Г.А. Бабенко (1953) установив, що з віком вміст марганцю в мозку й у різних відділах його зазнає певних змін.
У сірій речовині кори мозку й у мозочку людини марганцю утримується більше, ніж у зоровому бугрі і білій речовині. Звертає на себе увагу і той факт, що вміст марганцю в сірій речовині кори мозку, у мозочку і зоровому бугрі, поступово підвищуючи до моменту народження плоду, збільшується в перші роки самостійного життя і знижується після 50 років до рівня, виявленого до 10-му місяця внутрішньоутробного періоду життя. Вміст марганцю в білій речовині мозку підвищується відповідно віку.
Зміни рівня марганцю в інших тканинах і органах людини в період самостійного життя не вивчені. Наявні в літературі зведення про вміст цього мікроелемента в тканинах і органах дорослих людей (табл. 2) свідчать про нерівномірний його розподіл між тканинами й органами.
У найбільших концентраціях марганець утримується в кістах і печінці, у мінімальних - у тканині легенях і м'язі серця. Якщо ж порівнювати вміст його в людини в період внутрішньоутробного життя, то виявляється, що у всіх тканинах і органах дорослих людей, за винятком мозку, рівень марганцю знижений.
В.А. Леонов і Г.Г. Гацко (І960) установили деякі особливості кількісного вмісту марганцю в крові при вагітності, що показують значне підвищення його (22,4 мкг %) у порівнянні зі вмістом його в невагітних жінок (14,6 мкг %). У крові новонароджених дітей як доношених, так а недонесених знайдений більш високий вміст марганцю (23,2 мкг %) у порівнянні з дорослими (14,6± ±3,7 мкг %). Крім того, виявлена тенденція до наростання вмісту марганцю в крові немовлят паралельно з віком матерів.
Таблиця 2. Вміст марганцю в тканинах і органах людини
| Назва органу | За А.І. Войнару (1960), мг% в розрахунку на свіжу речовину | За І.С. Гулько (1960), мкг%в розрахунку на свіжу речовину | За Л.І. Котляревським (1961), мг% в розрахунку на свіжу речовину |
| Кров | 0,001 | 12 | 0,002 |
| Мозок | 0,028—0,030 | — | — |
| Печінка | 0,170—0,205 | 25 | 0,175 |
| Нирки | 0,060—0,061 | 52 | 0,075 |
| Серце | 0,021—0,032 | — | — |
| Селезенка | 0,022—0,032 | 21 | 0,021 |
| Легені | 0,022 | 22 | 0,020—0,040 |
| М`язи | 0,050 | — | 0,017 |
| Підшлункова залоза | 0,076 | 5,0 | 0,076—0,115 |
| Лімфатичні узлы | 0,063 | — | — |
| Кістики трубчасті | 0,300 | — | — |
| Щитовидна залоза | — | — | 0,049 |
| Наднирники | 0,013 |
У той же час Е.П. Гребенников, порівнюючи процентний вміст марганцю в розрахунку на золу в крові новонароджених дітей і вагітних, а також невагітних жінок, не відзначив істотної різниці (0,0012- 0,0011% у розрахунку на золу).
Н.С. Тюрина (1968) при визначенні процентного вмісту марганцю в розрахунку на золу в крові дітей у віці від 7 до 17 років установила кількісну перевагу цього мікроелемента в хлопчиків усіх вікових груп.
Утримання марганцю в організмі в 5-річних дітей було вище, ніж у 6-ричних (0,23 мг на 1 кг і 0,16 мг на 1 кг відповідно), а добова потреба в ньому вище, ніж у дорослих (І. Л. Маслова, 1955).
Недостатнє надходження в організм з кормом марганцю спричинює таке захворювання, як пероз, що характеризується розслабленням зв’язок і сухожилків ніг, зміщенням суглобів. Спостерігаються анемія, тетанія, зниження молочної продуктивності, а в молодняку — анемія і рахіт. Марганець потрібен для нормальної функції залоз внутрішньої секреції.
Марганець і цинк у дозах 75 і 50 мг/кг, відповідно, діють як синергісти, стимулюючи засвоєння азоту, мінеральних речовин, формування органічної та мінеральної фаз шкаралупи. За підвищеної дози марганцю (100 мг/кг корму) проявляється його антагоністичний вплив на цинк та інші елементи.
Багаті на марганець бурякова гичка (104 мг/кг сухої речовини), рапсовий шрот, пшеничні та рисові висівки, дріжджі, конюшина, бобові трави. Добова потреба 40-60 мг/кг сухого корму.
Марганець, мідь і кобальт є активаторами тканинних ферментів. Проте каталітична дія їх на ферменти енолазу, діамінооксидазу та рибонуклеазу неоднакова: для енолази є специфічним марганець, а для діамінооксидази та рибонуклеази — мідь.
При деяких захворюваннях концентрація в крові збільшується, а при деяких захворюваннях печінки – знижується.
Міститься марганець в продуктах рослин біля 8-50мг/кг, в продуктах тваринного походження нижче 0,1-2 мг/кг.
