Mineral ve Eser Element Metabolizması
Mineraller ve eser elementler, kalsiyum, magnezyum ve fosfor gibi makrominerallerden demir, çinko, bakır, selenyum ve iyot gibi eser elementlere kadar insan metabolizması için gerekli inorganik mikro besinlerdir. Enzim kofaktörleri, yapısal bileşenler, elektrolitler ve hormonlar ile oksijen taşıyan proteinlerin kurucu unsurları olarak görev yapmaktadırlar. Vücut, bu elementlerin konsantrasyonlarını sıkı bir şekilde düzenlenen emilim, depolama ve geri dönüşüm süreçleri aracılığıyla sürdürmektedir.
Tanım
Mineral ve eser element metabolizması, enzim kofaktörleri, yapısal elementler, elektrolitler ve metaloproteinler ile hormonların bileşenleri olarak işlev gören temel inorganik mikro besinlerin emilimini, dağılımını, depolanmasını ve fizyolojik rollerini inceleyen bir alandır.
Kapsam
Bu konu, temel minerallerin ve eser elementlerin biyokimyasal işlevlerini, vücut içeriklerinin nasıl düzenlendiğini ve demir, çinko, bakır, selenyum, iyot, kalsiyum ve magnezyum gibi anahtar elementlerin metabolik rollerini kapsamaktadır. Mineral metabolizmasını biyokimyasal bir konu olarak ele almakta ve mineral bozukluklarının klinik yönetimini dışlamaktadır.
Temel sorular
- Demir, çinko, bakır, selenyum ve iyot hangi biyokimyasal rolleri üstlenmektedir?
- Çoğu eser element kolayca atılamazken, tüm vücut mineral dengesi nasıl düzenlenmektedir?
- Kalsiyum ve magnezyum gibi makromineraller, eser elementlerden işlevsel olarak nasıl farklılık göstermektedir?
Anahtar kavramlar
- Makromineraller ve eser elementler
- Metaloenzimler ve metal kofaktörler
- Demir ve oksijen taşınımı / redoks katalizi
- Hepcidin-ferroportin ile demir düzenlenmesi
- Kataliz ve gen düzenlemesinde çinko
- Selenyum ve selenoproteinler
- İyot ve tiroid hormonu sentezi
- Enzim ve ATP kofaktörü olarak magnezyum
Mekanizmalar
Eser elementler büyük ölçüde katalitik veya yapısal bölgelerde proteinlere bağlanarak işlev görmektedir. Demir, oksijen taşınmasını ve elektron transferini sağlayan hem ve demir-kükürt kümelerine dahil edilmektedir. Vücudun demiri atmak için düzenlenmiş bir yolu olmadığından, denge hepcidin-ferroportin ekseni (Hentze, 2010) tarafından emilim düzeyinde kontrol edilmektedir. Çinko, transkripsiyon faktörlerinin çinko parmak motifleri (zinc-finger motifs) dahil olmak üzere hem katalitik hem de yapısal roller üstlenmektedir; bakır, oksidazlarda ve demir mobilizasyonunda bir kofaktördür; selenyum, glutatyon peroksidazlar gibi selenoproteinlere selenosistein olarak dahil edilmektedir; ve iyot, tiroid hormonlarının yapısına katılmaktadır. Makromineraller arasında kalsiyum, yapısal bir mineral ve hücre içi sinyal olarak işlev görmekte, magnezyum ise ATP'yi stabilize etmekte ve birçok enzim tarafından gerekmektedir (Volpe, 2013).
Klinik önem
Mineral biyokimyası, demir eksikliğinin anemiye, iyot eksikliğinin guatr ve gelişim bozukluğuna, çinko eksikliğinin ise büyüme ve bağışıklığı bozmaya neden olduğunu açıklamaktadır. Ayrıca, bakır veya demirin bozuk işlenmesinin kalıtsal aşırı yüklenme ve eksiklik sendromlarının temelini oluşturduğu da belirtilmektedir (Hentze, 2010). Bu madde, referans ve eğitim amaçlı olup dozaj veya tedavi rehberliği sağlamamaktadır.
Epidemiyoloji
Demir, iyot ve çinko eksiklikleri, anemi, çocuk gelişimi ve bağışıklık üzerinde önemli etkileri olan, küresel çapta en yaygın mikro besin sorunları arasında yer almaktadır; bu eksikliklerin popülasyon dağılımı, eksiklik ve toksisite konusunda ele alınmaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Mineraller ve eser elementler için referans alım miktarları ve tolere edilebilir üst sınırlar, Beslenme Referans Alım çerçevesi (Dietary Reference Intake framework) (IOM, 2001) içinde tanımlanmaktadır ve entegre biyokimyasal açıklamalar standart ders kitaplarında (Ross ve diğerleri, 2014) bulunmaktadır.
Tarihçe
Minerallerin esansiyelliği aşamalı olarak belirlenmiştir: demirin kandaki rolü on dokuzuncu yüzyılda tanınmış, iyotun guatr ve tiroid fonksiyonu ile bağlantısı erken halk sağlığı tuz iyotlamasını teşvik etmiş, ve çinko, selenyum gibi eser elementlerin yirminci yüzyıldaki eksiklik çalışmaları aracılığıyla esansiyel olduğu gösterilmiştir. Bu gelişmeler, metaloproteinler ve düzenlenmiş eser element homeostazisinin modern anlayışıyla sonuçlanmıştır.
Tartışmalar
- Vücut demir durumu nasıl değerlendirilmeli ve popülasyon düzeyinde dengesi nasıl yönetilmelidir?
- Demir emilim düzeyinde düzenlendiği ve fazlasının potansiyel olarak zararlı olabileceği için, demir durumunun en iyi biyobelirteçleri ile eksikliği önleme ve aşırı yüklenmeyi engelleme arasındaki denge, beslenme biliminde aktif sorular olmaya devam etmektedir.
İlgili konular
Temel eserler
- hentze-2010-mtm
- volpe-2013
- iom-minerals-2001
Sıkça sorulan sorular
- Makromineral ile eser element arasındaki fark nedir?
- Kalsiyum, magnezyum ve fosfor gibi makromineraller daha büyük miktarlarda gereklidir ve genellikle yapısal ve elektrolit rolleri üstlenmektedir; demir, çinko, bakır ve selenyum gibi eser elementler ise çok daha küçük miktarlarda ihtiyaç duyulmakta ve esas olarak metaloproteinler içinde kofaktör olarak işlev görmektedir.
- Demir dengesi neden atılım yerine emilim düzeyinde düzenlenmektedir?
- Vücut, demiri atmak için düzenlenmiş bir yola sahip değildir; bu nedenle, tüm vücut demir içeriği esas olarak hepcidin-ferroportin sistemi aracılığıyla bağırsak emiliminin ve depolardan demir salınımının ayarlanmasıyla kontrol edilmektedir.