Molibdenas: apibrėžimas, sintezė, absorbcija, transportavimas ir pasiskirstymas

Molibdenas - cheminis elementas su elemento simboliu Mo ir atomo skaičiumi 42. Periodinėje lentelėje jis yra 5-ojo periodo ir 6-ojo pogrupio (VI B grupė) arba chromo grupėje. Iš visų 5-ojo laikotarpio elementų molibdenas yra didžiausias lydymosi temperatūra. Molibdenas, kuris yra sidabrasspalvos gryna forma, yra reta žemės plutoje, tačiau yra labiausiai paplitęs redoksą veikiantis metalas vandenynuose. Tai yra vienas iš pereinamųjų metalų ir yra naudojamas įvairiuose nerūdijančio plieno lydiniuose kietinant ir katalizuojant (greitinant) redoksinės reakcijos (redukcijos / oksidacijos reakcijos). Jo junginiuose molibdenas atsiranda oksidacijos būsenose MoII +, MoIII +, MoIV +, MoV + ir MoVI +, iš kurių vyrauja MoIV + ir MoVI +. Molibdenas yra būtinas (gyvybiškai svarbus) mikroelementas beveik visiems gyviems organizmams. Organizmui biologiškai prieinama ir metaboliškai aktyvi forma yra molibdato anijonas (MoO42-). Tai kai kuriems veikia kaip kofaktorius fermentai (enzimai), molibdato ir molibdopterino (heterociklinio junginio) kompleksas, susietas atitinkamo fermento aktyvioje vietoje. Nuo molibdeno priklausančiose žmogaus organizmo fermentų sistemose yra ksantino oksidazės / dehidrogenazės (purino skilimas - hipoksantino virtimas ksantinu ir pastarasis į šlapimo rūgštis, kuris veikia kaip antioksidantas viduje kraujas plazmos), atsirandančios ląstelės citozolyje (skystuose citoplazmos komponentuose), sulfito oksidazė, mitochondrijos (Ląstelių „energijos jėgainės“) ( sieraturintys amino rūgštys, Pavyzdžiui, metioninas ir cisteinas - detoksikacijos sulfito iki sulfato) ir citozolio aldehido oksidazės (oksidacijos ir detoksikacijos (detoksikacijos) azotas (N) turintys heterocikliniai aromatiniai junginiai, tokie kaip pirimidinai, purinai ir pteridinai) [1, 4, 5, 10-13, 16, 19, 20, 21, 25, 31]. Fermentiškai katalizuojamas redoksinės reakcijos, molibdenas - daugiausia MoVI + pavidalu - prisiima elektronų pernešimo agento funkciją dėl savo gebėjimo keisti oksidacijos būsenas. Skirtingai nuo kitų sunkiųjų metalų, Pavyzdžiui, geležies, varis, ir manganas, molibdenas turi palyginti mažą toksiškumą (toksiškumą). Tačiau molibdeno dulkės, tokie junginiai kaip molibdeno (VI) oksidas ir vanduo- tirpūs molibdatai, pvz., tetratiomolibdatas, gali sukelti tam tikrą toksiškumą didelėmis dozėmis dėl greito ir beveik pilno absorbcija (įsisavinimas per žarnyną). Ypač padidėja molibdeno poveikis asmenims, dirbantiems molibdeno gavybos, molibdeno gamybos ar molibdeno perdirbimo gamyklose. Molibdeno perdirbimo gamyklos darbuotojai, įkvėpę dulkių, kurių sudėtyje yra molibdeno, maždaug 10 mg Mo per parą, serume padidėjo šiek tiek šlapimo rūgštis lygis ir padidėjo kraujas serumo koeruloplazminas (svarbus glikoproteinas geležies ir varis metabolizmas) koncentracijos, taip pat sveikatai skundų. Tačiau nebuvo įmanoma atlikti atitinkamų epidemiologinių tyrimų dėl didelio darbuotojų kaitos (pakeitimo). Trūksta sistemingų ir tinkamai suplanuotų tyrimų, įvertinančių ilgalaikio padidėjusio molibdeno vartojimo riziką žmonėms. Dėl šios priežasties tyrimai su gyvūnais yra ypač svarbūs. Eksperimentų su žiurkėmis metu reprodukciniai ir vystymosi sutrikimai buvo jautriausi per didelio molibdeno kiekio rodikliai, dėl kurių du garsūs moksliniai komitetai SCF (Maisto produktų mokslinis komitetas) ir FNB (Maisto ir mitybos taryba, Medicinos institutas) susitarė dėl a NOAEL (nėra pastebėto neigiamo poveikio lygio): nėra pastebėto neigiamo poveikio lygio - didžiausias dozė medžiagos, kurios negalima aptikti ir išmatuoti nepageidaujamas poveikis net ir toliau vartojant) molibdeno 0.9 mg / kg kūno svorio per parą. Išvedant UL (angl .: Tolerable Upper Intake Level - saugus didžiausias mikroelemento lygis, nesukeliantis neigiamo sveikatai poveikis beveik visiems bet kokio amžiaus asmenims, vartojant visą gyvenimą iš