Mangaani, NNR 2012

MANGAANI, Manganum NNR 2012

Lähde: NNR2012, ISBN 978-92-893-2670-4. Chapter 39; (613-5)

1. Johdanto, Introduction
2. Ravintolähteet ja saanti,  Dietary sources and intake
3. Fysiologia ja aineenvaihdunta, Physiology and metabolism
4. Tarve ja suositeltu saanti, Requirement and recommended intake
5. Ylin hyväksyttävä saanti ja myrkyllisyys,  Upper intake levels and toxicity

1 Johdanto, Introduction 

Mangaani (Mn) on kemiallisesti raudan kaltainen (Fe).

Mangaani  on katalyyttinen kofaktori (cofactor) eräille entsyymeille: arginaasi (arginase) ,,

palorypälehappokarboksylaasi (pyruvate carboxylase), mitokondrian Mn-superoxididismutaasi (MnSOD) . http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21977313

Mangaani toimii myös hyvin monen muun entsyymin spesifisenä tai epäspesifisenä aktivaattorina; eräät niistä entsyymeistä osallistuvat proteiinien, mukopolysakkaridien (MPS) ja kolesterolin synteesiin

Introduction

Chemically, manganese is closely related to iron. It is a catalytic cofactor for arginase,  pyruvate carboxylase and mitochondrial superoxide dismutase (SOD), but also  functions as a specific or unspecific activator for a large number of other enzymes, some of which participate in the synthesis of proteins, mucopolysaccharides and  cholesterol.

 2. Ravintolähteet ja saanti, Dietary sources and intake

Täysjyväviljatuotteet, pähkinät ja lehtevät vihannekset sisältävät runsaat mangaanimäärät. Tee on melkoinen mangaanilähde ja siinä on mangaania 2.7 mg litrassa. Dieetistä riippuen vaihtelevat mangaanin saannit hyvin vähäisestä ( alle 2 milligramman) saannista suureen saantiin jopa yli 8 mg mangaania päivässä. Ruotsalaisruoan keskimääräinen mangaanipitoisuus 1980-luvun lopulla oli 3.6- 3.7 mg mangaania päivässä ja tuoreimman ruokakoritutkimuksen (2010) mukaan arvioitu saanti henkilöä kohden on 4.0 mg päivässä. Tanskassa osoittautui mangaanin saanti olevan 3.9 mg päivässä ( 100 miestä teki 48 tunnin ajan tavallisesta ravinnostaan tupla-annoksen ( kaksi samanlaista annosta, joista toinen syötiin ja toinen analysoitiin; Bro et al. 1990). Suomessa on katsottu 3 -18 vuotiaitten lasten mangaanin saanti, mikä osoittautui olevan 3 - 7 mg rajoissa päivittäin. Laskut tehtiin elintarvikkeiden kulutuksesta ja elintarviketietueista käsin. Nämä kaikki tutkimukset osoittavat mangaanin käytön olevan riittävää näissä maissa. Aikuisten multivitamiini-mineraalitabletti ja mineraalilisä antava tavallisesti 2-5 mg mangaania annosta kohden.

Unrefined cereals, nuts and leafy vegetables have high manganese content. Tea is a  substantial contributor to manganese intake, containing about 2.7 mg/L. Accordingly,  manganese intake varies from very low, under 2 mg to over 8 mg/day, in vegetarian  diets.

The average content of manganese in the Swedish diet analysed in supermarket baskets and duplicate portions collected in the late 1980s was 3.6-3.7 mg/day (Becker et al 1997, Jorhem et al 1998). A Danish study where 100 men collected duplicate portions  of their regular diets for 48 hours showed a manganese intake of 3.9 mg/day (Bro et al 1990).

The manganese intake of Finnish children 3-18 years of age was in the range of  3-7 mg/day calculated from food consumption data and food contents (Bro et al 1990). These data indicate that manganese intake is adequate in these countries. Multivitamin-mineral and mineral supplements for adults usually provide 2-5 mg manganese/dose.

3. Fysiologia ja aineenvaihdunta, Physiology and metabolism

Kehon mangaanin (Mn) kokonaismäärä on arviolta 10 - 20 mg. Suhteellisen korkea mangaanipitoisuus on luustossa ja runsasmitokondriaisissa kudoksissa kuten maksassa, haimassa ja munuaisessa Matala mangaanipitoisuus on lihaksessa ja plasmassa.

Mangaanin imeytyminen ravinnosta on vähäistä, noin 5% ravinnon mangaanista imeytyy.

