Mangan aus Säuglingsnahrung und Trinkwasser: die Risikobewertung von Scher, Goeden und Klos

Kurzprofil

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Quelle	Scher, Goeden & Klos (2021). Potential for Manganese-Induced Neurologic Harm to Formula-Fed Infants: A Risk Assessment of Total Oral Exposure.
Quellenart	Risikobewertung mit Messdaten zu Säuglingsnahrung, Trinkwasser und Haushaltsbefragung
Land/Kontext	USA; Minnesota; öffentliche Trinkwassersysteme und handelsübliche Säuglingsnahrungen
Population	Modellierte Säuglinge im Alter von 1 bis unter 3 Monaten, die mit angerührter Säuglingsnahrung ernährt werden; zusätzlich Haushalte mit privaten Brunnen in einer Gemeinde im Raum Twin Cities
Manganbezug	Gesamtaufnahme aus zubereiteter Säuglingsnahrung und dem Wasser, mit dem Pulver angerührt wird
Zentrale Endpunkte	Mangankonzentrationen in Trinkwasser und Säuglingsnahrung, geschätzte Aufnahme in µg/kg/Tag, Vergleich mit einer neonatal abgeleiteten Referenzdosis, Wasserverhalten in Haushalten
Originalquelle	https://doi.org/10.1289/EHP7901
Volltext	https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8043326/

Scher, Goeden und Klos untersuchten eine besondere Expositionsfrage: Wie hoch kann die Manganaufnahme bei Säuglingen werden, wenn Säuglingsnahrung mit manganhaltigem Trinkwasser angerührt wird? Die Arbeit ist keine klinische Studie und kein Produktvergleich. Sie verbindet Messdaten, Expositionsrechnung und eine Haushaltsbefragung, um eine mögliche Risikosituation für sehr junge, formulagefütterte Säuglinge zu beschreiben.

Fragestellung

Mangan ist ein notwendiges Spurenelement, kann bei hoher Exposition aber neurologisch schädlich wirken. Sehr junge Säuglinge gelten in der Arbeit als besonders empfindliche Gruppe, weil sie bezogen auf ihr Körpergewicht viel Flüssigkeit aufnehmen und ihre Regulation von Aufnahme und Ausscheidung noch unreif sein kann.

Die zentrale Frage lautete deshalb: Reichen die Mangangehalte in Säuglingsnahrung und Trinkwasser zusammen aus, um eine gesundheitsbezogene Referenzdosis zu überschreiten? Eine zweite Frage war, ob Haushalte mit manganreichem Wasser dieses Wasser wegen Geschmack, Geruch oder Farbe meiden. Das ist wichtig, weil sichtbare oder schmeckbare Wasserprobleme nicht zuverlässig anzeigen, ob ein gesundheitlich relevanter Mangangehalt vorliegt.

Studiendesign und Methoden

Die Arbeit bestand aus drei Teilen. Erstens wurden Mangankonzentrationen in fast allen kommunalen öffentlichen Trinkwassersystemen Minnesotas ausgewertet. Für 919 von 965 Systemen lagen Werte vor. Die Autorengruppe verwendete Perzentile der Systemkonzentrationen, vor allem den Median von 29 µg/L und die 95. Perzentile von 562 µg/L.

Zweitens wurden 27 in den USA gekaufte Säuglingsnahrungen nach Herstellerangaben mit gereinigtem Wasser zubereitet und in zwei unabhängigen Durchgängen gemessen. Die Produktgruppen waren Kuhmilch-basierte Formula, Soja-Formula und eine Aminosäure-Formula. Die Auswertung nutzte Durchschnittswerte aus den beiden Zubereitungsrunden.

Drittens wurde die geschätzte Manganaufnahme für Säuglinge im Alter von 1 bis unter 3 Monaten berechnet. Die Werte wurden mit einer Referenzdosis des Minnesota Department of Health verglichen. Diese Referenzdosis betrug 83 µg/kg Körpergewicht und Tag und wurde aus einer neonatalen Tierstudie mit Unsicherheitsfaktoren abgeleitet. Die Rechnung betrachtete mittlere und obere Expositionsszenarien. Zusätzlich wurden 274 Haushalte mit privaten Brunnen in einer Gemeinde im Raum Twin Cities untersucht; 258 Haushalte beantworteten eine Onlinebefragung zur Wasserwahrnehmung und Wassernutzung.

Untersuchte Personen oder Datenbasis

Die Risikorechnung bezog sich nicht auf direkt beobachtete Säuglinge, sondern auf modellierte Expositionen für formulagefütterte Säuglinge im Alter von 1 bis unter 3 Monaten. Die Wasseraufnahme wurde aus EPA-Expositionsfaktoren übernommen. Für die Trinkwasserseite nutzte die Arbeit kommunale Wassersystemdaten aus Minnesota. Für die Formula-Seite nutzte sie 27 zubereitete Säuglingsnahrungen.

Die Haushaltsbefragung war ein separater Teil der Arbeit. Sie untersuchte Erwachsene aus Haushalten mit privaten Brunnen. Diese Befragung zeigte nicht die tatsächliche Aufnahme von Säuglingen, sondern ob Menschen mit manganhaltigem Wasser ihr Wasser meiden, filtern oder weiter trinken.

Intervention, Exposition und Vergleich

Es gab keine Intervention. Die Exposition war rechnerisch zusammengesetzt aus zwei Quellen:

Quelle der Manganaufnahme	Was gemessen oder berechnet wurde	Wichtige Abgrenzung
Säuglingsnahrung allein	Mangan in 27 zubereiteten Formulas	keine Bewertung einzelner Marken oder Kaufentscheidungen
Trinkwasser	Mangan in kommunalen Wassersystemen Minnesotas	kein direkter Deutschland- oder EU-Messdatensatz
Formula plus Wasser	geschätzte Gesamtaufnahme in µg/kg/Tag	Modellrechnung, keine klinische Schadensbeobachtung
Haushaltsverhalten	Sorge wegen Geschmack, Geruch, Farbe und Wassernutzung	Erwachsene Haushalte, nicht Säuglingsendpunkte

Die wichtigsten Vergleichswerte waren der Median der kommunalen Wassersysteme mit 29 µg/L und die 95. Perzentile mit 562 µg/L. Für die Formula wurden mittlere und obere Konzentrationswerte pro Produktgruppe verwendet. Die berechnete Aufnahme wurde mit der Referenzdosis von 83 µg/kg/Tag verglichen.

Ergebnisse

In den öffentlichen Wassersystemen Minnesotas lagen bei 10 Prozent der Systeme die geschätzten mittleren Mangankonzentrationen über dem US-EPA-Gesundheitshinweiswert von 300 µg/L. Bei Einbeziehung der Systeme ohne fertige Wasserprobe, aber ohne erwartete Manganentfernung, ergaben sich als Systemperzentile etwa 5,0 µg/L, 29,0 µg/L, 111,0 µg/L, 313,5 µg/L und 562,0 µg/L für die 25., 50., 75., 90. und 95. Perzentile.

Die 27 zubereiteten Säuglingsnahrungen enthielten im Durchschnitt 224 µg/L Mangan, mit einer Spannweite von 69,8 bis 741 µg/L. Kuhmilch-basierte Formula lag im Mittel bei 170 µg/L, Soja-Formula bei 388 µg/L und die einzelne Aminosäure-Formula bei 741 µg/L. Soja-Formula lag damit höher als Kuhmilch-basierte Formula; die einzelne Aminosäure-Formula lag am höchsten. Da nur ein Aminosäureprodukt getestet wurde, ist diese Produktgruppe besonders unsicher.

Im mittleren Expositionsszenario entsprach Kuhmilch-basierte Formula allein 28 Prozent und Soja-Formula allein 64 Prozent der Referenzdosis. Wenn diese Formulas mit Wasser am Median der kommunalen Systeme angerührt wurden, stiegen die Werte nur gering auf 33 und 68 Prozent. Bei Wasser an der 95. Perzentile stiegen sie auf 120 Prozent für Kuhmilch-basierte Formula und 156 Prozent für Soja-Formula. Die Aminosäure-Formula lag bereits allein bei 122 Prozent und stieg mit Wasser an der 95. Perzentile auf 213 Prozent.

Im oberen Expositionsszenario lag die berechnete Aufnahme aus Formula allein bei 95 Prozent der Referenzdosis für Kuhmilch-basierte Formula, 178 Prozent für Soja-Formula und 259 Prozent für die Aminosäure-Formula. Mit Wasser an der 95. Perzentile lagen die Werte bei 292, 375 und 455 Prozent der Referenzdosis. Die Autorengruppe betonte außerdem, dass Wasser allein an der 95. Perzentile mit 163 µg/kg/Tag fast doppelt so hoch lag wie die Referenzdosis.

Die Haushaltsbefragung zeigte ein gemischtes Bild. Höhere Mangankonzentrationen waren zwar mit mehr Sorge wegen Geschmack, Geruch oder Farbe verbunden. Trotzdem berichtete die Mehrheit der Haushalte mit gemessenen Innenwasserwerten über 300 µg/L, dieses Wasser zu trinken. Die Studie wertete sichtbare oder geschmackliche Auffälligkeiten daher nicht als verlässlichen Schutz vor hoher Manganaufnahme.

Nebenwirkungen und Sicherheit

Die Arbeit beobachtete keine klinischen Nebenwirkungen bei Säuglingen. Ihre Sicherheitsrelevanz entsteht aus der Expositionsrechnung und aus der bekannten Empfindlichkeit des frühen Nervensystems. Die Referenzdosis wurde aus einer neonatalen Tierstudie abgeleitet, in der neurologische Effekte als kritischer Endpunkt dienten.

Die Ergebnisse zeigen, dass bestimmte Kombinationen aus Formula und manganhaltigem Wasser die verwendete Referenzdosis rechnerisch überschreiten können. Besonders auffällig waren Soja-Formula, die einzelne Aminosäure-Formula und Trinkwasser mit höheren Mangankonzentrationen. Diese Befunde beweisen keinen Schaden bei einzelnen Kindern. Sie zeigen aber, dass die Gesamtaufnahme aus Pulver und Wasser gemeinsam betrachtet werden muss.

Die Autorengruppe diskutierte auch die Aufnahme im Darm. Daten zur Manganabsorption bei jungen Säuglingen sind begrenzt. Eine ältere Humanstudie berichtete bei Kuhmilch-Formula eine Absorption von 16 bis 21 Prozent bei voll ausgetragenen Säuglingen und 37 Prozent bei Muttermilch. Für Soja-Formula und Aminosäure-Formula fehlten vergleichbare Humanwerte. Dadurch bleibt unklar, wie genau die modellierte aufgenommene Menge in eine innere Belastung übersetzt wird.

Grenzen der Aussagekraft

Die Arbeit ist eine Risikobewertung, keine prospektive Kohortenstudie und keine klinische Studie mit Entwicklungsendpunkten. Sie zeigt keine tatsächlich gemessenen neurologischen Folgen bei Säuglingen. Die zentrale Aussage ist eine Expositions- und Risikorechnung.

Die Formula-Daten beruhen auf 27 Produkten und einer begrenzten Zahl von Dosen und Chargen. Tatsächliche Mangangehalte können zwischen Chargen, Produkten und Zubereitungen schwanken. Die Aminosäure-Formula war nur durch ein Produkt vertreten; die Aussage zu dieser Gruppe ist deshalb besonders vorsichtig zu lesen.

Die Trinkwasserwerte stammen aus Minnesota. Sie können nicht direkt auf Deutschland, Europa oder einzelne Haushalte übertragen werden. Außerdem wurden die Perzentile auf Ebene der Wassersysteme berechnet, nicht gewichtet nach der Zahl der tatsächlich exponierten Säuglinge.

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor ist die Absorption. Die Berechnungen in den Haupttabellen wurden nicht an unterschiedliche Absorptionsraten von Säuglingen und neonatalen Tieren angepasst. Die Autorengruppe beschreibt dadurch ein mögliches Risiko, aber keine exakte Schadensschwelle.

Was die Studie zeigt

• Die Studie zeigt, dass Säuglingsnahrung und Trinkwasser gemeinsam eine relevante Manganaufnahme ergeben können.
• In Minnesota hatten 10 Prozent der untersuchten kommunalen Wassersysteme durchschnittliche Mangankonzentrationen oberhalb von 300 µg/L.
• Die 27 zubereiteten Säuglingsnahrungen enthielten 69,8 bis 741 µg/L Mangan.
• Soja-Formula enthielt im Mittel mehr Mangan als Kuhmilch-basierte Formula.
• Bei Wasser an der 95. Perzentile der kommunalen Systeme überschritten mittlere Szenarien für Kuhmilch-, Soja- und Aminosäure-Formula die verwendete Referenzdosis.
• Im oberen Expositionsszenario lag Formula allein je nach Formulatyp knapp unter oder über der Referenzdosis.
• Geschmack, Geruch oder Farbe des Wassers waren kein zuverlässiger Schutz vor dem Trinken von Wasser mit hohen Mangankonzentrationen.

Was die Studie nicht zeigt

• Sie zeigt keinen klinisch beobachteten Schaden bei einzelnen Säuglingen.
• Sie zeigt keine Wirkung normaler Manganaufnahme aus Lebensmitteln.
• Sie bewertet keine Nahrungsergänzungsmittel für Erwachsene.
• Sie liefert keine Produkt- oder Markenbewertung.
• Sie liefert keine persönliche Ernährungsempfehlung.
• Sie ersetzt keine länderspezifische Bewertung von Trinkwasser- und Säuglingsnahrungsdaten.
• Sie legt keine exakte sichere oder schädliche Schwelle für alle Säuglinge fest.

Kompakte Faktenzusammenfassung

• Scher, Goeden und Klos veröffentlichten 2021 eine Risikobewertung zur Manganaufnahme bei formulagefütterten Säuglingen.
• Die Quelle ist über DOI, PMID und PMC-Volltext verifiziert.
• Die Arbeit wertete Mangandaten aus 919 kommunalen öffentlichen Wassersystemen in Minnesota aus.
• Zusätzlich wurden 27 zubereitete Säuglingsnahrungen auf Mangan gemessen.
• Die Formula-Messwerte lagen zwischen 69,8 und 741 µg/L.
• Kuhmilch-basierte Formula lag im Mittel bei 170 µg/L, Soja-Formula bei 388 µg/L und eine Aminosäure-Formula bei 741 µg/L.
• Die Risikorechnung bezog sich auf Säuglinge im Alter von 1 bis unter 3 Monaten.
• Die verwendete Referenzdosis betrug 83 µg/kg Körpergewicht und Tag.
• Bei Wasser an der 95. Perzentile der kommunalen Wassersysteme überschritten mittlere Expositionsszenarien die Referenzdosis für Kuhmilch-, Soja- und Aminosäure-Formula.
• Im oberen Expositionsszenario lag Formula allein bei 95, 178 und 259 Prozent der Referenzdosis für Kuhmilch-, Soja- und Aminosäure-Formula.
• Mit Wasser an der 95. Perzentile stiegen die oberen Szenarien auf 292, 375 und 455 Prozent der Referenzdosis.
• Die Haushaltsbefragung zeigte, dass sensorische Auffälligkeiten des Wassers nicht zuverlässig verhindern, dass manganhaltiges Wasser getrunken wird.
• Die Arbeit zeigt eine mögliche Expositionssituation, aber keinen direkt beobachteten neurologischen Schaden bei Säuglingen.