Aluminium in het hersenweefsel van autistische personen

JTEMB Adjuvans aluminium 04 februari 2017

Tijdschrift voor sporenelementen in geneeskunde en biologie
Auteurs: Matthew Mold, Dorcas Umar, Andrew King, Christopher Exley
26 november 2017

Abstract

Autismespectrumstoornis is een neurologische ontwikkelingsstoornis met onbekende oorzaak (oorzaak). Er wordt gesuggereerd dat de oorzaak zowel genetische gevoeligheid als omgevingsfactoren omvat, waaronder uiteindelijk ook milieutoxinen. Er zijn pogingen gedaan om blootstelling van de mens aan het aluminiumtoxine uit de omgeving te koppelen aan een autismespectrumstoornis. Hier hebben we de techniek van gebruikt transversaal verwarmde grafietoven atomaire absorptiespectrometrie (atoomabsorptiespectrometrie van een transversaal verwarmde grafietoven) om voor de eerste keer het aluminiumgehalte van het hersenweefsel van donorpersonen met een diagnose van autisme te meten. We gebruikten ook selectieve fluor voor aluminium om aluminium in hersenweefsel te identificeren met behulp van fluorescentiemicroscopie. Het aluminiumgehalte van hersenweefsel bij autisme is beslist hoog. Het gemiddelde (tussen haakjes de standaardafwijking) van het aluminiumgehalte in de 5 individuen voor elke lob was 3,82 (5,42), 2,30 (2,00), 2,79 (4,05) en 3,82, 5,17 (15) μg / g droge stof gewicht voor respectievelijk de occipitale, frontale, temporale en pariëtale lobben. Dit behoren tot de hoogste waarden van aluminium in menselijk hersenweefsel dat tot nu toe is gemeten en men moet zich afvragen waarom het aluminiumgehalte van de occipitale lob van een 8,74-jarige jongen bijvoorbeeld 11,59 (10) μg zou moeten zijn / g gewicht aan droge stof? Aluminium selectieve fluorescentiemicroscopie werd gebruikt om aluminium in het hersenweefsel van XNUMX donoren te identificeren. Hoewel werd gedacht dat aluminium werd geassocieerd met neuronen, werd gezien dat het aanwezig is in de intracellulaire zone in cellen vergelijkbaar met microglia en in andere niet-neuronale ontstekingscellen van de hersenvliezen, vascularisatie, grijze stof en witte stof. De superioriteit van intracellulair aluminium geassocieerd met niet-neuronale cellen is een uitzonderlijke waarneming in het hersenweefsel van autistische personen en kan aanwijzingen bieden over zowel de oorsprong van aluminium in de hersenen als over de mogelijke rol van deze stof bij het veroorzaken van de aandoening van de autistisch spectrum.

Introductie

Autismespectrumstoornis (ASS) is een groep pathologische aandoeningen van neurologische ontwikkeling met onbekende oorzaak. Het is zeer waarschijnlijk dat zowel genetische [1] als omgevingsfactoren [2] zijn geassocieerd met het ontstaan en de voortgang van ASS, terwijl de mechanismen die aan de ASI ten grondslag liggen naar verwachting multifactorieel zijn [3-6]. Er wordt vermoed dat blootstelling van de mens aan aluminium de oorzaak is van ASS, maar de conclusies zijn twijfelachtig [7-10]. Tot nu toe hebben de meeste studies haar gebruikt als een indicator voor blootstelling van de mens aan aluminium, terwijl het aluminiumgehalte in bloed en urine in veel beperktere mate is gebruikt. Pediatrische vaccins die een op aluminium gebaseerd adjuvans bevatten, zijn een indirecte maat voor de blootstelling van zuigelingen aan aluminium en hun toenemend gebruik is direct gerelateerd aan de verhoogde prevalentie van ASS [11]. Diermodellen van ASS blijven een verband ondersteunen met aluminium en op aluminium gebaseerde adjuvantia die met name worden gebruikt voor vaccinaties bij mensen [12]. Tot op heden zijn er geen onderzoeken gedaan naar de aanwezigheid van aluminium in het hersenweefsel van donoren die stierven met een diagnose van ASS. We hebben de hoeveelheid aluminium in het hersenweefsel van autistische personen gemeten en de locatie van aluminium in deze weefsels geïdentificeerd.

