Metabolisme Mineral dan Elemen Jejak

Mineral dan elemen jejak adalah mikronutrien anorganik yang esensial bagi metabolisme manusia, mulai dari makromineral seperti kalsium, magnesium, dan fosfor hingga elemen jejak seperti besi, seng, tembaga, selenium, dan yodium. Mereka berfungsi sebagai kofaktor enzim, komponen struktural, elektrolit, serta konstituen hormon dan protein pembawa oksigen, dan tubuh menjaga konsentrasinya melalui penyerapan, penyimpanan, dan daur ulang yang diatur secara ketat.

Definition

Metabolisme mineral dan elemen jejak adalah studi tentang penyerapan, distribusi, penyimpanan, dan peran fisiologis mikronutrien anorganik esensial, yang berfungsi sebagai kofaktor enzim, elemen struktural, elektrolit, dan komponen metaloprotein serta hormon.

Scope

Topik ini mencakup fungsi biokimia mineral esensial dan elemen jejak, bagaimana kandungan tubuhnya diatur, dan peran metabolik elemen kunci termasuk besi, seng, tembaga, selenium, yodium, kalsium, dan magnesium. Topik ini memperlakukan metabolisme mineral sebagai topik biokimia dan tidak mencakup penanganan klinis gangguan mineral.

Core questions

• Peran biokimia apa yang dimainkan oleh besi, seng, tembaga, selenium, dan yodium?
• Bagaimana keseimbangan mineral seluruh tubuh diatur ketika sebagian besar elemen jejak tidak dapat dengan mudah diekskresikan?
• Bagaimana makromineral seperti kalsium dan magnesium berbeda secara fungsional dari elemen jejak?

Key concepts

• Makromineral versus elemen jejak
• Metaloenzim dan kofaktor logam
• Besi dan transportasi oksigen / katalisis redoks
• Regulasi besi hepcidin-ferroportin
• Seng dalam katalisis dan regulasi gen
• Selenium dan selenoprotein
• Yodium dan sintesis hormon tiroid
• Magnesium sebagai kofaktor enzim dan ATP

Mechanisms

Elemen jejak bekerja sebagian besar dengan mengikat protein pada situs katalitik atau struktural. Besi dimasukkan ke dalam gugus heme dan besi-sulfur yang memungkinkan transportasi oksigen dan transfer elektron, dan karena tubuh tidak memiliki jalur yang diatur untuk mengeluarkan besi, keseimbangan dikendalikan pada penyerapan oleh sumbu hepcidin-ferroportin (Hentze, 2010). Seng memiliki peran katalitik dan struktural, termasuk motif jari seng dari faktor transkripsi; tembaga adalah kofaktor dalam oksidase dan dalam mobilisasi besi; selenium dimasukkan sebagai selenocystein ke dalam selenoprotein seperti glutation peroksidase; dan yodium dibangun menjadi hormon tiroid. Di antara makromineral, kalsium bertindak sebagai mineral struktural dan sinyal intraseluler, dan magnesium menstabilkan ATP serta dibutuhkan oleh banyak enzim (Volpe, 2013).

Clinical relevance

Biokimia mineral menjelaskan mengapa defisiensi besi menyebabkan anemia, defisiensi yodium menyebabkan gondok dan gangguan perkembangan, dan defisiensi seng mengganggu pertumbuhan dan kekebalan, serta mengapa penanganan tembaga atau besi yang terganggu mendasari sindrom kelebihan dan defisiensi yang diwariskan (Hentze, 2010). Entri ini untuk referensi dan edukasi dan tidak memberikan panduan dosis atau pengobatan.

Epidemiology

Defisiensi besi, yodium, dan seng termasuk di antara masalah mikronutrien yang paling luas secara global, dengan dampak besar pada anemia, perkembangan anak, dan kekebalan; distribusi populasi defisiensi ini dibahas dalam topik defisiensi-dan-toksisitas.

Evidence & guidelines

Asupan referensi dan batas atas yang dapat ditoleransi untuk mineral dan elemen jejak didefinisikan dalam kerangka Dietary Reference Intake (IOM, 2001), dan penjelasan biokimia terintegrasi ditemukan dalam buku teks standar (Ross et al., 2014).

History

Esensialitas mineral ditetapkan secara progresif: peran besi dalam darah diakui pada abad kesembilan belas, hubungan yodium dengan gondok dan fungsi tiroid mendorong yodisasi garam kesehatan masyarakat awal, dan elemen jejak seng, selenium, dan lainnya ditunjukkan sebagai esensial melalui studi defisiensi pada abad kedua puluh, yang berpuncak pada pemahaman modern tentang metaloprotein dan homeostasis elemen jejak yang diatur.

Debates

Bagaimana status besi tubuh harus dinilai dan keseimbangannya dikelola pada tingkat populasi?

Karena besi diatur pada penyerapan dan berpotensi berbahaya jika berlebihan, biomarker terbaik dari status besi dan keseimbangan antara mencegah defisiensi dan menghindari kelebihan tetap menjadi pertanyaan aktif dalam ilmu gizi.

Seminal works

• hentze-2010-mtm
• volpe-2013
• iom-minerals-2001

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara makromineral dan elemen jejak?

Makromineral seperti kalsium, magnesium, dan fosfor dibutuhkan dalam jumlah yang lebih besar dan seringkali berfungsi sebagai peran struktural dan elektrolit, sedangkan elemen jejak seperti besi, seng, tembaga, dan selenium dibutuhkan dalam jumlah yang jauh lebih kecil dan bertindak terutama sebagai kofaktor dalam metaloprotein.

Mengapa keseimbangan besi diatur pada penyerapan daripada oleh ekskresi?

Tubuh tidak memiliki jalur yang diatur untuk mengeluarkan besi, sehingga kandungan besi seluruh tubuh dikendalikan terutama dengan menyesuaikan penyerapan usus dan pelepasan besi dari cadangan melalui sistem hepcidin-ferroportin.