5-10年。锰中毒主要由长期过量摄入锰元素引起,其核心在于锰在体内的异常蓄积,特别是对大脑基底节区域的神经毒性,导致不可逆的神经系统损伤。这种过量摄入主要通过职业性吸入含锰的烟尘或粉尘发生,也可源于饮用锰含量超标饮用水或存在特定基因易感性,当体内锰的吸收、分布、排泄平衡被打破,过量的锰离子(Mn+3)在脑、肝、肾等器官细胞中积聚,最终损伤线粒体功能,耗竭多巴胺,干扰能量代谢,引发一系列中毒症状。
一、 主要暴露途径与高危人群
不同的暴露途径决定了锰进入人体的方式和风险等级,职业暴露是慢性锰中毒最主要的来源。
职业性吸入暴露 这是导致慢性锰中毒最常见、最危险的途径。在特定工业环境中,锰以细小的烟尘或气溶胶形式存在于空气中,极易通过呼吸道被人体吸收。吸收率远高于消化道,且能更直接地影响神经系统。
对比项
职业暴露
非职业暴露
主要途径
吸入含锰的烟尘、粉尘
饮用含锰超标饮用水、饮食摄入
暴露浓度
通常很高(可达1-173mg/m³) | 通常较低,但长期饮用超标水风险增加 | | 吸收率 | 呼吸道吸收率高,效率快 | 肠道吸收率低,受膳食因素影响大 | | 高危人群 | 电焊工、矿工、钢铁冶金工人、电池制造从业者 | 长期饮用锰超标地下水的居民,特定基因突变携带者 | | 防护关键 | 佩戴专业防尘口罩、加强工作场所通风 | 检测并处理饮用水,关注基因易感性 |
非职业性摄入暴露 虽然日常饮食是锰的主要来源,但一般不会导致中毒。风险主要来自长期饮用锰含量超过安全标准的饮用水。一些老旧管道或特定地质区域的地下水可能锰含量偏高。世界卫生组织(WHO)建议饮用水中锰含量不超过0.08 mg/L,美国环保署(EPA)标准为≤0.05 mg/L,中国大陆标准为0.1mg/L 。长期饮用超标水,尤其是婴幼儿,可能对神经发育产生不良影响。急性中毒可因误服高浓度高锰酸钾溶液引起。
其他潜在途径 皮肤吸收通常不是主要途径,但在特定情况下(如皮肤有破损或接触高浓度溶液)也可能发生,需要保持警惕。
二、 体内的病理生理学机制
锰进入人体后,并非均匀分布,其神经毒性的核心在于其在特定脑区的蓄积和对细胞功能的破坏。
吸收与分布 吸入的锰颗粒可直接通过鼻腔的嗅觉神经通路进入脑部,这是其快速影响中枢神经系统的重要途径。经消化道摄入的锰,其吸收受到体内铁储备等因素的调控,吸收率较低。吸收后的锰主要通过血液运输,最终优先在肝、胰、肾和脑的基底节(特别是纹状体)等器官组织中蓄积 。
神经毒性作用 过量的锰在脑内蓄积是锰中毒的病理基础。其神经毒性机制复杂,主要包括:
- 线粒体功能障碍:锰会损伤神经细胞内的线粒体,这是细胞的“能量工厂”,导致能量(ATP)生成障碍,细胞功能衰竭 。
- 氧化应激:锰可促进活性氧(ROS)的产生,超过细胞的抗氧化能力,造成脂质、蛋白质和DNA的氧化损伤 。
- 多巴胺系统破坏:锰能破坏多巴胺脱羧酶,导致多巴胺含量减少,并可能诱导多巴胺能神经元凋亡,这与锰中毒表现出的类似帕金森病的运动功能障碍密切相关 。
- 神经递质失衡:除了多巴胺,锰还可能影响谷氨酸、γ-氨基丁酸(GABA)等其他神经递质的正常功能。
排泄与蓄积 正常情况下,锰主要通过胆汁排入肠道,随粪便排出体外,少量经尿液排出。当摄入量远超排泄能力,或个体排泄功能存在缺陷时,锰便会在体内持续蓄积,最终达到中毒水平。
三、 个体易感性与基因因素
并非所有暴露于相同锰环境的人都会发病,个体差异,特别是基因多态性,在锰中毒的发生中扮演着关键角色,体现了复杂的基因-环境相互作用。
基因易感性 近年研究证实,锰中毒的发病机制与基因易感性和遗传多态性有关 。某些基因的变异会影响个体对锰的吸收、转运、分布和排泄能力。
关键转运蛋白基因 * SLC30A10:该基因编码的蛋白主要功能是将锰从细胞内转运出去,促进其排泄。该基因的突变会导致高锰血症,显著增加锰中毒风险 。 * SLC39A8 和 SLC39A14:这些基因编码的蛋白参与锰的细胞摄取。其表达水平或功能的改变可能影响锰进入细胞(尤其是脑细胞)的量 。 * ATP13A2:该基因的多态性被发现能调节锰暴露对老年人运动协调功能的损害程度 。
锰中毒的根本原因在于长期过量的锰暴露打破了体内稳态,导致锰在脑等靶器官异常蓄积,引发以基底节损伤为核心的神经毒性。职业性吸入是主要风险,而饮用水污染和个体基因易感性也不容忽视。其病理过程涉及线粒体损伤、氧化应激和多巴胺系统破坏等复杂机制。理解这些因素对于预防、早期识别和干预锰中毒至关重要。