Молибден: Какви са ефектите му върху организма? Хранителни източници + симптоми на недостиг и излишък

Основни характеристики на елемента

Молибденът е основен химичен елемент. Той е ключов компонент на живите организми, необходим за тяхното оцеляване.

Той има химичен символ Mo, който произлиза от латинската дума molybdaenum.

Наименованието му идва от древногръцката дума "molybdos", която се превежда като олово. Това неправилно наименование се основава на факта, че хората често са бъркали молибденовите руди с оловни или графитни руди въз основа на еднаквия външен вид.

Освен това наименованието олово е било универсално название в древността за всеки черно-сив минерал, който оставя следи върху хартия или други повърхности.

Историята на откриването на молибдена датира от 1778 г., когато шведският химик Карл Вилхелм Шееле го идентифицира като неизвестен елемент в минерала молибденит.

Хората обаче са познавали този минерал много по-рано, именно защото дълго време той е бил бъркан с оловна руда или графит.

Молибденът е изолиран за първи път като метал през 1781 г. от шведския химик Петер Якоб Хелм, който дава и името му.

Молибденът е елемент от група 6 на периодичната таблица на химичните елементи и се намира в период 5.

Той е класифициран в групата елементи, наречени преходни елементи или също преходни метали.

Това наименование идва от времето, когато химиците са приписвали на елементите в средата на периодичната таблица преходни свойства между алкалните метали и неметалите.

Молибденът е лъскав метал със сребристо-сив цвят. Той е ковък и силно устойчив на корозия.

Има една от най-високите температури на топене от всички елементи. Не реагира с вода или въздух при нормални температури.

Таблично обобщение на основната химична и физична информация за молибдена

Молибденът е елемент, широко разпространен във Вселената, в земната кора, водата, почвата и в крайна сметка изпълнява важни функции в живите организми, включително в човешкото тяло.

Молибденът не се среща в природата в свободна форма. Най-често той се среща в минерали, като молибденит (MoS2), вулфенит (PbMoO4), паулит (CaMoO4) и феримолибдит.

По отношение на промишлената употреба, най-голямата част от произведения молибден се използва в металургията при производството на сплави (например чугун, стомана).

Молибденът придава на получените продукти уникална здравина, твърдост, електропроводимост и устойчивост на износване или корозия.

Освен това молибденът и неговите съединения могат да се използват като:

• част от електроди, електрически или електронни компоненти, поради високата си температура на топене
• ефективен твърд смазочен материал, особено при високи температури (при които маслата се разлагат)
• Катализатор в петролната промишленост
• Вещество, което подобрява адхезията на бои и лакове към метали
• Пигмент в пластмаси или керамика
• Торове за растения
• Част от храната за животни
• Радиоактивен изотоп в медицинските образи

Каква е биологичната функция на молибдена?

Молибденът е един от основните микроелементи на човешкия организъм. Той е необходим само в следи, т.е. в малки количества. Въпреки това наличието му е от съществено значение и недостигът му може да има фатални последици.

Организмът не може да произвежда молибден самостоятелно и зависи от приема му от външната среда.

Нуждата от молибден в човешкия организъм е тясно свързана с функционирането на някои ензими. Молибденът действа като кофактор за тези ензими, които от своя страна могат да участват в ускоряването на различни химични реакции - т.нар. катализа.

Кофакторите са химични вещества с ниско молекулно тегло, които са прикрепени към молекулата на ензима (те са небелтъчната съставка на ензима). Тяхното значение се състои в това, че те са от съществено значение за функционирането на ензимите. Без тяхното присъствие ензимите не биха проявили никаква активност.

Основната роля на кофакторите е да прехвърлят атоми или групи атоми по време на химичната реакция, в която участва ензимът.

Биологичното значение на молибдена е описано по същество едва с откриването на първите молибден-съдържащи ензими през 50-те години на миналия век.

Молибденът като самостоятелен елемент не играе никаква роля в организма, тъй като в тази си форма е неактивен. Той придобива значение само когато образува комплекс с ензим.

