Molybdeen: definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Molybdeen is een scheikundig element met het elementsymbool Mo en atoomnummer 42. In het periodiek systeem bevindt het zich in de 5e periode en 6e subgroep (groep VI B) of chroomgroep. Van alle elementen uit de 5e periode heeft molybdeen de hoogste smeltpunt​ Molybdeen, dat is zilver-gekleurd in zijn pure vorm, is zeldzaam in de aardkorst maar is het meest voorkomende redox-actieve metaal in de oceanen. Het is een van de overgangsmetalen en wordt gebruikt in verschillende roestvrijstalen legeringen voor verharding en voor het katalyseren (versnellen) redoxreacties (reductie- / oxidatiereacties). In zijn verbindingen komt molybdeen voor in de oxidatietoestanden MoII +, MoIII +, MoIV +, MoV + en MoVI +, waarvan MoIV + en MoVI + overheersen. Molybdeen is een essentieel (vitaal) sporenelement voor bijna alle levende organismen. De vorm die biologisch beschikbaar is voor het organisme en metabolisch actief is, is het molybdaatanion (MoO42-). Dit werkt voor sommigen als een cofactor enzymen, een complex van molybdaat en molybdopterine (heterocyclische verbinding) gebonden in de actieve plaats van het respectievelijke enzym. De molybdeen-afhankelijke enzymsystemen van het menselijk lichaam omvatten xanthine-oxidase / dehydrogenase (afbraak van purine - omzetting van hypoxanthine in xanthine en de laatste in urinezuur, dat fungeert als een anti-oxidant functie in het bloed plasma) voorkomend in het cytosol (vloeibare componenten van het cytoplasma) van de cel, sulfietoxidase gelokaliseerd in de mitochondria ("Energiecentrales" van de cellen) (afbraak van zwavel-bevattende aminozuren, zoals methionine en cysteïne - ontgifting van sulfiet tot sulfaat) en cytosolische aldehydeoxidase (oxidatie en ontgifting (ontgifting) van verschillende stikstof (N) -bevattende heterocyclische aromatische verbindingen, zoals pyrimidinen, purinen en pteridinen) [1, 4, 5, 10-13, 16, 19, 20, 21, 25, 31]. In het enzymatisch gekatalyseerde redoxreactiesmolybdeen - voornamelijk in de vorm van MoVI + - neemt de functie aan van elektronenoverdrachtsmiddel vanwege zijn vermogen om oxidatietoestanden te veranderen. In tegenstelling tot andere zware metalen, zoals ijzer, koper en mangaan, molybdeen vertoont een relatief lage toxiciteit (toxiciteit). Molybdeenstof, verbindingen zoals molybdeen (VI) oxide, en water-oplosbare molybdaten, zoals tetrathiomolybdaat, kunnen enige toxiciteit vertonen bij hoge doses vanwege hun snelle en bijna volledige absorptie (opname via de darm). Met name personen die werkzaam zijn in molybdeenmijnbouw, molybdeenproductie of molybdeenverwerkingsfabrieken zijn onderhevig aan verhoogde blootstelling aan molybdeen. Werknemers in een molybdeenverwerkende fabriek die stof met molybdeen inhaleerden met een snelheid van ongeveer 10 mg Mo / dag, ondervonden een licht verhoogd serum urinezuur niveaus en verhoogd bloed serum coeruloplasmine (een belangrijk glycoproteïne in ijzer en koper metabolisme) concentraties, evenals volksgezondheid klachten. Het was echter niet mogelijk om overeenkomstige epidemiologische onderzoeken uit te voeren vanwege het hoge omloopsnelheid (vervangingspercentage) van de werknemers. Er is een gebrek aan systematische en adequaat opgezette onderzoeken om het risico van langdurige verhoogde molybdeeninname bij mensen te beoordelen. Om deze reden zijn studies bij dieren van bijzonder belang. In experimenten met ratten bleken voortplantings- en ontwikkelingsstoornissen de meest gevoelige indicatoren te zijn van overmatige molybdeeninname, wat de twee gerenommeerde wetenschappelijke commissies SCF (Scientific Committee on Food) en FNB (Food and Nutrition Board, Institute of Medicine) ertoe bracht het eens te worden over a NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): No Observed Adverse Effect Level - het hoogste dosis van een stof die niet detecteerbaar en meetbaar is bijwerkingen zelfs bij voortgezette inname) voor molybdeen van 0.9 mg / kg lichaamsgewicht / dag. Bij het afleiden van de UL (Engels: Tolerable Upper Intake Level - veilig maximaal niveau van een micronutriënt dat geen nadelige volksgezondheid effecten bij bijna alle individuen van alle leeftijden bij dagelijkse, levenslange inname uit alle bronnen) voor molybdeen, zijn er verschillen tussen de panels op basis van onzekerheden als gevolg van een gebrek aan adequate menselijke gegevens. Op basis van