Сполуки важких металів є пріоритетними забруднювачами прісних водойм України (Линник П.Н., 1999). Оцінка небезпеки цього забруднення для гідробіонтів має здійснюватись на основі біоіндикації, позаяк застосування гідрохімічних показників ускладнюється багатофакторною детермінацією біодоступності металів (Саванина Я.В. и др., 2001; БрагинскийЛ.П., ЛинникП.Н., 2003). Тому актуальним є з’ясування специфічних механізмів детоксикації для іонів важких металів різної природи. Серед ймовірних молекулярних мішеней зв’язування цих йонів у клітинах у першу чергу розглядають спеціалізовані тіолові сполуки металотіонеїни (МТ) та глутатіон (ГSH) (КулинскийВ.І., КолесниченкоЛ.С., 1990; Kagi J.H.R., Shaffer A., 1988).
Функціональні взаємозв’язки між пулами металотіонеїнів i ГSH за інтоксикації йонами важких металів, а також конкуренція фізіологічних металів та металу-токсиканту за зв’язування мало вивчені (Fowler B.A., Gould E., 1988; Lange A. et al., 2002). Переважна більшість досліджень проведена на прикладі морських риб і безхребетних, причому за умов гострої токсичності (Viarengo A. et al., 1999; Conners D.E., Ringwood A.H., 2000), тоді як про стан металотіонеїнів прісноводних тварин за умов екологічно реального забруднення води немає чітких уявлень (Correlia A.D. et al., 2001; Laporte J.M. et al., 2002). У зв’язку з цим, дослідження участі металотіонеїнів та інших тіолових сполук прісноводних тварин у зв’язуванні важких металів за підвищеного вмісту їх йонів у водному середовищі є актуальною проблемою.
Іншим аспектом, пов’язаним із вивченням зв’язування важких металів з металотіонеїнами гідробіонтів, є виявлення меж ефективності цього шляху детоксикації. Тому представляє інтерес ідентифікувати відповідність між ступенем зв’язування металу в тканині з металотіонеїнами тадозо-залежними стадіями відповіді організму на його дію (БожковА.И., 1997). Стан антиоксидантно-прооксидантної системи (АПС), як відомо, чутливо відображає ці стадії (КотеровА.Н., НикольскийА.В., 1999).
Для дослідження були обрані йони металу, що належить до пріоритетних забруднювачів прісних водойм – марганець (ІІ), який вважають відносно нетоксичним металом (Barceloux D.G., 1999), але його здатність легко змінювати ступінь окиснення і широкий спектр коливань вмісту у прісних водоймах (Линник П.Н., 1999) викликають інтерес до вивчення його дії на гідробіонтів. Концентраційне залежні дослідження їх впливу на металотіонеїни прісноводних тварин не проводились. Інформація про зв’язування марганцю зметалотіонеїнами відсутня, проте встановлено, що його токсичність для ссавців пов’язана зі специфічним впливом на тіоли.
Для виявлення універсальних та видових характеристик тіолових сполук організму за дії іонів важких металів становило інтерес розглянути їх вплив на представників, що належать до одного біотопу, але різних за екологічними вимогами. Значення обраних для дослідження видів визначається тим, що короп є промисловою рибою, а беззубка лебедина - одним з найпоширеніших на території України видів прісноводних двостулкових молюсків, які можуть ефективно концентрувати метали – забруднювачі (СтадниченкоА.И., 1984).
Уперше досліджено дію марганцю (ІІ) на металотіонеїни прісноводних тварин і виявлено здатність металотіонеїнів коропа, на відміну від металотіонеїнів беззубки, зв’язувати надлишок марганцю за широкого діапазону його концентрацій у воді узгоджено із значною активацією антиоксидантних факторів організму. Надлишок свинцю в тканинах не акумулюється металотіонеїнами і викликає найзначніші ознаки токсичності.
Уперше показано активацію металотіонеїнів та системи антиоксидантного захисту прісноводних тварин за дії непошкоджуючих концентрацій іонів марганцю на організм. Запропоновано інтегральний показник оцінки концентраційно залежної та видоспецифічної відповіді антиоксидантно-прооксидантного стану, що враховує стан різних чинників системи. Розроблено рекомендації визначення концентраційне залежної та металоспецифічної відповіді організму на дію металів шляхом використання спектральних характеристик металотіонеїнів.
Проаналізовано сучасну інформацію про особливості зв’язування іонів марганцю з тіоловими сполуками в живих організмах та їх біологічну дію. Наведено інформацію про структуру, властивості, функцію МТ та ГSH та зміни їх вмісту за дії іонів важких металів у тварин, у тому числі і водяних. У результаті аналізу встановлено, що наявна інформація недостатня для визначення участі МТ прісноводних тварин у детоксикації цих іонів. Очевидною є необхідність формування методологічних підходів до використання МТ прісноводних тварин у біомоніторингу забруднення водного середовища та порівняння чутливості цих потенційних біомаркерів токсичності з іншими, апробованими.
У коропа за дії іонів марганцю профіль елюції ТБ при хроматографії зазнає істотних змін з утворенням проміжних фракцій і зменшенням об’єму елюції головних. В УФ-спектрах І, ІІІ та проміжних фракції ТБ відзначено гіперхромний ефект з максимумом близько 260 нм, характерний для МТ. Отже марганець, подібно до міді, викликає у коропа утворення олігомерів МТ, однак серед досліджуваних металів він виявився єдиним, який посилює спектральні ознаки МТ у коропа за дії порівняно великих доз.