Manganeso: ¿Para qué sirve en el cuerpo humano? Fuentes en los alimentos y el agua

El manganeso y sus propiedades

El manganeso es un elemento mineral conocido con el nombre químico de Mn, derivado de la palabra latina manganum.

Es el duodécimo elemento más abundante del planeta. En cantidades traza, es también un componente importante de los organismos vivos.

El manganeso en el cuerpo humano: ¿es beneficioso? ¿Cómo reconocer su deficiencia o exceso?

Como elemento químico, el manganeso fue reconocido por primera vez en 1774 por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele, concretamente como parte del mineral pirolusita.

Ese mismo año, otro químico sueco, Johan Gottlieb Gahn, lo aisló calentando pirolusita.

El nombre manganeso procede de la palabra latina "magnes", que se traduce como imán, lo que de nuevo hace referencia a su mineral pirolusita, del que se han descubierto propiedades magnéticas.

El manganeso es un elemento del grupo 7 de la tabla periódica de los elementos químicos y se encuentra en el periodo 4.

Está clasificado en un grupo de elementos llamados elementos de transición o también metales de transición.

Este nombre proviene de la época en la que los químicos atribuían a los elementos situados en el centro de la tabla periódica las propiedades de transición entre los metales alcalinos y los no metales.

En cuanto a sus propiedades, el manganeso es un elemento metálico de color gris plateado que puede parecerse al hierro. Sin embargo, es más duro y muy quebradizo en comparación con éste.

Es reactivo y se oxida muy fácilmente. Se oxida superficialmente en el aire y se descompone en el agua. El manganeso y algunos de sus compuestos tienen propiedades paramagnéticas.

Resumen tabular de la información química y física básica sobre el manganeso

El manganeso se libera en el aire, el suelo y el agua por la erosión natural de la tierra. Casi no existe en forma libre, precisamente por su reactividad y el hecho de que se oxida con facilidad.

Por lo tanto, se presenta en forma de compuestos inorgánicos u orgánicos, predominando los orgánicos.

En la naturaleza se distribuye principalmente en forma de minerales. Los minerales más comunes son óxidos, silicatos o carbonatos. Por ejemplo, la ya mencionada pirolusita (MnO2) o la braunita, el psilomelano, el rodocrósido.

En la actualidad, el manganeso y sus compuestos tienen importantes aplicaciones industriales en diversos sectores.

La mayor proporción de manganeso (hasta el 90 % de la producción anual total) se utiliza en la producción de acero para mejorar sus propiedades: aumentar su conformabilidad, resistencia y durabilidad.

Otros usos del manganeso son:

• Se añade a las aleaciones de aluminio como agente protector contra la corrosión.
• Sirve como pigmento, por ejemplo en la coloración del vidrio, la cerámica o las piedras preciosas.
• Se utiliza para eliminar la decoloración verde del vidrio causada por la presencia de hierro.
• Se incluye en las pilas.
• En agricultura, se utiliza como aditivo en fertilizantes (sobre todo para cultivos de cítricos), pesticidas o antimoho.
• También se aprovechan los efectos desinfectantes y antisépticos de algunos compuestos de manganeso.
• En medicina se utiliza como agente de contraste en exámenes de imagen y es un componente importante de la leche infantil o la nutrición parenteral.

¿Cuál es la función del manganeso en el cuerpo humano?

El manganeso es un oligoelemento esencial. El ser humano sólo lo necesita en pequeñas cantidades. Sin embargo, su presencia en el cuerpo humano es crucial para mantener la salud y las funciones normales.

El cuerpo no puede producir manganeso por sí mismo y depende de su ingesta del medio externo.

La principal forma en que se encuentra el manganeso en los organismos vivos es como ión ^Mn2+ o ^Mn3+.

El manganeso tiene varias funciones fisiológicas importantes.

Su papel principal está relacionado con las enzimas y el funcionamiento de los sistemas enzimáticos del organismo. El manganeso actúa como componente de estas enzimas (necesario para su formación) o interviene en la activación de enzimas existentes (necesario para su función).

¿De qué enzimas se trata? En realidad, hablamos de una amplia gama de enzimas del grupo de las oxidorreductoras, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas o ligasas.

