Нарушение митохондриального обмена у детей с расстройствами аутистического спектра: обзор литературы и собственные данные

Авторы

  • L.H. Kyrylova ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • O.O. Miroshnykov ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • L.I. Tkachuk ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • O.O. Yuzva ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • L.Yu. Silaieva ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • L.P. Mihailets ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»
  • L.K. Lenchevskaia ГУ «Институт педиатрии, акушерства и гинекологии НАМН Украины»

DOI:

https://doi.org/10.15574/SP.2017.88.111

Ключевые слова:

митохондриальная дисфункция, расстройства аутистического спектра, лактат, пируват, дыхательная цепь

Аннотация

В современном обществе отмечается стремительный рост заболеваемости расстройствами аутистического спектра (РАС). Окончательно этиологические и патогенетические факторы этих заболеваний не установлены. В настоящем исследовании рассматриваются нарушения функционирования митохондрий как один из возможных патогенетических факторов формирования РАС.

Цель: определить особенности биохимических показателей митохондриальной дисфункции и ее распространенность среди детей с РАС.

Материалы и методы. Обследовано 25 детей с РАС и 15 здоровых детей группы контроля в возрасте 1,5–5,5 г. (средний возраст — 3,5 г.). Мальчиков было 18 (72%), девочек — 7 (18%). У детей проводили определение концентрации лактата и пирувата.

Результаты. Выявлено повышение концентрации лактата натощак у 18 детей (72,0%) с РАС. У детей данной группы в основном отмечался умеренно выраженный лактат4ацидоз, при котором концентрация лактата превышала референтные значения на 25–50%. Повышение концентрации лактата в пределах 25% отмечалось у 2 (8%) детей, а выше на 50% — у 7 (16,0%) детей. Также обнаружено снижение соотношения лактат/пируват у 19 (76,0%) детей с РАС.

Выводы. У детей с РАС виявлены высокие показатели распространенности и выраженности митохондриальной дисфункции, которую можно считать важным патогенетическим фактором регрессивных форм РАС. Раннее выявление митохондриальной дисфункции является критически важным и требует немедленного лечения. Предложено скрининговое определение уровня лактата, пирувата и их соотношения натощак у всех детей с РАС.

Библиографические ссылки

Batyisheva T.T., Trepilets V.M., Ahadova L.Ya., Golosnaya G.S. (2015). Sindrom Alpersa-Huttenlohera. Epilepsiya i paroksizmalnyie sostoyaniya. 7(1): 46—55.

Parikh S et al. (2009). A modern approach to the treatment of mitochondrial disease. Curr Treat Options Neurol. 11(6): 414—30. https://doi.org/10.1007/s11940-009-0046-0; PMid:19891905 PMCid:PMC3561461

Hardan AY, Fung LK, Frazier T et al. (2015). A proton spectroscopy study of white matter in children with autism. Prog Neuro Psychopharmacology Biol Psychiatry. 66: 48—53. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2015.11.005; PMid:26593330 PMCid:PMC4728039

Gu F, Chauhan V, Kaur K et al. (2013). Alterations in mitochondrial DNA copy number and the activities of electron transport chain complexes and pyruvate dehydrogenase in the frontal cortex from subjects with autism. Transl Psychiatry. 3: 299. https://doi.org/10.1038/tp.2013.68; PMid:24002085 PMCid:PMC3784762

Hardan AY, Minshew NJ, Melhem NM et al. (2008). An MRI and proton spectroscopy study of the thalamus in children with autism. Psychiatry Res Neuroimaging. 163: 97—105. https://doi.org/10.1016/j.pscychresns.2007.12.002; PMid:18508243 PMCid:PMC2467447

Chauhan A, Gu F, Essa MM et al. (2011). Brain region-specific deficit in mitochondrial electron transport chain complexes in children with autism. J Neurochem. 117: 209—220. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2011.07189.x; PMid:21250997 PMCid:PMC4839269

Chan DC. (2006). Mitochondria: Dynamic Organelles in Disease, Aging, and Development. Cell. 125: 1241—1252. https://doi.org/10.1016/j.cell.2006.06.010; PMid:16814712

Cohen RD, Iles RA. (1977). Lactic acidosis: some physiological and clinical considerations. Clin Sci Mol Med Nov. 53(5): 405—10.

Finsterer J, Mahjoub SZ. (2012). Mitochondrial toxicity of antiepileptic drugs and their tolerability in mitochondrial disorders. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 8(1): 71—9. https://doi.org/10.1517/17425255.2012.644535; PMid:22149023

Frye RE. (2009). 15q11.2-13 duplication, mitochondrial dysfunction, and developmental disorders. J. Child Neurol. 24(10): 1316—20. https://doi.org/10.1177/0883073809333531; PMid:19535813 PMCid:PMC2919279

Frye RE. (2015). Metabolic and mitochondrial disorders associated with epilepsy in children with autism spectrum disorder. Epilepsy Behav. 47: 147—57. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2014.08.134. Epub 2014 Nov 4.

Homo sapiens mitochondrion, complete genome. «Revised Cambridge Reference Sequence (rCRS): accession NC-012920», National Center for Biotechnology Information. Retrieved on 30 January 2016.