Materialen en methoden
2.1. Meting van de hoeveelheden aluminium in de hersenweefsels
Ethische goedkeuring werd verkregen samen met de weefsels van de "Oxford Brain Bank" (Oxford Brain Bank - 15 / SC / 0639). Monsters van schors gelijk aan ongeveer een gram bevroren materie van de temporale, frontale, pariëtale en occipitale lobben en van de hippocampus (slechts 0,3 gr) werden verkregen van 5 personen met diagnose van ASS bevestigd door ADI-Rconfirmed (Autism Diagnostic Interview - Herzien), 4 mannen en 1 vrouw, in de leeftijd tussen 15 en 50 jaar (tabel 1). Het aluminiumgehalte van deze stoffen werd gemeten met behulp van een geconsolideerde en volledig gevalideerde methode [13] die hier slechts kort wordt beschreven.

resultaten
3.1 Aluminiumgehalte in hersenweefsels
Het aluminiumgehalte in alle weefsels varieerde van 0,01 (de limiet voor kwantificering) tot 22,11 mg / g droge stof. (Tafel 1). Het aluminiumgehalte voor de hersenen als geheel (n = 4 of 5 afhankelijk van de beschikbaarheid van hippocampusweefsel) varieerde van 1,20 (1,06) mg / g droge stof voor de 44-jarige vrouw (A1 ) tot 4,77 (4,79) mg / g van de 33-jarige man (A5). Eerdere metingen van aluminium in de hersenen, waaronder onze studie van 60 hersenen [15], stelden ons in staat om klassen van aluminiumgehalte ruwweg te definiëren, beginnend met waarden lager dan of gelijk aan 1,00 mg / g als pathologisch goedaardig (zoals hiernaast van het concept 'normaal'). Ongeveer 40% van de weefsels (24/59) had een aluminiumgehalte dat als pathologisch verontrustend werd beschouwd (³2,00 mg / g), terwijl ongeveer 67% van deze weefsels een aluminiumgehalte had dat als pathologisch significant werd beschouwd (³3,00 mg / g ). De hersenen van alle 5 individuen hebben minstens één weefsel met een pathologisch significant aluminiumgehalte. De hersenen van de 4 individuen hadden tenminste één weefsel met een aluminiumgehalte groter dan of gelijk aan 5,00 mg / g, terwijl 3 hiervan tenminste één weefsel hadden met een aluminiumgehalte groter dan of gelijk aan 10,00 mg / g (tabel 1). Het gemiddelde aluminiumgehalte (standaarddeviatie tussen haakjes) van de 5 individuen voor elke lob was 3,82 (5,42), 2,30 (2,00), 2,79 (4,05) en 3,82 ( 5,17) voor de frontale, occipitale, frontale, temporale en pariëtale lobben. Er waren geen statistisch significante verschillen in aluminiumgehalte tussen de 4 lobben.

