MINERALOGRAMS OF CHILDREN WITH AUTISM SPECTRUM DISORDER AS A MARKER OF HEALTH RISK



Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Autism spectrum disorder is frequently accompanied by comorbid somatic pathologies, necessitating the development of reliable predictive diagnostic methods. Hair mineral analysis, which reflects long-term metabolic status, enables the identification of individual trace element imbalances and the creation of personalized correction plans to prevent associated health impairments.

AIM: To assess the potential of hair mineralograms as a predictive biomarker for the risk of developing comorbid somatic disorders in children with autism spectrum disorder (ASD), with the aim of developing personalized correction schemes.

METHODS: We determined the content of 25 macro- and microelements in hair samples from 36 children diagnosed with Pervasive Developmental Disorders (PDD) and 64 control children, all residing in Magadan City, using spectrometric methods. The study included a stepwise analysis of the absolute bioelement content, an intergroup comparison of the frequency of deviations from reference ranges, a correlation analysis, and the development of an elemental imbalance formula for the PDD group.

RESULTS: The analysis showed that the ASD group had significantly higher levels of potassium and cobalt, but significantly lower concentrations of iron, selenium, manganese, chromium, silicon, and arsenic compared to the controls (p < 0.05). Furthermore, the frequency of deficiencies was higher in the ASD group for manganese (44% vs. 23%), phosphorus (86% vs. 42%), and sodium (39% vs. 17%), while zinc deficiency was more prevalent in the control group (25% vs. 50%). Notably, a silicon deficiency was identified for the first time in the ASD cohort (42%), a finding not characteristic of Magadan's general population. Correlation analysis placed manganese at the center of a correlation cluster in the ASD group, where it demonstrated strong significant relationships with iron and zinc (r > 0.7; p < 0.05).

CONCLUSION: The developed formula for elemental disbalance in ASD includes an excess of vanadium combined with deficiencies of sodium, silicon, manganese and phosphorus. This distinct pattern is superimposed on a baseline "Northern" deficiency of calcium, magnesium, cobalt, and iodine common among children in this region. Interestingly, no iron or selenium deficiency was detected in the hair of children with ASD, suggesting adequate intake but potential malabsorption issues, possibly linked to impaired intestinal permeability ("leaky gut"), preventing these elements from supporting essential metabolic processes. These findings provide initial insights into the fundamental structure of the bioelemental system in ASD, although its specific expression may vary based on regional biogeochemistry, sex, age, and individual diagnostic characteristics.

Full Text

Обоснование

Высокая распространенность расстройств аутистического спектра (РАС) и их коморбидность с соматическими патологиями диктуют необходимость поиска надежных биомаркеров для предиктивной диагностики и профилактики сопутствующих нарушений здоровья [1]. Одним из таких перспективных направлений является элементный анализ (составление минералограмм). Дисбаланс эссенциальных (цинк, магний, селен, медь) и токсичных (свинец, ртуть, алюминий, кадмий) элементов напрямую влияет на ключевые патогенетические механизмы аутизма: окислительный стресс, нарушение синаптической передачи, иммунной регуляции и детоксикации. Анализ волос или ногтей отражает кумулятивное воздействие элементов и долгосрочный метаболический статус организма, что позволяет выявить даже субклинический дефицит или интоксикацию, не всегда очевидные при анализе крови. Выявление специфического дисбаланса у конкретного ребенка позволяет не только оценить риски развития коморбидных состояний (например, неврологических расстройств, иммунодефицитов, патологий ЖКТ), но и разработать таргетную хелаторную терапию или индивидуальную схему нутритивной поддержки для коррекции выявленных нарушений и улучшения общего состояния.

Цель исследования

Таким образом, цель нашего исследования состояла в оценке потенциала минералограммы волос в качестве предиктивного биомаркера рисков развития коморбидных соматических нарушений у детей с РАС для разработки персонализированных схем коррекции.

Методы

Дизайн исследования

Проведено перекрестное неконтролируемое исследование минералограмм волос 36 детей 7-15 лет (1-я группа): 9 девочек и 27 мальчиков с «Общими расстройствами психологического развития» - РАС. В контрольную группу вошли 64 здоровых детей школьного возраста 8-15 лет (2-я группа): 38 девочек и 26 мальчиков.

Условия проведения исследования

Обследуемые представляли собой социально организованную группу детей (режим дня, питание), обучающихся по адаптированным образовательным программам в «Магаданском областном центре образования №1» (МОЦО 1).  

Критерии соответствия (отбора)

Критерием включения в основную группу был диагноз в соответствие с МКБ-10 10-го пересмотра F84: детский аутизм, атипичный аутизм, синдром Аспергера. Критерием исключения являлся более младший или старший возраст, наличие основного диагноза, не соответствующего F84, обострение заболевания, тяжелые стадии РАС.

