Алюминий в ткани мозга аутичных субъектов

Алюминий в ткани мозга аутичных субъектов

Журнал микроэлементов в медицине и биологии
Авторы: Мэтью Молд, Доркас Умар, Эндрю Кинг, Кристофер Эксли
26 ноября 2017


Абстрактные

Расстройство аутистического спектра является неврологическим нарушением развития неизвестной этиологии (причина). Предполагается, что причина связана как с генетической восприимчивостью, так и с факторами окружающей среды, которые также включают в себя токсины окружающей среды. Предпринимались попытки связать воздействие на человека токсина алюминия в окружающей среде с расстройством аутистического спектра. Здесь мы использовали технику Атомно-абсорбционная спектрометрия с поперечно нагретой графитовой печью (атомно-абсорбционная спектрометрия из поперечно нагретой графитовой печи) для измерения впервые содержания алюминия в ткани мозга донорских субъектов с диагнозом аутизм. Мы также использовали селективный фтор для алюминия, чтобы идентифицировать алюминий в ткани мозга с помощью флуоресцентной микроскопии. Содержание алюминия в мозговой ткани при аутизме было решительно высоким. Среднее (в скобках стандартное отклонение) содержание алюминия у 5 особей для каждой доли составляло 3,82 (5,42), 2,30 (2,00), 2,79 (4,05) и 3,82, 5,17 (15) мкг / г массы сухого вещества для затылочной, лобной, височной и теменной долей соответственно. Это одни из самых высоких показателей содержания алюминия в ткани мозга человека, которые были измерены до сих пор, и возникает вопрос, почему, например, содержание алюминия в затылочной доле у ​​8,74-летнего мальчика должно составлять 11,59 (10) мкг. / г веса сухого вещества? Алюминиево-селективную флуоресцентную микроскопию использовали для идентификации алюминия в ткани мозга XNUMX доноров. Хотя предполагалось, что алюминий связан с нейронами, было видно, что он присутствует во внутриклеточной зоне в клетках, подобных микроглии, и в других не нейрональных воспалительных клетках мозговых оболочек, васкуляризации, серого вещества и белого вещества. Выявление внутриклеточного алюминия, связанного с ненейронными клетками, было исключительным наблюдением в ткани головного мозга аутичных субъектов и может дать подсказки как о происхождении алюминия, присутствующего в мозге, так и о возможной роли этого вещества в возникновении расстройства аутистический спектр.


Введение

Расстройство аутистического спектра (ASD) представляет собой группу патологических состояний неврологического развития неизвестной причины. Генетические [1] и экологические [2] факторы, скорее всего, будут связаны с началом и прогрессированием ASD, в то время как механизмы, лежащие в основе его ASI, как ожидается, будут многофакторными [3-6]. Предполагалось, что воздействие Алюминия на человека является причиной РАС, но выводы были сомнительными [7-10]. До настоящего времени в большинстве исследований волосы использовались в качестве индикатора воздействия алюминия на человека, в то время как содержание алюминия в крови и моче использовалось в гораздо более ограниченной степени. Педиатрические вакцины, содержащие адъювант на основе алюминия, являются косвенной мерой воздействия алюминия на детей, и их возрастающее использование напрямую связано с увеличением распространенности АСД [11]. Животные модели ASD продолжают поддерживать связь с алюминием и адъювантами на основе алюминия, используемыми, в частности, для вакцинации человека [12]. На сегодняшний день нет исследований о наличии алюминия в ткани мозга доноров, умерших с диагнозом АСД. Мы измерили количество алюминия, присутствующего в ткани головного мозга аутичных субъектов, и определили расположение алюминия в этих тканях.

Материалы и методы
2.1. Измерение количества алюминия в тканях мозга
Этическое одобрение было получено вместе с тканями из «Оксфордского банка мозгов» (Oxford Brain Bank - 15 / SC / 0639). Образцы коры, равные примерно одному грамму замороженного вещества височных, лобных, теменных и затылочных долей и гиппокампа (всего 0,3 г), были получены от 5 человек с диагнозом ASD, подтвержденным ADI-R, подтвержденным (интервью по диагностике аутизма) - исправлено), 4 мужчины и 1 женщина в возрасте от 15 до 50 лет (таблица 1). Содержание алюминия в этих тканях измеряли с помощью консолидированного и полностью проверенного метода [13], который здесь кратко описан.

