Интоксикация марганцем: что это?

Интоксикация марганцем может развиваться вследствие неоднократного профессионального и пищевого воздействия. Марганец поступает в организм в основном через органы дыхания при вдыхании аэрозоля или мелкой пыли, реже — через желудочно-кишечный тракт и кожу.

Марганец (Mn) — это распространенный в окружающей среде металл, необходимый для многочисленных жизненно важных биохимических процессов в организме человека. Марганец включается в белковые структуры в качестве кофактора. Без его наличия иммунная функция человеческого организма, биохимическая регуляция потребления энергии, потенциал роста, коагуляция и гемостатическая функция, а также механизмы удаления побочных продуктов аберрантного окислительного стресса значительно снижаются.

Основной пищевой источник марганца — растительные продукты.

Источником марганца для младенцев является грудное молоко.

Токсичность марганца (марганизм) фиксируется редко. Основными токсическими эффектами при этом являются экстрапирамидные побочные эффекты, схожие с синдромом Паркинсона. Эти эффекты являются вторичными по отношению к отложению марганца в определенных компонентах базальных ганглиев и изменению активности дофаминергических нейрональных ферментов. Также токсические эффекты включают кардио-, гепатотоксичность и повышенный риск летального исхода у младенцев.

Каковы причины интоксикации марганцем?

Причинами интоксикации марганцем могут быть:

• употребление загрязненной колодезной воды;
• внутривенное применение лекарственных препаратов, парентерального питания и запрещенных наркотиков, содержащих марганец;
• профессиональное отравление марганцем при работе на сварке, плавке, обработке металлов и в горнодобывающей промышленности, на производстве аккумуляторов.

Металл легко всасывается через желудочно-кишечный тракт, при чем всасывание варьирует в зависимости от уровня поступления с пищей.

Предполагается, что физиология всасывания металлов при вдыхании происходит тремя путями:

• ретроградный аксональный транспорт частиц Mn через окончания обонятельного и тройничного нервов;
• прямой транспорт через легочный эпителий и всасывание в кровеносную или лимфатическую систему;
• проглатывание респираторных секретов.

Поступивший в организм марганец из растительных источников обычно метаболизируется в печени и излишки удаляются. У лиц с печеночной дисфункцией повышен риск накопления токсичного марганца. Отложения Mn существенно коррелируют со степенью гепатотоксичности.

Как можно отравиться марганцем?

Распространенным источником бытовой интоксикации марганцем является питьевая вода. В частности, в колодезной воде может накапливаться чрезмерное количество металла в результате распада из соседних пластов скал. Предполагаемые источники избыточного содержания марганца включают наличие бескислородных грунтовых вод, богатой углеродом почвы, сельскохозяйственных удобрений и стоков с мест антропогенного отложения материалов, богатых Mn (свалки старых батарей и труб, отходы горнодобывающих предприятий, канализационные воды).

Что будет при избытке марганца в воде? В местностях с высоким уровнем Mn в источниках воды у детей отмечается тенденция к снижению показателей IQ, памяти, рассуждения и общих академических достижений.

Младенцы, находящиеся на грудном вскармливании, получают необходимые пищевые потребности в Mn без риска токсичности. Младенцы на искусственном вскармливании могут получать избыток марганца как с самой смесью, так и с водой, используемой для ее приготовления.

Интоксикация марганцем может также развиться при воздействии бензина, содержащего метилциклопентадиенилтрикарбонил Mn (ММТ).

Группами наивысшего риска развития марганцевой интоксикации являются младенцы и дети из-за снижения функциональности механизмов выведения, повышенной способности желудочно-кишечного тракта поглощать металл и повышенной проницаемости гематоэнцефалического барьера для марганца.

Риск нейротоксичности повышен у лиц пожилого возраста.

Повышенная аккумуляция марганца из пищевых источников отмечается у женщин по сравнению с мужчинами. Отчасти это связано с более низкими уровнями железа в крови у женщин.

