Molybden: Jaké jsou jeho účinky na organismus? Zdroje potravin + příznaky nedostatku a nadbytku

Základní charakteristiky prvku

Molybden je základní chemický prvek. Je klíčovou složkou živých organismů, nezbytnou pro jejich přežití.

Má chemickou značku Mo, která je odvozena z latinského slova molybdaenum.

Jeho název pochází ze starořeckého slova "molybdos", které se překládá jako olovo. Toto nesprávné pojmenování vychází ze skutečnosti, že lidé si na základě stejného vzhledu často pletli molybdenové rudy s olověnými nebo grafitovými rudami.

Navíc název olovo byl ve starověku univerzálním názvem pro jakýkoli černošedý minerál, který zanechával stopy na papíře nebo jiných površích.

Historie objevu molybdenu sahá do roku 1778, kdy jej švédský chemik Carl Wilhelm Scheele identifikoval jako neznámý prvek v minerálu molybdenitu.

Tento minerál však lidé znali mnohem dříve, právě proto, že byl dlouho mylně považován za olověnou rudu nebo grafit.

Molybden byl poprvé izolován jako kov v roce 1781 švédským chemikem Peterem Jacobem Hjelmem, který mu také dal jméno.

Molybden je prvek 6. skupiny periodické tabulky chemických prvků a nachází se v 5. periodě.

Je zařazen do skupiny prvků nazývaných přechodné prvky nebo také přechodné kovy.

Tento název pochází z doby, kdy chemici přisuzovali prvkům uprostřed periodické tabulky přechodné vlastnosti mezi alkalickými kovy a nekovy.

Molybden je lesklý kov stříbrošedé barvy. Je kujný a vysoce odolný proti korozi.

Má jednu z nejvyšších teplot tání ze všech prvků. Za normální teploty nereaguje s vodou ani se vzduchem.

Tabulkový přehled základních chemických a fyzikálních informací o molybdenu

Molybden je prvek rozšířený ve vesmíru, v zemské kůře, vodách, půdě a v neposlední řadě plní důležité funkce v živých organismech, včetně lidského těla.

Molybden se v přírodě nevyskytuje ve volné formě. Nejčastěji je součástí minerálů. Patří k nim molybdenit (MoS2), wulfenit (PbMoO4), powellit (CaMoO4) nebo ferrimolybdit.

Z hlediska průmyslového využití se největší podíl vyrobeného molybdenu používá v metalurgii při výrobě slitin (např. litiny, oceli).

Molybden dodává výsledným výrobkům jedinečnou pevnost, tvrdost, elektrickou vodivost a odolnost proti opotřebení nebo korozi.

Dále se molybden a jeho sloučeniny mohou uplatnit jako:

• Součást elektrod, elektrických nebo elektronických součástek, díky své vysoké teplotě tání
• Účinné pevné mazivo, zejména při vysokých teplotách (při kterých se oleje rozkládají)
• Katalyzátor v ropném průmyslu
• Látka, která zlepšuje přilnavost barev a laků ke kovům
• Pigment v plastech nebo keramice
• Hnojivo pro rostliny
• Součást krmiv pro zvířata
• Radioaktivní izotop v lékařských zobrazovacích metodách

Jaká je biologická funkce molybdenu?

Molybden je jedním ze základních stopových prvků lidského těla. Je potřebný pouze ve stopovém, tj. malém množství. Jeho přítomnost je přesto nezbytná a jeho nedostatek může mít fatální následky.

Tělo si molybden nedokáže vyrobit samo a je závislé na jeho příjmu z vnějšího prostředí.

Potřeba molybdenu v lidském těle úzce souvisí s fungováním některých enzymů. Molybden působí jako kofaktor těchto enzymů, které se následně mohou podílet na urychlování různých chemických reakcí - tzv. katalýze.

Kofaktory jsou nízkomolekulární chemické látky, které jsou připojeny k molekule enzymu (jsou nebílkovinnou složkou enzymu). Jejich význam spočívá v tom, že jsou pro funkci enzymů nezbytné. Bez jejich přítomnosti by enzymy nevykazovaly žádnou aktivitu.

Hlavní úlohou kofaktorů je přenášet atomy nebo skupiny atomů během chemické reakce, které se enzym účastní.

Biologický význam molybdenu byl popsán v podstatě až s objevem prvních enzymů obsahujících molybden v 50. letech 20. století.