Dentro de esta gama de enzimas, encontramos incluso enzimas que dependen estrictamente de la presencia de manganeso en el organismo. Sin una cantidad suficiente de manganeso, estas enzimas no se forman ni se activan.

Algunos ejemplos son:

• Glutamina sintetasa - Funciona en el cerebro, donde descompone ciertas sustancias tóxicas (función metabólica).
• Superóxido dismutasa - La principal enzima antioxidante de las células. Convierte las especies reactivas del oxígeno en agua, protegiéndolas así de los daños (función antioxidante).
• Arginasa - Enzima del hígado necesaria para descomponer el amoníaco tóxico producido durante los procesos metabólicos (función metabólica).
• Piruvato carboxilasa - Enzima clave para la formación de glucosa (función metabólica).

Así pues, las principales funciones y procesos fisiológicos en los que interviene el manganeso al influir en las enzimas pueden resumirse como sigue:

• Desarrollo normal del organismo
• Influencia en las funciones inmunológicas, neuronales y de las hormonas sexuales
• Acción antioxidante
• Regulación del metabolismo de azúcares, grasas y proteínas
• Formación de energía en las células
• Crecimiento de huesos y cartílagos
• Coagulación de la sangre
• Regulación de los niveles de azúcar en sangre al afectar a la producción de insulina
• Desarrollo del cerebro y sus funciones
• Cicatrización de heridas al afectar a la producción de colágeno

Manganeso: de la ingesta a la excreción

Absorción

El manganeso puede entrar en el organismo por varias vías. Las vías más comunes son la digestiva, la inhalatoria (inhalación), la parenteral o el contacto con la piel.

De estas vías, la vía oral de absorción, es decir, la ingesta de manganeso por la boca, es la predominante. La absorción se produce en el entorno del tubo digestivo.

Las principales fuentes de manganeso son el agua, los alimentos, los suplementos dietéticos o los preparados para lactantes.

El manganeso se absorbe específicamente en el intestino delgado por dos mecanismos: difusión pasiva o transporte activo que requiere energía. La tasa de absorción es relativamente alta.

Los transportadores a través de los cuales el manganeso atraviesa las células intestinales no son específicos para el manganeso, sino que también transportan otros elementos metálicos como el hierro, el cobre, el zinc o el calcio.

Éstos compiten entre sí por un transportador determinado, lo que puede afectar a la tasa de absorción de cada elemento.

De la cantidad total de manganeso ingerida, sólo alrededor del 3-5 % se absorbe en el tubo digestivo.

La tasa de absorción del manganeso en las mujeres suele ser superior a la de los hombres, lo que probablemente se deba a la diferencia en los niveles de hierro entre ambos sexos.

Esto refleja el hecho de que el hierro y el manganeso utilizan el mismo transportador para su absorción. Así, si los niveles de hierro son más bajos, el manganeso tiene más oportunidades de unirse al transportador.

También por este motivo, las necesidades dietéticas diarias de ingesta de manganeso pueden ser menores en las mujeres.

Otro factor que influye en la absorción es la edad. Los lactantes y los niños tienen una mayor ingesta de manganeso. Esto se debe a la mayor necesidad natural de manganeso durante el crecimiento y el desarrollo del niño.

Otras vías de absorción del manganeso (es decir, la inhalación o el paso por la piel ya mencionados) afectan con mayor frecuencia a las personas que entran en contacto con el manganeso en su trabajo, como los trabajadores industriales, mineros, soldadores, etc.

El manganeso se administra por vía parenteral (intravenosa) a los bebés prematuros o a las personas que reciben nutrición parenteral total como parte del mantenimiento de una ingesta diaria adecuada de nutrientes, incluido el manganeso.

Distribución y regulación

El manganeso absorbido entra en la sangre desde el tubo digestivo y se distribuye a diversas partes del cuerpo.

La concentración fisiológica en la sangre oscila entre 4 y 15 mg/l. Las mujeres suelen tener una concentración aproximadamente un 30 % superior a la de los hombres (debido a una mayor tasa de absorción).

