Molybdeeni: Mitkä ovat sen vaikutukset elimistössä? Ruoanlähteet + puutoksen ja liiallisen käytön oireet.

Elementin perusominaisuudet

Molybdeeni on välttämätön kemiallinen alkuaine. Se on elävien organismien keskeinen ainesosa, joka on välttämätön niiden selviytymiselle.

Sen kemiallinen merkki on Mo, joka on johdettu latinankielisestä sanasta molybdaenum.

Sen nimi tulee muinaiskreikkalaisesta sanasta "molybdos", joka kääntyy lyijyksi. Tämä nimivirhe perustuu siihen, että ihmiset usein sekoittivat molybdeenimalmit lyijy- tai grafiittimalmiin saman ulkonäön perusteella.

Lisäksi lyijy oli antiikin aikana yleinen nimi kaikille mustanharmaille mineraaleille, jotka jättivät jälkiä paperiin tai muihin pintoihin.

Molybdeenin löytöhistoria juontaa juurensa vuoteen 1778, jolloin ruotsalainen kemisti Carl Wilhelm Scheele tunnisti sen tuntemattomana alkuaineena molybdeniittimineraalissa.

Ihmiset kuitenkin tunsivat tämän mineraalin jo paljon aikaisemmin, juuri siksi, että sitä luultiin pitkään erehdyksessä lyijymalmiksi tai grafiitiksi.

Ruotsalainen kemisti Peter Jacob Hjelm eristi molybdeenin ensimmäisen kerran metallina vuonna 1781 ja antoi sille myös nimen.

Molybdeeni on kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmän 6 alkuaine, ja se kuuluu jaksoon 5.

Se luokitellaan alkuaineiden ryhmään, jota kutsutaan siirtymäalkuaineiksi tai myös siirtymämetalleiksi.

Tämä nimi on peräisin ajalta, jolloin kemistit osoittivat jaksollisen järjestelmän keskellä oleville alkuaineille siirtymäominaisuuksia alkalimetallien ja epämetallien välillä.

Molybdeeni on kiiltävä metalli, jonka väri on hopeanharmaa. Se on muokattavissa ja kestää hyvin korroosiota.

Sillä on yksi alkuaineiden korkeimmista sulamispisteistä, eikä se reagoi veden tai ilman kanssa tavanomaisissa lämpötiloissa.

Taulukkomuotoinen yhteenveto molybdeenin kemiallisista ja fysikaalisista perustiedoista.

Molybdeeni on alkuaine, jota esiintyy laajalti maailmankaikkeudessa, maankuoressa, vedessä ja maaperässä, ja sillä on lopulta tärkeitä tehtäviä elävissä organismeissa, myös ihmiskehossa.

Molybdeeni ei esiinny luonnossa vapaana, vaan sitä esiintyy tavallisimmin mineraaleissa, kuten molybdeniitissä (MoS2), wulfeniitissä (PbMoO4), powelliitissa (CaMoO4) ja ferrimolybdiitissa.

Teollisessa käytössä suurin osa tuotetusta molybdeenistä käytetään metallurgiassa seosten (esim. valuraudan ja teräksen) valmistukseen.

Molybdeeni antaa tuloksena syntyville tuotteille ainutlaatuisen lujuuden, kovuuden, sähkönjohtavuuden sekä kulumis- ja korroosionkestävyyden.

Lisäksi molybdeeniä ja sen yhdisteitä voidaan käyttää:

• Osana elektrodeja, sähkö- tai elektroniikkakomponentteja sen korkean sulamispisteen vuoksi.
• Tehokkaana kiinteänä voiteluaineena erityisesti korkeissa lämpötiloissa (joissa öljyt hajoavat).
• katalysaattorina öljyteollisuudessa
• Aineena, joka parantaa maalien ja lakkojen tarttuvuutta metalleihin.
• Pigmentti muovissa tai keramiikassa
• Lannoite kasveille
• Osa eläinten rehua
• Radioaktiivinen isotooppi lääketieteellisessä kuvantamisessa

Mikä on molybdeenin biologinen tehtävä?

Molybdeeni on yksi ihmiskehon välttämättömistä hivenaineista. Sitä tarvitaan vain pieniä määriä. Sen läsnäolo on kuitenkin välttämätöntä, ja sen puutteella voi olla kohtalokkaita seurauksia.

