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Manganese

Allgemeines

Mangan ist ein graues, sehr hartes aber sprödes unedles Schwermetall. Es besitzt im Periodensystem der Elemente die Ordnungszahl 25 und das chemische Symbol Mn. Bereits in Höhlenmalereien wurde Mangan in Form des Braunsteins verwendet. Es wurde das erste Mal im Jahr 1774 von dem schwedischen Chemiker Johann Gottlieb Gahn (1745-1818) aus Braunstein und Kohle gewonnen. Es ist das 14. häufigste Element in der Erdhülle. Reines Mangan kommt auf der Erde nicht vor, es liegt vor allem als Braunstein (Mangandioxid, MnO2) oder als Manganblende (Mangansulfid, MnS) vor. Eine technische Bedeutung besitzt Mangan besonders als Zusatz bei der Stahlherstellung. Derartige Manganstähle werden auf Grund ihrer Härte, Haltbarkeit und Wärmebeständigkeit beispielsweise im Schienenbau, bei Gewindebohren oder Schmiedewerkzeugen eingesetzt.
Mangan ist für den Menschen ein essentielles, also lebensnotwendiges, Spurenelement. Der Körper benötigt es für das Wachstum der Knochen, außerdem ist es an der Bildung verschiedener Enzyme beteiligt. Der menschliche Körper enthält etwa 10 bis 40 mg Mangan. Davon befinden sich ca. 40 Prozent in den Knochen. Weiterhin ist Mangan in der Leber, den Nieren, im Pankreas, in den Muskeln sowie in Haarpigmenten zu finden.


Funktionen im Körper

Mangan ist an einigen wichtigen Vorgängen im menschlichen Körper maßgeblich beteiligt, indem das Spurenelement für die Funktion verschiedener Enzyme unabdingbar ist. So ist Mangan beispielsweise am Aufbau von Knorpel- und Knochengewebe beteiligt. Es aktiviert das Enzym Glykosyltransferase, welches an der Proteoglykansynthese (Chondroitinsulfat) in Knorpel und Knochen beteiligt ist. Durch die Aktivierung der Pyruvat-Carboxylase wirkt Mangan auch an der Glukoneogenese mit, also an der Neubildung von Glukose. Weiterhin aktiviert Mangan das Enzym Arginase, das im Harnstoffzyklus eine Rolle spielt, und Pankreasenzyme, die beim Abbau von Eiweißbausteinen (Aminosäuren) beteiligt sind. Ferner ist Mangan für die Synthese und die Freisetzung von Insulin erforderlich. Über die Produktion von Prothrombin ist es an der Blutgerinnung beteiligt. Mit ATP (Adenosintriphosphat) kann Mangan einen Mn-ATP-Komplex bilden und anstelle von Magnesium als Kofaktor fungieren. ATP ist die Schlüsselsubstanz der biologischen Energieübertragung.

Mangan ist weiterhin an der Herstellung von Melanin (Pigmente) und Dopamin (Neurotransmitter) beteiligt. Es aktiviert zudem eine Reihe von Enzymen, die beispielsweise als Antioxidans wirken (Mn-Superoxiddismutase) und für die Verwertung von Vitamin B1 wichtig sind (Phosphatase).


Mangan in Lebensmitteln

Wenn man von wenigen Ausnahmen, wie beispielsweise Schnecken und Innereien, absieht, enthalten tierische Lebensmittel prinzipiell weniger Mangan als pflanzliche.

Besonders reich an Mangan sind einige Getreideprodukte, z.B. Haferflocken, Weizenkeime und Sojamehl. Von den Gemüsesorten zeichnen sich Sojabohnen, Knoblauch und weiße Bohnen durch einen höheren Mangangehalt aus. Von den Früchten haben Ananas, Heidelbeeren und Himbeersaft besonders viel Mangan. Ferner enthalten Nüsse, Schokolade und einige Gewürze, wie z.B. Zimt, Ingwer, schwarzer Pfeffer und gemahlene Nelken hohe Mengen an Mangan.

