Prenatal mancozeb exposure, excess manganese, and neurodevelopment at 1 year of age in the Infants' Environmental Health (ISA) study

Abstract

BACKGROUND: Although growing evidence suggests that early-life excess manganese (Mn) impairs neurodevelopment, data on the neurodevelopmental effects of mancozeb, a fungicide containing Mn, and its main metabolite ethylenethiourea (ETU) are limited. OBJECTIVE: We examined whether prenatal mancozeb exposure and excess Mn were associated with neurodevelopment in 355 1-y-old infants living near banana plantations with frequent aerial mancozeb spraying in Costa Rica. METHODS: We measured urinary ETU, hair Mn, and blood Mn concentrations in samples collected 1–3 times during pregnancy from mothers enrolled in the Infants’ Environmental Health (ISA) study. We then assessed neurodevelopment in their 1-y-old infants using the Bayley Scales of Infant and Toddler Development, 3rd edition (BSID-III). We estimated exposure–outcome associations using linear regression models adjusted for maternal education, parity, gestational age at birth, child age, Home Observation for Measurement of the Environment score, and location of neurodevelopmental assessment. RESULTS: Median (P25–P75) urinary ETU, hair Mn, and blood Mn measured during pregnancy were 3:3 lg=L (2.4–4.9; specific gravity–corrected), 1:7 lg=g (0.9–4.1), and 24:0 lg=L (20.3–28.0), respectively. Among girls, higher ETU was associated with lower social-emotional scores [b per 10-fold increase= −7:4 points (95% CI: −15:2, 0.4)], whereas higher hair Mn was associated with lower cognitive scores [−3:0 (−6:1, 0.1)]. Among boys, higher hair Mn was associated with lower social-emotional scores [−4:6 (−8:5, −0:8)]. We observed null associations for blood Mn, language, and motor outcomes. CONCLUSIONS: Our findings indicate that maternal exposure to mancozeb and excess Mn during pregnancy may have adverse and sex-specific effects on infant neurodevelopment.

ANTECEDENTES: Aunque la evidencia creciente sugiere que el exceso de manganeso (Mn) en las primeras etapas de la vida afecta el desarrollo neurológico, los datos sobre los efectos del desarrollo neurológico de mancozeb, un fungicida que contiene Mn, y su principal metabolito etilentiourea (ETU) son limitados. OBJETIVO: Examinamos si la exposición prenatal a mancozeb y el exceso de Mn estaban asociados con el desarrollo neurológico en 355 bebés de 1 año que vivían cerca de plantaciones de banano con fumigación aérea frecuente de mancozeb en Costa Rica. MÉTODOS: Medimos las concentraciones de ETU urinaria, Mn en el cabello y Mn en sangre en muestras recolectadas de 1 a 3 veces durante el embarazo de madres inscritas en el estudio Infants ’Environmental Health (ISA). Luego evaluamos el desarrollo neurológico en sus bebés de 1 año utilizando las Escalas de Bayley para bebés y niños pequeños Desarrollo, 3ª edición (BSID-III). Estimamos las asociaciones exposición-resultado utilizando modelos de regresión lineal ajustados por educación materna, paridad, edad gestacional al nacer, edad del niño, observación en el hogar para medir el puntaje ambiental y ubicación de la evaluación del desarrollo neurológico. RESULTADOS: La ETU urinaria mediana (P25-P75), el Mn del cabello y el Mn en sangre medidos durante el embarazo fueron 3: 3 lg = L (2.4-4.9; gravedad específica corregida), 1: 7 lg = g (0.9-4.1), y 24: 0 lg = L (20,3-28,0), respectivamente. Entre las niñas, una ETU más alta se asoció con puntuaciones socioemocionales más bajas [b por aumento de 10 veces = −7: 4 puntos (IC del 95%: −15: 2, 0,4)], mientras que una mayor Mn de cabello se asoció con puntuaciones cognitivas más bajas [−3: 0 (−6: 1, 0,1)]. Entre los niños, una mayor cantidad de cabello Mn se asoció con puntuaciones socioemocionales más bajas [−4: 6 (−8: 5, −0: 8)]. Observamos asociaciones nulas para Mn en sangre, lenguaje y resultados motores. CONCLUSIONES: Nuestros hallazgos indican que la exposición materna al mancozeb y el exceso de Mn durante el embarazo pueden tener efectos adversos y específicos del sexo en el desarrollo neurológico infantil.