Ein Proteoglykan entsteht im Golgi-Apparat und endet in der Knochenmatrix. Diese Darstellung beschreibt, an welchen Schritten Glykosyltransferasen dabei ein Mangan-Ion benötigen, und zitiert den EU-Wortlaut zu Mangan ohne Zusätze.
Knochen wird im Laufe des Lebens in kleinen Bezirken abgetragen und neu angelegt. Den Abtrag übernehmen Osteoklasten, die Neuanlage Osteoblasten. Diese Zellen scheiden zunächst kein Mineral aus, sondern eine weiche organische Masse, das Osteoid. Bis es mineralisiert, vergehen beim Menschen meist etwa zehn Tage oder etwas mehr.
Rund neun Zehntel der organischen Knochenmatrix entfallen auf ein einziges Faserprotein. Den übrigen Anteil teilen sich nicht faserförmige Proteine, etwa Osteocalcin und Osteopontin, sowie Proteoglykane. Mengenmäßig sind Proteoglykane klein, ihr Einfluss auf die Anordnung der Matrix ist aber gut untersucht.
Beide zählen zu den kleinen, leucinreichen Proteoglykanen. Ihr Eiweißkern ist vergleichsweise kurz. Decorin trägt in der Regel eine einzige Glykosaminoglykankette, Biglycan zwei. Im Knochen bestehen diese Ketten überwiegend aus Chondroitinsulfat oder Dermatansulfat.
Versuche an Zellkulturen und Mäusen zeigen, dass beide Moleküle an der Ordnung der Matrix mitwirken und die Umgebung prägen, in der später Kristalle entstehen. Ohne ihre Zuckerketten verlieren sie einen großen Teil dieser Eigenschaften.
Bevor eine Glykosaminoglykankette wachsen kann, braucht sie am Eiweißkern eine Startstelle. Bei Chondroitin-, Dermatan- und Heparansulfat besteht diese Stelle aus denselben vier Zuckern, einem sogenannten Tetrasaccharid. Die Tabelle nennt die beteiligten Enzyme in der Reihenfolge ihres Einsatzes.
| Schritt | Angefügter Baustein | Enzym | Metallion |
|---|---|---|---|
| 1 | Xylose am Serin | Xylosyltransferase (XYLT1, XYLT2) | zweiwertiges Ion, im Labor unter anderem Mangan |
| 2 | Galactose | β4-Galactosyltransferase 7 (B4GALT7) | Mangan im aktiven Zentrum |
| 3 | zweite Galactose | β3-Galactosyltransferase 6 (B3GALT6) | manganabhängig |
| 4 | Glucuronsäure | Glucuronosyltransferase I (B3GAT3) | Mangan in der Kristallstruktur beschrieben |
| 5 | Verlängerung der Kette | Chondroitin-Synthasen | zweiwertiges Ion erforderlich |
Viele Glykosyltransferasen mit der sogenannten GT-A-Faltung enthalten eine kurze Abfolge aus Aspartat, einer beliebigen Aminosäure und erneut Aspartat. Die beiden sauren Seitenketten halten das Metallion fest. Das Ion wiederum bindet die beiden Phosphatgruppen des UDP-Zuckers und schirmt deren negative Ladung ab. Dadurch lässt sich die Bindung zwischen Zucker und UDP leichter lösen, und der Zucker kann auf die wachsende Kette übergehen.
Im Reagenzglas arbeiten manche dieser Enzyme auch mit anderen zweiwertigen Ionen. Bei mehreren von ihnen erreicht Mangan jedoch die höchste Aktivität, was mit der Größe des Ions und seiner bevorzugten Bindungsgeometrie erklärt wird. Welches Ion in der lebenden Zelle tatsächlich gebunden ist, hängt zusätzlich von den Konzentrationen im Golgi-Apparat ab, die über eigene Membranproteine eingestellt werden.