Патофизиология

Патофизиология токсичности марганца включает сложные взаимодействия между воздействием и активацией и подавлением клеточных белков. Сопутствующий специфический дефицит и избыток других металлов (например дефицит железа) может привести к различной степени всасывания Mn через желудочно-кишечный тракт, который преимущественно накапливается в базальных ганглиях головного мозга.

Выведение из организма через желчь и поджелудочную железу может быть дисфункциональным при наличии сопутствующих заболеваний или диетических изменений. При марганцевой интоксикации развиваются изменения в метаболизме и использовании глутамата и глютамина, нарушаются функции митохондрий, а также запускаются клеточный апоптоз и некроз. Эти биохимические реакции в конечном итоге приводят к нервно-психическим проявлениям токсичности Mn.

Марганец является плеотропным ядом, в то же время при хронической интоксикации вызывает выраженные дегенеративные поражения центральной нервной системы (преимущественно поражает кору головного мозга и экстрапирамидный или стриопаллидарный отдел). Токсичность марганца — это уникальная нейротоксичность, которая прогрессирует от ранних психических отклонений с симптомами, напоминающими болезнь Паркинсона, включая такие, как нарушение осанки, брадикинезия, шаркающая походка, маскоподобное лицо, микрография и затруднения речи до выраженных неврологических изменений и разрушения личности.

Нормальный уровень циркулирующего марганца в крови составляет 4–15 мкг/л. К органам с наибольшим накоплением Mn относятся печень, кости, поджелудочная железа, надпочечники, кора и стриопаллидарная система головного мозга и гипофиз. Высокие концентрации в печени и поджелудочной железе, вероятно, связаны с их ролью в выведении.

Преобладающей формой Mn в организме человека является восстановленная форма Mn²⁺. Попав в центральную нервную систему, марганец циркулирует в виде комплекса с цитратом и транспортируется через мембраны с помощью переносчика цитрата.

Исследования показали, что бледный шар является основной мишенью накопления токсичного марганца в условиях его избытка. За ним следуют черная субстанция, таламус, хвостатое тело, скорлупа, гиппокамп, аксональные компоненты и кортикальные клетки.

В исследованиях показано, что период полувыведения (Т_½) Mn в базальных ганглиях составляет примерно от нескольких дней до недели, тогда как в кровотоке Т_½ составляет несколько часов.

Отравление марганцем: диагностика

Интоксикация марганцем: история болезни

Для диагностики марганцевой интоксикации важно наличие в анамнезе воздействия наряду с идиопатическим или ранним паркинсонизмом и психическими расстройствами.

Важно привлечь к сбору анамнеза членов семьи, поскольку психические нарушения и колебания памяти пациента, характерные для интоксикации марганцем, могут препятствовать объективности при составлении истории болезни.

Важно выявить у пациентов профессиональный анамнез, включая сварочные работы, работу на металлургическом производстве, в горнодобывающей промышленности, на производстве аккумуляторов, плавке, в сталелитейных цехах, или работников, которые непосредственно подвергались воздействию сгорания бензина. Также важно выявить возможное употребление некачественной воды (например из колодца).

Важно расспросить пациента об употреблении наркотиков. Хроническое внутривенное парентеральное питание также подвергает пациентов риску интоксикации марганцем, поэтому следует собрать информацию о недавних госпитализациях.

Также необходимо выявить известную или предполагаемую печеночную недостаточность, поскольку пациенты со сниженной функцией печени подвергаются повышенному риску развития интоксикации марганцем. Важной деталью анамнеза может быть мужское бесплодие или трудности с зачатием при нормальном репродуктивном здоровье женщины, поскольку токсичность Mn приводит к снижению фертильности.

Физикальное обследование состоит из обширного неврологического обследования, обследования сердечно-сосудистой системы и тестирования когнитивных функций.