3.2. Fluorescentie door aluminium in hersenweefsels
We onderzochten seriële delen van de hersenen van 10 personen (3 vrouwen en 7 mannen) die stierven met een diagnose van ASS en registreerden de aanwezigheid van aluminium in deze weefsels (tabel S1). De opwinding van het aluminium- en lumogallioncomplex straalt een karakteristieke oranje fluorescentie uit die steeds heldergeel lijkt naarmate de intensiteit van de fluorescentie toeneemt. Aluminium, geïdentificeerd als lumogallion-reactieve afzettingen, werd opgenomen in ten minste één weefsel bij alle 10 individuen. De autofluorescentie van de direct aangrenzende seriële secties bevestigde dat de lumogallion fluorescentie indicatief is voor de aanwezigheid van aluminium. Aluminiumafzettingen kwamen significant vaker voor bij mannen (129 van de 7 personen) dan bij vrouwen (21 van de 3 personen). Aluminium werd gevonden in zowel witte stof (62 afzettingen) als grijze stof (88 afzettingen). Bij vrouwen werd het grootste deel van de aluminiumafzettingen geïdentificeerd als extracellulair (15 van de 21), terwijl bij mannen de tegenovergestelde situatie werd gevonden met 80 van 129 afzettingen in het intracellulaire gebied. We kregen slechts 3 seriële secties van elk weefsel en daarom konden we geen kleuring uitvoeren om de algemene morfologie te identificeren, wat betekent dat het niet altijd mogelijk was om te bepalen welk celsubtype de fluorescentie vertoonde vanwege aluminium . Witte mononucleaire bloedcellen geladen met aluminium, waarschijnlijk lymfocyten, werden geïdentificeerd in de hersenvliezen en kwamen waarschijnlijk het hersenweefsel binnen vanuit het lymfestelsel (Fig. 10). Aluminium was duidelijk te zien in cellen of in de vorm van discrete puntafzettingen of als intense gele fluorescenties (Fig. 1). Aluminium is gelokaliseerd in ontstekingscellen geassocieerd met vascularisatie (Fig. 2). In één geval werd een lymfocyt of monocyte beladen met aluminium opgemerkt in een bloedvat omringd door rode bloedcellen, terwijl een andere waarschijnlijke lymfocyt die intense gele fluorescentie vertoonde werd opgemerkt in het adventieve membraan (Fig. 2b). Gliacellen, waaronder enkele die vergelijkbaar zijn met die van microglia die fluorescentie vertoonden vanwege de aanwezigheid van aluminium, zijn vaak waargenomen in hersenweefsel in de buurt van extracellulaire afzettingen gekleurd door aluminium (figuren 3 en 4). Aluminiumafzettingen met een diameter van ongeveer 1 mm waren duidelijk zichtbaar in zowel de ronde als de amoeboïde lichamen van gliale cellen (b.v. Vijg 3b). Intracellulair aluminium is geïdentificeerd in waarschijnlijke neuronen en cellen vergelijkbaar met die van de glia, en vaak in de buurt of op dezelfde plaats als de lipofuscine (Fig. 5). Selectieve fluorescentie voor aluminium werkte bij het identificeren van aluminium in extracellulaire en intracellulaire plaatsen in neuronale en niet-neuronale cellen en in alle bestudeerde hersenweefsels (figuren 1-5). De methode identificeert aluminium alleen zoals blijkt uit grote gebieden van hersenweefsel zonder dat enige karakteristieke fluorescentie de positiviteit voor aluminium aangeeft (Fig.

draad

Het aluminiumgehalte van hersenweefsel van donoren met de diagnose ASS was extreem hoog (tabel 1). Hoewel er significante variabiliteit werd gevonden tussen verschillende weefsels, verschillende lobben en verschillende proefpersonen, was het gemiddelde aluminiumgehalte voor elke lob (onder 5 individuen) op het hoogste niveau van alle eerdere metingen van aluminiumgehalte in de hersenen, waaronder gevallen van iatrogene aandoeningen zoals dialyse-encefalopathie [13,15, 16-19]. Alle 4 mannelijke donoren hadden hogere aluminiumconcentraties in de hersenen dan de enige vrouwelijke donor. Bij deze autistische mannen hebben we enkele van de hoogste aluminiumgehalten in de hersenen geregistreerd die ooit zijn gemeten in gezonde of zieke weefsels, waaronder waarden van 17,10 18,57 en 22,11 mg / g droge stof. (Tafel 1). Wat deze gegevens onderscheidt van andere analyses van aluminium in de hersenen bij andere ziekten, is de leeftijd van autistische personen. Waarom zou een 15-jarige jongen bijvoorbeeld zo'n hoog aluminiumgehalte in zijn hersenweefsel hebben? Er zijn geen vergelijkbare gegevens in de wetenschappelijke literatuur, de meest vergelijkbare gegevens zijn die van een 42-jarige man met een "familiaire vorm" van de ziekte van Alzheimer (fAD) [19]. Selectieve fluorescentiemicroscopie van aluminium gaf indicaties van aluminiumafzettingsplaatsen in deze hersenweefsels van autistische proefpersonen (figuren 1-5).