Molybden jako samostatný prvek nemá v organismu žádnou roli, protože v této formě je neaktivní. Významným se stává až tehdy, když vytvoří komplex s enzymem.

Z toho vyplývá, že biologicky aktivní formou molybdenu v našem těle je organická molekula – molybdenový kofaktor.

Existují dva typy molybdenových kofaktorů, které se výrazně liší strukturou.

Prvním je molybdenový kofaktor obsahující ionty železa (zkráceně FeMoCo), který je součástí enzymu nitrogenázy. Tento enzym nemá vliv na člověka, ale vyskytuje se u některých bakterií. Slouží k fixaci dusíku z atmosféry.

Druhým typem je molybdenový kofaktor na bázi pterinu (zkráceně MoCo). Je součástí více než 100 různých typů enzymů, včetně těch v lidském těle.

U člověka byly dosud identifikovány pouze 4 enzymy, které pro svou činnost vyžadují přítomnost molybdenu jako kofaktoru – konkrétně sulfidooxidáza, xantinoxidáza, aldehydoxidáza a mitochondriální amidoximredukční složka.

Nazývají se také metaloenzymy. Jejich úlohou je katalyzovat (tj. urychlovat) oxidačně-redukční reakce sloučenin obsahujících prvky, jako je síra, uhlík nebo dusík.

Sulfidoxidáza je enzym, který katalyzuje přeměnu siřičitanů SO₃^2- na sírany SO₄^2-. Jedná se o oxidační reakci.

Tato reakce je důležitým krokem v procesu odbourávání a degradace aminokyselin obsahujících síru, tedy cysteinu a methioninu v těle.

Nedostatek sulfidooxidázy může vést ke vzniku závažných neurologických poruch.

Sulfidooxidáza se dokonce podílí na odbourávání siřičitanů v potravě. Siřičitany jsou totiž běžnými přídatnými látkami v potravinách – víně, nápojích, sýrech nebo ovoci, kde působí jako konzervanty nebo antioxidanty.

Enzym xantinoxidáza katalyzuje rozklad purinů, které jsou základními stavebními kameny nukleových kyselin DNA a RNA. Konečným produktem této rozkladné reakce je kyselina močová.

Absence xantinoxidázy v těle může vést k toxicitě a dokonce k poškození genetické informace buněk.

Význam aldehydoxidázy spočívá především v tom, že se podílí na metabolismu léčiv a toxických sloučenin. Kromě toho katalyzuje hydroxylační reakce sloučenin různé povahy.

Kvarteto enzymů obsahujících molybden doplňuje enzym zvaný mitochondriální amidoxim redukující složka (mARC).

Tento enzym se podílí na metabolismu prekurzorů léčiv.

Prekurzor léčiva je neaktivní forma léčiva, která se po přijetí do organismu metabolizuje za vzniku aktivního léčiva schopného působit jako produkt.

Prekurzory léčiv nejčastěji vznikají zavedením atomu kyslíku do molekuly aktivního léčiva. Enzym mARC dokáže tuto kyslíkovou vazbu v molekule redukovat, a je tak zodpovědný za vznik aktivní formy léčiva.

Kromě výše uvedených primárních funkcí molybdenových enzymů můžeme zmínit také jejich zapojení do redukce dusitanů na oxid dusnatý. Ten následně reguluje kontrakci cév, krevní tlak, buněčné dýchání nebo také ochranu buněk před stresem.

Molybden – od příjmu po vylučování

Absorpce

Hlavní cestou, kterou se molybden dostává do těla, je příjem molybdenu v potravinách nebo pitné vodě.

Aby se molybden mohl vstřebat trávicím traktem, musí být v šestimocné formě Mo⁶⁺, nejčastěji v kombinaci s kyslíkem jako oxyaniont.

Místem absorpce je žaludek a tenké střevo. Vyšší míra absorpce je v tenkém střevě.

Molybden se vstřebává poměrně rychle a absorbuje se přibližně 88–93 % celkového příjmu stravou.

Množství absorbovaného molybdenu závisí nejen na množství molybdenu ve stravě, ale také na složení současně přijímané potravy.

V případě současného příjmu mědi a síranů vznikají nerozpustné komplexy molybdenu, síry a mědi, a tím je zabráněno vstřebávání těchto prvků.

Distribuce

Absorbovaný molybden opouští trávicí trakt. Dostává se do krve, odkud je distribuován do různých částí těla.