Результаты
3.1 Содержание алюминия в тканях мозга

Содержание алюминия во всех тканях варьировалось от 0,01 (предел количественного определения) до 22,11 мг / г массы сухого вещества. (Таблица 1). Содержание алюминия в мозге в целом (n = 4 или 5 в зависимости от наличия ткани гиппокампа) варьировалось от 1,20 (1,06) мг / г сухого вещества для 44-летней женщины (A1 ) до 4,77 (4,79) мг / г у 33-летнего мужчины (A5). Предыдущие измерения алюминия в головном мозге, включая наше исследование 60 головного мозга [15], позволили нам приблизительно определить классы содержания алюминия, начиная со значений, меньших или равных 1,00 мг / г, как патологически доброкачественные (в противоположность этому). понятия «нормальный»). Примерно 40% тканей (24/59) имели содержание алюминия, которое считалось патологически опасным (³2,00 мг / г), в то время как около 67% этих тканей имели содержание алюминия, считающееся патологически значимым (³3,00 мг / г). ). В мозге всех 5 человек есть по крайней мере одна ткань с патологически значимым содержанием алюминия. Мозг 4 человек имел по крайней мере одну ткань с содержанием алюминия более или равным 5,00 мг / г, в то время как 3 из них имели по крайней мере одну ткань с содержанием алюминия более или равным 10,00 мг / г (Таблица 1). Среднее содержание алюминия (стандартное отклонение в скобках) у 5 человек для каждой доли составляло 3,82 (5,42), 2,30 (2,00), 2,79 (4,05) и 3,82 ( 5,17) для лобной, затылочной, лобной, височной и теменной долей. Статистически значимых различий в содержании алюминия между 4 долями не было. 

3.2. Флуоресценция алюминия в тканях мозга
Мы исследовали серийные срезы головного мозга 10 человек (3 женщины и 7 мужчин), которые умерли с диагнозом РАС и зафиксировали присутствие алюминия в этих тканях (таблица S1). Возбуждение комплекса алюминия и люмогаллиона испускает характерную оранжевую флуоресценцию, которая становится все более ярко-желтой по мере увеличения интенсивности флуоресценции. Алюминий, идентифицированный как реактивные отложения люмогаллиона, был зарегистрирован как минимум в одной ткани у всех 10 человек. Автофлуоресценция непосредственно смежных серийных срезов подтвердила, что флуоресценция люмогаллиона указывает на присутствие алюминия. Алюминиевые отложения были значительно чаще у мужчин (129 из 7 человек), чем у женщин (21 из 3 человек). Алюминий был обнаружен как в белом веществе (62 месторождения), так и в сером веществе (88 месторождений). У женщин большинство алюминиевых отложений были идентифицированы как внеклеточные (15 из 21), тогда как у мужчин противоположная ситуация была обнаружена с 80 из 129 отложений во внутриклеточной области. Нам были предоставлены только 3 последовательных среза каждой ткани, и поэтому мы не смогли выполнить какое-либо окрашивание, направленное на выявление общей морфологии, что означает, что не всегда было возможно определить, какой клеточный подтип демонстрировал флуоресценцию из-за алюминия , Белые мононуклеарные клетки крови, заполненные алюминием, вероятно, лимфоцитами, были идентифицированы в мозговых оболочках и, вероятно, попадали в ткани мозга из лимфатической системы (рис. 10). Алюминий может быть четко виден внутри ячеек или в виде дискретных точечных отложений, или в виде интенсивных желтых флуоресценций (рис. 1).  Алюминий локализуется в воспалительных клетках, связанных с васкуляризацией (рис. 2). В одном случае то, что является лимфоцитом или моноцитом, нагруженным алюминием, было отмечено внутри кровеносного сосуда, окруженного эритроцитами, в то время как другой вероятный лимфоцит, демонстрирующий интенсивную желтую флуоресценцию, был отмечен в случайной мембране (рис. 2б). Глиальные клетки, в том числе те, которые похожи на клетки микроглии, которые проявляли флуоресценцию из-за присутствия алюминия, часто наблюдались в ткани мозга вблизи внеклеточных отложений, окрашенных алюминием (рис. 3 и 4). Алюминиевые отложения диаметром около 1 мм были четко видны как в круглых, так и в амебоидных телах глиальных клеток (например, Рис. 3б). Внутриклеточный алюминий был идентифицирован в вероятных нейронах и клетках, сходных с таковыми в глии, и часто поблизости или в том же месте, что и липофусцин (рис. 5). Селективная флуоресценция алюминия работала при идентификации алюминия во внеклеточных и внутриклеточных участках в нейрональных и ненейрональных клетках и во всех изученных тканях головного мозга (рисунки 1-5). Метод идентифицирует алюминий только, что подтверждается большими участками мозговой ткани без какой-либо характерной флуоресценции, указывающей на положительность алюминия (рис.


