El manganeso es un elemento biológico esencial en todos los organismos. [1] Se utiliza en muchas enzimas y proteínas. [2] [3] Es esencial en las plantas . [4]
Las clases de enzimas que tienen cofactores de manganeso incluyen oxidorreductasas , transferasas , hidrolasas , liasas , isomerasas y ligasas . Otras enzimas que contienen manganeso son la arginasa y la superóxido dismutasa que contiene Mn ( Mn-SOD ). También la clase de enzimas de transcriptasas inversas de muchos retrovirus (aunque no lentivirus como el VIH ) contiene manganeso. Los polipéptidos que contienen manganeso son la toxina de la difteria , las lectinas y las integrinas . [2]
El manganeso es un elemento esencial de la dieta humana. Está presente como coenzima en varios procesos biológicos, que incluyen el metabolismo de macronutrientes, la formación ósea y los sistemas de defensa contra radicales libres . Es un componente crítico en docenas de proteínas y enzimas. [3] El cuerpo humano contiene alrededor de 12 mg de manganeso, principalmente en los huesos. El resto de los tejidos blandos se concentra en el hígado y los riñones. [5] En el cerebro humano, el manganeso está unido a las metaloproteínas de manganeso , más notablemente a la glutamina sintetasa en los astrocitos . [6]
El Instituto de Medicina de los Estados Unidos (IOM) actualizó los Requerimientos Promedio Estimados (EAR) y las Ingestas Dietéticas Recomendadas (RDA) para minerales en 2001. En el caso del manganeso, no había suficiente información para establecer EAR y RDA, por lo que las necesidades se describen como estimaciones de Ingestas Adecuadas (IA). En cuanto a la seguridad, el IOM establece Niveles Máximos de Ingesta Tolerables (UL) para vitaminas y minerales cuando hay evidencia suficiente. En el caso del manganeso, el UL para adultos se establece en 11 mg/día. En conjunto, los EAR, RDA, AI y UL se denominan Ingestas Dietéticas de Referencia (DRI). [7] La deficiencia de manganeso es rara. [8]
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) denomina al conjunto de información Valores Dietéticos de Referencia, con Ingesta de Referencia Poblacional (PRI) en lugar de RDA, y Requerimiento Promedio en lugar de EAR. La IA y el UL se definen de la misma manera que en los Estados Unidos. Para personas de 15 años o más, la IA se establece en 3,0 mg/día. Las IA para el embarazo y la lactancia son de 3,0 mg/día. Para niños de 1 a 14 años, las IA aumentan con la edad de 0,5 a 2,0 mg/día. Las IA para adultos son más altas que las RDA de EE. UU. [9] La AESA revisó la misma cuestión de seguridad y decidió que no había suficiente información para establecer un UL. [10]
Para los fines del etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos en los EE. UU., la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% VD). Para los fines del etiquetado de manganeso, el 100 % del valor diario era 2,0 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 se revisó a 2,3 mg para que coincidiera con la dosis diaria recomendada. [11] [12] Se proporciona una tabla de los valores diarios antiguos y nuevos para adultos en Ingesta diaria de referencia .
La exposición o ingesta excesiva puede provocar una afección conocida como manganismo , un trastorno neurodegenerativo que causa muerte neuronal dopaminérgica y síntomas similares a la enfermedad de Parkinson . [5] [13]
La deficiencia de manganeso en los seres humanos, que es poco frecuente, provoca diversos problemas médicos. Muchos suplementos vitamínicos y minerales comunes no incluyen manganeso en sus composiciones. Una ingesta dietética relativamente alta de otros minerales, como hierro, magnesio y calcio, puede inhibir la ingesta adecuada de manganeso. Una deficiencia de manganeso provoca deformaciones esqueléticas en los animales e inhibe la producción de colágeno en la cicatrización de heridas.
Muchos sistemas enzimáticos necesitan Mn para funcionar, pero en niveles altos, el Mn puede volverse tóxico. Una razón ambiental por la que los niveles de Mn pueden aumentar en el agua de mar es cuando ocurren períodos hipóxicos. [14] Desde 1990 ha habido informes de acumulación de Mn en organismos marinos, incluidos peces, crustáceos, moluscos y equinodermos. Los tejidos específicos son objetivos en diferentes especies, incluidas las branquias, el cerebro, la sangre, los riñones y el hígado/hepatopáncreas. Se han reportado efectos fisiológicos en estas especies. El Mn puede afectar la renovación de los inmunocitos y su funcionalidad, como la fagocitosis y la activación de la profenoloxidasa, suprimiendo los sistemas inmunológicos de los organismos. Esto hace que los organismos sean más susceptibles a las infecciones. A medida que ocurre el cambio climático, aumenta la distribución de patógenos y, para que los organismos sobrevivan y se defiendan contra estos patógenos, necesitan un sistema inmunológico saludable y fuerte. Si sus sistemas se ven comprometidos por altos niveles de Mn, no podrán luchar contra estos patógenos y morirán. [15]
La Mn-SOD es el tipo de SOD presente en las mitocondrias eucariotas y también en la mayoría de las bacterias (este hecho concuerda con la teoría del origen bacteriano de las mitocondrias). La enzima Mn-SOD es probablemente una de las más antiguas, ya que casi todos los organismos que viven en presencia de oxígeno la utilizan para lidiar con los efectos tóxicos del superóxido ( O−
2), formada a partir de la reducción de dioxígeno con un electrón. Las excepciones, que son todas bacterias, incluyen Lactobacillus plantarum y lactobacilos relacionados , que utilizan un mecanismo no enzimático diferente con iones de manganeso (Mn 2+ ) complejos con polifosfato, lo que sugiere una vía de evolución para esta función en la vida aeróbica.
El manganeso también es importante en la evolución fotosintética del oxígeno en los cloroplastos de las plantas. El complejo generador de oxígeno (OEC) es una parte del fotosistema II contenido en las membranas tilacoides de los cloroplastos; es responsable de la fotooxidación terminal del agua durante las reacciones luminosas de la fotosíntesis , y tiene un núcleo de metaloenzima que contiene cuatro átomos de manganeso. [16] [17] Para cumplir con este requisito, la mayoría de los fertilizantes vegetales de amplio espectro contienen manganeso.
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