Mangan

Mangan (Mn) ist ein essentielles Spurenelement (lebenswichtiger Mineralstoff in sehr kleinen Mengen), das als Cofaktor (Hilfsstoff) zahlreicher Enzyme (Eiweiße) eine zentrale Rolle im Kohlenhydrat-, Aminosäure- und Lipidstoffwechsel (Stoffwechsel von Zucker, Eiweißen und Fetten) sowie im antioxidativen Schutzsystem (Schutz vor Zellschäden) (z. B. Mangan-Superoxiddismutase) spielt. In der klinischen Labordiagnostik (medizinische Laboruntersuchungen) dient die Bestimmung von Mangan primär der Expositions- und Intoxikationsdiagnostik (Nachweis einer Belastung oder Vergiftung) sowie in speziellen Fällen der Abklärung eines Mangels.

Synonyme

• Mangan (Mn)
• Mangan im Vollblut
• Mangan im Serum
• Mangan im Urin

Das Verfahren

• Benötigtes Material
  • Vollblut (EDTA- oder Heparinblut; bevorzugt aufgrund intrazellulärer Verteilung (Verteilung innerhalb der Zellen))
  • Serum (eingeschränkt geeignet)
  • Urin (zur Expositionsbeurteilung (Beurteilung der Belastung), v. a. arbeitsmedizinisch)
• Vorbereitung des Patienten
  • Keine spezielle Vorbereitung erforderlich
  • Kontaminationsvermeidung (Vermeidung von Verunreinigungen; spurenelementfreie Entnahmesysteme)
• Störfaktoren
  • Kontamination (Verunreinigung) durch Probenentnahme (z. B. Metallkanülen, ungeeignete Röhrchen)
  • Hämolyse (Auflösung roter Blutkörperchen) (Freisetzung intrazellulären Mangans)
  • Parenterale Ernährung (künstliche Ernährung über die Vene)
  • Leberfunktionsstörungen (Erkrankungen der Leberfunktion) (veränderte biliäre Elimination (Ausscheidung über die Galle))
• Methode
  • Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) (Messverfahren zur Bestimmung von Spurenelementen)
  • Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) (Messverfahren mit hoher Genauigkeit; Referenzmethode)

Normbereiche (je nach Labor)

Normbereiche sind methoden- und laborabhängig

Indikationen 

• Diagnostik (Untersuchung) bei Verdacht auf chronische Manganintoxikation (Manganvergiftung) (z. B. berufliche Exposition (Belastung))
• Arbeitsmedizinisches Biomonitoring (Überwachung von Schadstoffbelastungen am Arbeitsplatz)
• Abklärung neurologischer Symptome (Beschwerden des Nervensystems) unklarer Genese (Ursache) (Parkinsonoid (Parkinson-ähnliche Symptome))
• Selten: Diagnostik (Untersuchung) bei Verdacht auf Manganmangel (z. B. bei langfristiger parenteraler Ernährung (künstliche Ernährung über die Vene))

Interpretation

• Erhöhte Werte
  • Chronische inhalative Exposition (Einatmen von Schadstoffen) (Schweißer, Metallindustrie)
  • Leberinsuffizienz (Leberfunktionsschwäche) (verminderte biliäre Ausscheidung (Ausscheidung über die Galle))
  • Eisenmangel (verminderter Eisenspiegel) (erhöhte intestinale Resorption (Aufnahme im Darm))
  • Parenterale Überversorgung (zu hohe Zufuhr über die Vene)
• Erniedrigte Werte
  • Langfristige parenterale Ernährung (künstliche Ernährung über die Vene) ohne ausreichende Supplementierung (Nährstoffzufuhr)
  • Malnutrition/Malabsorption (Mangelernährung bzw. gestörte Nährstoffaufnahme)
• Spezifische Konstellationen
  • Neurologische Symptomatik (Beschwerden des Nervensystems) (Manganenzephalopathie (Hirnschädigung durch Mangan)) bei erhöhten Vollblutwerten
  • Diskrepanz (Unterschied) zwischen Serum und Vollblut durch intrazelluläre Verteilung (Verteilung innerhalb der Zellen)