Описание критериев соответствия

неприменимо

Подбор участников в группы

неприменимо

Тестируемые диагностические методы

Исследуемый диагностический метод

Спектрометрическими методами определено содержание в волосах 25 макро- и микроэлементов (Al, As, B, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, I, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, V, Zn) на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 согласно МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03 «Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой и масс-спектрометрии» в АНО «Центр биотической медицины» (г. Москва).

Референсный (контрольный) диагностический метод (если применимо)

В качестве референсных величин содержания химических элементов в волосах детей были использованы центильные значения концентраций (мкг/г) из методических рекомендаций А.В. Скального и соавторов [2].

Регистрация результатов применения диагностических тестов

неприменимо

Анализ чувствительности

неприменимо

Статистические процедуры

Запланированный размер выборки

Для того, чтобы оценить влияние таких показателей как пол и возраст на структуру минералограмм у детей с РАС и в группе контроля, рассчитан коэффициент ковариации, который в обеих группах и при всех «мешающих» факторах стремился к нулю, демонстрируя достоверную статистическую независимость изменений концентраций элементов от пола и возраста при решении поставленной задачи исследования, хотя несомненно, существуют половозрастные нормативы концентраций химических элементов в волосах [2]. Однако, в отдельных случаях, в стартовых исследованиях для выявления базовых закономерностей или тенденций подход к анализу малых групп с объединением подгрупп в одну, без учета некоторых признаков, в биологических исследованиях допустим. Поэтому в настоящей статье представлен общий анализ элементного статуса детей без учета пола и возраста.

Статистические методы

Статистическая обработка результатов исследования проведена программным продуктом SPSS Statistics 21.0 с использованием критерия достоверности Манна-Уитни. Рассчитывали медианы (Me), центильные показатели (P25; P75). Межгрупповые различия считали достоверными при р<0,05. Для изучения межэлементных связей был проведен корреляционный анализ с построением матриц ковариаций в основной и контрольной группе.

Результаты

Участники исследования

неприменимо

Результаты диагностических тестов

При значении медиан концентраций химических элементов, которые находились в диапазоне нормы в обеих группах, можно вычленить некоторый компенсаторный механизм: в группе РАС калий и кобальт выше чем в контроле, и концентрация железа, селена, марганца, хрома, кремния, мышьяка достоверно ниже (таблица).

Анализ чувствительности

неприменимо

Нежелательные явления

неприменимо

Обсуждение

Резюме основного результата исследования

Разберем три подхода к анализу минералограмм у пациентов с РАС.

Анализ значений (концентраций) имеет свой четкий смысл и важен прежде всего в индивидуальной оценке дисбаланса каждого испытуемого.

Обсуждение основного результата исследования

Достоверно пониженное (но в диапазоне нормальных значений) содержание мышьяка в организме у детей с РАС может дополнительно свидетельствовать, что при таких диагнозах нарушается функция кишечника (всасывающая способность), часть элементов проходит транзитом, что особенно важно для тех элементов, всасывание которых происходит преимущественно в кишечнике, для мышьяка это 80%. Поэтому у пациентов с РАС ухудшается усвоение азота и фосфора из пищи, снижается удержание фосфора в организме (подтверждается медианным дефицитом фосфора в группе с РАС), снижается синтез гемоглобина, ослабляются окислительные и ферментативные процессы, а также угнетающий эффект на болезнетворные бактерии. В исследованиях отмечают повышенное содержание мышьяка в сыворотке крови у детей [3], но одновременное определение содержания мышьяка в волосах не проводили, поэтому мы можем предположить наличие эффекта перераспределения токсичного элемента в организме за счет нарушения его гомеодинамики. Тот же эффект может оказывать и пониженное по сравнению с контролем содержание олова, кадмия, алюминия и никеля. У детей с РАС было зафиксировано понижение кадмия и свинца в моче относительно контроля [4], понижение олова и ртути в плазме крови [5], концентрация кадмия в цельной крови у детей с РАС была значительно ниже (p < 0,001) по сравнению со здоровыми контрольными группами [6]. Пониженное содержание в моче детей Куала-Лумпура кадмия, свинца и мышьяка интерпретируется авторами как нарушение механизма их выведения из организма, а значит может приводить к накоплению в других депо [7]. Избыток токсичных элементов очевидно оказывает губительный эффект для организма, но для каждого элемента предусмотрена его обязательная роль [8], и снижение концентраций тяжелых металлов свидетельствует о недостаточном эссенциальном обеспечении у пациентов с РАС.

