Biomarkers of manganese exposure in pregnant women and children living in an agricultural community in California

Abstract

Manganese (Mn) is an essential nutrient but at high exposure levels is a neurotoxicant. There is no wellvalidated biomarker to assess perinatal Mn exposure. A total of 75 mother-child pairs provided blood, urine, and/or deciduous tooth samples. We analyzed Mn in dentin and enamel of shed teeth; maternal, cord, and child blood; and maternal and child urine and examined the interrelationships of Mn levels in all matrices. We observed higher Mn levels in prenatal than postnatal dentin (geometric mean (GM) = 0.51 vs 0.16 Mn:Ca, p < 0.001), maternal blood at delivery than 26 weeks gestation (GM = 20.7 vs. 14.6 μg/L, p = 0.001), and cord blood than child blood at 24 months of age (39.9 vs 25.0 μg/L, p = 0.005). There were no significant correlations between Mn in dentin and Mn concentrations in maternal blood or maternal or child urine. Levels of Mn in prenatal dentin, prenatal maternal blood, and 24 month urine were higher (p < 0.05) among mothers and children living with a farm worker. Prenatal Mn levels in dentin were correlated with Mn loadings and concentrations in prenatal house dust. Levels of Mn measured in tooth dentin constitute a promising biomarker of perinatal exposure.

El manganeso (Mn) es un nutriente esencial, pero a altos niveles de exposición es un neurotóxico. No existe ningún biomarcador bien validado para evaluar la exposición perinatal al Mn. Un total de 75 parejas de madres e hijos proporcionaron muestras de sangre, orina y/o dientes caducos. Se analizó el Mn en la dentina y el esmalte de los dientes mudos; en la sangre materna, del cordón umbilical y del niño; y en la orina materna e infantil y se examinaron las interrelaciones de los niveles de Mn en todas las matrices. Observamos niveles de Mn más altos en la dentina prenatal que en la postnatal (media geométrica [GM] = 0,51 frente a 0,16 Mn:Ca, p < 0,001), en la sangre materna en el momento del parto que en la semana 26 de gestación (GM = 20,7 frente a 14,6 μg/L, p = 0,001), y en la sangre del cordón umbilical que en la del niño a los 24 meses de edad (39,9 frente a 25,0 μg/L, p = 0,005). No hubo correlaciones significativas entre el Mn en la dentina y las concentraciones de Mn en la sangre materna o en la orina materna o infantil. Los niveles de Mn en la dentina prenatal, en la sangre materna prenatal y en la orina de los 24 meses fueron mayores (p < 0,05) entre las madres y los niños que vivían con un trabajador agrícola. Los niveles prenatales de Mn en la dentina se correlacionaron con las cargas y concentraciones de Mn en el polvo doméstico prenatal. Los niveles de Mn medidos en la dentina dental constituyen un prometedor biomarcador de la exposición perinatal.