нить

Содержание алюминия в мозговой ткани доноров с диагнозом РАС было чрезвычайно высоким (Таблица 1). Хотя значительная вариабельность была обнаружена между различными тканями, разными долями и разными субъектами, среднее содержание алюминия для каждой доли (среди 5 человек) было на самом высоком уровне среди всех предыдущих измерений содержания алюминия в головного мозга, включая случаи ятрогенных нарушений, таких как диализная энцефалопатия [13,15, 16-19]. У всех 4 доноров-мужчин концентрация алюминия в мозге была выше, чем у единственной женщины-донора. У этих аутичных мужчин мы зарегистрировали одни из самых высоких значений содержания алюминия в мозге, когда-либо измеренных в здоровых или больных тканях, включая значения 17,10 18,57 и 22,11 мг / г сухого вещества. (Таблица 1). Что отличает эти данные от других анализов алюминия в головном мозге при других заболеваниях, так это возраст аутичных людей. Почему, например, у 15-летнего мальчика такое высокое содержание алюминия в тканях мозга? В научной литературе нет сопоставимых данных, ближайший такой же высокий показатель - это 42-летний мужчина с «семейной формой» болезни Альцгеймера (БАД) [19]. Селективная флуоресцентная микроскопия алюминия показала участки отложения алюминия в этих тканях мозга аутичных субъектов (рисунки 1-5).

Алюминий был обнаружен как в белом, так и в сером веществе, а также во внеклеточных и клеточных участках. Последние были особенно широко распространены в этих тканях аутичных субъектов. Клетки, которые морфологически казались не нейрональными и сильно нагружены алюминием, были идентифицированы как клетки, связанные с мозговыми оболочками (Fig. 1), васкуляризацией (Fig. 2) и как клетки серого вещества и белого вещества (Figures 3-5). Некоторые из этих клеток выглядели глиальными (вероятно, астроцитами), в то время как у других были удлиненные ядра, которые давали им вид клеток микроглии [5]. Последние иногда можно увидеть вблизи внеклеточных отложений алюминия. Это означает, что алюминий каким-то образом пересек гематоэнцефалический барьер и был взят из нативной клетки, клетки микроглии. Интересно, что случайное присутствие воспалительных клеток, нагруженных алюминием, при васкуляризации и leptomeninges открывает возможность другого пути проникновения алюминия в мозг или внутриклеточно. Тем не менее, для того, чтобы этот второй сценарий был действительным, можно было бы ожидать, что некоторый тип внутримозгового повреждения может произойти, чтобы позволить выход лимфоцитов и моноцитов из васкуляризации. Сделанная здесь идентификация не нейрональных клеток, включая воспалительные клетки, глиальные клетки и клетки микроглии, все из которых загружены алюминием, является исключительным наблюдением для ASD. Например, большинство отложений алюминия, выявленных в ткани головного мозга при «знакомых формах» болезни Альцгеймера, были внеклеточными и почти всегда ассоциировались с серым веществом [19].

Алюминий цитотоксичен [21], и его связь (показанная здесь) с воспалительными клетками васкуляризации, мозговых оболочек и центральной нервной системы едва ли может быть доброкачественной. Сильно нагруженная алюминиевая микроглия, хотя она может оставаться жизнеспособной, по крайней мере, в течение некоторого времени, неизбежно будет скомпрометирована, и считается, что дисфункция микроглии вовлечена в этиологию РАС [22], например, в нарушение синаптической голости [23]. , Кроме того, тот факт, что эти данные предполагают, что проникновение алюминия в мозг клетками иммунной системы, циркулирующими в крови и лимфе, ускоряется у аутичных субъектов, может начать объяснять вопрос, заданный вначале о том, почему в мозгу 15-летнего мальчика с аутизмом столько алюминия. Ограничением нашего исследования является небольшое количество случаев, доступных для анализа, и ограниченная доступность тканей. Что касается последнего фактора, то доступ к 1 г замороженной ткани и только 3 последовательных среза ткани, фиксированных на долю, обычно можно считать существенным ограничением. Конечно, если бы мы не выявили какого-либо значительного отложения алюминия в таком маленьком образце ткани (средняя масса мозга колеблется от 1.500 до 2.000 г), то такой результат был бы сомнительным. Однако тот факт, что мы обнаружили алюминий в каждом отдельном образце ткани, замороженном или замороженном, убедительно свидетельствует о том, что у людей с диагнозом РАС содержится чрезвычайно высокий уровень алюминия в ткани головного мозга, и что этот алюминий преимущественно ассоциирован с не нейрональными клетками, включая те из микроглии и других воспалительных моноцитов.