Примечательно, что в обеих группах медианный уровень йода, лития и ванадия был в пределах нормальных значений, хотя ряд экспертов выделяют важную роль этих элементов в реализации РАС [9, 10, 11]. Даже субклинический дефицит йода у матери во время беременности является установленным фактором риска нарушений нейрокогнитивного развития у детей, что может повышать вероятность РАС и других неврологических отклонений [12, 13]. У детей с РАС часто отмечают нарушения в работе щитовидной железы, потенциально связанные с дисрегуляцией йодного обмена [14]. Изучается роль лития в снижении нейровоспаления и окислительного стресса — ключевых патологических процессов при РАС [15, 16]. При анализе цельной крови Дж. Адамс с соавторами отметили понижение лития у детей с РАС на 52% по сравнению с группой контроля, но в пределах референсного диапазона [17], что может свидетельствовать о недостаточном обеспечении аутостабилизирующих механизмов. Некоторые исследования указывают на возможное положительное влияние низких доз лития на снижение агрессии, импульсивности и аффективной неустойчивости у некоторых детей с аутизмом [18]. Основная гипотеза связывает ванадий с РАС как фактор антропогенного риска (сжигание ископаемого топлива, промышленные выбросы). Избыток ванадия генерирует окислительный стресс, повреждает митохондрии и нарушает нейроразвитие, что потенциально может способствовать возникновению РАС при воздействии в критические пренатальные периоды [19].

Дефицитные медианные значения магния и кальция в обеих группах свидетельствуют о типичности данных отклонений в регионе, что подтверждается результатами наших многолетних исследований [20] и результатами иностранных ученых, показывающих, что в цельной крови, сыворотке и во фракции форменных элементов нет статистических отличий по содержанию магния и кальция между группой с РАС и контролем, но магний в цельной крови и сыворотке находился ниже нижней границы референсного диапазона, что также указывает на дисбаланс на популяционном уровне [17]. Известно, что биогеохимия региона во многом определяет элементый статус населения и может влиять на течение тех или иных заболеваний или эффективность терапии [21, 22].

Анализ частоты встречаемости дефицита или избытка элементов в группах сравнения (рис. 1).

При рассмотрении диаграммы видно, что большинство элементов, демонстрирующих дефицит, по частоте встречаемости в группах сопоставимы. Это кобальт, йод, медь, магний, кальций и калий. Согласно литературным данным и собственным многолетним исследованиям, дефицит этих элементов характерен для северян любого пола и возраста [23, 24, 25, 26].

В случае с РАС необходимо обратить внимание на те элементы, частота встречаемости дефицита которых в два раза отличается от группы контроля (рис. 1). Это марганец (44% в группе РАС и 23% в группе контроля), цинк (25 и 50%, соответственно), фосфор (86 и 42%, соответственно, натрий (39 и 17%, соответственно). А также интересен факт обнаружения дефицита кремния в группе РАС (42%), не характерный в целом для жителей г. Магадана.

Прямых и устоявшихся научных данных о специфической роли дефицита кремния (Si) в патогенезе РАС на сегодняшний день не существует. Исследования его связи с аутизмом носят единичный и гипотетический характер [27, 28, 29]. Однако, основываясь на известных функциях кремния в организме, можно предположить опосредованное влияние его дефицита на процессы, значимые при РАС, прежде всего это нарушение барьерной функции. Кремний важен для синтеза коллагена и соединительной ткани. Существует гипотеза, что его дефицит может способствовать нарушению целостности слизистых оболочек, в том числе кишечника. Это потенциально усугубляет состояние «дырявого кишечника» (leaky gut), которое часто ассоциировано с РАС и способствует системному воспалению и поступлению нейротоксинов в кровоток. Аналогичным образом, дефицит кремния теоретически может влиять на поддержание целостности гемато-энцефалического барьера, повышая его проницаемость для вредных соединений. Также, кремний, по некоторым данным, может способствовать выведению из организма алюминия, образуя с ним алюмосиликаты. Алюминий — это нейротоксин, который часто рассматривается как один из потенциальных факторов риска РАС, но в нашем исследовании содержание алюминия в волосах детей с РАС находилось в диапазоне нормальных значений (таблица). Кремний играет роль в метаболизме костной ткани и формировании суставов. Хотя это не является прямым симптомом аутизма, многие дети с РАС имеют сопутствующие проблемы с ЖКТ, ведущие к мальабсорбции, и, как следствие, возможные нарушения минерального обмена. Дефицит кремния может усугублять эти состояния. Причинами дефицита кремния могут являться особенности биогеохимического окружения, в том числе недостаток этого элемента в питьевой воде региона [30].

Дефицит натрия (гипонатриемия) как клиническое состояние у детей с аутизмом — явление нечастое. Однако, в нашем исследовании в группе РАС обнаружено 39% детей с дефицитом натрия (рис. 1). Существуют косвенные механизмы и особенности, которые могут связывать дисрегуляцию натрия и его обмена с патофизиологией РАС. В клиническом спектре лиц с нарушениями развития нервной системы фикисруют гипонатриемию [31, 32]. Многие дети с РАС привередливы в еде и могут отдавать предпочтение продуктам с крайним вкусовым профилем, отказываясь от соленой пищи [33]. Отмечается предпочтение употребления чистой воды, что может привести к «разведению» натрия в крови и вызвать гипонатриемию (состояние, когда уровень натрия в крови падает ниже нормы). Сопутствующие нарушения работы ЖКТ (диарея, рвота) — очень частые спутники РАС. Эти состояния приводят к потере жидкости и электролитов, включая натрий. Таким образом, на фоне этих обострений, дефицит натрия может возникать эпизодически.

