Molibden: kakšni so njegovi učinki na telo? Viri hrane + simptomi pomanjkanja in presežka

Osnovne značilnosti elementa

Molibden je esencialni kemijski element. Je ključna sestavina živih organizmov, nujna za njihovo preživetje.

Ima kemijski simbol Mo, ki izhaja iz latinske besede molybdaenum.

Njegovo ime izhaja iz starogrške besede "molybdos", ki se prevaja kot svinec. To napačno poimenovanje temelji na dejstvu, da so ljudje molibdenove rude zaradi enakega videza pogosto zamenjevali s svinčevimi ali grafitnimi rudami.

Poleg tega je bilo ime svinec v antiki univerzalno ime za vsak črnosiv mineral, ki je puščal sledi na papirju ali drugih površinah.

Zgodovina odkritja molibdena sega v leto 1778, ko ga je švedski kemik Carl Wilhelm Scheele identificiral kot neznan element v mineralu molibdenitu.

Vendar so ljudje ta mineral poznali že veliko prej, prav zato, ker so ga dolgo zamenjevali za svinčevo rudo ali grafit.

Molibden kot kovino je leta 1781 prvič izoliral švedski kemik Peter Jacob Hjelm, ki mu je dal tudi ime.

Molibden je element 6. skupine periodnega sistema kemijskih elementov in se nahaja v 5. periodi.

Uvrščen je v skupino elementov, ki se imenujejo prehodni elementi ali tudi prehodne kovine.

To ime izvira iz časov, ko so kemiki elementom v sredini periodnega sistema pripisovali prehodne lastnosti med alkalnimi kovinami in nekovinami.

Molibden je svetleča kovina srebrno-sive barve. Je kovalen in zelo odporen proti koroziji.

Ima eno najvišjih tališč med vsemi elementi. Pri običajnih temperaturah ne reagira z vodo ali zrakom.

Tabelarični povzetek osnovnih kemijskih in fizikalnih podatkov o molibdenu

Molibden je element, ki je razširjen v vesolju, v zemeljski skorji, vodi, zemlji in opravlja pomembne funkcije v živih organizmih, vključno s človeškim telesom.

Molibden se v naravi ne pojavlja v prosti obliki. Najpogosteje ga najdemo v mineralih, kot so molibdenit (MoS2), wulfenit (PbMoO4), powellit (CaMoO4) in ferimolibdit.

Kar zadeva industrijsko uporabo, se največji delež proizvedenega molibdena uporablja v metalurgiji pri proizvodnji zlitin (npr. litega železa, jekla).

Molibden daje nastalim izdelkom edinstveno trdnost, trdoto, električno prevodnost in odpornost proti obrabi ali koroziji.

Poleg tega se molibden in njegove spojine lahko uporabljajo kot:

• del elektrod, električnih ali elektronskih komponent zaradi visokega tališča
• učinkovito trdno mazivo, zlasti pri visokih temperaturah (pri katerih se olja razgradijo)
• katalizator v naftni industriji
• snov, ki izboljša oprijem barv in lakov na kovine
• Pigment v plastiki ali keramiki
• gnojilo za rastline
• del živalske krme
• Radioaktivni izotop v medicinskem slikarstvu

Kakšna je biološka funkcija molibdena?

Molibden je eden od bistvenih elementov v sledeh človeškega telesa. Potrebujemo ga le v sledeh, tj. v majhnih količinah. Kljub temu je njegova prisotnost nujna, njegovo pomanjkanje pa ima lahko usodne posledice.

Telo ne more samo proizvajati molibdena in je odvisno od njegovega vnosa iz zunanjega okolja.

Potreba po molibdenu v človeškem telesu je tesno povezana z delovanjem nekaterih encimov. Molibden deluje kot kofaktor teh encimov, ki lahko sodelujejo pri pospeševanju različnih kemijskih reakcij - tako imenovani katalizi.

Kofaktorji so nizkomolekularne kemikalije, ki so vezane na molekulo encima (so nebeljakovinska sestavina encima). Njihov pomen je v tem, da so nujni za delovanje encimov. Brez njihove prisotnosti encimi ne bi kazali nobene aktivnosti.

Glavna vloga kofaktorjev je prenos atomov ali skupin atomov med kemijsko reakcijo, v katero je vključen encim.

Biološki pomen molibdena je bil v bistvu opisan šele z odkritjem prvih encimov, ki vsebujejo molibden, v petdesetih letih prejšnjega stoletja.

