Molybdeen: wat zijn de effecten op het lichaam? Voedingsbronnen + symptomen van tekort en overmaat

Basiskenmerken van het element

Molybdeen is een essentieel chemisch element. Het is een belangrijk bestanddeel van levende organismen, essentieel voor hun overleving.

Het heeft het chemische symbool Mo, dat is afgeleid van het Latijnse woord molybdaenum.

De naam komt van het oude Griekse woord "molybdos", dat vertaald kan worden als lood. Deze verkeerde benaming is gebaseerd op het feit dat mensen molybdeenertsen vaak verwarden met lood- of grafietertsen op basis van hetzelfde uiterlijk.

Bovendien was de naam lood in de oudheid de universele naam voor elk zwartgrijs mineraal dat sporen achterliet op papier of andere oppervlakken.

De geschiedenis van de ontdekking van molybdeen gaat terug tot 1778, toen de Zweedse scheikundige Carl Wilhelm Scheele het identificeerde als een onbekend element in het mineraal molybdeniet.

Mensen kenden dit mineraal echter al veel eerder, juist omdat het lange tijd werd aangezien voor looderts of grafiet.

Molybdeen werd voor het eerst als metaal geïsoleerd in 1781 door de Zweedse scheikundige Peter Jacob Hjelm, die het ook zijn naam gaf.

Molybdeen is een element uit groep 6 van het periodiek systeem der chemische elementen en bevindt zich in periode 5.

Het is ingedeeld in een groep elementen die overgangselementen of ook wel overgangsmetalen worden genoemd.

Deze naam komt uit de tijd dat chemici aan elementen in het midden van het periodiek systeem de overgangseigenschappen tussen alkalimetalen en niet-metalen toekenden.

Molybdeen is een glanzend metaal met een zilvergrijze kleur. Het is kneedbaar en zeer goed bestand tegen corrosie.

Het heeft een van de hoogste smeltpunten van alle elementen en reageert bij normale temperaturen niet met water of lucht.

Een overzicht in tabelvorm van chemische en fysische basisinformatie over molybdeen

Molybdeen is een element dat wijdverspreid is in het universum, in de aardkorst, het water en de bodem, en uiteindelijk belangrijke functies vervult in levende organismen, waaronder het menselijk lichaam.

Molybdeen komt in de natuur niet in vrije vorm voor, maar meestal in mineralen, zoals molybdeeniet (MoS2), wulfeniet (PbMoO4), powelliet (CaMoO4) en ferrimolybdiet.

In termen van industrieel gebruik wordt het grootste deel van het geproduceerde molybdeen gebruikt in de metallurgie bij de productie van legeringen (bijv. gietijzer, staal).

Molybdeen geeft de resulterende producten unieke sterkte, hardheid, elektrische geleidbaarheid en weerstand tegen slijtage of corrosie.

Daarnaast kunnen molybdeen en molybdeenverbindingen worden gebruikt als:

• Deel van elektroden, elektrische of elektronische componenten, vanwege het hoge smeltpunt
• Een effectief vast smeermiddel, vooral bij hoge temperaturen (waarbij oliën ontleden).
• Katalysator in de aardolie-industrie
• Een stof die de hechting van verf en vernis op metalen verbetert.
• Pigment in kunststoffen of keramiek
• Meststof voor planten
• Onderdeel van diervoeder
• Radioactieve isotoop in medische beeldvorming

Wat is de biologische functie van molybdeen?

Molybdeen is een van de essentiële sporenelementen van het menselijk lichaam. Het is alleen nodig in sporenhoeveelheden, d.w.z. kleine hoeveelheden. De aanwezigheid ervan is echter essentieel en een tekort kan fatale gevolgen hebben.

Het lichaam kan molybdeen niet zelf produceren en is afhankelijk van de opname ervan uit de externe omgeving.

De behoefte aan molybdeen in het menselijk lichaam hangt nauw samen met het functioneren van bepaalde enzymen. Molybdeen fungeert als een cofactor voor deze enzymen, die op hun beurt betrokken kunnen zijn bij het versnellen van verschillende chemische reacties - de zogenaamde katalyse.

Cofactoren zijn chemische stoffen met een laag molecuulgewicht die aan het enzymmolecuul vastzitten (ze zijn de niet-eiwitcomponent van het enzym). Hun belang ligt in het feit dat ze essentieel zijn voor de functie van enzymen. Zonder hun aanwezigheid zouden enzymen geen activiteit vertonen.

De belangrijkste rol van cofactoren is de overdracht van atomen of groepen atomen tijdens de chemische reactie waarbij het enzym betrokken is.

Het biologische belang van molybdeen werd eigenlijk pas beschreven met de ontdekking van de eerste molybdeen-bevattende enzymen in de jaren 1950.