Более глубокий уровень дефицита натрия - неврологические и метаболические механизмы. Некоторые гипотезы и исследования связывают РАС с нарушениями в работе натрий-калиевых насосов (Na⁺/K⁺-ATPase) и других ионных каналов в нейронах [34]. Эти насосы критически важны для поддержания мембранного потенциала и генерации нервных импульсов. Их дисфункция может нарушать передачу сигналов в мозге, что является одним из ключевых механизмов при РАС. Это не «дефицит натрия» в организме, а нарушение его использования на клеточном уровне.

Также, хроническое воспаление и нарушение проницаемости кишечного барьера могут косвенно влиять на многие метаболические процессы, включая электролитный баланс, через системное воспаление и выброс цитокинов [35, 36]. То есть мы снова упоминаем частую проблему РАС - «дырявый кишечник». В том числе, у детей с РАС повышен риск эпилепсии [37]. Некоторые противосудорожные препараты могут влиять на уровень электролитов, включая натрий [38]. У некоторых детей с РАС может быть нарушена регуляция чувства жажды или механизмов, контролирующих водно-солевой баланс (осморегуляция), что может приводить к неадекватному потреблению жидкости и, как следствие, к электролитному дисбалансу.

Важно не путать причину и следствие: утверждение «дефицит натрия вызывает аутизм» — неверно. Скорее, особенности аутизма (ограниченное питание, проблемы с ЖКТ, возможные метаболические нарушения) могут в отдельных случаях приводить к дисбалансу натрия как к вторичному симптому.

Отсутствие дисбаланса по железу и селену в группе с РАС по сравнению с контролем, где частота встречаемости дефицитов составила 21% и 24%, соответственно, может еще раз свидетельствовать о включении механизмов стабилизации от потери этих элементов для выполнения жизненно важных функций.

Отмеченная ранее возможная роль ванадия в процессах РАС позволяет уточнить, что несмотря на нормальный медианный уровень ванадия в волосах, мы обнаружили, у 25% детей с РАС избыток ванадия в волосах легкой степени (отклонения 1 степени и верхняя граница нормы). В работе X. Zhou и соавторов было показано повышение уровня ванадия в волосах детей с тяжелой формой аутизма [39].

Третьим не менее информативным вариантом анализа данных является анализ межэлементных отношений. На рисунках 2 и 3 представлены корреляционные плеяды биоэлементов, полученные в группе РАС и в группе контроля. Поскольку механизм дисбаланса микроэлементов при РАС неясен, ученые стараются применять корреляционный анализ для выявления четких последовательностей, закономерностей содержания одних и тех же элементов в биосредах, а также установлением связей с критериями и тяжестью РАС [17, 40].

Как показывают исследования, система стремится увеличить количество связей в ответ на напряжение и дисбаланс[41]. Горбань А.Н. с коллегами отмечают [42], что при значительном адаптационном напряжении корреляции между физиологическими параметрами растут, а в ходе успешной адаптации уменьшаются.

При корреляционном анализе нами обнаружено 52 достоверных связи (р˂0,05) между содержанием изученных химических элементов в волосах детей с РАС. Наибольшее число связей оказалось у Mn (8), далее по убывающей у Al, Cr (по 7), K, Ca, I, As (по 6), Cu, Na, Li (по 5), P, Ni (по 4), Hg, Pb, Fe, Zn (по 3) и т.д. Ядро корреляционной плеяды элементов показано на рис. 2.

В группе с РАС мы отмечаем ассоциацию ряда элементов с марганцем. Обнаруженный нами дисбаланс в системе Mn-Zn-Fe нарушает синаптическую пластичность и работу нейромедиаторов, что является одним из потенциальных патофизиологических механизмов при РАС. Эти элементы тесно взаимосвязаны, и их дефицит или избыток оказывает системное влияние на мозг [43].

Рассматривая роль каждого элемента в нейропластичности, отметим, что железо критически важно для синтеза нейромедиаторов (дофамина, серотонина, ГАМК), миелинизации нервных волокон и энергетического метаболизма в нейронах (входит в состав цитохромов). Дефицит железа в критические периоды развития мозга приводит к необратимым нарушениям когнитивных функций, памяти и обучения. Описаны патофизиологические изменения, связанные с ферроптозом и ферритинофагией при неврологических заболеваниях [44].

Цинк является ключевым регулятором синаптической пластичности. Концентрируется в синаптических везикулах глутаматергических нейронов и модулирует работу NMDA-рецепторов, которые критичны для обучения и памяти. Он выступает как внутриклеточный вторичный мессенджер и необходим для метаболизма нейромедиаторов и защиты от окислительного стресса.