выводы
Мы сделали первое измерение содержания алюминия в ткани мозга у аутичных субъектов и показали, что содержание алюминия в мозге чрезвычайно высоко. Мы идентифицировали алюминий в ткани мозга как во внеклеточной, так и во внутриклеточной областях (как в нейронах, так и в ненейрональных клетках). Присутствие алюминия в воспалительных клетках в мозговых оболочках, в васкуляризации, в сером и белом веществе является исключительным наблюдением и может продемонстрировать роль алюминия в этиологии АСД.

PSUR 16: удвоение ожидаемых смертей
Если все дети, получившие первую дозу вакцины, получают в общей сложности четыре дозы, а последняя доза вводится на втором году жизни, то можно подсчитать, что четверть (25%) доз вводится детям старшего возраста. до года. Это рекомендуемый график вакцинации в Германии. Тем не менее, некоторые страны, такие как Италия, рекомендуют только три дозы, все в первый год и ни одной во второй. Кроме того, не все дети получают все рекомендуемые дозы. Таким образом, 20-25% доз вряд ли будут использоваться на второй год. В PSUR 15 было подсчитано, что 90,6% проданных доз использовались у детей в возрасте до одного года и 9,4% - у детей старше одного года. В PSUR 16 оценка доз, полученных на второй год, увеличилась более чем вдвое (с 9,4% до 20%), и, следовательно, оценка ожидаемых смертей удвоилась. Несмотря на удвоение ожидаемых смертей, число смертей, наблюдаемых на втором году, было выше, чем ожидалось в первые 3 дня после вакцинации (Таблица 36, стр. 249). Если оценка в PSUR 15 о том, что 9,4% доз используются на втором году, верна, это также относится и к PSUR 16, и, следовательно, наблюдаемые смерти выше, чем ожидаемые смерти в первые 7 дней.

Конфликт интересов
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов


Спасибо

Исследование поддержано финансированием Научно-исследовательский институт детской медицинской безопасности (CMSRI), Вашингтон, округ Колумбия, США, некоммерческий фонд, который занимается исследованиями