visų šaltinių), molibdeno grupės yra neatitikimų, pagrįstų neapibrėžtumu dėl nepakankamų duomenų apie žmones. Remdamasis molibdeno NOAEL, SCF nustatė 0.01 mg Mo / kg kūno svorio per parą UL, atitinkantį suaugusiesiems suvartotą 600 µg Mo / dieną (6–12 kartų viršijantį dienos rekomenduojamą kiekį), naudojant neapibrėžtį. koeficientas žmonėms. Kita vertus, FNB nustatė 100 mg per parą suaugusiems žmonėms skirtą molibdeno UL, remdamasis tuo pačiu NOAEL, bet naudodamas neapibrėžties koeficientą 2. Vaikams ir paaugliams abi mokslinės įstaigos nustatė savo savo toleruotino viršutinio suvartojimo lygio, atitinkamai mažesnio už suaugusiųjų UL, nes per didelis jaunų gyvūnų molibdeno kiekis nepageidaujamas poveikis dėl augimo. JK ekspertų grupė Vitaminai ir Naudingosios iškasenos (EVM) nenustatė molibdeno UL dėl nepakankamų duomenų ir mano, kad didžiausias JK nustatytas maistinis molibdeno suvartojimas - 230 µg per parą - nekelia sveikatai rizika. Leistini molibdeno junginiai, skirti naudoti su maistu papildai ir dietinių bei įprastų maisto produktų stiprinimui yra natris molibdatas ir amonio molibdatas (kaip anhidratas (be vanduo molekulės) ir tetrahidratas (su 4 vanduo molekulės)). Dietiniams papildai, molibdeno turėtų būti dedama ne daugiau kaip 80 µg per rekomenduojamą paros normą ir turėtų būti aiškiai pažymėta, kad tokie produktai yra netinkami vaikams iki 10 metų imtinai. Tačiau dėl esamų neapibrėžtumų dėl dabartinio paros suvartojamo molibdeno kiekio ir galimo VL viršijimo molibdeno reikia papildai reikėtų vengti dietinių maisto produktų ir įprastų maisto produktų. Molibdenas koncentracija augaluose labai priklauso nuo molibdeno kiekio dirvožemyje ir nuo dirvožemio ar aplinkos sąlygų. Dirvožemio organinių medžiagų sumažėjimas - humuso išeikvojimas - ir žemas dirvožemio pH arba dirvožemio pH sumažėjimas, kurį sukelia, pavyzdžiui, rūgštūs lietūs, dėl kurių MoO42- jonai virsta mažai tirpiais oksidais, sumažina augalų molibdeno pasisavinimą. Vadinasi, molibdenas koncentracija augalinio ir gyvūninio maisto gali labai skirtis, todėl kartais nurodomos labai skirtingos žmonių maistui ir geriamajam vandeniui suvartojamos molibdeno vertės. Maistas, kuriame gausu molibdeno, yra grūdų produktai, riešutaiir ankštinių augalų, tokių kaip pupelės, lęšiai ir žirniai. Kita vertus, gyvūninės kilmės maisto produktuose, vaisiuose ir kai kuriose daržovėse molibdeno yra mažai [7, 10-12, 16, 25]. Regionuose, tokiuose kaip Linxian šiaurėje Kinija, kur dirvožemyje ir maisto produktuose yra mažai molibdeno, o gastroezofaginis („paveikiantis stemplę ir skrandis“) Navikai yra labai dideli, dirvožemis gali būti praturtintas amonio molibdatu vadovauti pagerinti molibdeno pasiūlą ir sumažinti gyventojų navikų dažnį. Augalo organizmui reikalingas molibdenas, kad suaktyvintų nitratų reduktazę, molibdoenzimą, kuris paverčia per dirvožemį absorbuotus nitratus nitritais, suteikdamas sumažintą, metabolizuojamą (metabolizuojamą) azotas amonio (NH4 +) pavidalu organinėms medžiagoms sintetinti, tokioms kaip amino rūgštys. Esant molibdeno trūkumui dėl sumažėjusio koncentracija dirvožemyje vyksta nitratų reduktazės reguliavimas (sumažinimas), kai augale esantys nitratai virsta nitrozaminais, kurie patenka į žmogaus organizmą vartojant augalinį maistą ir veikia kaip kancerogenai (Vėžyssukeliančios medžiagos). Padidėjęs nitrozoaminų poveikis yra viena iš daugelio gastroezofaginių navikų dažnumo Linxian priežastis. Sodrinant dirvožemį amonio molibdatu, augaluose gali sumažėti nitrozamino susidarymas, taip sumažinant naviko vystymosi riziką. Ar sumažėja ir geriamasis molibdeno papildų vartojimas Vėžys rizika neaiški. Intervenciniame tyrime, kurį atliko Blot ir kt. (1993), kuriame per 29,584 metus buvo stebimi 40 69 5–30 metų amžiaus linksiniai tiriamieji, molibdeno (XNUMX µg per parą) pakeitimas (maisto papildai) ir vitaminas C (120 mg per parą) nesumažino gastroezofaginio ir kitų navikų dažnio.