El manganeso se une en la sangre a los glóbulos rojos, que lo transportan. Se transporta en forma de iones ^Mn2+ o ^Mn3+, predominando ^{el Mn2+}.

Los órganos en los que se concentran las mayores cantidades de manganeso son el hígado, el páncreas, los huesos, el colon, los riñones y el cerebro (de 0,15 a 1,3 mg/kg). En menor medida, las vías urinarias o los glóbulos rojos.

El manganeso tiene la capacidad de atravesar la barrera hematoencefálica, la barrera hematoencefálica, la placenta y también se excreta en la leche materna.

Mantener los niveles de manganeso en niveles fisiológicos es importante para la salud y el buen funcionamiento del organismo. En este proceso intervienen mecanismos reguladores que mantienen la llamada homeostasis.

El hígado es el principal órgano regulador del manganeso en el organismo, ya que controla su ingesta y excreción a través de los intestinos.

Por un lado, influye en los transportadores situados en los intestinos, regulando así la absorción; por otro, capta el exceso de manganeso de la sangre y lo excreta de nuevo a los intestinos a través de la bilis (que se forma en el hígado).

Además, debido a la estricta regulación de la cantidad de manganeso ya absorbida en los intestinos, la toxicidad debida a una ingesta excesiva de alimentos es muy rara.

El órgano más sensible al exceso de manganeso en el organismo es el cerebro. En caso de toxicidad, los trastornos del cerebro y del sistema nervioso central son los síntomas más evidentes y también los más graves.

Excreción

La principal vía de excreción del manganeso es la bilis después de haber sido absorbido por el hígado.

Junto con la bilis, vuelve a entrar en los intestinos y posteriormente se elimina del organismo en las heces.

Por tanto, los pacientes con enfermedades hepáticas pueden ser propensos a un exceso de manganeso y, por tanto, a la toxicidad por manganeso.

Además, el manganeso también se excreta en cantidades muy pequeñas en la orina, la leche o el sudor.

¿Cuál es la ingesta diaria recomendada de manganeso?

No se han establecido recomendaciones para la ingesta diaria media de manganeso debido a la falta de datos.

Sin embargo, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria publica valores para la ingesta adecuada de manganeso. La ingesta adecuada es un valor medio basado en la observación y se supone que corresponde a las necesidades de la población.

Tabla de ingestas diarias adecuadas de manganeso por edad

Fuentes dietéticas de manganeso

Para la mayoría de la población, los alimentos y el agua potable son las principales fuentes de manganeso que pueden cubrir suficientemente la ingesta diaria necesaria.

Los alimentos más ricos en manganeso son los frutos secos (avellanas, almendras, pacanas), el arroz, el germen de trigo, el salvado, la avena, las legumbres, las verduras de hoja verde, la fruta (piña), el té, el chocolate y el marisco (especialmente los mejillones).

La cantidad de manganeso en el agua potable depende del lugar y del grado de contaminación, y oscila entre 1 µg/l y 2 mg/l.

En la actualidad, existen en el mercado suplementos dietéticos que contienen manganeso, pero sólo en forma de preparados con varios ingredientes: suplementos multivitamínicos o minerales.

Sin embargo, además del sulfato de manganeso, también se utilizan habitualmente el sulfato de manganeso, el ascorbato de manganeso o complejos de aminoácidos con manganeso.

Pueden producirse posibles interacciones manganeso-alimentos con la ingesta simultánea de ácido fítico, presente en frutos secos, semillas, alubias, soja o cereales, o de ácido oxálico, presente en coles, espinacas o boniatos.

En ambos casos, se produce una ligera inhibición de la absorción de manganeso.

También se produce una ligera reducción de la absorción de manganeso con la ingesta simultánea de taninos, que abundan en los tés.

Además, el hierro, ya mencionado, reduce la absorción del manganeso en el tubo digestivo a niveles elevados. El calcio y el fósforo también reducen la tasa de absorción del manganeso.

Y el magnesio, que, además de reducir la absorción, incluso aumenta la excreción de manganeso.

¿Cómo reconocer la carencia y el exceso de manganeso?

