Ενώ το μαγγάνιο είναι ένα απαραίτητο μέταλλο που εμπλέκεται σε πολλές σωματικές λειτουργίες, τόσο η ανεπάρκεια όσο και η υπερβολική έκθεση μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα υγείας. Η διατήρηση μιας ισορροπημένης διατροφής συνήθως παρέχει αρκετό μαγγάνιο για τα περισσότερα άτομα. Ωστόσο, τα υψηλά επίπεδα έκθεσης μπορεί να είναι τοξικά, ιδιαίτερα για το κεντρικό νευρικό σύστημα.
Η χρόνια έκθεση σε μαγγάνιο μπορεί να οδηγήσει σε μια κατάσταση γνωστή ως μαγγανισμός, που χαρακτηρίζεται από συμπτώματα που μοιάζουν με τη νόσο Πάρκινσον, όπως τρόμο, μυϊκή δυσκαμψία και γνωστικές διαταραχές.
Νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science Signaling χρησιμοποιεί συστήματα μοντέλων και ανθρώπινα νευρικά κύτταρα για να δείξει τους μηχανισμούς με τους οποίους το μαγγάνιο προκαλεί βλάβη στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Η μελέτη προτείνει επίσης ότι η βιταμίνη βιοτίνη μπορεί να έχει προστατευτική δράση, δυνητικά μετριάζοντας τη βλάβη που προκαλείται από το μαγγάνιο.
«Η έκθεση σε νευροτοξικά μέταλλα όπως το μαγγάνιο έχει συνδεθεί με την ανάπτυξη του παρκινσονισμού», δήλωσε ο Sarkar Souvarish, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Ιατρικού Κέντρου του Ρότσεστερ και επικεφαλής συγγραφέας του μελέτη.
«Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε μη στοχευμένη μεταβολομική χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης και προηγμένους υπολογισμούς χημειοπληροφορικής σε ένα πρόσφατα αναπτυγμένο μοντέλο παρκινσονισμού, οδηγώντας μας στην ανακάλυψη του μεταβολισμού της βιοτίνης ως τροποποιητή στον νευροεκφυλισμό που προκαλείται από μαγγάνιο».
Κατανόηση της βλάβης του μαγγανίου στον εγκέφαλο
Η χρόνια επαγγελματική και περιβαλλοντική έκθεση στο μαγγάνιο, συνήθως από αναθυμιάσεις συγκόλλησης και ορισμένες πηγές αγροτικού πόσιμου νερού, αυξάνει τον κίνδυνο του συνδρόμου Πάρκινσον, το οποίο περιλαμβάνει παρόμοια αλλά διακριτά νευρολογικά συμπτώματα της νόσου του Πάρκινσον. Το μαγγάνιο έχει αποδειχθεί στο παρελθόν ότι συνδέεται με την πρωτεΐνη άλφα-συνουκλεΐνη, προκαλώντας την κακή αναδίπλωση και τη συσσώρευσή της στον εγκέφαλο.
Χρησιμοποιώντας τη μύγα Drosophila, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μοντέλο που μιμείται την επαγγελματική έκθεση σε μαγγάνιο στους ανθρώπους και διαπίστωσαν ότι το μαγγάνιο προκάλεσε κινητικά ελλείμματα, μιτοχονδριακή και λυσοσωμική δυσλειτουργία, απώλεια νευρώνων και μειωμένη διάρκεια ζωής στις μύγες.
Η ερευνητική ομάδα επικύρωσε αυτά τα ευρήματα χρησιμοποιώντας ανθρώπινους ντοπαμινεργικούς νευρώνες που προέρχονται από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSC) και έδειξε ότι η έκθεση σε μαγγάνιο καταστρέφει επιλεκτικά αυτά τα κύτταρα. Η απώλεια των κυττάρων που παράγουν ντοπαμίνη είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της νόσου Πάρκινσον και του συνδρόμου Πάρκινσον.
Η βιοτίνη
Η έρευνα δείχνει ότι η βιταμίνη Β βιοτίνη, ένα μικροθρεπτικό συστατικό που συντίθεται από βακτήρια του εντέρου, ενισχύει την παραγωγή ντοπαμίνης στον εγκέφαλο. Το συμπλήρωμα βιοτίνης ανέστρεψε τη νευροτοξικότητα σε μύγες και νευρώνες που προέρχονται από το iPSC, βελτιώνοντας τη λειτουργία των μιτοχονδρίων και μειώνοντας την απώλεια κυττάρων.
Αυτό το εύρημα ευθυγραμμίζεται με μια αυξανόμενη επιστημονική αναγνώριση ότι η νόσος Πάρκινσον είναι μια πολυσυστημική διαταραχή, με πρώιμα συμπτώματα να εμφανίζονται συχνά στο έντερο και ότι οι αλλαγές στο μικροβίωμα του εντέρου μπορεί να συμβάλλουν στην ασθένεια.
«Τα συμπληρώματα βιοτίνης δείχνουν δυνατότητες ως θεραπευτική στρατηγική για τον μετριασμό του νευροεκφυλισμού που προκαλείται από το μαγγάνιο και η ασφάλεια και η ανεκτότητα της βιοτίνης στον άνθρωπο την καθιστούν υποψήφια για περαιτέρω εξερεύνηση», δήλωσε ο Souvarish. «Τα πρεβιοτικά πλούσια σε βιοτίνη ή τα προβιοτικά που παράγουν βιοτίνη θα μπορούσαν να παρέχουν επιλογές μη φαρμακολογικής παρέμβασης, αλλά πρέπει να γίνουν περισσότερες μελέτες».
Περισσότερες πληροφορίες: Biotin rescues manganese-induced Parkinson’s disease phenotypes and neurotoxicity, Science Signaling (2025). DOI: 10.1126/scisignal.adn9868.