От това следва, че биологично активната форма на молибден в нашия организъм е органична молекула - молибденов кофактор.

Съществуват два вида молибденови кофактори, които се различават значително по структура.

Първият е съдържащият железни йони молибденов кофактор (съкратено FeMoCo), който е част от ензима нитрогеназа. Този ензим не засяга хората, но се среща в някои бактерии. Той служи за фиксиране на азот от атмосферата.

Вторият вид е молибденов кофактор на основата на птерин (съкратено MoCo). Той е съставна част на повече от 100 различни вида ензими, включително тези в човешкото тяло.

При хората досега са идентифицирани само 4 ензима, които изискват наличието на молибден като кофактор за своята активност - а именно сулфидната оксидаза, ксантиноксидазата, алдехидната оксидаза и митохондриалния амидоредукционен компонент.

Тяхната роля е да катализират (т.е. да ускоряват) окислително-редукционните реакции на съединения, съдържащи елементи като сяра, въглерод или азот.

Сулфидоксидазата е ензим, който катализира превръщането на ^SO32- сулфити в ^SO42- сулфати.

Тази реакция е важна стъпка в процеса на разграждане и разграждане на сяросъдържащите аминокиселини, т.е. цистеин и метионин в организма.

Недостигът на сулфидоксидаза може да доведе до развитие на сериозни неврологични нарушения.

Сулфидоксидазата участва дори в разграждането на сулфитите в храните. Сулфитите са често срещани добавки в храните - вино, напитки, сирене или плодове - където действат като консерванти или антиоксиданти.

Ензимът ксантиноксидаза катализира разграждането на пурините, които са градивните елементи на нуклеиновите киселини ДНК и РНК. Крайният продукт на тази реакция на разграждане е пикочната киселина.

Липсата на ксантиноксидаза в организма може да доведе до токсичност и дори до увреждане на генетичната информация на клетките.

Значението на алдехидната оксидаза се състои преди всичко в участието ѝ в метаболизма на лекарствата и токсичните съединения. Освен това тя катализира реакциите на хидроксилиране на съединения от различно естество.

Квартетът от молибден-съдържащи ензими се допълва от ензим, наречен митохондриален амидоксим-редуциращ компонент (mARC).

Този ензим участва в метаболизма на лекарствените прекурсори.

Лекарственият прекурсор е неактивна форма на лекарството, която, след като попадне в организма, се метаболизира, за да образува активно лекарство, способно да действа като продукт.

Лекарствените прекурсори най-често се образуват чрез въвеждане на кислороден атом в молекулата на активното лекарство. Ензимът mARC може да редуцира тази кислородна връзка в молекулата и по този начин е отговорен за образуването на активната форма на лекарството.

В допълнение към основните функции на молибденовите ензими, споменати по-горе, можем да споменем и участието им в редукцията на нитрита до азотен оксид, който от своя страна регулира свиването на кръвоносните съдове, кръвното налягане, клетъчното дишане и защитата на клетките от стрес.

Молибден - от приема до отделянето

Абсорбция

Основният път, по който молибденът постъпва в организма, е чрез приема на молибден в храната или питейната вода.

За да може молибденът да се абсорбира през храносмилателния тракт, той трябва да бъде в шествалентна форма ^Mo6+, най-често в комбинация с кислород като оксианион.

Мястото на абсорбция е стомахът и тънките черва. По-високата степен на абсорбция е в тънките черва.

Молибденът се абсорбира сравнително бързо и съставлява приблизително 88-93 % от общия хранителен прием.

Количеството на абсорбирания молибден зависи не само от количеството молибден в храната, но и от състава на консумираната по същото време храна.

В случай на едновременен прием на мед и сулфати се образуват неразтворими комплекси от молибден, сяра и мед и абсорбцията на тези елементи се възпрепятства.

Разпределение

Абсорбираният молибден напуска храносмилателния тракт и попада в кръвта, откъдето се разпределя в различни части на тялото.