Elimistö ei pysty itse tuottamaan molybdeeniä, vaan on riippuvainen sen saannista ulkoisesta ympäristöstä.

Molybdeenin tarve ihmiskehossa liittyy läheisesti tiettyjen entsyymien toimintaan. Molybdeeni toimii kofaktorina näille entsyymeille, jotka puolestaan voivat osallistua erilaisten kemiallisten reaktioiden - niin sanotun katalyysin - nopeuttamiseen.

Kofaktorit ovat pienimolekyylipainoisia kemikaaleja, jotka kiinnittyvät entsyymimolekyyliin (ne ovat entsyymin muu kuin proteiinikomponentti). Niiden merkitys on siinä, että ne ovat välttämättömiä entsyymien toiminnalle. Ilman niiden läsnäoloa entsyymit eivät olisi aktiivisia.

Kofaktorien tärkein tehtävä on siirtää atomeja tai atomiryhmiä kemiallisen reaktion aikana, johon entsyymi osallistuu.

Molybdeenin biologinen merkitys kuvattiin periaatteessa vasta, kun ensimmäiset molybdeenipitoiset entsyymit löydettiin 1950-luvulla.

Yksittäisenä alkuaineena molybdeenillä ei ole mitään merkitystä elimistössä, koska se on tässä muodossaan inaktiivinen. Se tulee merkittäväksi vasta, kun se muodostaa kompleksin entsyymin kanssa.

Tästä seuraa, että molybdeenin biologisesti aktiivinen muoto elimistössämme on orgaaninen molekyyli - molybdeenikofaktori.

Molybdeenikofaktoreita on kahdenlaisia, jotka eroavat rakenteeltaan merkittävästi toisistaan.

Ensimmäinen on rautaioneja sisältävä molybdeenikofaktori (lyhenne FeMoCo), joka on osa nitrogenaasientsyymiä. Tämä entsyymi ei vaikuta ihmisiin, mutta sitä esiintyy joissakin bakteereissa. Se sitoo typpeä ilmakehästä.

Toinen tyyppi on pteriinipohjainen molybdeenikofaktori (lyhenne MoCo). Se on osa yli 100:aa erilaista entsyymityyppiä, myös ihmiskehossa.

Ihmisessä on toistaiseksi tunnistettu vain neljä entsyymiä, joiden toiminta edellyttää molybdeenin läsnäoloa kofaktorina: sulfidioksidaasi, ksantiinioksidaasi, aldehydioksidaasi ja mitokondrioiden amido-reduktiokomponentti.

Niiden tehtävänä on katalysoida (eli nopeuttaa) rikkiä, hiiltä tai typpeä sisältävien yhdisteiden hapettumis-pelkistymisreaktioita.

Sulfidioksidaasi on entsyymi, joka katalysoi ^SO32- sulfiittien muuttumista ^SO42- sulfaateiksi.

Tämä reaktio on tärkeä vaihe elimistön rikkipitoisten aminohappojen eli kysteiinin ja metioniinin hajottamisessa ja hajottamisessa.

Sulfidioksidaasin puutos voi johtaa vakavien neurologisten häiriöiden kehittymiseen.

Sulfidioksidaasi osallistuu jopa elintarvikkeissa olevien sulfiittien hajottamiseen. Sulfiitit ovat yleisiä lisäaineita elintarvikkeissa - viinissä, juomissa, juustoissa tai hedelmissä - joissa ne toimivat säilöntäaineina tai antioksidantteina.

Ksantiinioksidaasi-entsyymi katalysoi puriinien hajoamista, jotka ovat nukleiinihappojen DNA:n ja RNA:n rakennusaineita. Tämän hajoamisreaktion lopputuotteena syntyy virtsahappoa.

Ksantiinioksidaasin puuttuminen elimistöstä voi johtaa myrkyllisyyteen ja jopa solujen perintöaineksen vaurioitumiseen.

Aldehydioksidaasin merkitys on ennen kaikkea siinä, että se osallistuu lääkkeiden ja myrkyllisten yhdisteiden aineenvaihduntaan. Lisäksi se katalysoi erilaisten yhdisteiden hydroksylaatioreaktioita.