У многих детей с РАС наблюдается дефицит цинка. В нашем исследовании он составил 25% в группе. Дефицит Zn усиливает нейротоксичность тяжелых металлов (включая избыточный Mn) из-за нарушения работы металлотионеинов — белков, отвечающих за детоксикацию. Низкий уровень цинка напрямую нарушает работу NMDA-рецепторов, что ведет к дисфункции синаптической пластичности, лежащей в основе симптомов аутизма [45].

Марганец важен в следовых количествах как кофактор антиоксидантного фермента (супероксиддисмутазы 2) и метаболизма нейромедиаторов (глутамата). Избыток марганца нейротоксичен. Он накапливается в базальных ганглиях и нарушает дофаминергическую и глутаматергическую transmission, приводя к окислительному стрессу и митохондриальной дисфункции. Кроме того, отметим, что дефицит марганца установлен нами у 44% детей с РАС и у 23% детей контрольной группы (рис. 1). Авторы показали, что низкие уровни марганца связаны с более высокими баллами как по ADOS-2 (Autism Diagnostic Observation Schedule, Second Edition), так и по SRS-2 (Social Responsiveness Scale — Second Edition), т.е. со степенью тяжести РАС [46]. Дефицит марганца в головном мозге мышей был связан с двигательной дисфункцией [47], что также часто сопутствует симптомам РАС.

Связь между этими элементами и РАС часто заключается не в абсолютном дефиците/избытке, а в их соотношении и доступности в мозге. Например, Mn и Fe конкурируют за одни и те же транспортные системы в организме (ZIP8, трансферрин и DMT-1) [48, 49]. Избыток Mn может вытеснять железо из его депо и нарушать его метаболизм [50], приводя к функциональному дефициту железа в мозге даже при нормальном уровне в крови. Это нарушает миелинизацию, синтез нейромедиаторов и энергообеспечение нейронов. Глиальные клетки, обеспечивающие передачу нервного импульса, самые богатые железом клетки головного мозга. Нарушения гомеостаза железа, приводящие к нейродегенерации, могут возникать не только в нейронах, но и в глиальных клетках [51].

В целом, дисбаланс Fe/Mn/Zn провоцирует мощный окислительный стресс в мозге. Нейродегенерация происходит из-за связывания металлов с белками и последующего образования агрегатов, что создаёт порочный круг, нарушая функцию митохондрий, которые вырабатывают аденозинтрифосфат и вызывают гибель клеток путём апоптоза и/или некроза [52].  Формируется патологический цикл: дисбаланс в системе транспортеров металлов → дефицит Zn, Mn и функциональный дефицит Fe → нарушение регуляции NMDA-рецепторов и синтеза нейромедиаторов → окислительный стресс и митохондриальная дисфункция → повреждение нейронов и нарушение нейропластичности → проявление симптомов РАС.

В группе здоровых детей обнаружено 42 связи и наблюдается другая картина корреляций между элементами, часть из них традиционны, такие как взаимодействие калия и натрия, кальция и магния, марганца и магния (рис. 3).

В большинстве же своем в контрольной группе связи между собой и другими элементами образуют тяжелые или токсичные элементы, что может указывать на формирование адаптивных механизмов связывания этих элементов в менее активные комплексы при хроническом дефиците эссенциальных элементов. Примечательно, что в группе с РАС мы отмечаем ассоциацию ряда элементов с марганцем, тогда как в корелляционной плеяде у здоровых детей он образует лишь 1 связь.

В линейном приближении получается уменьшение корреляций в ходе адаптации: чем выше адаптированность, тем меньше корреляции, и, напротив, чем больше напряжение, тем они выше. Следовательно, мы можем предполагать, что дети контрольной группы, проживающие в условиях севера, более адаптированы, а дети с РАС функционируют в состоянии сильного напряжения метаболической системы.

Таким образом, детализация и разбор отдельных акцентов помогает уловить суть ряда физиологических процессов, протекающих при РАС, и раскрывает механизмы элементной гомеодинамики скорее не в сторону объяснения причин возникновения РАС, а в сторону конкретизации процессов дестабилизации функционального состояния пациентов. Все выявленные нами в одномоментном исследовании особенности имеют под собой научное объяснение, подкрепленное литературными данными из авторитетных источников. Разрозненность некоторых сведений и иногда простая констатация факта (обнаружен избыток токсичного элемента, дефицит кальция или магния) делает неясным картину их использования в практических целях. Наша дальнейшая задача состоит в том, чтобы на основе персональных данных каждого отдельного пациента с РАС строить понятные цифровые решения для корректной интеграции минеральных добавок в традиционную терапию РАС.