Erittyminen pois kehosta tapahtuu pääasiassa sapen kautta.

Eläinkokeitten mukaan mangaanin imeytymistä vähentää ravinnon rauta, kalkki ja fytiinihappo (inositoli heksafosfaatti, IP6. Phytic acid)(Hurley et al. 1987).

Ihmiseltä on todettu kalsiumin negatiivinen vaikutus mangaanin imeytymiseen, mutta raudan ja fytiinin vaikutus ei näytä olevan huomattava (Davidsson et al. 1991). Ravinnossa otetut suuret mangaanimäärät estävät raudan imeytymistä (Rossander - Hulthen 1991) ja raudanpuutetapauksissa on raportoitu mangaania imeytyvän suuremmissa määrin ( Mena et al. 1969; Meltzer et al. 2010).

Koe-eläimen mangaaninpuute johtaa kasvunvähenemään, luuston poikkeavuuksiin ja rasva- sekä hiilihydraattiaineenvaihdunnan defekteihin (Hurley et al. 1987) Ihmisestä on kuvattu vain rajallinen joukko mangaaninpuutosoireita mangaanittomilla koedieeteillä tehdyin tutkimuksin (Friedman et al. 1987). Mangaaninpuuteoireita ovat mahdollisesti ihomuutokset ja hypokolesterolemia samoin luuston diffuusi mineraalikato ja lasten heikompi kasvu. On saatavilla vain hyvin vähän informaatiota mangaanin saannin suhteesta terveydellisiin lopputuloksiin (end points) tai tautien ehkäisyyn ( Brown et al. 2012)

The total body content of manganese is estimated to be 10-20 mg. The concentration is relatively high in bone and in organs rich in mitochondria, such as liver, pancreas and  kidney, while muscle and plasma have low concentrations. Absorption from the diet is  low, approximately 5 %, and excretion is primarily through the bile. Animal studies  have shown that iron, calcium and phytic acid reduce the absorption of manganese(Hurley et al 1987). A negative effect of calcium has been shown in humans, while the effect of iron and phytic acid does not seem to be pronounced (Davidsson et al 1991).  High intakes of manganese inhibit iron absorption (Rossander-Hulten 1991), and a higher absorption of manganese has been reported in iron deficiency (Mena et al 1969,  Meltzer et al 2010).

Manganese deficiency in experimental animals results in reduced growth, skeletal  abnormalities and defects in lipid and carbohydrate metabolism (Hurley et al 1987). In humans, only a limited

number of possible manganese deficiency symptoms have been  described in experimental studies with a manganese-deficient diet (Friedman et a1987). Dermal changes and hypocholesterolaemia are possible signs of manganese  deficiency, as well as diffuse bone demineralization and poor growth in children. Very  little information is available concerning the relationship between manganese intake and health endpoints or disease prevention (Brown et al. 2012).

4. Tarve ja saantisuositus, Requirement and recommended intake

Ihmisen mangaanin tarpeen ( Average Requirement, AR) tai suositellun päivittäisen saannin (Recommended Daily Intake, RDI) määritykseen on edelleenkin tieteellinen tieto mangaanin aineenvaihdunnasta ja matalan saannin seuraamuksista riittämätöntä. Tasapainotutkimukset viittaavat siihen suuntaan, että mangaanin päivittäisenä saantina 0.74 milligramman (mg) mangaani-määrän päivässä pitäisi korvata päivittäiset mangaanin menetykset (Freeland et al. 1988). Yhden milligramman (1 mg) päivittäin ylittävistä manganin saanneista seuraa yleensä positiivinen mangaanitasapaino ( Brown et al. 2012).

US FNB Food and Nutrition Board (2001) ei pitänyt havaittuja tietoja riittävinä, jotta olisi voitu asettaa arvioitu keskimääräinen mangaanitarve (Estimated Average Requirement, EAR), vaan käytti ravintotutkimusperäisiä mangaanin keskimääräisiä ottoja, jotka saatiin ravintotutkimuksesta US Total Diet Study (vuosina 1982-9) ja asetti niiden perusteella riittävät saannit . Täten riittävä saanti ( Adequate Intake; AI) suositus aikuisillle, miehille pn asetettu lukemaan 2.3 mg Mn päivässä ja naisille 1.8 mg Mn päivässä.

Vuonna 1993 EU SCF ehdotti mangaanin hyväksyttäväksi saanniksi 1- 10 milligrammaa päivässä.