Weiterführende Diagnostik

• Bestimmung weiterer Spurenelemente (z. B. Eisenstatus (Eisenwerte im Körper))
• Leberparameter – Alanin-Aminotransferase (ALT, GPT), Aspartat-Aminotransferase (AST, GOT), Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT), Bilirubin
• Magnetresonanztomographie (MRT) (Kernspintomographie) des Gehirns bei neurologischer Symptomatik (Beschwerden des Nervensystems) (typische T1-Hyperintensitäten (auffällige Signalveränderungen) in den Basalganglien (tiefe Hirnstrukturen))
• Arbeitsmedizinische Expositionsanamnese (Erhebung der beruflichen Belastungsgeschichte)

Klinische Hinweise

• Manganintoxikation (Manganismus)

  • Chronische Exposition (langfristige Belastung) führt zu einer neurotoxischen Akkumulation (Anreicherung im Nervensystem), insbesondere in den Basalganglien (tiefe Hirnstrukturen)
  • Leitsymptome:
    • Extrapyramidale Störungen (Bewegungsstörungen außerhalb der willkürlichen Motorik) (Parkinsonoid: Rigor (Muskelsteifigkeit), Tremor (Zittern), Bradykinese (verlangsamte Bewegungen))
    • Gangstörungen (Störungen des Gehens) („cock-walk“)
    • Neuropsychiatrische Veränderungen (Veränderungen von Verhalten und Denken) (Reizbarkeit, kognitive Defizite (Einschränkung der geistigen Leistungsfähigkeit))
  • Abgrenzung zum idiopathischen Morbus Parkinson (klassische Parkinson-Erkrankung): häufig fehlendes Ansprechen auf L-Dopa

• Risikokonstellationen für erhöhte Manganwerte

  • Chronische inhalative Exposition (Einatmen von Schadstoffen) (z. B. Schweißarbeiten, Metallindustrie)
  • Leberinsuffizienz (Leberfunktionsschwäche) (verminderte biliäre Elimination (Ausscheidung über die Galle) → Akkumulation (Anreicherung))
  • Langfristige parenterale Ernährung (künstliche Ernährung über die Vene) (insbesondere ohne Monitoring (regelmäßige Kontrolle))
  • Eisenmangel (verminderter Eisenspiegel) (kompetitive, erhöhte intestinale Aufnahme (Aufnahme im Darm))

• Manganmangel

  • Klinisch selten
  • Mögliche Assoziationen:
    • Störungen des Knochenstoffwechsels (Knochenumbau)
    • Beeinträchtigung enzymatischer Prozesse (Stoffwechselreaktionen)

• Bedarf und Zufuhr

  • Der tägliche Bedarf an Mangan liegt bei Erwachsenen bei etwa 2,0-5,0 mg/d
  • Eine klinisch relevante Mangelsituation ist bei ausgewogener Ernährung selten.

Literatur

1. Erikson KM, Aschner M. Manganese neurotoxicity and glutamate-GABA interaction. Neurochem Int. 2003;43(4-5):475-480. https://doi.org/10.1016/S0197-0186(03)00037-8
2. Chen P, Bornhorst J, Aschner M. Manganese metabolism in humans. Front Biosci (Landmark Ed). 2018;23:1655-1679. https://doi.org/10.2741/4665
3. Harischandra DS, Ghaisas S, Zenitsky G, Jin H, Kanthasamy A, Anantharam V, Kanthasamy AG. Manganese-Induced Neurotoxicity: New Insights Into the Triad of Protein Misfolding, Mitochondrial Impairment, and Neuroinflammation. Front Neurosci. 2019;13:654. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00654