Ссылки

  1. A. Krishnan, R.Zhang, V. Yao, CL. Theesfeld, AK Wong et al., Геномное прогнозирование и функциональная характеристика генетической основы расстройства аутистического спектра, Nature Neuroscience 19 (2016) 1454-1462.
  2. Л.А. Сили, Б.В. Хьюз, А.Н. Срисканда, Дж. Р. Гость, А.Д. Гибсон и др. Факторы окружающей среды в развитии расстройств аутистического спектра. Int. 88 (2016) 288-298.
  3. Р. Кояма, Ю. Икегая, Микроглия в патогенезе расстройств аутистического спектра, Neurosci. Рез. 100 (2015) 1-5.
  4. Q. Ли, JM. Чжоу, Ось микробиота-кишка-мозг и ее потенциальная терапевтическая роль в расстройстве аутистического спектра, Neuroscience 324 (2016) 131-139.
  5. C. Kaur, G. Rathnasamy, EA. Лин, Биология микроглии в развивающемся мозге, J. Neuropathol Exp. Neurol. 76 (2017) 736-753.
  6. M. Varghese, N. Keshav, S. Jacot-Descombes, T. Warda, B. Wicinski et al., Расстройство аутистического спектра: нейропатология и модели на животных, Acta Neuropathol. 134 (2017) 537-566.
  7. Х. Ясуда, Я. Ясуда, Т. Цуцуи, Оценка детей с аутизмом с помощью анализа металловедения, научный доклад 3 (2013) 1199.
  8. FEB Мохамед, Э. А. Заки, А. Б. Эль-Сайед, Р. М. Элхосиени, С. С. Захра и др. Оценка волос алюминия, свинца и ртути в образце аутичных египетских детей: факторы риска развития тяжелых металлов при аутизме, Поведенческий нейрон. (2015), ст. 545674.
  9. MH Rahbar, M. Samms-Vaughn, MR Pitcher, J. Bressler, M. Hessabi et al., Роль метаболических генов в концентрациях алюминия в крови у детей Ямайки с расстройством аутистического спектра и без него, Int. J. Environ. Res. Public Health 13 (2016) 1095.
  10. А.В. Скальный, Н.В. Симашкова, Т.П. Клюшник, А.Р. Грабеклис, И.В. Радыш и др. Анализ микроэлементов волос у детей с расстройствами аутистического спектра и нарушениями коммуникации, Trace Elem. Med. Biol. 177 (2017) 215-223.
  11. L. Tomljenovic, CA Shaw, Алюминиевые вакцинные адъюванты способствуют росту распространенности аутизма?, J. Inorg. Biochem. 105 (2011) 1489-1499.
  12. CA Shaw, Y. Li, L. Tomljenovic, Введение алюминия неонатальным мышам в релевантных для вакцины количествах связано с неблагоприятными долгосрочными неврологическими исходами, J. Inorg. Biochem. 128 (2013) 237-244
  13. Э. Хаус, М. Эсири, Г. Форстер, П. Инс, К. Эксли, Алюминий, железо и медь в тканях головного мозга человека были пожертвованы на исследование когнитивной функции и исследования старения медицинского исследовательского совета, Metallomics 4 (2012) 56-65.
  14. M. Mold, H. Eriksson, P. Siesjö, A. Darabi, E. Shardlow, C. Exley, Однозначная идентификация внутриклеточного адъюванта алюминия в моноцитарной клеточной линии THP-1, Sci. Rep. 4 (2014) 6287.
  15. A. Mirza, A. King, C. Troakes, C. Exley, Идентификация алюминия в ткани головного мозга человека с использованием люмогалиона и флуоресцентной микроскопии, J. Alzh. Дис. 54 (2016) 1333-1338.
  16. C. Exley, M. Esiri, Тяжелая церебральная конгофильная ангиопатия, совпадающая с повышенным содержанием алюминия в мозге у жителя Камелфорда, Корнуолл, Великобритания, J. Neurol. Neurosurg. Психиатрия 77 (2006) 877-879.
  17. К. Эксли, Е.Р. Хаус, Алюминий в человеческом мозге, Монаш. Химреагент 142 (2011) 357-363.
  18. C. Exley, T. Vickers, Повышенный уровень алюминия в головном мозге и болезнь Альцгеймера с ранним началом у индивидуума, подвергающегося профессиональному воздействию алюминия: история болезни, J. Med. Case Rep. 8 (2014) 41.
  19. A. Mirza, A. King, C. Troakes, C. Exley, Алюминий в ткани мозга при семейной болезни Альцгеймера, J. ​​Trace Elem. Med. Biol. 40 (2017) 30-36.
  20. R. Shechter, O. Miller, G. Yovel, N. Rosenzweig, A. London и др. Рекрутирование полезных M2-макрофагов в поврежденный спинной мозг организовано удаленным сосудистым сплетением головного мозга, Immunity 38 (2013) 555-569.
  21. C. Эксли, токсичность алюминия для человека, Morphologie 100 (2016) 51-55.
  22. М. В. Солтер, Б. Стивенс, Микроглия выступает в качестве центрального игрока в заболевании головного мозга, Nat. Med. 23 (2017) 1018-1027.
  23. U. Neniskyte, CT Gross, Errant Gardeners: глиально-клеточно-зависимая синаптическая обрезка и нарушения развития нервной системы, Nat. Преподобный Neurosci. 18 (2017) 658-670.
  24. Альтернативный подход к комбинированным вакцинам: внутрикожное введение изолированных компонентов для борьбы с сибирской язвой, ботулизмом, чумным и стафилококковым токсическим шоком (опубликовано на Журнал иммунной терапии и вакцин. 2008 сент. 3; 6: 5; авторы  Морефилд Г.Л., Таммариелло Р.Ф. и др.; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18768085/)

Рисунок 1
Алюминий в ткани мозга при аутизме 1

Рисунок 2
Алюминий в ткани мозга при аутизме 1

Рисунок 3
Алюминий в ткани мозга при аутизме 1

Рисунок 4
Алюминий в ткани мозга при аутизме 1

Рисунок 5
Алюминий в ткани мозга при аутизме 1

источник: Алюминий в ткани мозга при аутизме
Скачать: Алюминий в ткани мозга при аутизме