INSPQ

Articol

Autor (i):

Introducere

Acum se recunoaște că expunerea la anumite metale, cum ar fi plumbul și mercurul, interferează cu dezvoltarea sistemului nervos la copii. Aceste cunoștințe au stârnit interes pentru sănătatea publică și au condus la implementarea măsurilor de reducere a expunerii la aceste metale. Conform recentelor studii epidemiologice și pe animale, manganul (Mn) este un metal care ar putea avea și efecte nocive asupra dezvoltării neurologice. Pe de o parte, se știe că o cantitate mică de mangan este esențială pentru buna funcționare a organismului și că riscul de deficit de mangan este practic nul, nevoile fiind ușor satisfăcute de alimente; în literatura de specialitate a fost raportat un singur caz de deficiență indusă experimental. Pe de altă parte, supraexpunerea la mangan, în principal prin inhalare, poate provoca efecte neurotoxice.

Proprietățile neurotoxice ale manganului sunt cunoscute din 1858, după ce medicul englez James Couper a raportat sindromul de intoxicație ciudat suferit de lucrătorii din minele de minereu bogate în mangan. Mai mulți dintre acești minori au dezvoltat într-adevăr manganism, o afectare gravă a sistemului nervos central. Este un sindrom progresiv și invalidant a cărui dezvoltare poate fi împărțită în trei faze:

Expunerea la mangan are ca rezultat o acumulare de mangan în ganglionii bazali (structuri subcorticale) și mai ales în globus pallidus. Acțiunea toxică a manganului asupra neuronilor determină un dezechilibru în activitatea mai multor neurotransmițători, inclusiv dopamină și acid ã-aminobutiric (GABA).

Este important de reținut că marea majoritate a cunoștințelor despre efectele neurotoxice ale manganului provin din studii efectuate la locul de muncă. Au existat multe rapoarte despre manganism încă din zilele lui James Couper. Cei afectați erau lucrători de la diferite locuri de muncă în care particulele de mangan din aer sunt prezente în concentrații mai mari de 1 mg Mn/m3, adică mine și instalații de prelucrare a minereului de mangan, instalații de producție a manganului. Aliaje de mangan și locuri unde se efectuează lipirea frecventă. Cu o expunere mai mică, riscul de manganism scade, dar pot fi observate efecte subclinice. Aceste efecte pot afecta funcțiile motorii (tremurături, dificultăți în efectuarea mișcărilor alternative rapide, rigiditate musculară, probleme posturale) și cognitive (viteza de reacție, memorie, atenție) și pot produce tulburări psihologice (depresie, iritabilitate, anxietate, agresivitate, confuzie).

Expunerea la concentrații mari de mangan în apa potabilă

În plus, a fost realizat un studiu privind efectele expunerii la mangan prin ingestia de apă potabilă la adulți. În Peloponez, Grecia, au fost comparate trei regiuni cu concentrații crescânde de mangan: 4 până la 15 µg/L (regiunea A), 80 până la 250 µg/L (regiunea B) și 1.800 până la 2.300 µg/L (regiunea C) 5. Concentrația crescută de mangan în apă a fost asociată cu cea din păr și cu semne neurologice evaluate prin examinare standardizată; diferențele au fost semnificative între zonele A și C. Rețineți că concentrația de mangan din sânge nu a fost asociată cu cea din păr și nici cu semnele neurologice. Rezultatele acestui studiu indică faptul că pot apărea efecte neurotoxice la doze considerate sigure, adică sub valoarea de referință (RfD, 10 mg/zi). Pe baza acestui studiu, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) a ales să ia în considerare cu mai multă prudență aportul de mangan din apă în comparație cu produsele alimentare, folosind un factor de protecție de 3 pentru a evalua aportul de mangan din apa potabilă în calculul RfD.

Prezența manganului în apă în Quebec

Concentrații naturale ridicate de mangan se găsesc în apa mai multor regiuni din Quebec, Canada și în alte părți ale lumii. În Quebec, concentrațiile sunt foarte variabile, dar cele mai ridicate niveluri se găsesc în apele subterane. Concentrațiile de până la 2.800 µg/L au fost măsurate în puțurile private din Lacul Brome din Estrie 6. Aceste concentrații ridicate sunt favorizate de condițiile redox care prevalează în subsol și care permit dizolvarea manganului în roci. În Quebec, 21% din populație se hrănește cu o sursă de apă subterană, dar sunt disponibile puține date despre prezența manganului în acvifere. Studiul Geologic al Canadei a efectuat un sondaj în bazinul hidrografic al râului Châteauguay, care a arătat că 10% din puțurile private au o concentrație de 290 µg de mangan/L 7. Dacă presupunem că o situație similară poate exista în restul Quebecului, aproximativ 160.000 de persoane (a) ar fi deservite de apă cu cel puțin această concentrație de mangan, o concentrație care a fost asociată, ar trebui să ne amintim, cu efecte adverse în studiul lui He et al. 1 .