Absorbcija

Molibdenas absorbuojamas plonoji žarna, tikriausiai pirmiausia dvylikapirštės žarnos (dvylikapirštės žarnos) ir tuščiosios žarnos (tuščiosios žarnos), kaip molibdato (MoO42-). Iki šiol mažai žinoma apie mechanizmą. Manoma, kad molibdenas absorbcija yra pasyvus ir kad šis procesas nėra sotus. Atsižvelgiant į mikroelemento šaltinį, absorbcija normos svyruoja nuo maždaug 35% iki> 90% [4, 5, 11, 28-30]. Molibdeno oksidas ir molibdatai, tokie kaip kalcis molibdatas ir tiomolibdatas, greitai absorbuojami į enterocitus (plonosios žarnos ląsteles) epitelio) didelio efektyvumo (iki 80%). Absorbcijos greitis didėja mažėjant pasiūlai ir yra mažinamas, kai pasiūla viršija paklausą. Kuo daugiau neapdorotas ar natūralus maistas, tuo geriau biologinis prieinamumas molibdeno. Kadangi sulfato anijonas (SO42-) turi elektronų konfigūraciją, panašią į molibdato anijono (MoO42-), pastarasis slopina molibdato pernašą tiek viršūnėje (ląstelės pusė, nukreipta į liumeną), tiek bazolateraliu (ląstelės pusė, nukreipta į kraujas) enterocitų membranos. Panašiai varis jonai sumažina žarnyną (sunaikinti-fasingas) molibdato absorbcija.