Важно дифференцировать интоксикацию марганцем от идиопатической формы болезни Паркинсона.

Признаки отравления марганцем

Ранняя симптоматика интоксикации марганцем включает изменения психического и эмоционального состояния больного:

• периоды быстрых эмоциональных колебаний, которые необходимо качественно отличать от исходного состояния пациента;
• галлюцинации и психоз;
• ухудшение памяти;
• бессонница;
• снижение показателя IQ;
• снижение либидо;
• депрессия;
• тревога.

Отличительной чертой у этих пациентов также была ранняя неврологическая дисфункция, характерная для поражения базальных ганглиев/нигростриарной системы:

• тремор;
• нарушения походки;
• головная боль;
• нарушение речи;
• гиперрефлексия;
• гипертонус.

У пациентов с интоксикацией марганцем выявляют брадикинезию, постуральную нестабильность, снижение двигательной ловкости и скорости, а также обонятельную дисфункцию, а в тяжелых случаях — «петушиную походку» (пациенты ходят на цыпочках с наклоном вперед при движении), усиление тремора и дистонические движения конечностей.

Хроническое отравление марганцем может приводить к поражению дыхательной и сердечно-сосудистой систем, включая развитие обструктивной болезни легких, артериальной гипертензии, синусовой тахикардии.

Как проявляется отравление марганцем, в значительной степени зависит от давности воздействия. Условно выделяют три стадии магниевой интоксикации (таблица).

Для определения уровня марганца в организме могут быть использованы пробы волос и ногтей.

Также проводится совместное измерение уровней Mn и железа и/или ферритина в плазме крови.

В клиническом анализе крови могут определять повышенный уровень гемоглобина, умеренную лейкопению, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, лимфо- и моноцитоз.

Пациентам с интоксикацией марганцем показана нейровизуализация: магнитно-резонансная томография (МРТ).

Магнитно-резонансная спектроскопия продемонстрировала повышение уровня гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в таламусе и базальных ганглиях пациентов с интоксикацией марганцем.

Также может применяться сканирование методом позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Лечение интоксикации марганцем

Что делать при отравлении марганцем? Прежде всего важно удалить источник интоксикации.

Хелатная терапия включает применение этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и парааминосалициловой кислоты. В результате исследований установлено, что использование ЭДТА эффективно повышает концентрацию Mn в моче и снижает уровень Mn в плазме крови. ЭДТА предотвращает дальнейшее проникновение Mn через гематоэнцефалический барьер, деактивируя его способность проникать в центральную нервную систему и оказывать токсическое воздействие. ЭДТА характеризуется плохой биодоступностью для паренхимы головного мозга.

Парааминосалициловая кислота концентрируется в сосудистом сплетении, паренхиме головного мозга и спинномозговой жидкости и, таким образом, является идеальным хелатором при нейротоксичности.

Также в качестве антидотной терапии может применяться комплексообразователь дитиолпропансульфонат натрия.

Как лечить интоксикацию марганцем, кроме хелатной терапии?

В дополнение к хелатной терапии добавки железа способствуют уменьшению выраженности неврологических симптомов.

Витамин Е предотвращает развитие оксидативного стресса, вызванного интоксикацией марганцем.

Потенциально глутатион, N-ацетилцистеин и таурин способствуют уменьшению выраженности клеточной токсичности, вызванной Mn.

Также в исследованиях показана польза применения ряда растительных препаратов и экстрактов, включая силимарин, асаи, ликопин, никотин и мелиссу лекарственную.

На сегодня исследуется эффективность применения разагилина при интоксикации Mn.

При наличии выраженного астеновегетативного синдрома могут применяться снотворные, седативные препараты и кофеин.

Лечение «марганцевого паркинсонизма» проводится с применением центральных холинолитических препаратов.

