在孕期，发育中的胎儿完全依赖于母体来满足其营养需求。近些年大量研究形成了健康和疾病的发育起源（developmental origins of health and disease，DOHaD）假说，即在生命早期经历不良因素（如营养过剩或者不足）可能会导致儿童乃至终生的健康影响和疾病威胁^[1]。金属锰在环境中普遍存在，可透过胎盘屏障和血脑屏障，进而影响胎儿生长发育，且神经元在早期发育阶段对锰的神经毒性作用特别敏感，因此锰元素对儿童的健康效应受到各方关注。国内外研究很多结果均认为产前锰过量可能会对儿童神经发育有不良影响^{[2 – 3]}。本文主要综述过量锰与儿童运动、认知发育及行为的关系、孕期锰过量影响神经发育的机制以及锰过量的测量及神经精神发育评价方法的可比性影响因素探讨，为生命早期疾病预防，促进儿童健康提供科学依据。

锰作为一种非常丰富的环境微量矿物质，天然存在于谷物和水果中，饮食锰是机体锰摄入的主要来源，也可来源于被侵蚀的岩石、土壤和腐烂的植物等，并且广泛存在于各种工业生产过程和工业产品中；人类日常活动来源有杀菌剂、净水剂和医学成像造影剂的使用等。锰的暴露途径主要有环境暴露和职业暴露两种，可通过吸入、口服、皮肤和职业途径进入机体，并会产生神经毒性^{[4 – 7]}。

孕期是胎儿神经系统发育的关键期^{[3, 8]}，在此期间锰过量对儿童神经系统发育的消极作用已被越来越多的研究证实，目前关于孕期锰过量与儿童运动发育的研究较少，可查到的资料出现阳性和阴性两种结局^{[3, 9]}。在母亲和儿童环境卫生（Mothers and Children’s Environmental Health，MOCEH）出生队列研究中，Chung等^[3]纳入的研究对象包括232对孕妇及其后代，在足月分娩前测其血锰浓度并在产后对6月龄的婴儿使用贝利婴儿发育量表（Bayley Scales of Infant Development，BSID）对其进行心理发育和心理运动发育评估，分别以心理发育指数（mental development index，MDI）、心理运动发育指数评价（psychomotor development index，PDI）表示。研究结果显示，母亲血液中血锰浓度均值为（22.5 ± 6.5）μg/L，产妇血锰浓度增加到大约24～28 μg/L时，与6月龄婴儿的心理运动发育指数呈正相关，而高血锰水平与低的心理运动发育指数相关，提示产妇高和低的血锰水平对神经发育，尤其是运动发育产生不良影响^{[10 – 13]}。动物实验也证实了锰过量会使发育中的大鼠呈现出运动缺陷^[14]，而在加利福尼亚萨利纳斯的纵向出生队列研究中，Mora等^[9]分析发现，孕期锰水平与儿童的动作结局差异无统计学意义。

生命早期暴露于不良因素会对儿童的认知发育产生消极作用，孕期锰过量对儿童认知发育产生的负面效应在许多研究中得到肯定。在台湾出生小组研究中，Lin等^[15]共纳入了230对无吸烟和职业暴露史的母亲和她们的足月产独生子女，在母亲分娩时收集其脐带血，于儿童2岁时使用婴幼儿综合发育量表（Comprehensive Developmental Inventory for Infants and Toddlers，CDIIT）测试其神经发育状况。结果显示，在控制混杂因素条件下，子宫暴露于环境中锰和铅与不良的神经发育状况相关，尤其是认知和语言发展。在孟加拉农村地区开展的前瞻性母亲–孩子队列研究中，Rahman等^[16]纳入对象从孕早期到10岁，从2002年10月 — 2003年12月共1 607名单胎儿童被纳入随访队列测其生长发育情况。采集从孕期到儿童5岁、10岁饮用水样本，在调整性别年龄后进行分析，结果显示，孕期锰过量与女童的认知能力呈正相关，而男童的统计分析结果无统计学意义。中国北方的一个前瞻性出生队列，从2010年9月 — 2013年12月共纳入774对孕妇及其后代，并在1岁时使用格塞尔发育量表（Gesell Developmental Inventory，GDI）及测量母体非语言智力使用的瑞文渐进矩阵量表来测量她们孩子的神经发育状况，在控制混杂因素条件下进行统计学分析，结果显示孕期锰水平与儿童的粗大运动分数和个人社交分数显著相关^[13]。目前关于孕期锰过量与儿童认知发育的研究，有阳性和阴性两种结局^{[9, 17]}，尚未有统一定论。