Molybdeenipitoisten entsyymien kvartetti täydentyy entsyymillä nimeltä mitokondriaalinen amidoksiimia pelkistävä komponentti (mARC).

Tämä entsyymi osallistuu lääkeaineiden lähtöaineiden metaboliaan.

Lääkeaineen esiaste on lääkeaineen inaktiivinen muoto, joka elimistöön päästyään metaboloituu aktiiviseksi lääkeaineeksi, joka pystyy toimimaan tuotteena.

Lääkkeen esiasteet muodostuvat tavallisimmin siten, että aktiiviseen lääkemolekyyliin lisätään happiatomi. mARC-entsyymi voi pelkistää tätä happisidosta molekyylissä ja on siten vastuussa lääkkeen aktiivisen muodon muodostumisesta.

Edellä mainittujen molybdeeni-entsyymien ensisijaisten toimintojen lisäksi voidaan mainita niiden osallistuminen nitriitin pelkistämiseen typpioksidiksi, joka puolestaan säätelee verisuonten supistumista, verenpainetta, soluhengitystä ja solujen suojaamista stressiltä.

Molybdeeni - saannista eritykseen

Imeytyminen

Pääasiallinen reitti, jota pitkin molybdeeni pääsee elimistöön, on molybdeenin saanti ravinnosta tai juomavedestä.

Jotta molybdeeni imeytyisi ruoansulatuskanavan kautta, sen on oltava kuusiarvoisessa muodossa ^Mo6+, useimmiten yhdessä hapen kanssa oksianionina.

Imeytymispaikka on mahalaukussa ja ohutsuolessa. Suurempi imeytymisnopeus on ohutsuolessa.

Molybdeeni imeytyy suhteellisen nopeasti, ja sen osuus ravinnon kokonaissaannista on noin 88-93 %.

Imeytyvän molybdeenin määrä riippuu paitsi ravinnon sisältämän molybdeenin määrästä myös samanaikaisesti nautitun ruoan koostumuksesta.

Jos kuparia ja sulfaatteja nautitaan samanaikaisesti, molybdeenistä, rikistä ja kuparista muodostuu liukenemattomia komplekseja, ja näiden alkuaineiden imeytyminen estyy.

Jakelu

Imeytynyt molybdeeni poistuu ruoansulatuskanavasta ja kulkeutuu vereen, josta se jakautuu kehon eri osiin.

Se on yleensä ^Mo4+- tai ^{Mo6+-muodossa} ja on sitoutunut rikkiin tai happiin.

Aikuisen ihmisen elimistössä on noin 9 mg molybdeeniä. Suurin osa siitä on osana molybdeenientsyymejä. Suurimmat määrät ovat keskittyneet maksaan, munuaisiin, ohutsuoleen ja lisämunuaisiin.

Sitä on kuitenkin myös hampaissa tai luissa.

Molybdeenin fysiologinen pitoisuus veressä on noin 0,6 ng/ml. Sen arvo riippuu kuitenkin myös molybdeenin saannista ravinnosta.

Patologisesti kohonneita molybdeenipitoisuuksia veressä havaitaan potilailla, joilla on virusten aiheuttama akuutti tulehduksellinen maksasairaus, ja potilailla, joilla on alkoholin aiheuttama maksavaurio.

Erittyminen

Molybdeenin pääasiallinen erittymisreitti on virtsa. Mitä suurempi on molybdeenin saanti ravinnosta, sitä suurempi on erittymisnopeus.

Molybdeenin erittymisen säätely on tärkein vaihe molybdeenin homeostaasin ylläpitämisessä eli molybdeenipitoisuuden pitämisessä fysiologisella tasolla.

Pieni määrä molybdeeniä poistuu elimistöstä myös ulosteiden mukana. Kyseessä on pääasiassa se osuus, joka ei ole imeytynyt ruoansulatuskanavassa ja joka erittyy suoraan elimistöstä.

Sappiteitse tapahtuva poistuminen on myös syytä mainita. Yhdessä sapen kanssa molybdeeni kulkeutuu suolistoon ja poistuu sitten elimistöstä jälleen ulosteiden mukana.