Обикновено той е под формата на ^Mo4+ или ^Mo6+ и е свързан със сяра или кислород.

В организма на възрастен човек се намират приблизително 9 mg молибден. По-голямата част от него е като част от молибденови ензими. Най-големите количества са концентрирани в черния дроб, бъбреците, тънките черва и надбъбречните жлези.

Въпреки това той се намира и в зъбите или костите.

Физиологичната концентрация на молибден в кръвта е приблизително 0,6 ng/ml. Стойността му обаче зависи и от хранителния прием на молибден.

Патологично повишени концентрации на молибден в кръвта се наблюдават при пациенти с остри възпалителни заболявания на черния дроб, причинени от вируси, и при пациенти с алкохолно увреждане на черния дроб.

Екскреция

Основният път на екскреция на молибден е урината. Колкото по-висок е хранителният прием на молибден, толкова по-висока е степента на екскреция.

Регулирането на екскрецията на молибден е най-важната стъпка в поддържането на хомеостазата на молибден, т.е. поддържането на нивата на молибден на физиологични нива.

Малка част от молибдена също се изхвърля от организма с фекалиите. Това е главно частта, която не е била абсорбирана в храносмилателния тракт и се отделя директно от организма.

Трябва да се спомене и елиминирането чрез жлъчката. Заедно с жлъчката молибденът навлиза в червата и впоследствие се изхвърля от организма отново с фекалиите.

Процесът на отделяне на молибден вероятно се влияе от наличието на мед и сулфат в организма. Това взаимодействие води до повишено отделяне на молибден от бъбреците в урината.

Какъв е препоръчителният дневен прием на молибден?

Препоръки за среден дневен прием на молибден не са установени поради липса на данни.

Въпреки това Европейският орган за безопасност на храните публикува стойности за адекватен прием на молибден. Адекватният прием е средна стойност, базирана на наблюдения. Приема се, че той е адекватен за нуждите на населението.

Освен това съществува и горна граница на приема на молибден, която все още е поносима за хората.

Тази граница представлява максималният дългосрочен дневен прием на молибден от всички източници, при който не съществува риск от неблагоприятни последици за здравето.

Таблично обобщение на адекватния дневен прием и горната граница на приема на молибден по възраст

Хранителни източници на молибден

Най-важният източник на молибден за хората е храната и в по-малка степен питейната вода.

Храните, богати на молибден, са основно бобови растения (боб, грах, леща), листни зеленчуци, зърнени храни и зърнени продукти (пшеница, овес), ориз, ядки, слънчогледови семена, мляко и млечни продукти.

В по-малка степен месото и карантиите, напр. черен дроб.

Съдържанието на молибден варира в различните храни. То зависи от вида на храната, а също и от концентрацията на молибден в почвата, върху която е отгледана растителната храна. При животинските продукти то зависи от естеството на храната за животни.

По-алкалните почви обикновено съдържат по-високи нива на молибден.

Хранителните добавки също могат да бъдат източник на молибден. Понастоящем на пазара се предлагат само многокомпонентни препарати, съдържащи молибден наред с други съставки.

Това са различни мултивитаминни или минерални добавки. В тях молибденът се намира под формата на амониев молибдат или натриев молибдат.

Обикновено обаче той се използва и под формата на хлориди или соли на лимонената киселина.

Какви са последиците от недостига на молибден?

Както и при другите минерали или микроелементи, важно е концентрациите на молибден да се поддържат във физиологичния диапазон.

Само тогава този елемент може да бъде полезен и безопасен за организма.

Всяко значително отклонение от установените стойности може да доведе до появата и развитието на здравословни усложнения.

Могат да възникнат две ситуации - поява на прекомерни количества молибден в организма или, напротив, негов недостиг или недостатъчна функция.

Дефицит на молибден и неговите последици

Снабдяването на организма с молибден става основно чрез храната.