Lombard J. (1998). Autism: a mitochondrial disorder? Med Hypotheses. 50(6): 497—500. https://doi.org/10.1016/S0306-9877(98)90270-5

Manzi B. (2008). Autism and metabolic diseases. J Child Neurol. 23(3): 307—14. https://doi.org/10.1177/0883073807308698; PMid:18079313

Tang G, Rios PG, Kuo SH et al. (2009). Mitochondrial abnormalities in temporal lobe of autistic brain. Neurobiol Dis. 54: 349—361. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2013.01.006; PMid:23333625 PMCid:PMC3959772

Morava E, van den Heuvel L, Hol F et al. (2006). Mitochondrial disease criteria: diagnostic applications in children. Neurology. 67(10): 1823—6. https://doi.org/10.1212/01.wnl.0000244435.27645.54; PMid:17130416

Weissman JR, Kelley RI, Bauman ML et al. (2008). Mitochondrial disease in autism spectrum disorder patients: a cohort analysis. PLoS One. 3(11): 3815. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003815; PMid:19043581 PMCid:PMC2584230

Haas RH, Parikh S, Falk MJ et al. (2007). Mitochondrial disease: a practical approach for primary care physicians. Pediatrics Dec. 120(6): 1326—33. https://doi.org/10.1016/j.mito.2007.04.005; https://doi.org/10.1016/j.mito.2007.03.008; PMid:17485245

Garcia-Cazorla A, Quadros EV, Nascimento A et al. (2008). Mitochondrial diseases associated with cerebral folate deficiency. Neurology. 70(16): 1360—2. https://doi.org/10.1212/01.wnl.0000309223.98616.e4; PMid:18413591

Ghezzi D et al. (2005). Mitochondrial DNA haplogroup K is associated with a lower risk of Parkinson's disease in Italians. European Journal of Human Genetics. 13: 748—752. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5201425; PMid:15827561

Siddiqui M et al. (2016). Mitochondrial Dysfunction in Autism Spectrum Disorders. Autism Open Access. 27: 6(5).

Prabakaran S, Swatton JE, Ryan MM et al. (2004). Mitochondrial dysfunction in schizophrenia: evidence for compromised brain metabolism and oxidative stress. Mol Psychiatry: 684—697, 643. PubMed. https://doi.org/10.1038/sj.mp.4001532; https://doi.org/10.1038/sj.mp.4001511

Haas RH, Parikh S, Falk MJ et al. (2008). Mitochondrial Medicine Society's Committee on Diagnosis. Review The in-depth evaluation of suspected mitochondrial disease. Mol Genet Metab. 94(1): 16—37. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2007.11.018; PMid:18243024 PMCid:PMC2810849

Konradi C, Eaton M, MacDonald ML et al. (2004). Molecular evidence for mitochondrial dysfunction in bipolar disorder. Arch Gen Psychiatry. 61: 300—308. PubMed. https://doi.org/10.1001/archpsyc.61.3.300; PMid:14993118

Nissenkorn A, Zeharia A, Lev D et al. (1999). Multiple presentation of mitochondrial disorders. Arch Dis Child. 81(3): 209—14. https://doi.org/10.1136/adc.81.3.209; PMid:10451392 PMCid:PMC1718054

Naviaux RK. (2004). Developing a systematic approach to the diagnosis and classification of mitochondrial disease. Mitochondrion. 4: 351—361. https://doi.org/10.1016/j.mito.2004.07.002; PMid:16120397

Naviaux RK. (2003). The Spectrum of Mitochondrial Disease, in Mitochondrial and Metabolic Disorders: A Primary Care Physician's Guide. 2nd ed.

Neurology of the Infant. (2009). Francesco Guzzetta (Ed.), John Libbey Eurotext. Montrouge: 162.

Ohta S, Ohsawa I. (2006). Dysfunction of mitochondria and oxidative stress in the pathogenesis of Alzheimer's disease: on defects in the cytochrome c oxidase complex and aldehyde detoxification. J Alzheimers Dis. 9: 155—166. https://doi.org/10.3233/JAD-2006-9208; PMid:16873963

Palmieri L, Persico AM. (2010). Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: Cause or effect? Biochim Biophys Acta. 1797: 1130—1137. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2010.04.018; PMid:20441769

Elliot H, Samuels D et al. (2008). Pathogenic Mitochondrial DNA Mutations Are Common in the General Population. The American Journal of Human Genetics. 83(2): 254—260. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2008.07.004; PMid:18674747 PMCid:PMC2495064

Andrews R et al. (1999). Reanalysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA. Nat Genet. 23(2): 147. https://doi.org/10.1038/13779; PMid:10508508

Kelley RI. Evaluation and Treatment of Patients with Autism and Mitochondrial Disease. http://mitomedical.com.

Rossignol DA. (2012). Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: a systematic review and meta-analysis. Mol Psychiatry. 17(3): 290—314. https://doi.org/10.1038/mp.2010.136; PMid:21263444 PMCid:PMC3285768

Smigrodzki RM, Khan SM. (2005). Mitochondrial Microheteroplasmy and a Theory of Aging and Age_Related Disease. Rejuvenation Research. 8(3): 172—198. https://doi.org/10.1089/rej.2005.8.172; PMid:16144471

Trushina E, McMurray CT. (2007). Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in neurodegenerative diseases. Neuroscience. 145: 1233—1248. PubMed. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2006.10.056; PMid:17303344

Silva MF, Aires CC, Luis PB et al. (2008). Valproic acid metabolism and its effects on mitochondrial fatty acid oxidation: a review. J Inherit Metab Dis. 31: 205—216. https://doi.org/10.1007/s10545-008-0841-x; PMid:18392741

Zeviani M, Di Donato S. (2004). Mitochondrial disorders. Brain. 127(10): 2153—2172. https://doi.org/10.1093/brain/awh259; PMid:15358637

Опубликован

2018-01-03

Выпуск

Раздел

Обзоры и лекции