Molybdeen als afzonderlijk element speelt geen rol in het organisme omdat het in deze vorm inactief is. Het wordt pas belangrijk wanneer het een complex vormt met een enzym.

Hieruit volgt dat de biologisch actieve vorm van molybdeen in ons lichaam een organisch molecuul is - de molybdeencofactor.

Er zijn twee soorten molybdeen-cofactoren, die aanzienlijk verschillen in structuur.

De eerste is de ijzerion-bevattende molybdeencofactor (afgekort FeMoCo), die deel uitmaakt van het enzym nitrogenase. Dit enzym is niet van invloed op mensen, maar komt voor in sommige bacteriën. Het dient om stikstof uit de atmosfeer te fixeren.

Het tweede type is een molybdeencofactor op basis van pterine (afgekort MoCo). Het is een onderdeel van meer dan 100 verschillende soorten enzymen, waaronder die in het menselijk lichaam.

Bij mensen zijn tot nu toe slechts 4 enzymen geïdentificeerd die de aanwezigheid van molybdeen als cofactor nodig hebben voor hun activiteit - namelijk sulfide-oxidase, xanthine-oxidase, aldehyde-oxidase en de mitochondriale amido-reductiecomponent.

Hun rol is het katalyseren (d.w.z. versnellen) van de oxidatiereductiereacties van verbindingen die elementen zoals zwavel, koolstof of stikstof bevatten.

Sulfide-oxidase is een enzym dat de omzetting van ^SO32- sulfieten in ^SO42- sulfaten katalyseert.

Deze reactie is een belangrijke stap in het afbraakproces van zwavelhoudende aminozuren, zoals cysteïne en methionine in het lichaam.

Een tekort aan sulfide-oxidase kan leiden tot de ontwikkeling van ernstige neurologische aandoeningen.

Sulfide oxidase is zelfs betrokken bij de afbraak van sulfieten in voedsel. Sulfieten zijn veel voorkomende additieven in voedsel - wijn, drank, kaas of fruit - waar ze fungeren als conserveermiddel of antioxidant.

Het enzym xanthine oxidase katalyseert de afbraak van purines, de bouwstenen van de nucleïnezuren DNA en RNA. Het eindproduct van deze afbraakreactie is urinezuur.

De afwezigheid van xanthine oxidase in het lichaam kan leiden tot toxiciteit en zelfs schade aan de genetische informatie van cellen.

Het belang van aldehyde oxidase ligt vooral in de betrokkenheid bij het metabolisme van geneesmiddelen en toxische verbindingen. Daarnaast katalyseert het hydroxyleringsreacties van verbindingen van verschillende aard.

Het kwartet van molybdeenhoudende enzymen wordt gecompleteerd door een enzym dat mitochondriale amidoximereducerende component (mARC) wordt genoemd.

Dit enzym is betrokken bij het metabolisme van drugsprecursoren.

Een drugsprecursor is een inactieve vorm van een drug die, eenmaal opgenomen in het lichaam, wordt gemetaboliseerd om een actieve drug te vormen die als product kan werken.

Drug precursors worden meestal gevormd door de introductie van een zuurstofatoom in het actieve medicijnmolecuul. Het enzym mARC kan deze zuurstofbinding in het molecuul reduceren en is dus verantwoordelijk voor de vorming van de actieve vorm van het medicijn.

Naast de hierboven genoemde primaire functies van molybdeenenzymen kunnen we ook hun betrokkenheid noemen bij de reductie van nitriet tot stikstofmonoxide, dat op zijn beurt het samentrekken van bloedvaten, de bloeddruk, de celademhaling en de bescherming van cellen tegen stress reguleert.

Molybdeen - van opname tot uitscheiding

Absorptie

De belangrijkste route waarlangs molybdeen het lichaam binnenkomt is via de opname van molybdeen in voedsel of drinkwater.

Om molybdeen via het spijsverteringskanaal te kunnen absorberen, moet het de zeswaardige vorm ^Mo6+ hebben, meestal in combinatie met zuurstof als oxyanion.

De plaats van absorptie is de maag en de dunne darm, met een hogere absorptiesnelheid in de dunne darm.

Molybdeen wordt relatief snel geabsorbeerd en maakt ongeveer 88-93% uit van de totale opname via de voeding.

De hoeveelheid molybdeen die wordt geabsorbeerd hangt niet alleen af van de hoeveelheid molybdeen in de voeding, maar ook van de samenstelling van het voedsel dat tegelijkertijd wordt geconsumeerd.

Bij gelijktijdige inname van koper en sulfaten worden onoplosbare complexen van molybdeen, zwavel en koper gevormd en wordt absorptie van deze elementen voorkomen.

Distributie

Geabsorbeerd molybdeen verlaat het spijsverteringskanaal en komt in het bloed terecht, vanwaar het naar verschillende delen van het lichaam wordt gedistribueerd.