Obvykle je ve formě Mo⁴⁺ nebo Mo⁶⁺ a je vázán na síru nebo kyslík.

V těle dospělého člověka se nachází přibližně 9 mg molybdenu. Z toho je většina jako součást molybdenových enzymů. Největší množství se koncentruje v játrech, ledvinách, tenkém střevě a nadledvinách.

Nachází se však také v zubech nebo kostech.

Fyziologická koncentrace molybdenu v krvi je přibližně 0,6 ng/ml. Jeho hodnota však závisí také na příjmu molybdenu ve stravě.

Patologicky zvýšené koncentrace molybdenu v krvi jsou pozorovány u pacientů s akutními zánětlivými onemocněními jater způsobenými viry a u pacientů s poškozením jater způsobeným alkoholem.

Vylučování

Hlavní cestou vylučování molybdenu je moč. Čím vyšší je příjem molybdenu v potravě, tím vyšší je míra jeho vylučování.

Regulace vylučování molybdenu je nejdůležitějším krokem při udržování homeostázy molybdenu, tj. udržování jeho hladiny na fyziologické úrovni.

Malé množství molybdenu se z těla odstraňuje také ve stolici. Jedná se především o podíl, který se nevstřebal v trávicím traktu a je z těla přímo vyloučen.

Je třeba zmínit také eliminaci prostřednictvím žluči. Spolu se žlučí se molybden dostává do střev a následně je z těla vylučován opět stolicí.

Proces vylučování molybdenu je pravděpodobně ovlivněn přítomností mědi a síranů v organismu. Tato interakce vede ke zvýšenému vylučování molybdenu ledvinami do moči.

Jaký je doporučený denní příjem molybdenu?

Doporučení pro průměrný denní příjem molybdenu nebyla stanovena z důvodu nedostatku údajů.

Evropský úřad pro bezpečnost potravin však zveřejňuje hodnoty pro přiměřený příjem molybdenu. Adekvátní příjem je průměrná hodnota stanovená na základě pozorování. Předpokládá se, že odpovídá potřebám populace.

Kromě toho je stanovena také horní hranice příjmu molybdenu, která je pro člověka ještě tolerovatelná.

Tento limit představuje maximální dlouhodobý denní příjem molybdenu ze všech zdrojů, při kterém neexistuje riziko nepříznivých zdravotních účinků.

Tabulkový přehled přiměřeného denního příjmu a horní hranice příjmu molybdenu podle věku

Zdroje molybdenu ve stravě

Nejdůležitějším zdrojem molybdenu pro člověka je potrava a v menší míře pitná voda.

Potraviny bohaté na molybden jsou především luštěniny (fazole, hrách, čočka), listová zelenina, obiloviny a výrobky z nich (pšenice, oves), rýže, ořechy, slunečnicová semena, mléko a mléčné výrobky.

V menší míře maso a vnitřnosti, např. játra.

Obsah molybdenu se v jednotlivých potravinách liší. Závisí na druhu potraviny a také na koncentraci molybdenu v půdě, na které byla rostlinná potravina vypěstována. V případě živočišných produktů záleží na charakteru krmiva pro zvířata.

Zásaditější půdy obvykle obsahují vyšší množství molybdenu.

Zdrojem molybdenu mohou být také doplňky stravy. V současné době jsou na trhu dostupné pouze vícesložkové přípravky, které obsahují molybden mezi ostatními složkami.

Jedná se o různé multivitaminové nebo minerální doplňky. V nich se molybden nachází ve formě molybdenanu amonného nebo molybdenanu sodného.

Obvykle se však používá také ve formě chloridů nebo solí kyseliny citronové.

Jaké jsou důsledky nedostatku molybdenu?

Stejně jako v případě jiných minerálů nebo stopových prvků je důležité udržovat koncentrace molybdenu ve fyziologickém rozmezí.

Jen tak může být tento prvek pro tělo prospěšný a bezpečný.

Jakákoli výrazná odchylka od stanovených hodnot může mít za následek vznik a rozvoj zdravotních komplikací.

Mohou nastat dvě situace – výskyt nadměrného množství molybdenu v organismu nebo naopak jeho nedostatek či nedostatečná funkce.

Nedostatek molybdenu a jeho důsledky

Zásobování organismu molybdenem probíhá především prostřednictvím potravy.