Molybdeenin erittymisprosessiin vaikuttaa todennäköisesti kuparin ja sulfaatin esiintyminen elimistössä. Tämä vuorovaikutus johtaa siihen, että munuaiset erittävät molybdeeniä enemmän virtsaan.

Mikä on molybdeenin suositeltu päivittäinen saanti?

Suosituksia molybdeenin keskimääräisestä päivittäisestä saannista ei ole laadittu tietojen puutteen vuoksi.

Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen julkaisee kuitenkin molybdeenin riittävää saantia koskevia arvoja. Riittävä saanti on havaintoihin perustuva keskiarvo, jonka oletetaan vastaavan väestön tarpeita.

Lisäksi on olemassa molybdeenin saannin yläraja, joka on vielä siedettävissä ihmiselle.

Tämä raja edustaa molybdeenin suurinta pitkäaikaista päivittäistä saantia kaikista lähteistä, jossa ei ole terveyshaittojen riskiä.

Taulukkomuotoinen yhteenveto molybdeenin riittävästä päivittäisestä saannista ja saannin ylärajasta iän mukaan.

Molybdeenin ravinnonlähteet

Ihmisen tärkein molybdeenin lähde on ruoka ja vähäisemmässä määrin juomavesi.

Runsaasti molybdeeniä sisältäviä elintarvikkeita ovat pääasiassa palkokasvit (pavut, herneet, linssit), lehtivihannekset, viljat ja viljatuotteet (vehnä, kaura), riisi, pähkinät, auringonkukansiemenet, maito ja maitotuotteet.

Vähemmässä määrin liha ja muut eläimenosat, esim. maksa.

Molybdeenipitoisuus vaihtelee elintarvikkeesta toiseen. Se riippuu elintarviketyypistä ja myös molybdeenipitoisuudesta maaperässä, jossa kasvisruoka on viljelty. Eläintuotteiden osalta se riippuu rehun luonteesta.

Emäksisemmät maaperät sisältävät yleensä enemmän molybdeeniä.

Myös ravintolisät voivat olla molybdeenin lähde. Tällä hetkellä markkinoilla on saatavilla vain moniravinteisia valmisteita, jotka sisältävät molybdeeniä muiden ainesosien ohella.

Näitä ovat erilaiset monivitamiini- tai kivennäisvalmisteet, joissa molybdeeni on ammoniummolybdaatin tai natriummolybdaatin muodossa.

Sitä käytetään kuitenkin yleensä myös kloridien tai sitruunahapposuolojen muodossa.

Mitkä ovat molybdeenin puutteen seuraukset?

Kuten muidenkin mineraalien tai hivenaineiden kohdalla, on tärkeää pitää molybdeenipitoisuudet fysiologisella alueella.

Vain silloin tämä elementti voi olla elimistölle hyödyllinen ja turvallinen.

Kaikki merkittävät poikkeamat vakiintuneista arvoista voivat johtaa terveydellisten komplikaatioiden puhkeamiseen ja kehittymiseen.

Voi esiintyä kaksi tilannetta - liiallisen molybdeenimäärän esiintyminen elimistössä tai päinvastoin sen puute tai riittämätön toiminta.

Molybdeenin puute ja sen seuraukset

Elimistön molybdeenin saanti tapahtuu pääasiassa ravinnon kautta.

Siksi on loogista, että molybdeenipitoisten elintarvikkeiden riittämätön saanti voi olla ensimmäinen syy molybdeenin puutteeseen.

Vähäisestä ravinnosta johtuva molybdeenin puutos elimistössä on kuitenkin harvinaista ja lähes olematonta ihmisillä.

Ainoa kirjattu tapaus (1981), jossa puutos kehittyi vähäisen molybdeenin saannin seurauksena, oli Crohnin tautia sairastava potilas, joka sai täydellistä parenteraalista ravitsemusta ilman molybdeenilisää useiden kuukausien ajan.

Potilaalla todettiin pahoinvointia, nopeaa hengitystä ja sykettä, näköhäiriöitä ja kooma. Laboratoriokokeissa havaittiin heikentynyt virtsahapon tuotanto ja rikkipitoisten aminohappojen aineenvaihdunta.

Molybdeenin heikentynyt toiminta on paljon todennäköisempää kuin molybdeenin puute elimistössä.