Un studiu pilot privind expunerea la mangan în apă și copii 8

În cursul anului 2005, am fost informați că rețeaua de alimentare cu apă potabilă a unei municipalități din Quebec distribuia apă cu o concentrație mare de mangan. Aceste informații au provenit de la un rezident al acestei municipalități, tot student la masterat în științe ale mediului la Universitatea Quebec din Montreal. Prin urmare, ne-am angajat să realizăm un studiu în această municipalitate pentru a verifica dacă efectele adverse asupra sănătății ar putea fi asociate cu această expunere. Copiii au fost aleși ca populație țintă din cauza vulnerabilității lor posibile la efectele neurotoxice ale manganului. Ipoteza studiului pilot este că concentrația de mangan în apă este asociată cu cea din păr (indicator de expunere) și că acesta din urmă este asociat cu comportamente hiperactive la copiii de vârstă școlară din acest municipiu.

Comportamentele hiperactive au fost alese ca o măsură a efectului expunerii la mangan, pe baza studiilor care examinează concentrația de oligoelemente în păr la copiii cu dizabilități de învățare sau de comportament. Într-adevăr, aceste studii de caz-control au sugerat o legătură între mangan, dificultăți de învățare și hiperactivitate. O concentrație mare de mangan a fost măsurată în părul copiilor cu dizabilități de învățare 9,10 sau identificată ca fiind hiperactivă 11,12 comparativ cu copiii fără astfel de tulburări. Cu toate acestea, unele probleme metodologice limitează validitatea oricăror concluzii care pot fi trase asupra implicației cauzale a manganului, inclusiv expunerea la alte metale, inclusiv plumbul 9 și un grup de control inadecvat 11. În plus, alegerea de a studia comportamentele hiperactive s-a bazat pe faptul că acestea pot fi ușor evaluate cu ajutorul chestionarelor administrate părinților și profesorilor copiilor, ceea ce este convenabil și ieftin.

Pentru acest proiect pilot, familiile participante au fost recrutate prin intermediul celor două școli ale municipiului, o școală primară și o școală secundară. Un total de 46 de copii cu vârste cuprinse între 8 și 15 ani au participat la studiu (24 de băieți și 22 de fete; vârsta medie: 11). Comportamentul fiecărui copil a fost evaluat de profesorul său și de un părinte folosind scara revizuită Conners, un chestionar validat și standardizat (adică standardele sunt disponibile) utilizat frecvent în cercetare și clinici din Quebec și din alte părți ale lumii. Scorurile au fost calculate pentru următoarele patru scale: comportamente opoziționale, comportamente hiperactive, afectare cognitivă/neatenție și index. A fost prelevată o probă de păr de la fiecare copil. Concentrația de mangan a fost analizată de Centrul de Toxicologie al Québecului (CTQ). Acesta din urmă propune o gamă de valori normale de referință pentru concentrația de mangan în păr de 0 - 3 µg/g, pentru probele de păr din Quebec.

Două fântâni alimentează locuințele municipalității în cauză, unul bine alimentând apă la 610 µg/L (P1) și celălalt, apă la 160 µg/L (P2). În ambele godeuri, concentrațiile de plumb, arsenic și mercur s-au dovedit a fi foarte scăzute (a la scările Conners Rating Scale for Teachers, stratificate prin concentrația de mangan din păr b .

un punct limită propus de manualul de testare pentru a identifica copiii pentru evaluarea clinică (Conner, 2000.
b Limita superioară a valorilor normale (Miekeley și colab. 1998)

Rezultatele acestui studiu pilot sugerează că la o concentrație între 160 și 610 µg de mangan/L, apa poate fi o sursă de expunere semnificativă la acest metal pentru copiii cu vârsta cuprinsă între 6 și 15 ani. În plus, relația dintre concentrația de mangan în păr și comportamentele hiperactive și de opoziție din clasă ridică posibilitatea unei legături cauzale care ar trebui, totuși, să fie stabilită prin studii ulterioare pe această problemă. Cel mai izbitor rezultat al studiului este că toți copiii cu scoruri care îi identifică pentru o evaluare clinică a comportamentelor lor hiperactive au avut o concentrație de mangan în păr peste valoarea recomandată. Deși nu a fost măsurat niciun bioindicator al expunerii la alte metale, este puțin probabil ca un alt metal neurotoxic (plumb, arsenic sau mercur) să poată explica aceste observații, deoarece cantitățile de urme au fost măsurate în „apă”.