 

Ограничения исследования

  • неприменимо

Заключение

Комплексный и разносторонний подход к трактовке полученных результатов позволил нам выделить рабочую формулу элементного дисбаланса у детей при РАС:

где в числителе элемент, часто встречающийся в избытке, в знаменателе – элементы в недостатке. Такая картина выявляется на фоне «северного» дефицита кальция, магния, кобальта, йода у этих же детей. Не обнаруженный нами дефицит железа и селена в волосах детей с РАС, так часто описанный в литературе, может свидетельствовать о его достаточном поступлении в организм, но невозможности всасываться в «дырявом кишечнике» и обеспечивать необходимый метаболизм, поэтому необходим уточняющий анализ крови и мониторинг рациона питания, что является очень важным, и ранее в НИЦ «Арктика» была проведена работа по составлению рекомендаций по питанию детей с особенностями развития [53]. Полученные результаты приоткрывают фундаментальные основы организации биоэлементной системы при РАС, что не исключает их вариантов в зависимости от биогеохимии региона, пола и возраста, особенностей диагноза.

×

About the authors

Elena Lugovaya

Scientific Research Center «Arktika» Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: elena_plant@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6583-4175
SPIN-code: 5825-7122
Scopus Author ID: 56728609500
ResearcherId: AAR-7391-2020

Sci. candidate (Biology), director

Russian Federation, 24 Karl Marx ave, Magadan, 685000

Anatoly L. Gorbachev

Scientific Research Center «Arktika» Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: gor000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2432-3408
SPIN-code: 7050-3412
Scopus Author ID: 7103379782
ResearcherId: JFK-2466-2023

Dr. Sci. (Biology)

