Avaliação da exposição ambiental ao manganês por marcadores não invasivos e efeitos neuropsicológicos em adultos

Abstract

O Manganês (Mn) é um elemento essencial aos humanos e, devido a esta essencialidade, seus níveis são mantidos em concentrações biológicas ótimas através de um mecanismo homeostático eficaz. O excesso de Mn no organismo, por outro lado, é prejudicial e pode desencadear alterações no sistema nervoso central, já que o Mn é um elemento potencialmente neurotóxico. A avaliação da exposição ocupacional e ambiental ao Mn tem sido feita através de biomarcadores de exposição; todavia, não há um consenso do biomarcador ideal para se avaliar os efeitos neuropsicológicos desencadeados pela exposição crônica a esta substância. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a associação entre efeitos neuropsicológicos em adultos expostos ambientalmente ao Mn e os níveis endógenos deste metal mensurados através de quatro biomarcadores não invasivos de exposição. Foram incluídas 89 pessoas residentes em duas comunidades (Cotegipe e Santa Luzia) localizadas nas proximidades de uma indústria de ligas de ferro-manganês. Os níveis de Mn em cabelo (MnC), cabelo axilar (MnAx), unha (MnUn) e saliva (MnSal) foram determinados por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e utilizados como biomarcadores de exposição. Como medida de avaliação de comprometimento neuropsicológico, uma bateria de testes neuropsicológicos foi empregada para avaliar o desempenho em funções motoras, executivas, cognitivas, atenção e memória da população de estudo. Os níveis de Mn (média ± desvio padrão) quantificados nas amostras de cabelo, cabelo axilar, unha e saliva, independente da comunidade, foram 9,2±9,4 μg/g, 22,2±21,0 μg/g, 6,4±4,1 μg/g e 6,3±10,4 μg/L, respectivamente. Diferenças estatísticas significativas foram observadas entre os níveis de MnC, MnAx e MnUn de acordo as comunidades (Santa Luzia > Cotegipe). Análise de correlação de Spearman entre os biomarcadores demonstrou uma moderada correlação linear positiva entre os níveis de MnC e MnUn (rho=0,473; p<0,001) e entre MnAx e MnSal (rho=0,547; p<0,05). Fortes correlações lineares positivas foram observadas entre MnC e MnAx (rho=0,703; p<0,01) e entre MnAx e MnUn (rho=0,792; p<0,001). Quanto ao desempenho nos testes neuropsicológicos, ampla variabilidade foi observada na população de estudo. Apenas o desempenho intelectual diferenciou-se entre as comunidades. Correlações significativas foram observadas entre MnC, MnAx e MnUn com o desempenho em diversos testes neuropsicológicos. Análise de regressão linear multivariada demonstrou, independente do sexo, escolaridade e localidade de residência, uma associação inversa entre o log MnC e QI (β= 4,763 [IC95% 9,171 a 0,355]) e entre o log MnUn e memória operacional visual (β= 3,333 [IC95% 6,148 a 0,519]). Associação direta foi observada entre o log MnUn e o tempo de execução da tarefa que avalia a flexibilidade cognitiva (β= 56,293 [IC95% 2,405 a 110,182]). Esses resultados demonstram que a exposição excessiva ao Mn tem comprometido algumas funções neuropsicológicas dos adultos dessas comunidades, indicando a necessidade de se instalar medidas que minimizem a emissão atmosférica do Mn para amenizar os impactos na saúde da população local.

Manganese (Mn) is an essential element to humans and due to this essentiality its levels are maintained at optimal concentrations through an effective homeostatic mechanism. The excess of Mn in the body, however, is harmful and may trigger changes in the central nervous system, since Mn is a potentially neurotoxic element. The assessment of occupational and environmental Mn exposure has been done by biomarkers of exposure, yet there is no consensus on the ideal biomarker to assess neuropsychological effects triggered by chronic exposure to this substance. This study aims to evaluate the association between neuropsychological effects in Mn environmentally exposed adults and the endogenous levels of this metal measured by four noninvasive biomarkers of exposure. Eighty-nine people living in two communities (Cotegipe and Santa Luzia) located in the vicinity of an iron-manganese alloy plant were included. Mn levels in hair (MnH), axillary hair (MnAx), fingernail (MnN) and saliva (MnSal) were measured by graphite furnace atomic absorption spectrometry and used as biomarkers of exposure. As means to assess neuropsychological impairment, a battery of neuropsychological tests was used to evaluate the performance in motor, executive and cognitive functions, attention and memory in the studied population. Mn levels (mean±standard deviation) quantified in hair, axillary hair, nail and saliva specimens, irrespective of the community, were 9.2±9.4 μg/g, 22.2±21.0 μg/g, 6.4±4.1 μg/g and 6.3±10.4 μg/L, respectively. Significant statistical differences were observed between the levels of MnH, MnAx and MnN according to the communities (Santa Luzia > Cotegipe). Spearman correlation analysis among the biomarkers showed a mild positive linear correlation between the levels of MnH and MnN (rho=0.473, p<0.001) and between MnAx and MnSal (rho=0.547, p<0.05) levels. Strong positive correlations were observed between MnH and MnAx (rho=0.703, p<0.01) and MnAx and MnN (rho=0.792, p<0.001) levels. According to performances on neuropsychological tests, wide variability was observed in the studied population. Only the intellectual performance differed between the communities. Significant correlations were observed among MnH, MnAx and MnN with the performances in several neuropsychological tests. Multivariate linear regression analysis showed, regardless to sex, education and location of residence, an inverse association between log MnH and IQ (β= –4.763[CI95% –9.171 to –0.355]) and between log MnN and visual working memory (β= –3,333 [CI95% –6.148 to –0.519]). Direct association was observed between log MnN and execution time of the cognitive flexibility task (β= 56.293 [CI95% 2.405 to 110.182]). These results showed that excessive exposure to Mn has detrimental effect on neuropsychological functions of adults living in these communities, indicating the need to install measures to minimize Mn atmospheric emissions and to ameliorate the health impacts on the local population. Key-words: Manganese. Biomarkers of exposure. Neuropsychological effects. Environmental exposure. Hair. Fingernail. Saliva. Axillary hair.