Затова е логично недостатъчният прием на храни, богати на молибден, да бъде първата причина за молибденов дефицит.

Въпреки това недостигът на молибден в организма, дължащ се на нисък хранителен прием, е рядък и почти не съществува при хората.

Единственият регистриран случай (1981 г.), при който се е развил дефицит в резултат на нисък прием на молибден, е на пациент с болестта на Крон, който е получавал пълно парентерално хранене без добавка на молибден в продължение на няколко месеца.

Симптомите, наблюдавани при този пациент, са били гадене, учестено дишане и сърдечен ритъм, проблеми със зрението и кома. Лабораторните изследвания са показали нарушено производство на пикочна киселина и нарушен метаболизъм на сяросъдържащите аминокиселини.

Наличието на нарушена функция на молибдена е много по-вероятно в сравнение с недостиг на молибден в организма.

В този случай в организма се приема достатъчно количество от този микроелемент, но дори и така той не функционира правилно.

За да се прояви активността на молибдена, той трябва да е част от ензим под формата на молибденов кофактор - MoCo.

Процесът на образуване на MoCo се състои от няколко стъпки. Всяка грешка в този процес ще доведе до неправилен синтез на MoCo.

Тъй като MoCo е съществен компонент на четирите вече споменати ензима, неуспехът в неговото образуване ще има съответно отрицателен ефект върху функционирането на молибденовите ензими.

Дефектите в правилния синтез на MoCo се наричат мутации (идентифицирани са повече от 60 вида). Те са много редки вродени дефекти.

Мутациите в образуването на MoCo могат да доведат до дисфункция или на всички молибденови ензими, или само на един конкретен.

Последствията от лошата функция на молибденовите ензими са:

1. Дефицит на сулфид оксидаза

• Натрупване на серни съединения в организма (тъй като те не се разграждат от ензима)
• поява на неврологични нарушения и сериозно забавяне на развитието на индивида

2. Дефицит на ксантиноксидаза

• Натрупване на пуринови производни в организма и в урината (защото не се разграждат от ензима)
• Ниски нива на пикочна киселина в кръвта (намалена антиоксидантна функция на кръвта)

3. Дефицит на всички ензими

• При новородените се появяват проблеми с храненето, гърчове, прекомерен плач, промяна в положението на лещата
• През първите години от живота си индивидите не могат да се движат, не общуват с околната среда, зависими са от храненето и цялостното им умствено развитие е спряно
• Обикновено завършва със смърт през първите години от живота

Излишъкът на молибден и последиците от него

Молибденът сам по себе си и неговите съединения не представляват значителен риск за човешкия организъм, дори и при високи дози. Вероятността за токсичност, предизвикана от молибден, е сравнително малка.

Докладвани са няколко случая, при които прекомерният прием на молибден (поради високата му концентрация в почвата) е довел до симптоми като болки в ставите, повишена пикочна киселина в урината, повишено съдържание на молибден в кръвта или симптоми, подобни на подагра.

Характерът на тези симптоми предполага, че повишеният прием на молибден също така увеличава производството и активността на молибденови ензими.

Сериозна токсичност на молибден досега е наблюдавана само при животни, по-специално при преживни животни.

Прекомерният прием на молибден намалява степента на абсорбция на медта поради образуването на неабсорбируеми комплекси.

Настъпва вторичен недостиг на мед и това заболяване се нарича молибденоза или хипокупроза. То се проявява с тежка диария, безапетитие, посивяване на козината, скованост на крайниците, анемия и дори безплодие.

Развитието на недостиг на мед в резултат на прием на прекомерни дози молибден може да представлява риск и за хората, но се среща много рядко.

Взаимодействието на молибден с медта понастоящем се използва при лечението на болестта на Уилсън - нарушение на метаболизма на медта, при което се наблюдава прекомерно натрупване на мед в организма. Прилагането на молибден намалява дела на свободната мед в кръвта, като по този начин предотвратява отлагането ѝ в тъканите и токсичността.