Aluminium is gevonden in zowel witte als grijze materie en op zowel extracellulaire als cellulaire plaatsen. De laatste waren vooral wijdverbreid in deze weefsels van autistische proefpersonen. Cellen die morfologisch niet-neuronaal leken en zwaar geladen waren met aluminium zijn geïdentificeerd als cellen geassocieerd met de hersenvliezen (Fig. 1), vascularisatie (Fig. 2) en als cellen van de grijze en witte stof (Figuren 3-5). Sommige van deze cellen leken gliaal (waarschijnlijk astrocyten), terwijl anderen langwerpige kernen hadden die ze het uiterlijk van microglia-cellen gaven [5]. De laatste zijn soms waargenomen in de nabijheid van extracellulaire aluminiumafzettingen. Dit houdt in dat aluminium op de een of andere manier de bloed-hersenbarrière passeerde en werd genomen uit een natieve cel, een microglia-cel. Interessant is dat de incidentele aanwezigheid van ontstekingscellen beladen met aluminium in de vascularisatie en leptomeninges de mogelijkheid opent voor een andere manier van toegang van aluminium tot de hersenen, dat wil zeggen intracellulair. Om dit tweede scenario echter te laten gelden, zou men verwachten dat een soort intracerebrale schade zou optreden om de vascularisatie van lymfocyten en monocyten mogelijk te maken. De identificatie die hier wordt gemaakt van niet-neuronale cellen, waaronder ontstekingscellen, gliacellen en microglia-cellen, allemaal geladen met aluminium, is een uitzonderlijke observatie voor ASS. De meeste aluminiumafzettingen in hersenweefsel in de "bekende vormen" van de ziekte van Alzheimer waren bijvoorbeeld extracellulair en bijna altijd geassocieerd met grijze stof [19].

Aluminium is cytotoxisch [21] en de associatie (hier getoond) met de ontstekingscellen van de vascularisatie, hersenvliezen en het centrale zenuwstelsel kan nauwelijks goedaardig zijn. De zwaar beladen aluminium microglia, hoewel het levensvatbaar kan blijven, althans voor een bepaalde tijd, zal onvermijdelijk worden aangetast en microglia-disfunctie wordt verondersteld betrokken te zijn bij de etiologie van ASS [22], bijvoorbeeld bij het beschadigen van synaptische bladloosheid [23] . Bovendien kan het feit dat deze gegevens suggereren dat het binnendringen van aluminium in de hersenen door cellen van het immuunsysteem die in het bloed en de lymfe circuleren wordt versneld bij autistische proefpersonen de vraag beginnen te verklaren waarom er zit zoveel aluminium in het brein van een 15-jarige autistische jongen. Een beperking van onze studie is het kleine aantal gevallen dat beschikbaar is voor analyse en de beperkte beschikbaarheid van weefsel. Wat betreft de laatste factor, kan toegang tot slechts 1 g bevroren weefsel en slechts 3 seriële delen weefsel voor elke lob normaal worden beschouwd als een significante beperking. Zeker als we geen significante afzetting van aluminium in zo'n klein weefselmonster hadden geïdentificeerd (de gemiddelde hersenmassa varieert tussen 1.500 en 2.000 g), zou een dergelijk resultaat dubbelzinnig zijn. Het feit dat we aluminium hebben gevonden in elk weefselmonster, bevroren of bevroren, suggereert echter sterk dat individuen met de diagnose ASD buitengewoon hoge niveaus van aluminium in hersenweefsel hebben en dat dit aluminium bij uitstek wordt geassocieerd met niet-neuronale cellen die van microglia en andere inflammatoire monocyten.