de NOAEL voor molybdeen heeft de SCF een UL afgeleid van 0.01 mg Mo / kg lichaamsgewicht / dag, wat overeenkomt met een volwassen inname van 600 µg Mo / dag (6- tot 12-voudig de aanbevolen dagelijkse inname), gebruikmakend van een onzekerheid factor 100 voor mensen. De FNB heeft daarentegen een UL voor molybdeen vastgesteld van 2 mg / dag voor volwassenen, gebaseerd op dezelfde NOAEL maar met een onzekerheidsfactor van 30. Voor kinderen en adolescenten hebben beide wetenschappelijke instanties hun eigen aanvaardbare bovenste inname niveaus, overeenkomstig lager dan de UL voor volwassenen, omdat overmatige inname van molybdeen bij jonge dieren bijwerkingen op groei. De Britse deskundigengroep op vitaminen en mineralen (EVM) heeft geen UL voor molybdeen vastgesteld vanwege onvoldoende gegevens en is van mening dat de maximale inname van molybdeen via de voeding van 230 µg / dag, waargenomen in het VK, geen volksgezondheid risico. Toegestane molybdeenverbindingen voor gebruik in de voeding supplementen en voor verrijking van dieet- en conventionele voedingsmiddelen zijn natrium molybdaat en ammoniummolybdaat (als anhydraat (zonder water moleculen) en tetrahydraat (met 4 water moleculen)). Voor dieet supplementenDe toevoeging van molybdeen moet worden beperkt tot 80 µg per aanbevolen dagelijkse hoeveelheid en er moet duidelijk op het etiket worden vermeld dat dergelijke producten niet geschikt zijn voor kinderen tot en met 10 jaar. Echter, vanwege bestaande onzekerheden over de huidige dagelijkse inname van molybdeen en mogelijke overschrijdingen van de UL, is toevoeging van molybdeen aan beide supplementen en dieetvoeding en conventionele voedingsmiddelen voor algemene consumptie moeten worden vermeden. Het molybdeen concentratie in planten is sterk afhankelijk van het molybdeengehalte van de bodem en van de bodem- of omgevingscondities. Een afname van de organische stof in de bodem - humusuitputting - en een lage bodem-pH of een afname van de bodem-pH veroorzaakt door bijvoorbeeld zure regen, die leidt tot de omzetting van MoO42-ionen in slecht oplosbare oxiden, vermindert de opname van molybdeen door planten. Bijgevolg is het molybdeen concentratie van plantaardig en dierlijk voedsel kan aanzienlijk variëren, daarom worden soms sterk verschillende waarden gerapporteerd voor de inname van molybdeen uit voedsel en drinkwater bij mensen. Voedingsmiddelen die rijk zijn aan molybdeen omvatten graanproducten, notenen peulvruchten, zoals bonen, linzen en erwten. Voedingsmiddelen van dierlijke oorsprong, fruit en sommige groenten hebben daarentegen een laag molybdeengehalte [7, 10-12, 16, 25]. In regio's, zoals Linxian in het noorden China, waar de bodem en het voedsel arm zijn aan molybdeen en de incidentie (aantal nieuwe gevallen) van gastro-oesofageale ("aantasting van de slokdarm en maag“) Tumoren is erg hoog, verrijking van bodems met ammoniummolybdaat zou dat wel kunnen leiden tot een verbetering van de molybdeenaanvoer en een vermindering van de incidentie van tumoren in de populatie. Het plantenorganisme heeft molybdeen nodig om nitraatreductase te activeren, een molybdoenzym dat nitraat dat door de bodem wordt geabsorbeerd omzet in nitriet, wat zorgt voor een verminderd, metaboliseerbaar (metaboliseerbaar) stikstof in de vorm van ammonium (NH4 +) voor de synthese van organische stof, zoals aminozuren​ In het geval van een molybdeentekort door een verminderde concentratie in de bodem vindt downregulatie (downregulatie) van nitraatreductase plaats, waarbij nitraat in de plant wordt omgezet in nitrosamines, die door de consumptie van plantaardig voedsel in het menselijk organisme komen en als kankerverwekkende stoffen werken (kanker-veroorzakende stoffen). Een verhoogde blootstelling aan nitrosaminen is een van de oorzaken van de hoge incidentie van gastro-oesofageale tumoren in Linxian. Door bodems te verrijken met ammoniummolybdaat kan de vorming van nitrosamine in planten worden verminderd, waardoor het risico op tumorontwikkeling wordt verminderd. Of orale inname van molybdeensupplementen ook vermindert kanker risico is onduidelijk. In de interventiestudie van Blot et al (1993), waarin 29,584 Linxiaanse proefpersonen van 40-69 jaar gedurende een periode van 5 jaar werden gevolgd, werd substitutie (voedingssuppletie) van molybdeen (30 µg / dag) en vitamine C (120 mg / dag) verminderde de incidentie van gastro-oesofageale en andere tumoren niet.