Je tedy logické, že nedostatečný příjem potravin bohatých na molybden může být první příčinou jeho nedostatku.

Nedostatek molybdenu v těle v důsledku nízkého příjmu potravy je však vzácný a u lidí se téměř nevyskytuje.

Jediným zaznamenaným případem (z roku 1981), kdy se nedostatek vyvinul v důsledku nízkého příjmu molybdenu, byl pacient s Crohnovou chorobou. Ten několik měsíců dostával celkovou parenterální výživu bez přídavku molybdenu.

Příznaky pozorované u tohoto pacienta byly nevolnost, zrychlené dýchání a srdeční frekvence, problémy se zrakem a kóma. Laboratorní testy odhalily poruchu tvorby kyseliny močové a poruchu metabolismu aminokyselin obsahujících síru.

Existence narušené funkce molybdenu je mnohem pravděpodobnější ve srovnání s nedostatkem molybdenu v organismu.

V tomto případě je do těla přijímáno dostatečné množství tohoto stopového prvku, ale i tak nefunguje správně.

Aby se aktivita molybdenu projevila, musí být součástí enzymu ve formě molybdenového kofaktoru - MoCo.

Proces tvorby MoCo se skládá z několika kroků. Jakákoli chyba v tomto procesu způsobí nesprávnou syntézu MoCo.

Protože MoCo je základní složkou čtyř již zmíněných enzymů, bude mít porucha jeho tvorby následně negativní vliv na fungování molybdenových enzymů.

Defekty ve správné syntéze MoCo se nazývají mutace (bylo identifikováno více než 60 druhů). Jsou velmi vzácnými vrozenými vadami.

Mutace v tvorbě MoCo mohou vést k dysfunkci buď všech molybdenových enzymů, nebo pouze jednoho konkrétního.

Důsledky špatné funkce molybdenových enzymů jsou:

1. Deficit sulfidooxidázy

• Hromadění sloučenin síry v těle (protože nejsou odbourávány enzymem)
• Výskyt neurologických poruch a závažné opoždění vývoje jedince

2. Nedostatek xantinoxidázy

• Hromadění purinových derivátů v těle a v moči (protože nejsou enzymem odbourávány)
• Nízká hladina kyseliny močové v krvi (snížení antioxidační funkce krve)

3. Nedostatek všech enzymů

• U novorozenců se vyskytují problémy s příjmem potravy, záchvaty, nadměrný pláč, změna polohy čočky
• V prvních letech života se jedinci nemohou pohybovat, nekomunikují s okolím, jsou závislí na krmení a jejich celkový duševní vývoj je pozastaven
• Obvykle končí smrtí v prvních letech života

Nadbytek molybdenu a jeho důsledky

Molybden sám o sobě ani jeho sloučeniny nepředstavují pro lidský organismus významné riziko, a to ani při vysokých dávkách. Pravděpodobnost toxicity vyvolané molybdenem je relativně nízká.

Bylo zaznamenáno několik případů, kdy nadměrný příjem molybdenu (vzhledem k jeho vysoké koncentraci v půdě) vedl k příznakům, jako jsou bolesti kloubů, zvýšená kyselina močová v moči, zvýšený obsah molybdenu v krvi nebo příznaky podobné dně.

Povaha těchto příznaků naznačuje, že zvýšený příjem molybdenu také zvyšuje produkci a aktivitu molybdenových enzymů.

Závažná toxicita molybdenu byla dosud pozorována pouze u zvířat, konkrétně u přežvýkavců.

Nadměrný příjem molybdenu snižuje rychlost vstřebávání mědi v důsledku tvorby nevstřebatelných komplexů.

Sekundárně vzniká nedostatek mědi a toto onemocnění se nazývá molybdenóza nebo hypokupróza. Projevuje se silnými průjmy, nechutenstvím, šedivěním srsti, ztuhlostí končetin, anémií a dokonce neplodností.

Vznik nedostatku mědi při požití nadměrných dávek molybdenu tedy může být rizikem i pro člověka, ale vzniká velmi vzácně.

Interakce molybdenu s mědí se v současné době používá při léčbě Wilsonovy choroby. Jedná se o poruchu metabolismu mědi, při níž dochází k nadměrnému hromadění mědi v těle. Podávání molybdenu snižuje podíl volné mědi v krvi, čímž zabraňuje jejímu ukládání v tkáních a toxicitě