El manganeso interviene en numerosos procesos biológicos del cuerpo humano y es prácticamente indispensable, pero su acumulación excesiva puede suponer un riesgo potencial.

La línea que separa los niveles buenos y perjudiciales de manganeso es bastante fina, por lo que es importante que los mecanismos reguladores del organismo funcionen lo suficiente para mantener la homeostasis del manganeso.

La alteración de esta homeostasis y el desarrollo de una deficiencia o un exceso de manganeso suelen provocar complicaciones de salud o efectos secundarios.

Carencia de manganeso

La existencia de cantidades insuficientes de manganeso en el organismo es una afección rara que apenas se observa en los seres humanos.

Esto se debe a que hay suficiente manganeso en los alimentos y el agua potable para cubrir las necesidades diarias.

Las manifestaciones y complicaciones causadas por la deficiencia de manganeso sólo se han estudiado experimentalmente y mediante la inducción artificial de la deficiencia (sobre todo en animales).

La carencia de manganeso ha causado las siguientes complicaciones

• Retraso del crecimiento y desarrollo óseos
• Anomalías en la forma del esqueleto
• Deterioro de la función reproductora
• Deterioro de la movilidad
• Alteración del metabolismo de grasas, proteínas y carbohidratos, tolerancia excesiva a la glucosa
• Cambios de humor
• Defectos congénitos

En unos pocos casos, se ha observado deficiencia de manganeso en humanos. En estos casos, se han observado síntomas como trastornos inflamatorios de la piel, retraso en el crecimiento del cabello y las uñas, reducción de los niveles de colesterol, reducción de la coagulación de la sangre o aumento de los niveles de calcio y fósforo en sangre.

Exceso de manganeso

En el caso del manganeso, es mucho más frecuente la situación contraria, es decir, la aparición de su acumulación en el organismo.

En la mayoría de los casos, el exceso se debe a una ingestión o inhalación excesiva de manganeso. También puede deberse a un fallo de los procesos reguladores que mantienen la homeostasis.

Los grupos de riesgo de desarrollar un exceso de manganeso en el organismo son:

• Lactantes y niños - debido a la mayor tasa natural de absorción de manganeso en el tracto digestivo.
• Lactantes alimentados con leche artificial y pacientes que reciben nutrición parenteral
• Pacientes con un trastorno congénito del transportador hepático implicado en la excreción de manganeso.
• Pacientes con enfermedad hepática crónica que provoque una función hepática deficiente en cuanto a la excreción del exceso de manganeso en la bilis
• Pacientes con deficiencia de hierro: la deficiencia de hierro aumenta la tasa de absorción de manganeso en el tracto gastrointestinal.
• Personas con trabajos peligrosos en los que las concentraciones de manganeso son elevadas - soldadores, mineros, trabajadores del acero. Suele implicar la inhalación de compuestos de manganeso.

El principal órgano diana de la toxicidad por manganeso es el cerebro, cuya afectación se manifiesta por síntomas neurológicos característicos, denominados uniformemente manganismo.

En el manganismo, las capacidades mentales y motoras del individuo se ven particularmente afectadas.

El manganismo se desarrolla a lo largo de un periodo de tiempo prolongado. En las primeras fases, el enfermo puede experimentar reacciones lentas, irritabilidad, depresión, cambios de humor, comportamiento compulsivo o agresivo, alucinaciones o trastornos intelectuales.

Más adelante, aparece debilidad general, pérdida de la expresión facial, problemas del habla, salivación y sudoración excesivas, movimientos involuntarios de las extremidades, temblores, rigidez muscular, cambios en la marcha (caminar inclinado hacia delante), problemas de destreza y equilibrio y caídas más frecuentes.

Sin embargo, no responden a la levodopa, un fármaco utilizado para tratar la enfermedad de Parkinson.

Además de los síntomas relacionados con el daño cerebral, el manganismo también puede provocar trastornos hepáticos (cirrosis, alteraciones de las enzimas hepáticas) o cardiovasculares (aumento de la frecuencia cardiaca, disminución de la tensión arterial).

Los principales síntomas de una exposición excesiva al manganeso por inhalación son tos, bronquitis, neumonía y deterioro de la función pulmonar.