Tällöin tätä hivenainetta otetaan elimistöön riittävä määrä, mutta siitä huolimatta se ei toimi kunnolla.

Jotta molybdeenin toiminta tapahtuisi, sen on oltava osa entsyymiä molybdeenikofaktorin - MoCo - muodossa.

MoCo:n muodostumisprosessi koostuu useista vaiheista, ja kaikki virheet tässä prosessissa aiheuttavat MoCo:n virheellisen synteesin.

Koska MoCo on edellä mainittujen neljän entsyymin olennainen komponentti, sen muodostumisessa tapahtuva virhe vaikuttaa kielteisesti molybdeeni-entsyymien toimintaan.

MoCo:n oikeassa synteesissä esiintyviä vikoja kutsutaan mutaatioiksi (niitä on tunnistettu yli 60 lajia). Ne ovat hyvin harvinaisia synnynnäisiä vikoja.

Mutaatiot MoCo:n muodostuksessa voivat johtaa joko kaikkien molybdeeni-entsyymien tai vain yhden tietyn entsyymin toimintahäiriöön.

Molybdeenientsyymien huonon toiminnan seurauksia ovat:

1. Sulfidioksidaasin puutos

• Rikkiyhdisteiden kertyminen elimistöön (koska entsyymi ei hajota niitä).
• Neurologisten häiriöiden ja vakavan kehitysviiveen esiintyminen yksilössä.

2. Ksantiinioksidaasin puutos

• Puriinijohdannaisten kertyminen elimistöön ja virtsaan (koska entsyymi ei hajota niitä).
• Alhaiset virtsahappotasot veressä (veren antioksidanttitoiminnan heikentyminen).

3. Kaikkien entsyymien puutos

• Vastasyntyneillä esiintyy syömisongelmia, kouristuksia, liiallista itkua, linssin asennon muutoksia
• Ensimmäisten elinvuosien aikana yksilöt eivät pysty liikkumaan, eivät kommunikoi ympäristön kanssa, ovat riippuvaisia ruokinnasta ja heidän yleinen henkinen kehityksensä on pysähtynyt.
• päättyy yleensä kuolemaan ensimmäisten elinvuosien aikana.

Ylimääräinen molybdeeni ja sen seuraukset

Molybdeeni itsessään ja sen yhdisteet eivät aiheuta merkittävää riskiä ihmiskeholle edes suurina annoksina. Molybdeenin aiheuttaman myrkyllisyyden todennäköisyys on suhteellisen pieni.

On raportoitu useita tapauksia, joissa liiallinen molybdeenin saanti (sen suuren pitoisuuden vuoksi maaperässä) on johtanut oireisiin, kuten nivelkipuihin, virtsan virtsahapon lisääntymiseen, veren molybdeenipitoisuuden lisääntymiseen tai kihdin kaltaisiin oireisiin.

Näiden oireiden luonne viittaa siihen, että lisääntynyt molybdeenin saanti lisää myös molybdeeni-entsyymien tuotantoa ja aktiivisuutta.

Vakavaa molybdeenimyrkytystä on toistaiseksi havaittu vain eläimillä, erityisesti märehtijöillä.

Liiallinen molybdeenin saanti vähentää kuparin imeytymisnopeutta imeytymiskelvottomien kompleksien muodostumisen vuoksi.

Syntyy sekundaarinen kuparinpuutos, jota kutsutaan molybdenoosiksi tai hypokuproosiksi ja joka ilmenee vaikeana ripulina, haluttomuutena, turkin harmaantumisena, raajojen jäykkyytenä, anemiana ja jopa hedelmättömyytenä.

Kuparin puutoksen kehittyminen liiallisen molybdeenin nauttimisesta voi siis olla myös ihmiselle riski, mutta se on hyvin harvinaista.

Molybdeenin ja kuparin yhteisvaikutusta käytetään nykyisin Wilsonin taudin hoidossa, joka on kupariaineenvaihdunnan häiriö, jossa kuparia kertyy elimistöön liikaa. Molybdeenin antaminen vähentää vapaan kuparin osuutta veressä, mikä estää sen kertymistä kudoksiin ja myrkyllisyyttä.