Mangan, Mn

Die Versorgung mit Makro- und Mikronährstoffen ist bei einer ausgewogenen, pflanzenbasierten Ernährung mit wenig bis keinen industriell verarbeiteten Lebensmitteln in der Regel gegeben, mit Ausnahme von Vitamin B₁₂. Doch vor allem sekundäre Pflanzenstoffe sind relevant für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und Heilung von Krankheiten, obwohl sie nicht als essenzielle Nährstoffe gelten - ausser Vitamine.

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Definition

Mangan (Mn) ist das zwölfthäufigste Element auf der Erde und ein essenzielles Spurenelement für den menschlichen Organismus.⁷

Vorkommen

Mangan ist in pflanzlichen Lebensmitteln, insbesondere in Keimen und den äusseren Schichten von Getreide, weit verbreitet. Grössere Mengen befinden sich in Weizenkeimen (13 mg/100 g), Haselnüssen (6,2), Hafer (4,9), Kürbiskernen (4,5), Weizenkorn (4,4), Vollkorn-Reis (3,7), Sojabohnen (2,5), Quinoa (2,0), Mandeln (2,2), Erdnüssen (1,9), weissen Bohnen (1,8) und Langkornreis (1,1).²

Lager- und Zubereitungsverluste

Bei der Raffination von Lebensmitteln wie der Herstellung von Weissmehl oder poliertem Reis können über 50 % des Mangans verloren gehen.¹

Ernährung - Gesundheit

Mangan ist ein wichtiger Nährstoff für viele zelluläre Aktivitäten und dient als Cofaktor für Enzyme wie Arginase, Glutaminsynthetase, Pyruvatcarboxylase und Mn-Superoxiddismutase. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung, Verdauung, Fortpflanzung, Blutgerinnung, Knochenwachstum, antioxidativen Abwehr, Energieproduktion, Immunantwort und Regulierung neuronaler Aktivitäten. Diese positiven Auswirkungen sind auf die Einbindung von Mangan in Metalloproteine zurückzuführen.^8,9

Tagesbedarf auf lange Sicht

Untersuchungen über den Bedarf an Mangan sind noch lückenhaft. Die Schätzwerte für eine angemessene tägliche Zufuhr betragen für Erwachsene 2 bis 5 mg Mangan und für Kinder 1,2 bis 1,5 mg.^3,6,9 Im deutschsprachigen Raum liegt die durchschnittliche tägliche Aufnahme zwischen 4,4 und 4,5 mg.⁵

Mangelerscheinungen bzw. Mangelsymptome

Eine unzureichende Manganaufnahme über die Nahrung führt zu Wachstumsstörungen, schlechter Knochenbildung und Defekten am Skelett, abnormer Glukosetoleranz und verändertem Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel. Aufgrund seiner zahlreichen Nahrungsquellen ist Manganmangel ausserordentlich selten.⁹

In Kombination mit anderen Nährstoffdefiziten treten in einigen Fällen (z.B. parenterale Ernährung, experimentell bei einer Vitamin-K-armen Diät) Gewichtsverlust, Dermatitis und Veränderungen bei Haaren, Nägeln und Blutlipiden auf.^3,4

Überversorgung

Neue Forschung zeigt, dass Mangan-Toxizität nicht nur durch berufliche Exposition, sondern dass auch verschiedene Umweltfaktoren wie kontaminierte Lebensmittel, Wasser, Boden und Luft diese verursachen kann. Der Körper nimmt Mangan schnell auf und es hat eine kurze Halbwertszeit im Blut, jedoch eine längere im Gewebe.

Überschüssiges Mangan sammelt sich in der Regel in der Leber, der Bauchspeicheldrüse, den Knochen, den Nieren und dem Gehirn an. Eine Mangan-Toxizität geht mit Dopamin-Funktionsstörungen einher und kann ähnliche Symptome wie die Parkinson-Krankheit hervorrufen. Individuelle Faktoren wie Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Genetik und Vorerkrankungen können die Auswirkungen von Mangan-Toxizität beeinflussen.^7,8

Tolerierbare obere Aufnahmemenge (UL) für Mangan beträgt 9-11 mg/Tag für Erwachsene und 2-6 mg Mn/Tag für Kinder, je nach Alter. Selbst bei einem hohen Verzehr von Getreide, der täglich über 10 mg Mangan liefern kann, sind keine toxischen Auswirkungen durch Mangan in der Nahrung zu befürchten.^3,9