Molibden kot samostojen element nima nobene vloge v organizmu, saj je v tej obliki neaktiven. Pomemben postane šele, ko tvori kompleks z encimom.

Iz tega sledi, da je biološko aktivna oblika molibdena v našem telesu organska molekula - molibdenov kofaktor.

Obstajata dve vrsti molibdenovih kofaktorjev, ki se bistveno razlikujeta po strukturi.

Prvi je molibdenov kofaktor, ki vsebuje železove ione (skrajšano FeMoCo) in je del encima nitrogenaza. Ta encim ne vpliva na ljudi, najdemo pa ga v nekaterih bakterijah. Služi za vezavo dušika iz ozračja.

Druga vrsta je molibdenov kofaktor na osnovi pterina (skrajšano MoCo). Je sestavni del več kot 100 različnih vrst encimov, tudi tistih v človeškem telesu.

Pri ljudeh so bili doslej identificirani le štirje encimi, ki za svoje delovanje potrebujejo prisotnost molibdena kot kofaktorja, in sicer sulfidna oksidaza, ksantinska oksidaza, aldehidna oksidaza in mitohondrijska amido-redukcijska komponenta.

Njihova vloga je katalizirati (tj. pospeševati) oksidacijsko-redukcijske reakcije spojin, ki vsebujejo elemente, kot so žveplo, ogljik ali dušik.

Sulfid oksidaza je encim, ki katalizira pretvorbo ^SO32- sulfitov v ^SO42- sulfate.

Ta reakcija je pomemben korak v procesu razgradnje in razgradnje aminokislin, ki vsebujejo žveplo, tj. cisteina in metionina v telesu.

Pomanjkanje sulfidooksidaze lahko privede do razvoja resnih nevroloških motenj.

Sulfid oksidaza sodeluje celo pri razgradnji sulfitov v živilih. Sulfit je pogost dodatek v živilih - vinu, pijačah, siru ali sadju -, kjer deluje kot konzervans ali antioksidant.

Encim ksantin oksidaza katalizira razgradnjo purinov, ki so gradniki nukleinskih kislin DNK in RNK. Končni produkt te razgradne reakcije je sečna kislina.

Odsotnost ksantin oksidaze v telesu lahko povzroči toksičnost in celo poškodbe genetskih informacij celic.

Pomen aldehidne oksidaze je predvsem v tem, da sodeluje pri presnovi zdravil in strupenih spojin. Poleg tega katalizira reakcije hidroksilacije spojin različne narave.

Četverico encimov, ki vsebujejo molibden, zaključuje encim, imenovan mitohondrijska amidoksimska redukcijska komponenta (mARC).

Ta encim sodeluje pri presnovi predhodnikov zdravil.

Prekurzor zdravila je neaktivna oblika zdravila, ki se po vnosu v telo presnovi v aktivno zdravilo, ki lahko deluje kot zdravilo.

Prekurzorji zdravil najpogosteje nastanejo z vnosom kisikovega atoma v molekulo aktivnega zdravila. encim mARC lahko zmanjša to kisikovo vez v molekuli in je tako odgovoren za nastanek aktivne oblike zdravila.

Poleg zgoraj navedenih primarnih funkcij molibdenovih encimov lahko omenimo tudi njihovo sodelovanje pri redukciji nitrita v dušikov oksid, ki nato uravnava krčenje krvnih žil, krvni tlak, celično dihanje in zaščito celic pred stresom.

Molibden - od vnosa do izločanja

Absorpcija

Glavna pot, po kateri molibden vstopa v telo, je vnos molibdena s hrano ali pitno vodo.

Da se molibden absorbira skozi prebavni trakt, mora biti v šestvalentni obliki ^Mo6+, najpogosteje v kombinaciji s kisikom kot oksianion.

Mesto absorpcije sta želodec in tanko črevo. večja stopnja absorpcije je v tankem črevesu.

Molibden se absorbira razmeroma hitro in predstavlja približno 88-93 % celotnega vnosa s hrano.

Količina absorbiranega molibdena ni odvisna le od količine molibdena v prehrani, temveč tudi od sestave hrane, ki jo zaužijemo istočasno.

Pri sočasnem vnosu bakra in sulfatov nastanejo netopni kompleksi molibdena, žvepla in bakra, absorpcija teh elementov pa je onemogočena.