锰过量暴露产生的神经毒性可能会导致神经毒性综合征而影响多巴胺的平衡和行为控制，有研究认为大脑中增加的锰储存与一系列的行为问题有关^{[16, 18 – 19]}。在孟加拉农村开展的前瞻性队列研究结果经logistic回归分析后结果显示，任何时期的锰过量均会增加儿童行为问题发生的风险^[16]。关于早期儿童保健与青少年发展的前瞻性纵向发育研究中，Ericson等^[19]从1991年开始共纳入1 364名正常新生儿作为研究对象，检测儿童自然脱落的牙釉质蓄积的锰含量，在控制混杂因素的前提下进行统计分析，结果显示儿童产前锰水平越高，行为去抑制分数越高，多会有冲动、注意力不集中、侵略和多动等行为发生。在加利福尼亚萨利纳斯的纵向出生队列研究中，Mora等^[9]检查农药和其他环境暴露对生活在加利福尼亚萨利纳斯山谷的墨西哥裔美国儿童的健康影响，该研究共纳入2个队列，第1个队列是从1999年9月 — 2000年12月在社区诊所招募符合条件的孕妇601名，第2个队列从2009年9月 — 2011年8月共纳入300名符合条件的9岁儿童，这样可使与第1队列儿童的出生日期匹配，以脱落的乳牙作为生物标志物，运用家长和老师用儿童行为评价系统评定量表第二版（Parent and Teacher Rating Scales of the Behavior Assessment System for Children，2nd Edition，BASC-2）评定儿童行为问题，并对儿童的性别进行分层分析，结果发现较高的产前牙周锰浓度与母亲报告的10.5岁男童内外化、多动问题高相关，同时还发现7岁和10.5岁儿童内化行为问题多见。环境相关水平的高浓度产前锰与非线性模式的胎儿神经行为发育不良相关^[20]。动物实验结果也显示产前和产后饮用水中锰过量，与出生60和90 d小鼠的自发活动的增加有关^[21]。关于孕期过量锰对儿童行为的影响，目前可查阅的研究结果均呈现阳性结局，可推测孕期锰过量会对儿童的行为产生消极影响。

男童和女童对锰反应的生物差异也许可以解释两者间的差异问题^{[22 – 23]}。在加利福尼亚萨利纳斯的纵向出生队列研究是迄今为止规模最大最全面的研究产前和产后锰水平对学龄儿童潜在神经发育的影响，其结果显示，以儿童的性别进行分层分析时，从行为方面，较高的产前乳牙锰水平与10.5岁男童相较于同年龄女童在BASC-2上母体报告更频繁的内外化和多动问题相关；从认知发育方面，7岁和10.5岁男童的认知发育结果比女童好，虽然这些性别差异无统计学意义；从运动发育方面，产前较高的牙周锰水平与在7岁儿童在用利手和非利手做手指敲击测验时和9岁和10.5岁儿童在运动量表中所有的项目和五项总和的Z值，男童较女童与更好的Z值相关^[9]。而在Gunier等^[24]第一个评估婴儿神经发育和产前和产后锰含量关系的研究，是从1999 — 2000年，共招募了601名在萨利纳斯山谷的诊所接受产前护理的孕妇，其中536名活产儿的母亲有分娩登记，纳入在7岁或者7岁之后提供下切牙并在6、12和（或）24月龄做过神经发育评估的儿童，应用BASC第二版评估6、12、24月龄婴儿的神经发育状况，生物标志物为脱落的牙齿。然后对结果进行统计学处理发现，产前锰水平与其母亲血红蛋白浓度低的6月龄女婴的精神和运动发育之间有实质性相反关系，推测牙齿中锰水平和神经发育的关系可能与缺铁有关，因为锰的吸收增加会使铁含量降低^[25]。

锰作为必需微量元素，是机体多种细胞活动所必需的，但在机体内高剂量时可变成毒物。研究结果显示，孕期过量的锰可透过胎盘屏障和血脑屏障^{[26 – 28]}，而由于胎儿血脑屏障的不成熟和器官发育过程中对锰需求的增加，导致锰会进入大脑进而产生神经毒性。细胞内锰浓度必须受到严格控制，锰稳态受多种机制调节，但是目前关于确切的锰神经毒性机制仍不清楚。在离体的人胎盘小叶内锰运输动力学研究中，数据表明相较于参考标志物的运输程度，锰只被转运了大约61.80 %，所以推测微量元素锰透过胎盘屏障时很可能是通过主动运输的方式^[26]。中枢神经系统是锰主要的靶体^[29]，而大脑受血脑屏障的保护，锰进入中枢神经系统途径主要有2种，分别是膜局部锰输入和转铁球蛋白和转铁蛋白受体。氧化应激介导的凋亡细胞死亡是锰诱导的毒性机制^{[30 – 31]}，常见的信号分子进入细胞后导致细胞系统的细胞凋亡，信号分子进入细胞后可能有3个靶细胞，它可能会诱导内质网应激，或者在线粒体积聚，还可能引起多巴胺自动氧化。而线粒体是锰神经毒性重要的靶细胞，锰在线粒体上的积累可能会干扰钙离子激活三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），线粒体上锰积累会抑制氧化磷酸化过程和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生，从而诱导产生神经毒性作用。锰来源于水、空气的土壤，均可经职业环境暴露途径和膳食摄入途径在大脑累积^[32]。另外由于锰跨越胎盘的能力和锰稳态机制的差异，胎儿和婴儿可能特别容易受到高浓度锰的影响从而对神经发育产生负面效应^{[33 – 34]}。

