aufnahme über den Dünndarm reguliert [6, 14, 37]. Dabei ist die Leber von entscheidender Bedeutung, die Mangan in variabler Menge je nach Versorgungszustand mit der Gallenflüssigkeit in den Darm abgibt.

Bei einem Mangan-Überschuss übersteigt die Ausscheidung die Rückresorption des Dünndarms, während im Mangel mehr Mangan im Darm reabsorbiert als über die Fäzes ausgeschieden wird [14, 37]. Bei Neugeborenen ist diese homöostatische Regulation noch nicht vollständig ausgereift [14].

Im Gegensatz zur Mangan-Resorption bleibt die Mangan-Ausscheidung von der endogenen Versorgungslage anderer chemisch ähnlicher Spurenelemente unbeeinflusst [14].

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