Porazdelitev

Absorbirani molibden zapusti prebavni trakt in vstopi v kri, od koder se razporedi v različne dele telesa.

Običajno je v obliki ^Mo4+ ali ^Mo6+ in je vezan na žveplo ali kisik.

V telesu odraslega človeka je približno 9 mg molibdena. Večina ga je v obliki molibdenovih encimov. Največje količine so skoncentrirane v jetrih, ledvicah, tankem črevesju in nadledvičnih žlezah.

Vendar ga najdemo tudi v zobeh in kosteh.

Fiziološka koncentracija molibdena v krvi je približno 0,6 ng/ml. Vendar je njegova vrednost odvisna tudi od vnosa molibdena s hrano.

Patološko povišane koncentracije molibdena v krvi opažamo pri bolnikih z akutnimi vnetnimi boleznimi jeter, ki jih povzročajo virusi, in pri bolnikih z alkoholno povzročeno okvaro jeter.

Izločanje

Glavna pot izločanja molibdena je urin. Večji kot je vnos molibdena s hrano, večja je stopnja izločanja.

Uravnavanje izločanja molibdena je najpomembnejši korak pri vzdrževanju homeostaze molibdena, tj. pri vzdrževanju fiziološke ravni molibdena.

Majhna količina molibdena se iz telesa odstrani tudi z blatom. To je predvsem delež, ki se v prebavnem traktu ni absorbiral in se izloči neposredno iz telesa.

Omeniti je treba tudi izločanje z žolčem. Skupaj z žolčem molibden vstopi v črevesje in se nato iz telesa ponovno izloči z blatom.

Na proces izločanja molibdena verjetno vpliva prisotnost bakra in sulfata v telesu. Zaradi te interakcije ledvice povečajo izločanje molibdena v urin.

Kakšen je priporočeni dnevni vnos molibdena?

Priporočila za povprečni dnevni vnos molibdena zaradi pomanjkanja podatkov niso bila določena.

Vendar pa Evropska agencija za varnost hrane objavlja vrednosti za ustrezen vnos molibdena. Ustrezen vnos je povprečna vrednost, ki temelji na opazovanju. Predpostavlja se, da ustreza potrebam prebivalstva.

Poleg tega je določena tudi zgornja meja vnosa molibdena, ki je za ljudi še sprejemljiva.

Ta meja predstavlja največji dolgoročni dnevni vnos molibdena iz vseh virov, pri katerem ni tveganja za škodljive učinke na zdravje.

Tabelarični povzetek ustreznega dnevnega vnosa in zgornje meje vnosa molibdena glede na starost

Prehranski viri molibdena

Najpomembnejši vir molibdena za človeka je hrana in v manjši meri pitna voda.

Živila, bogata z molibdenom, so predvsem stročnice (fižol, grah, leča), listnata zelenjava, žita in žitni izdelki (pšenica, oves), riž, oreščki, sončnična semena, mleko in mlečni izdelki.

V manjši meri meso in drobovina, npr. jetra.

Vsebnost molibdena se razlikuje od živila do živila. Odvisna je od vrste živila in tudi od koncentracije molibdena v tleh, na katerih je bilo rastlinsko živilo pridelano. Pri živalskih proizvodih je odvisna od vrste živalske krme.

Bolj alkalna tla običajno vsebujejo višje vsebnosti molibdena.

Vir molibdena so lahko tudi prehranska dopolnila. Trenutno so na trgu na voljo le pripravki z več sestavinami, ki poleg drugih sestavin vsebujejo tudi molibden.

To so različni multivitaminski ali mineralni dodatki. V njih se molibden nahaja v obliki amonijevega molibdata ali natrijevega molibdata.

Običajno pa se uporablja tudi v obliki kloridov ali soli citronske kisline.

Kakšne so posledice pomanjkanja molibdena?

Tako kot pri drugih mineralih ali elementih v sledovih je pomembno, da koncentracije molibdena vzdržujemo v fiziološkem območju.

Le tako je lahko ta element koristen in varen za telo.

Vsako večje odstopanje od določenih vrednosti lahko povzroči nastanek in razvoj zdravstvenih zapletov.

Pojavita se lahko dve situaciji - pojav prevelikih količin molibdena v telesu ali, nasprotno, njegovo pomanjkanje oziroma nezadostno delovanje.

Pomanjkanje molibdena in njegove posledice

Telo se z molibdenom oskrbuje predvsem s hrano.