Het is meestal in de vorm van ^Mo4+ of ^Mo6+ en is gebonden aan zwavel of zuurstof.

Ongeveer 9 mg molybdeen wordt gevonden in het lichaam van een volwassene. Het grootste deel hiervan is als onderdeel van molybdeen enzymen. De grootste hoeveelheden zijn geconcentreerd in de lever, nieren, dunne darm en bijnieren.

Het wordt echter ook gevonden in tanden en botten.

De fysiologische concentratie van molybdeen in het bloed is ongeveer 0,6 ng/ml. De waarde is echter ook afhankelijk van de inname van molybdeen via de voeding.

Pathologisch verhoogde bloedconcentraties van molybdeen worden waargenomen bij patiënten met acute inflammatoire leverziekten veroorzaakt door virussen en bij patiënten met door alcohol veroorzaakte leverschade.

Uitscheiding

De belangrijkste route van uitscheiding van molybdeen is de urine. Hoe hoger de inname van molybdeen via de voeding, hoe hoger de snelheid van uitscheiding.

De regulatie van de molybdeenuitscheiding is de belangrijkste stap in het handhaven van de molybdeenhomeostase, dat wil zeggen het molybdeengehalte op een fysiologisch niveau houden.

Een kleine hoeveelheid molybdeen wordt ook uit het lichaam verwijderd in de feces. Dit is voornamelijk het deel dat niet is geabsorbeerd in het spijsverteringskanaal en direct uit het lichaam wordt uitgescheiden.

Eliminatie via gal moet ook worden genoemd. Samen met gal komt molybdeen in de darmen terecht en wordt vervolgens weer via de feces uit het lichaam verwijderd.

Het uitscheidingsproces van molybdeen wordt waarschijnlijk beïnvloed door de aanwezigheid van koper en sulfaat in het lichaam. Deze interactie leidt tot een verhoogde uitscheiding van molybdeen door de nieren in de urine.

Wat is de aanbevolen dagelijkse inname van molybdeen?

Aanbevelingen voor de gemiddelde dagelijkse inname van molybdeen zijn niet vastgesteld vanwege een gebrek aan gegevens.

De Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid publiceert echter waarden voor een adequate inname van molybdeen. Een adequate inname is een gemiddelde waarde op basis van observatie en wordt verondersteld voldoende te zijn voor de behoeften van de bevolking.

Daarnaast is er ook een bovengrens voor de inname van molybdeen die nog steeds toelaatbaar is voor mensen.

Deze grenswaarde vertegenwoordigt de maximale dagelijkse inname op lange termijn van molybdeen uit alle bronnen waarbij er geen risico is op schadelijke gezondheidseffecten.

Overzicht in tabelvorm van de adequate dagelijkse inname en de bovengrens van de inname van molybdeen naar leeftijd

Voedingsbronnen van molybdeen

De belangrijkste bron van molybdeen voor mensen is voedsel en, in mindere mate, drinkwater.

Voedingsmiddelen die rijk zijn aan molybdeen zijn voornamelijk peulvruchten (bonen, erwten, linzen), bladgroenten, granen en graanproducten (tarwe, haver), rijst, noten, zonnebloempitten, melk en zuivelproducten.

In mindere mate vlees en orgaanvlees, zoals lever.

Het molybdeengehalte varieert van voedingsmiddel tot voedingsmiddel. Het hangt af van het soort voedingsmiddel en ook van de molybdeenconcentratie in de grond waarop het plantaardig voedsel is verbouwd. In het geval van dierlijke producten hangt het af van de aard van het diervoeder.

Meer alkalische bodems bevatten meestal hogere gehaltes aan molybdeen.

Voedingssupplementen kunnen ook een bron van molybdeen zijn. Momenteel zijn er alleen preparaten met meerdere ingrediënten op de markt die naast andere ingrediënten ook molybdeen bevatten.

Dit zijn verschillende multivitamine- of mineralensupplementen. Hierin komt molybdeen voor in de vorm van ammoniummolybdaat of natriummolybdaat.

Meestal wordt het echter ook gebruikt in de vorm van chloriden of citroenzuurzouten.

Wat zijn de gevolgen van een tekort aan molybdeen?

Net als bij andere mineralen of spoorelementen is het belangrijk om de molybdeenconcentraties binnen het fysiologische bereik te houden.

Alleen dan kan dit element heilzaam en veilig zijn voor het lichaam.

Elke significante afwijking van de vastgestelde waarden kan leiden tot het ontstaan en de ontwikkeling van gezondheidscomplicaties.

Er kunnen zich twee situaties voordoen - het voorkomen van overmatige hoeveelheden molybdeen in het lichaam of juist een tekort of onvoldoende werking.