Transportas ir pasiskirstymas kūne

Absorbuotas molibdatas keliauja į kepenys per portalą venas o iš ten į extrahepatic („už kepenų ribų“) audinius per kraują. 5–10 mg (0.07–0.13 mg / kg kūno svorio) žmogaus kūno molibdeno kiekis tolygiai pasiskirsto tarp organų ir audinių, o didžiausia koncentracija nustatyta kepenys, inkstas, antinksčiaiir kaulų (0.1–1 mg Mo / g drėgno svorio). Molibdeno kiekis kepenys ir inkstas neveikia biologinis amžius ir lytis. Intraląsteliniu būdu (ląstelėse) molibdenas jungiasi prie dviejų siera (S) molibdopterino atomai. Susiejant molibdato-molibdopterino kompleksą su molibdoenzimais, jie aktyvuojami. Nors mitochondrijų sulfito oksidazės molibdopterine esantis molibdeno atomas turi tik deguonis citozolinės ksantino oksidazės / dehidrogenazės ir aldehido oksidazės kofaktoriuje surišti atomai prie molibdeno atomo vienas iš deguonies atomų keičiamas į siera (→ sierintas molibdeno kofaktorius). Taigi žmogaus organizme egzistuoja du skirtingi molibdeno kofaktoriai (nusierinti / sierinti). Molibdenas organizme daugiausia būna susieta forma ir tik nedaug - laisvasis molibdatas. Visame kraujyje (1–10 µg Mo / l) mikroelementas daugiausia randamas eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai), kur, be kitų, jis jungiasi su molibdoenzimais, kompleksiškai su molibdopterinu. Serume (skysta, be ląstelių kraujo dalis atėmus krešėjimo faktorius), kurio molibdeno koncentracija yra <1µg / l, jungiasi prie alfa-2-makroglobulinųbaltymai kraujo plazmos), pvz koeruloplazminasTeigiama, kad yra, kuris gabena molibdeną iš kepenų į ekstepepatinius audinius. Kepenyse molibdenas randamas beveik vien komplekse su molibdopterinu, maždaug 60% šių molibdeno kofaktorių prisijungia prie molibdoenzimų ir apie 40% - kaip laisvieji kofaktoriai. Į kaulai ir dantis, molibdenas yra įterptas į apatito mikrokristalus, o tai paaiškina jo teigiamą poveikį kaulų ir dantų sveikatai. Pavyzdžiui, paplitimas (ligos dažnis) ėduonis yra labai mažai vietovėse, kuriose yra nedaug fluoro ir tuo pačiu metu daug molibdeno, o tai tikriausiai yra dėl molibdeno sukelto (molibdeno sukelto) padidėjusio fluoridas ir padidėjęs jo įtraukimas į dantį emalio. Kraujo plazmoje gali susidaryti netirpūs vario-molibdeno ir (arba) sieros-molibdeno kompleksai, turintys įtakos atitinkamo mikroelemento kinetikai (biocheminių procesų greičiui). Pavyzdžiui, dėl nefiziologiškai didelės vario arba sieros koncentracijos organizme padidėja molibdeno prisijungimas, dėl kurio sutrinka jo pernešimas į audinius ir jo ląstelių jungimasis į molibdopteriną. Rezultatas yra molibdeno trūkumas ir sumažėjęs molibdoenzimų aktyvumas. Molibdeno trūkumo simptomai iki šiol buvo pastebėti tik nuolatinę dirbtinę mitybą turintiems pacientams, tokiems kaip bendras parenteralinė mityba (mityba apeinant virškinamąjį traktą), kai per mažas molibdeno kiekis ir (arba) per didelė vario ar sieros koncentracija infuziniame tirpale, ir vaikams, turintiems retą įgimtą medžiagų apykaitos paklaidą, pvz., molibdeno kofaktoriaus trūkumą (biosintezės kelio sutrikimai) molibdeno kofaktoriaus organinio komponento, molibdopterino, kuris riboja molibdoenzimų aktyvumą) ir izoliuoto sulfito oksidazės trūkumo (sutrinka oksidacija iš sulfito į sulfatą, dėl ko trūksta sulfato ir padidėja sulfito koncentracija kūno skysčiai → toksiškumas sulfitams). Tarp serumo molibdeno koncentracijos ir kepenų funkcinės būklės yra glaudus ryšys. Pavyzdžiui, molibdeno koncentraciją galima rasti daugelyje kepenų ir tulžies pūslių („paveikiančių kepenis ir tulžis ortakiai “) ligos, tokios kaip hepatito (kepenų uždegimas), kepenų cirozė (lėtinės kepenų ligos galinė stadija su sutrikusia audinių architektūra, mazginiais pokyčiais ir jungiamasis audinys paplitimas), alkoholis- taip pat dėl ​​vaistų sukeltų kepenų pažeidimų tulžis kanalų obstrukcijos (sukeltos tulžies akmenys, navikai ar uždegiminiai patinimai, dėl kurių tulžis grįžta į kepenis), nustato padidėjusį molibdeno kiekį kraujo serume. Tai pagrįsta arba sumažėjusiu mikroelemento pasisavinimu kepenyse, arba padidėjusiu molibdeno išsiskyrimu iš pažeistų parenchiminių ląstelių.

Išsiskyrimas

Absorbuotas molibdatas iš esmės išsiskiria su šlapimu (10-16 µg / l) per inkstas. Pašalinimas (išsiskyrimas) per tulžis su išmatomis (išmatomis) vaidina nedidelį vaidmenį. Žindyvėms apie 10% žarnyne absorbuoto molibdeno papildomai išsiskiria su pieno (1-2 µg / l). Neįsiurbtas molibdenas palieka kūną su išmatomis. Molibdeno homeostatinis reguliavimas (pusiausvyros savireguliacija) absorbuojamas žarnyne mažiau nei koreguojant endogeninį išsiskyrimą (išskyrą). Inkstai yra labai svarbūs šiame procese, išskirdami molibdeną į šlapimą priklausomai nuo suvartojamo maisto kiekio. Inkstų (veikiančių inkstus) molibdeno išsiskyrimą padidina padidėjęs maisto kiekis ir sulfatas (SO42-).