Absorptie

Molybdeen wordt opgenomen in de dunne darm, waarschijnlijk voornamelijk in de twaalfvingerige darm (twaalfvingerige darm) en jejunum (jejunum), als molybdaat (MoO42-). Er is tot op heden weinig bekend over het mechanisme. Aangenomen wordt dat molybdeen absorptie passief is en dat dit proces niet verzadigbaar is. Afhankelijk van de bron van het sporenelement, absorptie snelheden variëren van ongeveer 35% tot> 90% [4, 5, 11, 28-30]. molybdeenoxide en molybdaten, zoals calcium molybdaat en thiomolybdaat, worden snel opgenomen in enterocyten (cellen van de dunne darm epitheel) met een hoog rendement (tot 80%). Het absorptietempo neemt toe bij een afnemend aanbod en wordt verlaagd wanneer het aanbod groter is dan de vraag. Hoe onbehandeld of natuurlijk een voedingsmiddel is, hoe beter het biobeschikbaarheid van molybdeen. Aangezien het sulfaatanion (SO42-) een elektronenconfiguratie heeft die vergelijkbaar is met die van het molybdaatanion (MoO42-), remt dit laatste het transport van molybdaat door zowel de apicale (celzijde naar het lumen gericht) als basolaterale (celzijde naar de bloed) enterocyt membranen. Evenzo koper ionen verminderen intestinale (darm-gezicht) molybdaatabsorptie.

Transport en distributie in het lichaam

Geabsorbeerd molybdaat reist naar de lever via het portaal ader en van daaruit naar extrahepatische (“buiten de lever”) weefsels via de bloedbaan. Het molybdeengehalte van het menselijk lichaam van 5-10 mg (0.07-0.13 mg / kg lichaamsgewicht) is gelijkmatig verdeeld over organen en weefsels, met de hoogste concentraties die worden aangetroffen in lever, nier, bijnier, en bot (0.1-1 mg Mo / g nat gewicht). Molybdeen-gehalte in lever en nier wordt niet beïnvloed door biologische leeftijd en geslacht. Intracellulair (binnen cellen) vindt de binding van molybdeen aan de twee plaats zwavel (S) atomen van molybdopterine. Door het molybdaat-molybdopterinecomplex te binden aan molybdoenzymen, worden ze geactiveerd. Terwijl het molybdeenatoom in de molybdopterine van mitochondriale sulfietoxidase exclusief heeft zuurstof atomen gebonden, in de cofactor van cytosolische xanthine-oxidase / dehydrogenase en aldehyde-oxidase aan het molybdeenatoom wordt een van de zuurstofatomen uitgewisseld voor zwavel (→ gezwaveld molybdeen cofactor). Er bestaan ​​dus twee verschillende molybdeencofactoren (ontzwaveld / gezwaveld) in het menselijk organisme. Molybdeen komt in het lichaam voornamelijk in gebonden vorm voor en slechts in geringe mate als vrij molybdaat. In volbloed (1-10 µg Mo / l) wordt het sporenelement voornamelijk aangetroffen in erytrocyten (rode bloedcellen), waar het gebonden is aan molybdoenzymen in complex met molybdopterine, onder anderen. In serum (vloeibaar, celvrij deel van het bloed minus stollingsfactoren), dat een molybdeenconcentratie <1 µg / l heeft, bindt aan alfa-2-macroglobulinen (eiwitten van bloedplasma), zoals coeruloplasmine, wordt gezegd aanwezig te zijn, dat molybdeen transporteert van de lever naar extrahepatische weefsels. In de lever wordt molybdeen bijna uitsluitend aangetroffen in complex met molybdopterine, waarbij ongeveer 60% van deze molybdeencofactoren gebonden is aan molybdeenzymen en ongeveer 40% voorkomt als vrije cofactoren. In botten en tanden, wordt molybdeen opgenomen in apatiet-microkristallen, wat het positieve effect op de botten en