conclusies
We hebben de eerste meting van het aluminiumgehalte in hersenweefsel bij autistische proefpersonen gedaan en we hebben aangetoond dat het aluminiumgehalte in de hersenen buitengewoon hoog is. We hebben aluminium geïdentificeerd in hersenweefsel in zowel de extracellulaire als intracellulaire gebieden (zowel in neuronen als niet-neuronale cellen). De aanwezigheid van aluminium in ontstekingscellen in de hersenvliezen, in vascularisatie, in grijze en witte stof is een uitzonderlijke waarneming en kan een oorzaakrol voor aluminium in de etiologie van ASS aantonen.

PSUR 16: verdubbeling van verwachte sterfgevallen
Als alle kinderen die de eerste dosis van het vaccin hebben gekregen in totaal vier doses krijgen en de laatste dosis in het tweede levensjaar wordt toegediend, kan worden geschat dat een kwart (25%) van de doses aan oudere kinderen wordt toegediend. tot een jaar. Dit is het aanbevolen vaccinatieschema in Duitsland. Sommige landen, zoals Italië, bevelen echter slechts drie doses aan, allemaal in het eerste jaar en geen enkele in het tweede. Bovendien ontvangen niet alle kinderen alle aanbevolen doses. Het is dus onwaarschijnlijk dat 20-25% van de doses in het tweede jaar zal worden gebruikt. In PSUR 15 werd geschat dat 90,6% van de verkochte doses werd gebruikt bij zuigelingen jonger dan één jaar en 9,4% voor kinderen ouder dan één jaar. In PSUR 16 is de schatting van de ontvangen doses in het tweede jaar meer dan verdubbeld (van 9,4% tot 20%), en daarom is de schatting van de verwachte sterfgevallen verdubbeld. Ondanks de verdubbeling van de verwachte sterfgevallen was het aantal waargenomen sterfgevallen in het tweede jaar hoger dan verwacht in de eerste 3 dagen na vaccinatie (Tabel 36, p249). Als de schatting in PSUR 15 dat 9,4% van de doses in het tweede jaar wordt gebruikt correct is, is dit ook van toepassing op PSUR 16, en daarom zijn de waargenomen sterfgevallen hoger dan de verwachte sterfgevallen in de eerste 7 dagen.

Belangenconflicten van belangen
De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflicten hebben

Dank

Het onderzoek wordt ondersteund door financiering van de Instituut voor onderzoek naar medische veiligheid van kinderen (CMSRI), een stichting zonder winstoogmerk gevestigd in Washington DC, VS, die zich bezighoudt met onderzoek