Molybdeentekort en de gevolgen ervan

Het lichaam krijgt molybdeen voornamelijk binnen via de voeding.

Het is daarom logisch dat onvoldoende inname van voedingsmiddelen die rijk zijn aan molybdeen de eerste oorzaak van een molybdeentekort kan zijn.

Een tekort aan molybdeen in het lichaam als gevolg van een lage inname via de voeding is echter zeldzaam en komt bijna niet voor bij mensen.

Het enige geregistreerde geval (1981) waarbij een tekort ontstond als gevolg van een lage molybdeeninname was een patiënt met de ziekte van Crohn die gedurende enkele maanden totale parenterale voeding kreeg zonder molybdeensuppletie.

Symptomen die bij deze patiënt werden waargenomen waren misselijkheid, snelle ademhaling en hartslag, gezichtsproblemen en coma. Laboratoriumtests toonden een verminderde urinezuurproductie en een verstoord metabolisme van zwavelhoudende aminozuren aan.

Het bestaan van een verminderde molybdeenfunctie is veel waarschijnlijker dan een tekort aan molybdeen in het lichaam.

In dit geval wordt er voldoende van dit spoorelement in het lichaam opgenomen, maar zelfs dan functioneert het niet goed.

Om molybdeen actief te laten zijn, moet het deel uitmaken van een enzym in de vorm van een molybdeencofactor - MoCo.

Het proces van MoCo vorming bestaat uit verschillende stappen. Elke fout in dit proces zal leiden tot een onjuiste synthese van MoCo.

Aangezien MoCo een essentieel bestanddeel is van de vier reeds genoemde enzymen, zal een storing in de vorming ervan een negatief effect hebben op het functioneren van de molybdeen-enzymen.

Defecten in de correcte synthese van MoCo worden mutaties genoemd (er zijn meer dan 60 soorten geïdentificeerd). Het zijn zeer zeldzame aangeboren afwijkingen.

Mutaties in de vorming van MoCo kunnen leiden tot disfunctie van ofwel alle molybdeenenzymen of slechts één bepaalde.

De gevolgen van een slechte werking van molybdeen enzymen zijn:

1. Sulfide oxidase deficiëntie

• Ophoping van zwavelverbindingen in het lichaam (omdat ze niet worden afgebroken door het enzym)
• Het optreden van neurologische aandoeningen en ernstige ontwikkelingsachterstand bij het individu

2. Deficiëntie van xanthine oxidase

• Ophoping van purinederivaten in het lichaam en in de urine (omdat ze niet worden afgebroken door het enzym)
• Lage urinezuurspiegels in het bloed (verminderde antioxidantfunctie van het bloed)

3. Tekort aan alle enzymen

• Problemen met eten, toevallen, overmatig huilen, verandering van lensstand komen voor bij pasgeborenen
• In de eerste levensjaren kunnen individuen zich niet bewegen, communiceren niet met de omgeving, zijn afhankelijk van voeding en hun algehele mentale ontwikkeling is gestagneerd
• Eindigt meestal met de dood in de eerste levensjaren

Overmaat aan molybdeen en de gevolgen ervan

Molybdeen zelf en zijn verbindingen vormen geen significant risico voor het menselijk lichaam, zelfs niet in hoge doses. De waarschijnlijkheid van toxiciteit door molybdeen is relatief laag.

Er zijn verschillende gevallen gemeld waarbij een overmatige inname van molybdeen (vanwege de hoge concentratie in de bodem) heeft geleid tot symptomen zoals gewrichtspijn, verhoogd urinezuur in de urine, verhoogd molybdeen in het bloed of jichtachtige symptomen.

De aard van deze symptomen suggereert dat een verhoogde molybdeeninname ook de productie en activiteit van molybdeenenzymen verhoogt.

Ernstige molybdeentoxiciteit is tot nu toe alleen waargenomen bij dieren, met name herkauwers.

Een overmatige inname van molybdeen verlaagt de absorptiesnelheid van koper door de vorming van niet-opneembare complexen.

Er treedt een secundair kopertekort op en deze ziekte wordt molybdenose of hypocuprose genoemd. Het uit zich in ernstige diarree, eetlustgebrek, vergrijzing van de vacht, stijfheid van de ledematen, bloedarmoede en zelfs onvruchtbaarheid.

De ontwikkeling van kopertekort door de inname van te hoge doses molybdeen kan daarom ook een risico vormen voor de mens, maar is zeer zeldzaam.

Interactie van molybdeen met koper wordt momenteel gebruikt bij de behandeling van de ziekte van Wilson, een stoornis in het kopermetabolisme waarbij overmatige ophoping van koper in het lichaam optreedt. Toediening van molybdeen verlaagt het aandeel vrij koper in het bloed, waardoor afzetting in de weefsels en toxiciteit worden voorkomen.