近年来关于锰生物标志物的研究不断增加^{[35 – 38]}，但是现有的资料尚不能做出有力的关于锰致神经毒性的结论，研究的分歧点主要是锰生物标志物的选取和结局评估两方面。由于锰在体内有着严格的调控程序和基线锰水平间的个体差异及不同生物组织暴露和吸收时间的变异性，目前没有较统一的生物标志物，人们通常用尿锰、血锰、发锰及牙齿锰和胎盘中锰水平等来确定体内锰暴露水平。有些研究表明，由于个体随着时间改变的高特异性，尿锰作为一个直接的测量方法应用于职业人群有一定的局限性^[34]，然而以往的研究也表明，在尿样中检测到的锰能够正确地将个体划分为较高或者较低水平的锰暴露人群中去，因为通常个体的行为、消费习惯及周围的居住环境不会轻易改变。升高的尿浓度被报道与生活在孟加拉地区孕妇饮用水中升高的锰浓度相关，这表明母体的尿液可能是评估妊娠期锰暴露的有用的生物标志物^[35]。由于锰在血液中的浓度会被门静脉系统稳定地调节，有一个相对较短的半衰期，因此也不能作为锰暴露可靠的指标^[34]，但是血锰与锰暴露量相关，在许多动物和人类实验中得到证实^{[26, 39]}。发锰作为体内锰负荷的指标被应用到许多研究中^{[40 – 42]}，但是发锰作为生物标志物也有其局限性，比如可能存在外源性污染，或者由于头发特征和个人习惯的差异，个体间头发金属浓度有差异等。胎盘锰水平近些年也被用来衡量孕期锰水平^{[43 – 44]}，锰作为必需微量元素供应机体生长发育的需要，如在妊娠后期随着胎儿的快速生长可能对胎盘中锰元素利用增加，从而使胎儿娩出后的胎盘不能准确衡量孕期锰水平^[27]。近些年来牙齿中锰水平被用到越来越多的研究中^{[38, 45]}，由于锰是一种必需微量元素参与乳牙牙本质发育过程，牙齿中锰浓度或许可以作为胎儿发育和早期儿童锰接触的一个有用的生物标志物。用牙本质作为一种新型生物标志物来检测体内锰水平，可以提供产前和出生后早期的锰水平，结果显示，女童在产前锰过量与其出生后早期的神经发育结果相关，而出生后锰过量对儿童早期神经发育有不良影响^[24]。动物实验也表明，对于既往的锰负荷，牙齿是活跃的敏感生物标志物。与血液不同的是，牙齿保持着短期和长期的历史暴露信息。在动物终生暴露试验中观察到，牙齿锰与血液、大脑及骨头中锰水平呈正相关关系，另外在生命早期暴露情况下，牙齿锰和骨中锰水平有着重要的正相关关系^[46]。综上，血锰、尿锰、发锰及牙齿中锰各有其代谢特点，对血、尿液中的重金属进行检测时应考虑重复测量，因为血液和尿液本身就处于动态平衡中，如果随机测量一次可能会误差很大，同时也要考虑到纵向研究的重要性，横断面分析可能会产生虚假的联系^[34]。牙齿锰作为评估锰的生物标志物时也应考虑到样本收集的不便及检测难度等。

关于儿童神经发育评价的量表有BASC、CDIIT等，尽管许多研究者认为这些量表的信度和效度都较高^{[47 – 49]}，但不可否认的是被翻译成多种版本的量表具有其自身的主观性。儿童神经发育的不均衡性以及神经发育结果评价指标都是定性的，没有生化、生理指标等定量指标更有说服力。孕早、中、晚三期对外界不良刺激的敏感性也不同，来自台湾关于孕妇锰暴露的关键胎儿期的研究结果表明，孕中期红细胞经对数转换的锰水平与出生体重、头围和胸围显著相关^[8]。而哥斯达黎加幼儿园环境健康队列结果显示，孕中期和晚期的发锰水平和婴儿胸围呈正相关^[50]。目前关于孕早、中及晚三期锰暴露与儿童神经行为发育的研究很少，但是从很多关于孕期3个时相锰暴露水平与出生结局的研究可以为本研究提供方向。

母体在孕期锰暴露过多会影响儿童的行为，对儿童的神经发育包括运动发育、认知发育产生的结局效应尚未有统一结论。虽然研究结果之间存在差异但是提供了一个有价值的研究趋势。使用不同的锰生物标志物会得到不同的暴露剂量，从而与其他研究不能直接比较，因此探索一个实用有价值的生物标志物很有必要。目前仍需要更多的研究去证实是否有其他环境毒物的联合效应才使得出现本研究的结局效应等。未来更多的研究也应更多地采用被认可的标准化方法来表达暴露和评估结局。