Russian Federation, 24 Karl Marx ave, Magadan, 685000

References

  1. Gorbachev AL. Autism. Medical and biological markers. Vestnik of North-Eastern State University. 2019;(32):6-12. EDN: UUZVRT
  2. Skalny AV, Grabeklis AR, Korobeynikova TV, et al. Reference values of the content of chemical elements in human indicator biological samples. Moscow; 2023. 58 p. (In Russ.)
  3. Hegde R, Hegde S, Kulkarni S, et al. Total reflection X-ray fluorescence analysis of plasma elements in autistic children from India. Biol Trace Elem Res. 2023;201(2):644–654. doi: 10.1007/s12011-022-03199-2.
  4. Awadh SM, Yaseen ZM, Al-Suwaiyan MS. The role of environmental trace element toxicants on autism: a medical biogeochemistry perspective. Ecotoxicol Environ Saf. 2023;251:114561. doi: 10.1016/j.ecoenv.2023.114561.
  5. Zhang J, Lin J, Zhao X, et al. Trace element changes in the plasma of autism spectrum disorder children and the positive correlation between chromium and vanadium. Biol Trace Elem Res.2022;200(12):4924–4935. doi: 10.1007/s12011-021-03082-6.
  6. Li H, Li H, Li Y, Liu Y, Zhao Z. Blood mercury, arsenic, cadmium, and lead in children with autism spectrum disorder. Biol Trace Elem Res. 2018;181(1):31–37. doi: 10.1007/s12011-017-1002-6.
  7. Rafi'i MR, Ja'afar MH, Abd Wahil MS, Md Hanif SA. Urine manganese, cadmium, lead, arsenic, and selenium among autism spectrum disorder children in Kuala Lumpur. PeerJ. 2024;12:e17660. doi: 10.7717/peerj.17660.
  8. Zaichick VE, Kolotov VP. Nuclear physics medical elementology as a section of medical radiology. Medical Radiology and Radiation Safety. 2024;69(2):53–64. doi: 10.33266/1024-6177-2024-69-2-53-64. EDN: UHMMRI
  9. Hu W, Zhao M, Lian J, et al. Lithium cholesterol sulfate: a novel and potential drug for treating Alzheimer's disease and autism spectrum disorder. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2023;22(8):1250-1258. doi: 10.2174/1871527321666220825114236
  10. Mlinarič M, Jekovec Vrhovšek M, Neubauer D, France Štiglic A, Osredkar J. Association between autism spectrum disorder, trace elements, and intracranial fluid spaces. Int J Mol Sci. 2024;25(15):8050. doi: 10.3390/ijms25158050
  11. Daniel KS, Jiang Q, Wood MS. The increasing prevalence of autism spectrum disorder in the U.S. and its implications for pediatric micronutrient status: a narrative review of case reports and series. Nutrients. 2025;17(6):990. doi: 10.3390/nu17060990
  12. Getahun D, Jacobsen SJ, Fassett MJ, et al. Association between maternal hypothyroidism and autism spectrum disorders in children. Pediatr Res. 2018;83(3):580–588. doi: 10.1038/pr.2017.308
  13. Ge GM, Leung MTY, Man KKC, et al. Maternal thyroid dysfunction during pregnancy and the risk of adverse outcomes in the offspring: a systematic review and meta-analysis. J Clin Endocrinol Metab. 2020;105(12):dgaa555. doi: 10.1210/clinem/dgaa555
  14. Lin HY, Liang CS, Tsai SJ, et al. Congenital hypothyroidism and risk of subsequent autism spectrum disorder and attention-deficit/hyperactivity disorder in Taiwan. Psychiatry Clin Neurosci. 2024;78(11):721–725. doi: 10.1111/pcn.13733
  15. Khan MS, Ali T, Abid MN, et al. Lithium ameliorates lipopolysaccharide-induced neurotoxicity in the cortex and hippocampus of the adult rat brain. Neurochem Int. 2017;108:343–354. doi: 10.1016/j.neuint.2017.05.008
  16. Damri O, Agam G. Lithium, inflammation and neuroinflammation with emphasis on bipolar disorder – a narrative review. Int J Mol Sci. 2024;25(24):13277. doi: 10.3390/ijms252413277
  17. Adams JB, Audhya T, McDonough-Means S, et al. Nutritional and metabolic status of children with autism vs. neurotypical children, and the association with autism severity. Nutr Metab (Lond). 2011;8(1):34. doi: 10.1186/1743-7075-8-34
  18. Manchia M, Paribello P, Pinna M et al. Lithium and its effects: does dose matter? Int J Bipolar Disord. 2024;12(1):23. doi: 10.1186/s40345-024-00345-8
  19. Xiong Z, Mahai G, Zheng D, et al. Effects of prenatal vanadium exposure on neurodevelopment in early childhood and identification of critical window. Environ Res. 2025;276:121506. doi: 10.1016/j.envres.2025.121506
  20. Lugovaya EA, Stepanova EM. Imbalance of chemical elements in the circumpolar region residents as a result of environmental geochemical influence. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2024;3(1):153–159. doi: 10.37614/2949-1185.2024.3.1.018. EDN: ALXXIK
  21. Lugovaya EA, Stepanova EM. Features of the content of drinking water in the city of Magadan and population health. Hygiene and Sanitation. 2016;95(3):241–246. doi: 10.18821/0016-9900-2016-95-3-241-246. EDN: VTNPDN
  22. Gorbachev AL. Trace element status and health of northern populations: a scientific review. Human Ecology. 2025;32(4):225–238. doi: 10.17816/humeco646046. EDN: ILROFE
  23. Lugovaya EA, Maximov AL. The element profile observed in Russia’s Northeast residents. Problems of Biological Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2012;(6):17–21. EDN: SFUBQJ
  24. Lugovaya EA, Stepanova EM. Structure of elemental disbalance observed in organism of residents of Magadan town. Public Health and Life Environment – PH&LE. 2015;263(2):4–6. EDN: TQMIIL
  25. Lugovaya EA, Stepanova EM. Regional indicators of the content of macro- and microelements in the body of residents of Magadan. Magadan: Ekspress-poligrafiya; 2019. 27 p. (In Russ.)
  26. Gorbachev AL. Problem issues of mineral metabolism in residents of the Arctic territories. Nauchniy meditsinskiy vestnik Yugry. 2022;31(1): 52–61. doi: 10.25017/2306-1367-2022-31-1-52-61. EDN: WZKHCL
  27. Skalnaya AA, Berdalin AB, Kabki BH, Zhegalova IV. The relationship of clinical parameters and elemental status of children with autism before and after treatment. Trace elements in medicine. 2017;18(4):41−48. doi: 10.19112/2413-6174-2017-18-4-41-48. EDN: YPDTHR