Funktionen im Körper

Mangan hat folgende Funktionen:^3,4,5

• Bindegewebe: Mangan unterstützt Enzyme (Glykosyl-Transferasen), die am Aufbau von Chondroitinsulfat beteiligt sind. Chondroitinsulfat ist Bestandteil von Bindegewebe und in Knorpel und Gelenkschmiere zu finden.
• Mangan spielt eine wichtige Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel: Bei der Gluconeogenese baut der Körper Glucose aus Stoffwechselprodukten (Milchsäure, Brenztraubensäure) auf. Milchsäure entsteht bei Muskelbeanspruchung. Brenztraubensäure entsteht bei Hunger aus dem Abbau von Muskelproteinen. Mangan ist Bestandteil des Enzyms Pyruvatcarboxylase, das an der Gluconeogenese beteiligt ist.
• Enzyme des endogenen antioxidativen Systems: Mangan ist Bestandteil der Superoxiddismutase, welche das Sauerstoffradikal Superoxid neutralisieren kann.
• Harnstoffzyklus: Aufgabe des Harnstoffzyklus ist es, die Ammoniak-Konzentration im Gewebe niedrig zu halten. Ammoniak ist ein starkes Zellgift und entsteht aus überschüssigen Aminosäuren. Ammoniak gelangt modifiziert in den Zyklus. Dort bauen es Enzyme zu Harnstoff ab, welchen der Körper dann mit dem Urin ausscheidet. Bei einem der Enzyme (Arginase) ist Mangan beteiligt.
• Es existieren eine Vielzahl von Enzymen, bei denen andere Metallionen Mangan mehr oder weniger ersetzen können.

Aufnahme und Stoffwechsel

Der Stoffwechsel von Mangan ist bis heute wenig erforscht. Aufnahme aus dem Magen-Darm-Trakt erfolgt in der zweiwertigen und vierwertigen Form. Die Lunge und der Magen-Darm-Trakt nehmen etwas Mangan auf. Wo und wie viel der Körper aufnehmen kann, ist nicht bekannt.¹⁰

Vermutlich benutzen Mangan und Eisen das gleiche Transportsystem und wirken deshalb auch als Antagonisten. Der Körper resorbiert Mangan im Dünndarm. Phytate, Eisen, Calcium und Phosphate wirken vermindernd, Komplexbildner wie Citrate fördernd auf die Resorption. Die Resorptionsquote liegt nur bei 3 bis 4 %, bei schlechtem Manganstatus oder geringer Zufuhr etwas höher. Nach der Resorption gelangt Mangan an Albumin gebunden in die Leber. Von da aus bringen es Transportproteine (Transferrin u.a.) übers Blut zu den Zielzellen und zum Gewebe (Hypophyse, Zirbeldrüse, Knochen, laktierende Milchdrüse, Pankreas)³.

Speicherung - Verbrauch - Verluste

Höchste Mn-Konzentrationen sind in Knochen, Leber, Nieren, Bauchspeicheldrüse sowie Nebenniere und Hypophyse zu finden. Normale Mn-Konzentrationen in menschlichen Geweben betragen etwa 1 mg/kg in Knochen, 1,04 mg/kg in der Bauchspeicheldrüse und 0,98 mg/kg in der Nierenrinde. Im Blut liegen sie zwischen 4 und 15 µg/l.⁷

Im Gehirn liegt Mangan an spezielle Proteine gebunden vor, hauptsächlich an der Glutamat-Ammonium-Ligase in den Astrozyten. Innerhalb der Zellen ist Mangan vor allem in den Mitochondrien konzentriert. Der Körper reguliert den Manganhaushalt hauptsächlich durch Anpassung der Exkretion (Ausscheidung über Galle und Darm) und weniger durch Anpassung der Resorption.⁴

Strukturen

Als Übergangsmetall kommt Mn in mehr als fünf Wertigkeitsstufen vor, die meisten davon als Mn²⁺ oder Mn³⁺. In der Umwelt kommt es hauptsächlich in seinen oxidierten chemischen Formen als MnO₂ oder Mn₃O₄ vor.⁷