NNR 2004 ei sisältänyt ( kuten ei myöskään NNR1996-laitos) mitään mangaanisuosituksia. Koska sen jälkeenkään ei ole mangaanista tehty mitään uusia relevantteja ihmistutkimuksia, on nytkin vaikea määrittää mangaanintarpeen arvoja, joten ei tälläkään erää anneta mitään suosituksia millekään ikäryhmälle. Tiedot raskaus- ja imetysajaltakin ovat liian kapea-alaiset, jotta voitaisiin määrittää niiden jaksojen mangaanintarpeita, eikä ihmiseltä ole edes havaittu raskauden tai imetyksen aikaista mangaaninpuutetta.

Mangaania erittyy rintamaidossa arviolta alle 1 % mangaanin kokonaiserityksestä eikä ole mitään selkeää korrelaatiota ravinnossa saadun mangaanin ja rintamaitoon erittyvän mangaanin pitoisuuden kesken (Brown et al. 2012). On tehty systemaattinen katsaus 15 tutkimuksista, jotka on julkaistu tammikuun1990 ja lokakuun 2011 välisenä aikana ja niistä noudettiin tietoja rintamaidon mangaanin pitoisuuksista ( Brown et al. 2012). Nämä pitoisuudet olivat tasoa 0.8- 30 ug/L. Kolmenkymmenen yhden ruotsalaisen maitonäytteen mangaanipitoisuuden mediaanin (SD) havaittiin olevan 3.23 (0.27 ) ug/L (Parr et al. 1991).

Our knowledge of manganese metabolism and the consequences of low intakes are  insufficient for determining requirements and recommended daily intakes for humans.  Balance studies have suggested that an intake of 0.74 mg/day should be sufficient to replace daily losses of manganese (Freeland et al 1988). Intakes over 1 mg/day  generally result in a positive manganese balance (Brown et al. 2012).

The EU Scientific Committee for Food (1993) considered a ‘safe and adequate intake’ to be 1-10 mg/person/day. The US Food and Nutrition Board (2001) found data to be insufficient for setting an Estimated Average Requirement (EAR) for manganese, but used median intakes  reported from the US Total Diet Study 1982-9 as a basis for setting adequate intakes (Pennington and Young 1991). The AI for adult men and women is set at 2.3 and 1.8  mg/day, respectively. In 1993, the EU Scientific Committee for Food (1993) suggested 1-10 mg/day to be an acceptable intake of manganese.

The Nordic Recommendations of 2004 did not include recommendations for  manganese intake. As very few relevant human studies have been conducted since  then, requirements are also difficult to determine this time, and accordingly,  recommendations are not given for any age group. Data are also too limited to determine requirements for manganese during pregnancy and lactation, and manganese deficiency of pregnant or lactating women has not been  observed in humans. Manganese excretion from breast milk is estimated to be below 1% of the total manganese excretion. There is no clear correlation between dietary  intake and breast milk manganese concentration (Brown et al. 2012). In a systematic  review of studies, including studies published from January 1990 to October 2011, 15  studies reporting breast milk manganese concentration were retrieved (Brown et al.  2012), with levels ranging from 0.8-30 μg/L. Median (SD) manganese concentration of 31 Swedish milk samples was found to be 3.23 (0.27) μg/L (Parr et al. 1991).

5. Suurin  hyväksyttävä saanti  ja toksisuus, Upper intake levels and toxicity

Mangaanitoksisuutta, mikä ilmenee psykologisina ja neurologisina muutoksina, on havaittu mangaanikaivostyöläisillä. (Mena et al. 1969) ja neurologiset oireet muistuttavat Parkinsonin taudin oireita. Todennäköinen syy näihin vaikutuksiin on mangaanipölyn hengittäminen, koska suun kautta nautitulla korkeallakaan mangaanimäärällä ei ole tunnettua myrkyllisyyttä. Epidemiologiset tutkimukset, lähinnä poikkileikkaustutkimukset, viittaavat siihen, että lasten hermostolliseen systeemiin saattaisi juomavesiperäisellä mangaani-altistuksella olla jotain negatiivista vaikutusta.

EU SCF-komitea (The Scientific Committee on Food) havaitsi nykytiedoissa liikaa epävarmuutta, jotta niiden perusteella voisi asettaa mangaanille jonkinlaista suurimman siedetyn saannin ylärajaa (Tolerable Upper Intake Level).Ja UK FSA- virastokin ( The UK Food Standards Agency 2003 ) piti nykytietoja liian riittämättöminä, jotta voisi vahvistaa edes mangaanin turvallisen saannin ylärajan ( Safe Upper Level).