Дифференциальная диагностика

Идиопатическая болезнь Паркинсона: характеризуется брадикинезией, шаркающей походкой, постуральной нестабильностью и тремором в покое. Отличительные особенности включают менее выраженный тремор при интоксикации марганцем, возраст начала заболевания при интоксикации марганцем обычно более молодой по сравнению с болезнью Паркинсона. Характерна четкая профессиональная корреляция при манганизме.

Деменция с тельцами Леви. У пациентов с деменцией с тельцами Леви на 5–6-м десятилетии жизни развивается паркинсонический синдром, сопутствующий многим когнитивным дисфункциям. Ранние когнитивные нарушения включают снижение кратковременной памяти, дефицит многозадачности и зрительно-пространственные нарушения. Эти симптомы сопровождаются зрительными галлюцинациями и двигательными нарушениями, соответствующими болезни Паркинсона. Отличается как от болезни Паркинсона, так и от манганизма наличием характерных галлюцинаций и одновременным развитием неврологических, психических и двигательных расстройств.

Лобно-височная деменция. Эта деменция характеризуется несколькими различными фенотипами, которые включают тип поведенческой/исполнительной дисфункции и два основных типа языковой недостаточности. Клинические особенности поведенческого подтипа включают расторможенность, апатию, компульсивное поведение, гипероральность и общее снижение исполнительных функций. К особенностям вариантов речевой дисфункции относятся речевой дефицит, афазия, речевая апраксия и другие нарушения речи и понимания. Для дифференцирования с интоксикацией марганцем важен детальный анамнез.

Эссенциальный тремор: эссенциальный тремор — это хроническое прогрессирующее неврологическое заболевание, характеризующееся высокочастотным тремором действия. Может поражать шею, челюсть и другие области тела, а также руки и кисти. Интоксикация марганцем вызывает тремор на ранних стадиях заболевания, обычно после развития психической дисфункции. Дифференциация эссенциального тремора от интоксикации марганцем включает выявление при последней сопутствующих симптомов и детальный сбор анамнеза.

Множественная системная атрофия представляет собой сложное заболевание, характеризующееся вегетативной дисфункцией, ортостатической гипотензией, мозжечковой дисфункцией, симптомами паркинсонизма, интенсивность которых не снижается при применении L-допы, и более ранним возрастом начала (около 30 лет). Отличается от интоксикации марганцем наличием множественной сопутствующей системной дисфункции, вегетативной и мозжечковой дисфункции и отсутствием профессиональной корреляции.

Интоксикацию марганцем следует дифференцировать с такими заболеваниями, как кортикобазальная дегенерация, прогрессирующий супрануклеарный паралич, лекарственный паркинсонизм, болезнь Хантингтона, повторные и хронические травмы головы, некоторые инфекции, такие как сифилис, прогрессирующая мультифокальная лейкоэнцефалопатия, болезнь, вызванная вирусом иммунодефицита человека, инфекционный энцефалит, структурные нарушения головного мозга и метаболические нарушения, такие как болезнь Вильсона — Коновалова, гипопаратиреоз, хроническая печеночная недостаточность, и гемохроматоз.

Чем опасна интоксикация марганцем?

Осложнения интоксикации марганцем включают:

• устойчивые когнитивные нарушения после прекращения токсического воздействия Mn;
• депрессивные расстройства;
• марганцевый паркинсонизм;
• нарушения психоэмоциональной сферы;
• хроническая обструктивная болезнь легких;
• артериальная гипертензия;
• токсический полиневрит.

Отравление марганцем: профилактика

Важно! Допустимый уровень Mn в питьевой воде составляет 400 мкг/л, а переносимое потребление Mn из пищевых источников не должно превышать 60 мкг/кг.

Следует соблюдать стандарты использования респираторов во время сварки или работы на промышленном производстве. Также важно проведение периодических медицинских осмотров работников.

Пациенты и их семьи должны знать о потенциальной токсичности для младенцев. Недопустимо восстановление молочной смеси водой, обогащенной Mn.