Dass Mangan mit dem Skelett zu tun hat, fiel zuerst in der Tierernährung auf. Forschende in den USA beschrieben 1936, dass Küken bei manganarmem Futter Veränderungen an den Beinknochen entwickelten; die Erscheinung wurde Perosis genannt. Spätere Arbeiten führten den Zusammenhang unter anderem auf eine verminderte Bildung von Chondroitinsulfat zurück.
Versuche mit gezielt manganarmem Futter lassen sich nicht auf Menschen übertragen, die sich gewöhnlich ernähren. Ein ausgeprägter Manganmangel ist beim Menschen nur in Einzelfällen beschrieben. Die Tierbefunde erklären den biologischen Hintergrund, begründen aber keine Erwartung an eine zusätzliche Zufuhr.
Gesundheitsbezogene Angaben über Lebensmittel sind in der Europäischen Union nur erlaubt, wenn sie in einer abschließenden Liste stehen. Diese Liste wurde mit der Verordnung (EU) Nr. 432/2012 veröffentlicht. Zuvor hatte die EFSA für jeden Eintrag geprüft, ob der Zusammenhang wissenschaftlich ausreichend gesichert ist. Für Mangan und Knochen ist folgender Text zugelassen:
„Mangan trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei“Gemäß Verordnung (EU) Nr. 432/2012
Die Angabe darf nur ein Lebensmittel tragen, das Mangan mindestens in einer signifikanten Menge enthält. Maßstab ist der Nährstoffbezugswert von 2 mg pro Tag aus Anhang XIII der Verordnung (EU) Nr. 1169/2011; eine Portion muss in der Regel mindestens 15 % davon liefern.
Die Formulierung enthält keine Aussage über Krankheiten, über Beschwerden oder über Personengruppen mit besonderem Bedarf. Sie erlaubt es auch nicht, Mangan mit Körperfunktionen in Verbindung zu bringen, für die eigene, getrennt bewertete Einträge gelten.
Für Erwachsene hat die EFSA im Jahr 2013 eine angemessene Zufuhr von 3 mg Mangan pro Tag abgeleitet. Dieser Wert ist nicht mit dem Nährstoffbezugswert von 2 mg für die Kennzeichnung identisch; die beiden Zahlen dienen unterschiedlichen Zwecken.
Aus der Nahrung gelangt nur ein kleiner Teil des Mangans ins Blut, genannt werden meist wenige Prozent. Was der Körper nicht benötigt, gibt er größtenteils über die Leber in die Galle ab.
| Beispiel | Mangan in mg je 100 g, gerundet |
|---|---|
| Weizenkeime | ca. 13 |
| Haselnüsse | ca. 5 |
| Haferflocken | ca. 4 |
| Kichererbsen, getrocknet | ca. 2 |
| Spinat, roh | ca. 1 |
Die Gehalte schwanken je nach Sorte, Boden und Verarbeitung.
Eine tolerierbare tägliche Höchstmenge für Mangan hat die EFSA bislang nicht festgelegt, weil die vorhandenen Daten dafür nicht ausreichten. Wer Nahrungsergänzungsmittel verwendet, hält sich an die Verzehrmenge auf der Packung.
Ja, ein beachtlicher Teil des gesamten Körperbestands findet sich im Skelett. Ob der Körper diesen Anteil gezielt als Vorrat nutzt, ist beim Menschen wenig untersucht.
Gesundheitsbezogene Angaben richten sich an Verbraucherinnen und Verbraucher. Sie beschreiben eine Körperfunktion, nicht den molekularen Weg dorthin. Die Enzymchemie auf dieser Seite dient allein der Erklärung.
Dafür gibt es keine Grundlage. Die Enzyme benötigen ein ausreichendes Angebot, arbeiten aber nicht schneller, nur weil zusätzliches Mangan vorhanden ist. Die EU-Angabe bezieht sich auf die Erhaltung eines normalen Zustands.
Erwachsene, die biochemische Zusammenhänge nachvollziehen möchten, ohne Fachliteratur lesen zu müssen. Eine persönliche Beratung durch Ärztin, Arzt oder Ernährungsfachkraft ersetzt die Darstellung nicht.
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