Manganese toxicity,  which manifests as psychological and neurological changes, has been observed in workers in manganese mines (Mena et al 1969) and the neurological symptoms are  reminiscent of those seen in Parkinson’s disease. Inhalation of manganese dust is the likely explanation for these effects because toxicity due to a high dietary intake is unknown. Epidemiological studies, mostly cross-sectional, indicate that manganese exposure from drinking water might have a negative effect on the nervous system of children.

The EU  Scientific Committee for Food (2006) found that data for setting a Tolerable Upper  Intake Level of manganese were too uncertain, and the UK Foods Standards Agency  (2003) has also found data to be insufficient to establish a Safe Upper Level for manganese. 

Päivitys (2004) 12. 11. 2011
Päivitys NNR 2012 mukaan netistä 20.2. 2013
Päivitys NNR2012 kirjasta 23.11. 2015 Tarkistettava kolesterolivaikutuksen suhteen. 

Comment 4.5. 2020  

ZIP14- Geeni, jolla on merkitystä mangaanin aineenvaihduntaan.

SLC39A14 Deficiency. Authors Tuschl K¹, Gregory A², Meyer E¹, Clayton PT¹, Hayflick SJ², Mills PB¹, Kurian MA¹. Editors In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJH, Stephens K, Amemiya A, editors.Source GeneReviews^® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-2020. 2017 May 25.Excerpt CLINICAL CHARACTERISTICS:

SLC39A14 deficiency is characterized by evidence between ages six months and three years of delay or loss of motor developmental milestones (e.g., delayed walking, gait disturbance). Early in the disease course, children show axial hypotonia followed by dystonia, spasticity, dysarthria, bulbar dysfunction, and signs of parkinsonism including bradykinesia, hypomimia, and tremor. By the end of the first decade they develop severe, generalized, pharmaco-resistant dystonia, limb contractures, and scoliosis, and lose independent ambulation. Cognitive impairment appears to be less prominent than motor disability. Some affected children have succumbed in their first decade due to secondary complications such as respiratory infections. DIAGNOSIS/TESTING:
The diagnosis of SLC39A14 deficiency is established in a proband with progressive dystonia-parkinsonism (often combined with other signs such as spasticity and parkinsonian features), characteristic neuroimaging findings, hypermanganesemia, and biallelic pathogenic variants in SLC39A14 on molecular genetic testing. MANAGEMENT:
Treatment of manifestations: Symptomatic treatment includes physiotherapy and orthopedic management to prevent contractures and maintain ambulation; use of adaptive aids (walker or wheelchair) for gait abnormalities; and use of assistive communication devices. Support by a speech and language/feeding specialist and nutritionist to assure adequate nutrition and to reduce the risk of aspiration. When an adequate oral diet can no longer be maintained, gastrostomy tube placement should be considered. Antispasticity medications (baclofen and botulinum toxin) and L-dopa have had limited success. While chelation therapy with intravenous administration of disodium calcium edetate early in the disease course shows promise, additional studies are warranted. Prevention of primary manifestations: Unknown, but disodium calcium edetate chelation therapy shows promise; additional studies are warranted. Surveillance: Routine monitoring of: Height and weight using age- and gender-appropriate growth charts; Swallowing and diet to assure adequate nutrition; Ambulation and speech; Whole-blood manganese levels and brain MRI to assess treatment response and disease progression. Agents/circumstances to avoid: Environmental manganese exposure (i.e., contaminated drinking water, occupational manganese exposure in welding/mining industries, contaminated ephedrone preparations). High manganese content of total parenteral nutrition. Foods very high in manganese, including: cloves; saffron; nuts; mussels; dark chocolate; pumpkin, sesame, and sunflower seeds. Evaluation of relatives at risk: Molecular genetic testing for the familial SLC39A14 pathogenic variants of apparently asymptomatic younger sibs of an affected individual allows early identification of sibs who would benefit from prompt initiation of treatment and preventive measures. GENETIC COUNSELING:
SLC39A14 deficiency is inherited in an autosomal recessive manner. Heterozygotes (carriers) are asymptomatic and are not at risk of developing the disorder. At conception, each sib of an affected individual has a 25% chance of being affected, a 50% chance of being an asymptomatic carrier, and a 25% chance of being unaffected and not a carrier. Once the SLC39A14 pathogenic variants have been identified in an affected family member, carrier testing of at-risk relatives, prenatal testing for a pregnancy at increased risk, and preimplantation genetic testing are possible.
Copyright © 1993-2020, University of Washington, Seattle. GeneReviews is a registered trademark of the University of Washington, Seattle. All rights reserved.