Zato je logično, da je nezadosten vnos živil, bogatih z molibdenom, lahko prvi vzrok za pomanjkanje molibdena.

Vendar pa je pomanjkanje molibdena v telesu zaradi premajhnega vnosa s hrano redko in ga pri ljudeh skorajda ni.

Edini zabeleženi primer (1981), v katerem se je pomanjkanje razvilo zaradi majhnega vnosa molibdena, je bil bolnik s Crohnovo boleznijo, ki je več mesecev prejemal popolno parenteralno prehrano brez dodatka molibdena.

Pri tem bolniku so bili opaženi simptomi slabost, pospešeno dihanje in srčni utrip, težave z vidom in koma. Laboratorijske preiskave so pokazale moteno tvorbo sečne kisline in moteno presnovo aminokislin, ki vsebujejo žveplo.

Obstoj motenega delovanja molibdena je veliko bolj verjeten v primerjavi s pomanjkanjem molibdena v telesu.

V tem primeru je v telo vnesena zadostna količina tega elementa v sledovih, vendar kljub temu ne deluje pravilno.

Da bi molibden lahko deloval, mora biti del encima v obliki molibdenovega kofaktorja - MoCo.

Proces nastajanja MoCo je sestavljen iz več korakov. Vsaka napaka v tem procesu povzroči nepravilno sintezo MoCo.

Ker je MoCo bistvena sestavina štirih že omenjenih encimov, bo napaka pri njegovi tvorbi posledično negativno vplivala na delovanje molibdenovih encimov.

Napake pri pravilni sintezi MoCo imenujemo mutacije (ugotovljenih je bilo več kot 60 vrst). So zelo redke prirojene napake.

Mutacije pri tvorbi MoCo lahko povzročijo motnje v delovanju vseh molibdenovih encimov ali samo enega določenega.

Posledice slabega delovanja molibdenovih encimov so:

1. pomanjkanje sulfidne oksidaze

• kopičenje žveplovih spojin v telesu (ker jih encim ne razgradi)
• pojav nevroloških motenj in hudega zaostanka v razvoju posameznika

2. Pomanjkanje ksantin oksidaze

• Kopičenje purinskih derivatov v telesu in urinu (ker jih encim ne razgradi)
• Nizka raven sečne kisline v krvi (zmanjšana antioksidativna funkcija krvi)

3. Pomanjkanje vseh encimov

• Pri novorojenčkih se pojavijo težave s prehranjevanjem, napadi, pretiran jok, sprememba položaja leče
• V prvih letih življenja se posamezniki ne morejo gibati, ne komunicirajo z okoljem, so odvisni od hranjenja in njihov splošni duševni razvoj je zaustavljen
• Običajno se konča s smrtjo v prvih letih življenja

Presežek molibdena in njegove posledice

Molibden sam in njegove spojine ne predstavljajo večjega tveganja za človeški organizem niti pri velikih odmerkih. Verjetnost toksičnosti, ki jo povzroča molibden, je razmeroma majhna.

Poročali so o več primerih, ko je prekomerno uživanje molibdena (zaradi njegove visoke koncentracije v zemlji) povzročilo simptome, kot so bolečine v sklepih, povečana sečna kislina v urinu, povečana vsebnost molibdena v krvi ali simptomi, podobni dnu.

Narava teh simptomov nakazuje, da povečan vnos molibdena poveča tudi proizvodnjo in aktivnost molibdenovih encimov.

Resno toksičnost molibdena so doslej opazili le pri živalih, zlasti pri prežvekovalcih.

Prevelik vnos molibdena zmanjšuje absorpcijo bakra zaradi nastajanja neabsorbilnih kompleksov.

Pojavi se sekundarno pomanjkanje bakra, bolezen pa se imenuje molibdenoza ali hipokuproza. Kaže se s hudo diarejo, neješčnostjo, sivino dlake, togostjo okončin, slabokrvnostjo in celo neplodnostjo.

Razvoj pomanjkanja bakra zaradi zaužitja prevelikih odmerkov molibdena je torej lahko nevaren tudi za ljudi, vendar je zelo redek.

Interakcija molibdena z bakrom se trenutno uporablja pri zdravljenju Wilsonove bolezni, motnje presnove bakra, pri kateri prihaja do prekomernega kopičenja bakra v telesu. Uporaba molibdena zmanjša delež prostega bakra v krvi, s čimer prepreči njegovo odlaganje v tkivih in toksičnost.