Utilizarea părului ca bioindicator al expunerii la mangan nu a fost stabilită, deoarece relația dintre concentrația de mangan din păr și cea din sânge sau doza de expunere nu este bine cunoscută. În general, totuși, concentrația de metale din păr este considerată a fi în echilibru cu conținutul de plasmă din sânge care hrănește creșterea părului. Recent, alte studii au folosit părul ca bioindicator al expunerii la mangan 14. În plus, rezultatele noastre au arătat o relație semnificativă între concentrația de mangan din apa de fântână și concentrația măsurată în păr și acest lucru a fost observat și în alte studii 5,15. În lumina acestor studii, se pare că părul ar putea fi un bioindicator de expunere util în studierea posibilelor efecte asupra manganului asupra sănătății.

Continuarea studiului

La scurt timp după încheierea studiului, municipalitatea a înființat un sistem de tratare a filtrării cu nisip verde pentru a reduce concentrația de mangan din apă. La patru luni de la instalarea acestui sistem, s-ar putea face o urmărire pentru 33 din cei 46 de copii din studiul inițial. Au fost prelevate probe de păr, iar Conners a fost administrat părinților și profesorilor. Rezultatele arată că sistemul de tratare a apei din oraș este eficient, deoarece concentrația de mangan din apă a scăzut sub 30 µg/L. Concentrația de mangan din păr a scăzut, de asemenea, foarte semnificativ, de la 4,8 µg/g la 0,68 µg/g; în plus, nicio valoare nu a depășit valoarea de referință de 3 ug/g recomandată de CTQ. Mai mult, nu a existat nicio schimbare semnificativă în scorurile Conners. Cu toate acestea, chestionarele au fost completate de diferiți profesori din anul precedent, ceea ce face dificilă compararea datelor înainte și după scăderea manganului în apă.

Aspecte de reglementare

În Canada, reglementările privind calitatea apei potabile sunt de competența provinciei. În acest sens, cadrul de reglementare din Quebec este definit în Regulamentul privind calitatea apei potabile. În Quebec, rețelele de alimentare cu apă potabilă sunt operate în principal de municipalități, acestea din urmă având și responsabilitatea de a asigura respectarea regulamentului. Cu toate acestea, manganul nu face parte din lista elementelor incluse în regulament, ceea ce înseamnă că Ministerul Dezvoltării Durabile, Mediului și Parcurilor (MDDEP) nu cere ca acesta să fie măsurat de operatorii sistemelor de distribuție a apei. Pe baza inconvenientelor pe care le cauzează instalațiilor sanitare și a țesăturilor (petelor), precum și a gustului băuturilor, Health Canada a emis o recomandare pentru concentrația de mangan în apă potabilă de 50 µg/L. Această recomandare, bazată pe considerații organoleptice, nu are nicio forță de lege, iar operatorii sunt liberi să o respecte sau nu. Mai degrabă pe baza posibilelor efecte asupra sănătății, Organizația Mondială a Sănătății propune o valoare limită de 400 µg/L pentru mangan în apa potabilă 16, în timp ce în Statele Unite, APE stabilește această valoare la 300 µg/L 17 .

Un studiu la scară largă privind expunerea la mangan din apă și sănătatea copiilor

În urma rezultatelor acestui studiu pilot, am întreprins un studiu epidemiologic major pe această temă. Recent, ni s-a acordat o subvenție acordată de Institutele Canadiene de Cercetare în Sănătate (CIHR) pentru realizarea acestui studiu, al cărui obiectiv principal este de a testa ipoteza că expunerea la mangan în apă afectează negativ comportamentul și abilitățile cognitive și neuromotorii ale copiilor. Acest studiu epidemiologic transversal va fi efectuat asupra copiilor din patru municipalități, cu categorii de concentrație de mangan în apa de apeduct stabilite după cum urmează: