Микроэлементы и расстройство аутистического спектра: цинк, медь, селен, железо и магний

Роль металлов в РАС

Растущее распространение токсичных металлов и химикатов в окружающей среде является одной из причин РАС среди других нарушений нервного  развития (Grandjean and Landrigan, 2014). Типичные характеристики РАС, такие как умственная отсталость и речевые проблемы, были связаны с воздействием токсичных металлов до или во время беременности (Arora M, 2017). В обзоре из почти ста исследований, 74% из них говорят, что физиологические уровни ртути являются фактором риска развития РАС ( Kern et al., 2016) из-за аутоиммунной активации, окислительного стресса и последующего нейровоспаления. Алюминий содержится в высоких уровнях как в белом, так и в сером веществе пациентов с РАС, потому что он способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и поглощаться микроглиальными клетками ( Mold et al., 2018 ). Кроме того, исследования на животных, изучающие влияние металлов на развитие нервной системы, показали, что изменения в структурах мозга также связаны с РАС ( Arora et al., 2017 ).

Помимо тяжелых и токсичных металлов, которые активно нарушают процессы развития нервной системы, в этиологию РАС может быть вовлечен дисгомеостаз металлических микроэлементов. Уровни цинка, меди, селена, железа и магния также связаны с распространением РАС.

Цинк (Zn)

Цинк является вторым по распространенности элементом в организме человека и участвует во множестве клеточных функций. Примерно 2800 белков или 10% протеома человека могут связывать цинк in vivo ( Andreini et al., 2006 ). 

Цинк особенно вовлечен в глутаматергическую передачу (т.е. путь ГАМК) во время эмбрионального и детского развития. Дефицит цинка на моделях мышей приводит к изменению закрытия нервной трубки ( Li et al., 2018 ) и поведению, связанному с РАС ( Grabrucker et al., 2014 ). При добавлении цинка в пищу у SHANK3-мутантных мышей восстанавливалось поведение, которое ранее было как при РАС ( Fourie et al., 2018). 

Уровни цинка в мозге в 10 раз выше, чем уровни цинка в сыворотке, что указывает на большую роль цинка в развитии нервной системы ( Portbury and Adlard, 2017 ). Цинк наиболее распространен в областях, богатых нейронами, и важен для нейрональной модуляции, синаптической пластичности, обучения и памяти ( Qi and Liu, 2019 ). 

Следует отметить, что в современной литературе цинк связывают с РАС в контексте центральной нервной системы, и поэтому многое остается неизвестным в контексте периферической нервной системы. Новые фармакологические методы лечения травм головного мозга нацелены на уровни свободного цинка в головном мозге для восстановления гомеостаза, что также указывает на важность гомеостаза цинка в головном мозге ( Frederickson et al., 2005 ).

Многие пациенты с расстройством аутистического спектра (РАС) имеют симптомы, связанные с расстройствами желудочно-кишечного тракта.  Материнский уровень цинка может быть важным фактором, учитывая многогранный эффект цинка на развитие и морфологию кишечника у потомства. Уровень цинка находится под влиянием множества факторов, и можно предположить взаимозависимость пренатального и раннего стресса, аномалий иммунной системы, нарушений функций желудочно-кишечного тракта и дефицита цинка.( Vela et al., 2015 ). Пренатальный уровень цинка также влияет на морфологию плаценты ( Wilson et al., 2017 ), а острое воспаление плаценты, независимо от типа повышает риски РАС ( Straughen et al., 2017 ).

Существует хорошо известная связь между аутизмом и иммунной системой ( Meltzer and Van de Water, 2017 ; Hughes et al., 2018 ), при которой цинк играет неотъемлемую роль как в врожденном, так и в адаптивном иммунитете ( Шанкар и Прасад, 1998 ).

Существует множество доказательств связи между дефицитом цинка и РАС ( Yasuda and Tsutsui, 2013 ; Li et al., 2014 ; Goyal et al., 2019 ). Цинк-связывающие гены, связанные с РАС, активируются на всех стадиях развития нервной системы ( дополнительная таблица S1 ). 

В исследовании, в котором изучались 1967 детей с РАС, почти 30% имели низкую концентрацию цинка в образцах волос ( Yasuda et al., 2011 ). Другое небольшое исследование показало более низкий уровень цинка в слюне детей с аутизмом по сравнению с контрольной группой ( Deshpande et al., 2019 ). 

Уровни цинка также связаны с тяжестью проявления РАС ( Guo et al., 2018).  Однако важно отметить, что при сравнении содержания цинка в волосах и ногтях наблюдается значительная разница ( Giuseppe De Palma et al., 2011 ; Lakshmi Priya and Geetha, 2011 ), что позволяет предположить, что сыворотка может быть лучшим источником для измерения содержания цинка. Когда сыворотка была оценена у 78 детей с аутизмом, у 71,8% детей уровень цинка был либо ниже 10%, либо ниже контрольного диапазона ( Faber et al., 2009 ).

Медь (Cu)

Медь также играет важную роль в организме человека и, среди прочего, участвует в росте клеток. Медь участвует в реакциях, связанных с неврологическими заболеваниями, а дисгомеостаз меди наблюдается при таких расстройствах, как болезнь Паркинсона, Альцгеймера и Хантингтона ( Faber et al., 2009 ). Кроме того, медь является неотъемлемой частью нескольких биологических процессов, связанных с аутизмом, таких как иммунитет ( Kelley et al., 1995 ) и развитие плаценты. Уровни меди обычно выше среднего у пациентов с РАС.

Из 78 детей с РАС у 15% уровень меди был выше, чем у референсного диапазона, а у 31% уровень меди был значительно выше ( Faber et al., 2009 ). В другом исследовании средний уровень меди в сыворотке был значительно выше у детей с РАС, чем у здоровых людей (Li et al.,2014).  Третье исследование 79 аутичных людей выявило аналогичную закономерность, в которой пациенты с аутизмом и расстройством развития, не определенным иначе (PDD-NOS), имели значительно более высокие уровни меди в плазме ( Russo and Devito, 2011 ). Повышение физиологического уровня меди также коррелирует с увеличением тяжести РАС ( Lakshmi Priya and Geetha, 2011 ). Уровни меди у пациентов с РАС не различаются в зависимости от географического региона.

Медь и цинк – конкуренты, поэтому увеличение содержания меди приводит к дефициту цинка ( Grabrucker, 2012 ). Пациенты и дети с РАС, как правило, имеют более низкое соотношение цинка / меди, чем контрольная группа ( Bjorklund, 2013 ), даже если различия не наблюдаются только по уровням меди ( Craciun et al., 2016 ). Не известно, зависят ли такие различия от пола ( Faber et al., 2009 ), хотя уровни меди могут различаться в зависимости от пола из-за использования оральных контрацептивов ( Babic et al., 2013 ).  Одно исследование показало, что соотношение цинк / медь можно использовать в качестве диагностического биомаркера РАС ( Li et al., 2014). 

Частота дефицита цинка, токсичности меди и низкого содержания цинка / меди у детей с расстройствами аутистического спектра (РАС) может указывать на снижение функционирования системы металлотионеина. 

Соотношение цинка и меди в плазме может использоваться как биомаркер токсичности тяжелых металлов, особенно ртути, у детей с РАС. ( Curtin et al., 2018 ).

Железо (Fe)

Железо – это самый распространенный микроэлемент в организме ( Wood and Sperling, 2019 ). Железодефицитная анемия представляет собой серьезную проблему для здоровья как в развитых, так и в развивающихся странах и может привести к неадекватной клеточной функции в молодом возрасте ( Bener et al., 2017 ). 

Железо участвует в нескольких процессах развития нервной системы, таких как синтез медиаторов, производство миелина и синаптогенез, а его дефицит приводит к нарушению этих процессов ( Pivina et al., 2019 ). 

Дефицит железа связан с задержкой развития и аутизмом ( McCann and Ames, 2007 ). У детей с РАС наблюдается дефицит железа по сравнению с контрольной группой ( Bener et al., 2017). В то время как один метаанализ в 2017 году выявил более низкие уровни железа у пациентов с РАС, чем в контрольной группе ( Saghazadeh et al., 2017 ), другой метаанализ в 2018 году не обнаружил различий в уровнях периферического железа у детей с РАС ( Tseng et al., 2018 ). Дефицит железа связан с симптомами РАС и коррелирует с серьезностью эмоциональных и поведенческих проблем ( Saghazadeh et al., 2017 ).

Магний (Mg)

Магний участвует в основных клеточных процессах, таких как образование нуклеиновых кислот и энергетическом обмене. В процессе развития нервной системы магний регулирует активируемые глутаматом каналы в мембранах нейронов, и этот процесс сильно коррелирует с патогенезом РАС ( Saghazadeh et al., 2017 ). Считается, что у детей с РАС дефицит магнияLakshmi Priya and Geetha, 2011 ). В сочетании с витамином B6 магний считается потенциальным терапевтическим средством при РАС. Однако в нескольких систематических обзорах с конца 1990-х до начала 2000-х годов не было обнаружено существенных доказательств использования магния и витамина B6 для лечения РАС ( Karhu et al., 2019). С тех пор не так много исследований изучали роль магния при аутизме. Однако более поздний обзор 2017 года выявил значительный дефицит магния у пациентов с РАС и предлагает периодический мониторинг статуса магния у пациентов с РАС ( Saghazadeh et al., 2017 ).

Селен (Se)

Селен и селен-зависимые белки необходимы для развития мозга и управления окислительным повреждением мозга, и было высказано предположение, что дисгомеостаз селена может быть связан с распространением РАС ( Raymond et al., 2014 ). В недавнем обзоре литературы из 10 исследований, сравнивающих уровни микроэлементов в волосах при РАС и контрольной группе, четыре из них обнаружили значительную разницу в уровнях селена. Однако два из них обнаружили значительное повышение уровня селена у детей с РАС, а два – значительное снижение ( Тиньков и др., 2019 ). Другой метаанализ не обнаружил существенных различий в средних концентрациях селена в волосах или эритроцитах среди 12 исследований ( Saghazadeh et al., 2017). Хотя дисгомеостаз, вероятно, связан с распространением РАС, противоречивые данные указывают на необходимость более всестороннего исследования, оценивающего уровни селена у пациентов с РАС ( Anatoly et al., 2018 ).

Заключение

Растет интерес к роли металлических микроэлементов в РАС. Металлические микронутриенты, необходимые для большинства биологических процессов, рекомендуются в качестве терапевтических средств для детей с РАС ( Cristiano et al., 2018 ). В частности, цинк и медь, включая соотношение цинк/медь, участвуют в возникновении и тяжести РАС. Роль других металлов, таких как селен, в РАС менее ясна. Селен действительно имеет решающее значение для неврологической функции и участвует в неврологических расстройствах ( Pillai et al., 2014 ; Dominiak et al., 2016 ), таких как болезнь Альцгеймера ( Solovyev et al., 2018).), предполагается, что он также может играть роль в РАС. Однако существуют противоречивые данные, указывающие на наличие или отсутствие селена у пациентов с РАС. По-прежнему существует потребность в более всестороннем изучении уровней селена у пациентов с РАС.

Многие исследования, изучающие уровни металлических микроэлементов у пациентов с РАС, делали это на следовых количествах ногтей или волос, что является спорным источником для таких анализов. Очень немногие сравнивали уровни металлических микроэлементов в волосах, ногтях и плазме крови. 

Наконец, мы рекомендуем и поощряем будущие анализы металлических микроэлементов при РАС с разбивкой по полу и возрасту. Показатели распространенности РАС сильно различаются в зависимости от пола, и было выдвинуто несколько гипотез для объяснения таких различий. Только три исследования были проведены с разделением их результатов по полу при изучении металлов при РАС. Два из этих трех исследований выявили значительные половые различия в концентрациях металлов. Наконец, остается острая необходимость в стратификации результатов определения содержания металлических микроэлементов не толькопо полу, но возрасту, учитывая значительные половые и возрастные различия во всех других аспектах РАС.

Редакция Proautism.infohttp://proautism.info
Главный редактор: Светлана Витренко. SMM, диетолог, врач спортивной медицины: Морозова Ольга. Редактор, переводчик: Ирина Привольская. Врач-педиатр: Кононова Лариса Дмитриевна. Администратор: Логинов Владимир.

Статьи по этой теме

Последние новости

Подпишитесь на новости

Самые популярные новости