  28. Gorbachev AL, Lugovaya EA. Features of the elemental status of children with autism spectrum disorder. Trace elements in medicine. 2019;20(3):20−30. doi: 10.19112/2413-6174-2019-20-3-20-30. EDN: GYOMVI
  29. Chernova LN, Skalny AV. Interrelation of hair elements' content with co-occurring somatic conditions in children with autism spectrum disorder. Vrach. 2021;32(11):61−65. doi: 10.29296/25877305-2021-11-12. EDN: VQLRXN
  30. Gorbachev AL. Some indicators of the chemical composition of drinking water and their impact on the health of the population of Magadan. Trace elements in medicine. 2021;22(2):17−24. doi: 10.19112/2413-6174-2021-22-2-17-24. EDN: BRKQHZ
  31. Pappas J, Rabin R. SETD2 Neurodevelopmental Disorders. 2021 Dec 30 [updated 2022 Sep 22]. In: Adam MP, Feldman J, Mirzaa GM. et al., editors. GeneReviews. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK575927/
  32. Ren M, Zheng H, Lu X, Lian W, Feng B. Expanding the genotypic and phenotypic spectrum associated with TBL1XR1 de novo variants. Gene. 2023;886:147777. doi: 10.1016/j.gene.2023.147777
  33. Breiner CE, McQuaid GA, Wallace GL, Zickgraf HF. Screening for avoidant/restrictive food intake disorder symptoms among autistic adults: measurement invariance with a comparison general sample. Autism Res. 2025;18(7):1381−1388. doi: 10.1002/aur.70039
  34. Sanders SJ, Campbell AJ, Cottrell JR, et al. Progress in understanding and treating SCN2A-mediated disorders. Trends Neurosci. 2018;41(7):442−456. doi: 10.1016/j.tins.2018.03.011
  35. Valenzuela-Zamora AF, Ramírez-Valenzuela DG, Ramos-Jiménez A. Food selectivity and its implications associated with gastrointestinal disorders in children with autism spectrum disorders. Nutrients. 2022;14(13):2660. doi: 10.3390/nu14132660
  36. Dargenio VN, Dargenio C, Castellaneta S, et al. Intestinal barrier dysfunction and microbiota-gut-brain axis: possible implications in the pathogenesis and treatment of autism spectrum disorder. Nutrients. 2023;15(7):1620. doi: 10.3390/nu15071620
  37. Glukhova LYu. Autistic epileptiform regression (a review). Russian Journal of Child Neurology. 2012;7(1):39−45. doi: 10.17650/2073-8803-2012-7-1-39-46. EDN: OZLVWV
  38. Tateishi Y, Ishikawa N, Kobayashi Y, et al. Effect of Lacosamide therapy on blood cells and IgA levels in children and adolescents with epilepsy in a clinical setting. Epilepsy Res. 2022;187:107030. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2022.107030
  39. Zhou X, Xia X, Li L, et al. Evaluation of heavy metals and essential minerals in the hair of children with autism spectrum disorder and their association with symptom severity. Biol Trace Elem Res. 2025. doi: 10.1007/s12011-025-04588-z
  40. Zhao G, Liu SJ, Gan XY, et al. Analysis of whole blood and urine trace elements in children with autism spectrum disorders and autistic behaviors. Biol Trace Elem Res. 2023;201(2):627−635. doi: 10.1007/s12011-022-03197-4
  41. Lugovaya EA, Stepanova EM, Gorbachev AL. Approaches to the body element status assessment. Trace Elements in Medicine. 2015;16(2):10−17. EDN: TWCAXD
  42. Gorban' AN, Smirnova EV, Cheusova EP. Gruppovoj stress: dinamika korrelyacij pri adaptacii i organizaciya sistem ekologicheskih faktorov. The manuscript is deposited in VINITI 17.07.1997, № 2434В97. 54 р. (In Russ.)
  43. Jopowicz A, Wiśniowska J, Tarnacka B. Cognitive and physical intervention in metals' dysfunction and neurodegeneration. Brain Sci. 2022;12(3):345. doi: 10.3390/brainsci12030345
  44. Li S., Huang P, Lai F. et al. Mechanisms of ferritinophagy and ferroptosis in diseases. Mol Neurobiol. 2024;61(3):1605–1626. doi: 10.1007/s12035-023-03640-0
  45. Lee K, Mills Z, Cheung P, Cheyne JE, Montgomery JM. The role of zinc and NMDA receptors in autism spectrum disorders. Pharmaceuticals (Basel). 2022;16(1):1. doi: 10.3390/ph16010001
  46. Arora M, Reichenberg A, Willfors C, et al. Fetal and postnatal metal dysregulation in autism. Nat Commun. 2017;8:15493. doi: 10.1038/ncomms15493
  47. Choi EK, Aring L, Peng Y, et al. Neuronal SLC39A8 deficiency impairs cerebellar development by altering manganese homeostasis. JCI Insight. 2024;9(20):e168440. doi: 10.1172/jci.insight.168440
  48. Gunshin H, Mackenzie B, Berger U, et al. Cloning and characterization of a mammalian proton-coupled metal-ion transporter. Nature. 1997;388(6641):482–488. doi: 10.1038/41343
  49. Powers M, Minchella D, Gonzalez-Acevedo M, et al. Loss of hepatic manganese transporter ZIP8 disrupts serum transferrin glycosylation and the glutamate-glutamine cycle. J Trace Elem Med Biol. 2023;78:127184. doi: 10.1016/j.jtemb.2023.127184
  50. Maares M, Einhorn V, Behrendt J, et al. Investigation of competitive binding of the essential trace elements zinc, iron, copper, and manganese by gastrointestinal mucins and the effect on their absorption in vitro. J Nutr Biochem. 2025;144:109983. doi: 10.1016/j.jnutbio.2025.109983
  51. Reinert A, Morawski M, Seeger J, Arendt T, Reinert T. Iron concentrations in neurons and glial cells with estimates on ferritin concentrations. BMC Neurosci. 2019;20(1):25. doi: 10.1186/s12868-019-0507-7
  52. Mezzaroba L, Alfieri DF, Colado Simão AN, Vissoci Reiche EM. The role of zinc, copper, manganese and iron in neurodegenerative diseases. Neurotoxicology. 2019;74:230–241. doi: 10.1016/j.neuro.2019.07.007
  53. Lugovaya EA, Averyanova IV. Optimizing the diet of children with disabilities. Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2022;67(1):94–100. doi: 10.21508/1027-4065-2022-67-1-94-100. EDN: NERPGR

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 78166 от 20.03.2020.