tandgezondheid verklaart. Bijvoorbeeld de prevalentie (ziektefrequentie) van cariës is zeer laag in gebieden met fluorarme en tegelijkertijd molybdeenrijke bodems, wat waarschijnlijk te wijten is aan door molybdeen geïnduceerde (veroorzaakt door molybdeen) verhoogde intestinale absorptie van fluoride en zijn verhoogde opname in de tand glazuur​ In bloedplasma kunnen onoplosbare koper-molybdeen- en / of zwavel-molybdeen-complexen worden gevormd, die de kinetiek (snelheid van biochemische processen) van de respectievelijke micronutriënten beïnvloeden. Een onfysiologisch hoge koper- of zwavelconcentratie in het lichaam leidt bijvoorbeeld tot een verhoogde binding van molybdeen, wat het transport naar de weefsels en de intracellulaire opname ervan in molybdopterine belemmert. Het resultaat is een tekort aan molybdeen en een verminderde activiteit van molybdeenzymen.Symptomen van een tekort aan molybdeen zijn tot dusver alleen waargenomen bij patiënten die permanent kunstmatige voeding kregen, zoals parenterale voeding (voeding die het maagdarmkanaal omzeilt), met een te laag molybdeengehalte en / of een te hoge koper- of zwavelconcentratie van de infuusoplossing, en bij kinderen met een zeldzame aangeboren stofwisselingsstoornis, zoals een tekort aan molybdeencofactor (stoornissen in de biosyntheseroute van de organische component van molybdeencofactor, molybdopterine, die de activiteit van molybdeenzymen beperkt) en geïsoleerde sulfietoxidasedeficiëntie (oxidatie van sulfiet naar sulfaat is verminderd, wat resulteert in een tekort aan sulfaat en een toename van de sulfietconcentratie in alle lichaamssappen → sulfiettoxiciteit), worden waargenomen. Er is een nauwe relatie tussen de serum-molybdeenconcentratie en de functionele status van de lever. Molybdeenconcentraties kunnen bijvoorbeeld worden aangetroffen in een aantal lever- en galblaasconcentraties gal leidingen ”) ziekten, zoals hepatitis (ontsteking van de lever), levercirrose (eindstadium van chronische leverziekte met verstoorde weefselarchitectuur, nodulaire veranderingen en bindweefsel proliferatie), alcohol- en door medicijnen veroorzaakte leverschade, evenals gal kanaalobstructies (veroorzaakt door galstenentumoren of inflammatoire zwellingen met als gevolg terugstroom van gal in de lever), verhoogde molybdeenspiegels in het bloedserum detecteren. Deze zijn ofwel gebaseerd op een verminderde opname van het sporenelement door de lever of op een verhoogde afgifte van molybdeen uit beschadigde parenchymcellen.

afscheiding

Geabsorbeerd molybdaat wordt hoofdzakelijk via de urine uitgescheiden (10-16 µg / l) nier. Eliminatie (uitscheiding) via de gal met de ontlasting (ontlasting) speelt een ondergeschikte rol. Bij vrouwen die borstvoeding geven, wordt ongeveer 10% van het intestinaal geabsorbeerde molybdeen bovendien uitgescheiden met de melk (1-2 µg / l). Niet-geabsorbeerd molybdeen verlaat het lichaam met de ontlasting. Homeostatische regulatie (zelfregulatie van evenwicht) van molybdeen vindt minder plaats door intestinale absorptie dan door aanpassing van endogene excretie (excretie). De nier is van cruciaal belang in dit proces, waarbij molybdeen in de urine vrijkomt als functie van de hoeveelheid voedselinname. Renale (die de nieren aantasten) uitscheiding van molybdeen wordt verhoogd door verhoogde opname via de voeding en door sulfaat (SO42-).