Referenties

A. Krishnan, R.Zhang, V. Yao, CLTheesfeld, AK Wong et al., Genoombrede voorspelling en functionele karakterisering van de genetische basis van autismespectrumstoornis, Nature Neuroscience 19 (2016) 1454-1462.
LA Sealey, BW Hughes, AN Sriskanda, JR Guest, AD Gibson et al., Omgevingsfactoren bij de ontwikkeling van autismespectrumstoornissen, Environ. Int. 88 (2016) 288-298.
R. Koyama, Y. Ikegaya, Microglia in de pathogenese van autismespectrumstoornissen, Neurosci. Res. 100 (2015) 1-5.
Q. Li, JM. Zhou, de microbiota-darm-hersenas en zijn potentiële therapeutische rol bij autismespectrumstoornis, Neuroscience 324 (2016) 131-139.
C. Kaur, G. Rathnasamy, EA. Ling, Biologie van microglia in de zich ontwikkelende hersenen, J. Neuropathol Exp. Neurol. 76 (2017) 736-753.
M. Varghese, N. Keshav, S. Jacot-Descombes, T. Warda, B. Wicinski et al., Autismespectrumstoornis: neuropathologie en diermodellen, Acta Neuropathol. 134 (2017) 537- 566.
H. Yasuda, Y. Yasuda, T. Tsutsui, schatting van autistische kinderen door metallomics-analyse, Sci. Rep. 3 (2013) 1199.
FEB Mohamed, EA Zaky, AB El-Sayed, RM Elhossieny, SS Zahra et al., Beoordeling van haaraluminium, lood en kwik in een steekproef van autistische Egyptische kinderen: milieurisicofactoren van zware metalen bij autisme, Behavioral Neurol. (2015) Art. 545674.
MH Rahbar, M. Samms-Vaughn, MR Pitcher, J. Bressler, M. Hessabi et al., Rol van metabole genen in aluminiumconcentraties van bloed van Jamaicaanse kinderen met en zonder autismespectrumstoornis, Int. J. Environ. Res. Public Health 13 (2016) 1095.
AV Skalny, NV Simashkova, TP Klyushnik, AR Grabeklis, IV Radysh et al., Analyse van haarspoorelementen bij kinderen met autismespectrumstoornissen en communicatiestoornissen, Trace Elem. Med. Biol. 177 (2017) 215-223.
L. Tomljenovic, CA Shaw, Dragen aluminium vaccinadjuvantia bij aan de stijgende prevalentie van autisme?, J. Inorg. Biochem. 105 (2011) 1489-1499.
CA Shaw, Y. Li, L. Tomljenovic, toediening van aluminium aan neonatale muizen in vaccin-relevante hoeveelheden is geassocieerd met ongunstige neurologische uitkomsten op lange termijn, J. Inorg. Biochem. 128 (2013) 237-244
E. House, M. Esiri, G. Forster, P. Ince, C. Exley, aluminium, ijzer en koper in menselijke hersenweefsels gedoneerd aan de cognitieve functie- en verouderingsstudie van de medische onderzoeksraad, Metallomics 4 (2012) 56-65.
Rep. 1 (4) 2014.
A. Mirza, A. King, C. Troakes, C. Exley, De identificatie van aluminium in menselijk hersenweefsel met behulp van lumogallion- en fluorescentiemicroscopie, J. Alzh. Dis. 54 (2016) 1333-1338.
C. Exley, M. Esiri, ernstige cerebrale congofiele angiopathie samenvallend met verhoogd hersenaluminium in een inwoner van Camelford, Cornwall, VK, J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 77 (2006) 877-879.
C. Exley, ER House, aluminium in het menselijk brein, Monatsh. Chem. 142 (2011) 357-363.
C. Exley, T. Vickers, Verhoogd aluminium in de hersenen en vroege ziekte van Alzheimer bij een persoon die beroepsmatig wordt blootgesteld aan aluminium: een casusrapport, J. Med. Case Rep. 8 (2014) 41.
A. Mirza, A. King, C. Troakes, C. Exley, aluminium in hersenweefsel bij familiale ziekte van Alzheimer, J. Trace Elem. Med. Biol. 40 (2017) 30-36.
R. Shechter, O. Miller, G. Yovel, N. Rosenzweig, A. London et al., Rekrutering van gunstige M2-macrofagen voor gewond ruggenmerg wordt georchestreerd door externe hersenchoroïde plexus, Immunity 38 (2013) 555-569.
C. Exley, De toxiciteit van aluminium bij mensen, Morphologie 100 (2016) 51-55.
MW Salter, B. Stevens, Microglia komt naar voren als centrale spelers in hersenziekte, Nat. Med.23 (2017) 1018-1027.
U. Neniskyte, CT Gross, Errant tuinders: glia-celafhankelijke synaptische snoei- en neurologische aandoeningen, Nat. Neurosci. 18 (2017) 658-670.
Een alternatieve benadering voor combinatievaccins: intradermale toediening van geïsoleerde componenten voor de bestrijding van miltvuur, botulisme, pest en stafylokokken toxische shock (gepubliceerd op Journal of Immune Based Therapies and Vaccines. 2008 september 3; 6: 5; auteurs Morefield GL, Tammariello RF et al; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18768085/)