Manganreiche Lebensmittel enthalten pro 100 g etwa:

  • Reis 1,1 mg
  • Hirse 1,9 mg
  • Weizenvollkornbrot 2,5 mg
  • Haselnüsse 3 mg
  • Weizenvollkornmehl 3,5 mg
  • Weizenkleie 3,7 mg
  • Sojamehl 4 mg
  • Haferflocken 4,5 mg

3,5 mg Mangan (mittlerer Tagesbedarf) sind etwa enthalten in:

  • 75 g Haferflocken
  • 95 g Weizenkleie
  • 115 g Getreide
  • 140 g Weizenvollkornbrot
  • 175 g Hülsenfrüchte
  • 320 g Reis oder Roggenbrot
  • 1200 g Fisch, Fleisch, Käse oder Speisequark

Mangelerscheinungen

Im Blut kann die Konzentration von Mangan bestimmt werden, die im Vollblut normalerweise zwischen 7,0-10,5 µg/l liegt und im Blutserum 0,3-1,1 µg/l.
Unterversorgungen mit Mangan kommen nicht besonders häufig vor, daher sind einige Symptome von Manganmangel bislang nur im Tierreich beobachtet worden. So kommt es beispielsweise bei Wiederkäuern durch einen Manganmangel zu Fettstoffwechselstörungen, die sich in Form einer Hypocholesterinämie, also einer verminderten Cholesterinkonzentration, äußern. Ferner wurden bei Tieren ein Gewichtsverlust, Wachstumsstörungen, Osteoporose und Funktionsstörungen der Geschlechtsorgane beobachtet. Weiterhin kommt es zu Gerinnungsstörungen, die auf eine verlängerte Prothrombinzeit beruhen, und zu Störungen des Kohlenhydratstoffwechsels. Ferner können Knorpel- oder Knochendeformationen auftreten.


Überdosierung und Vergiftung

Überdosierungen mit Mangan werden äußerst selten beobachtet. Bei Arbeitern im Bergbau sind allerdings Vergiftungen mit Manganoxid (Braunstein) bekannt. Ferner können Arbeiter der manganverarbeitenden Industrie sowie Stahlarbeiter an einer Manganvergiftung leiden. Daher ist die Manganvergiftung bei den besonders gefährdeten Berufsgruppen auch eine entschädigungspflichtige Berufskrankheit.

Die akute Vergiftung führt zu einer schweren Lungenentzündung (Pneumonie). Bei chronischen Vergiftungen kommt es zu einer Enzephalitis (Hirnhautentzündung), die sich durch parkinsonähnliche Symptome äußert. Es kommt zu Tremor, Muskelsteifheit sowie Störungen der Konzentration und des Gedächtnisses. Besonders charakteristisch für die Parkinsonsymptomatik ist eine Zitterschrift, bei der das Geschriebene immer kleiner wird.
Die Behandlung einer Manganvergiftung ist meist nur symptomatisch, d.h. es werden nur die Symptome und nicht die Ursachen therapiert. Bei einer chronischen Vergiftung kann das Parkinsonmittel Levodopa gegeben werden.


Bedarf

Der Bedarf an Mangan beträgt, laut Empfehlung der deutschen Gesellschaft für Ernährung, für Kinder unter 7 Jahren 1 bis 2 mg, für ältere Kinder, Jugendliche und Erwachsene 2 bis 5 mg täglich. Normalerweise kann man davon ausgehen, dass bei einer ausgewogenen Ernährung der Manganbedarf gedeckt wird. Verschiedene Faktoren können jedoch zu einem Manganmangel führen:

Ein vermehrter Bedarf an Mangan kann durch schlechte Ernährung entstehen, beispielsweise wenn große Mengen an einfachen Kohlenhydraten (Zucker) zugeführt werden. Ferner kann bei einer länger andauernden künstlichen (parenteralen) Ernährung der Manganbedarf erhöht sein. Alkoholiker haben ebenfalls häufig einen erhöhten Bedarf. Weiterhin kann die vermehrte Zufuhr anderer Mineralien, wie z.B. Kalzium, Eisen, Phosphat und Zink, zu einem Manganmangel führen. Der Grund hierfür liegt darin, dass sich die Mineralien bei der Resorption gegenseitig behindern. Auch erhöhter oxidativer Stress (vermehrtes Anfallen hochreaktiver Oxidantien, also freier Radikale) kann möglicherweise zu einem erhöhten Manganbedarf führen.


Bedarf im Sport

3-5mg am Tag zu den Mahlzeiten.

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