自閉症スペクトラム障害児におけるコリンおよびベタインの食事摂取量および血漿レベル

要約

葉酸依存性一炭素代謝の異常は、自閉症児の多くで報告されている。 不十分なコリンとベタインは葉酸代謝に悪影響を及ぼし、下流のメチル化と抗酸化能力に悪影響を及ぼす可能性があるため、自閉症児のコリンとベタインの食事摂取が国の勧告に基づいて栄養ニーズを満たすのに十分であるかどうかを判断しようとしました。 自閉症児の食事と栄養に関する全国自閉症介入研究ネットワーク（AIR-P）研究に参加した288人の自閉症児（ASDs）について、三日間の食物記録を分析した。 コリンとベタインの血漿濃度は、ASDsと35の子供と32の年齢マッチしたコントロールの子供のサブグループで測定されました。 結果はASDsの子供の60-93%がコリンのための推薦された十分な取入口(AI)よりより少しを消費していたことを示しました。 自閉症児における食事摂取量とコリンおよびベタインの血しょう濃度との間に強い正の相関が認められた。 コリンとベタインの摂取量はASDsを持つ子供の重要なサブグループでは不十分であり、より低い血漿レベルに反映されていると結論しています。 コリンおよびベタインの不十分な取入口は自閉症の多くの子供で観察される新陳代謝の異常に貢献し、栄養の勧めることの注意を保証するかも

1. はじめに

自閉症は、社会的相互作用、言語的および非言語的コミュニケーションにおける有意な障害、および制限的、反復的、およびステレオタイプの行動パターンによって特徴付けられる、複雑で行動的に定義された神経発達障害である。 疾病管理センターは、米国における自閉症スペクトラム障害（ASD）の現在の有病率は110人の子供に1人であると推定している。 ASDsの子供の栄養のスクリーニングそして査定は複数の理由のための重要な臨床考察です。 第一に、これらの子供たちは、胃腸の不快感、腸の炎症、下痢、便秘、および酸逆流を含む栄養関連の医学的問題を示すことが多い。 異常な感覚処理はASDの多くの子供の食糧回避そして限られた食糧取入口をもたらす好みおよび質の認識に影響を与えることができます。 「同一性に対する主張」と強迫的な反復行動は、厳格な食事の好みを強化し、限られた食物レパートリーにつながります。 最後に、研究を蓄積することは、一般的に発達している子供と比較して、Asdを有する一部の子供では栄養代謝および要件が変化する可能性があること したがって、Asdを有する小児は、この集団における栄養欠乏の有病率を増加させる可能性のある複数の危険因子を有する。

ASDsの小児で報告されている代謝異常は、主に葉酸依存性の一炭素代謝に関与していた。 Paúca et al. ADおよびPDD-NOSの子供の報告されたhyperhomocysteinemiaそして異常なメチオニンの代謝物質のレベル。 彼らはまた、ADを有する小児におけるC677T MTHFR多型の有病率の増加を指摘した。 この細道の限界のfolateの供給の多型はコリンおよびベタインを含む他の相互依存の代謝物質のための必要性を高め。 加えて、Ｊａｍｅｓ ｅ ｔ ａ ｌ． ASDsの子供はメチオニン、S-アデノシルメチオニン（SAM）、シスタチオニン、システイン、および総グルタチオン（GSH）の有意に低い血漿濃度とS-アデノシルホモシステイン（SAH）、アデノシン、および酸化グルタチオン（GSSG）の有意に高い濃度を持っていたことがわかった。 これらの代謝異常は、メチル化（SAM/SAH）および抗酸化/解毒能力（GSH/GSSG）の低下につながる可能性があります。 ある研究では、低血漿SAM/SAHはDNAの低メチル化と関連しており、低血漿GSH/GSSGはタンパク質酸化損傷（3-ニトロチロシン、3-クロロチロシン）およびDNA酸化損傷（8-オキソデオキシグアニン）のバイオマーカーと関連していた。 ローズ他 自閉症の個人からの死後の脳サンプルにおけるGSH/GSSGおよび酸化的損傷の同様の減少を発見し、酸化的ストレスおよび損傷が自閉症の一部の子供の全身的な問題である可能性があることを示唆した。

コリン、ベタイン、葉酸は、ワンカーボン単位の交換可能な供給源です。 図1に示すように、コリンの代謝は、特に葉酸の利用可能性が限られている場合、メチオニン合成のための代替経路として、葉酸依存性の一炭素代謝と交 コリンは、ベタインおよびベタイン由来のメチル基の前駆体であり、膜ホスファチジルコリン（PC）の合成を含むSAM依存性メチル化反応に使用される。 このように、コリンは間接的に正常な膜の流動率、シグナル伝達、膜の輸送および完全性のために必要である膜のリン脂質の統合のための前駆物質と コリンはまたアセチルコリン(ACh)の統合のための前駆物質、中枢および自律神経系の重要な神経伝達物質です。 中枢神経系では、AChは感覚知覚の重要な神経調節因子であり、レム睡眠の誘導因子であり、注意を維持するために重要である。 最後に、samの統合のためのメチルの提供者として、コリンの不足は全体的なDNAのhypomethylationおよびepigenetic異常に貢献するために動物モデルで示されていました。 低い血しょうSAMのレベルおよびDNAのhypomethylationはまた自閉症の子供にあるために示されていました。

Figure 1

Interrelated and interdependent pathways of (1) folate- and betaine-dependent methionine resynthesis from homocysteine utilizing folate-dependent methionine synthase (MS) and betaine-dependent betaine : homocysteine methyltransferase (BHMT); (2) choline-dependent betaine synthesis; (3) phosphtidylethanoloamine methyltransferasse (PEMT) conversion of phosphatidylethanolamine (PE) to phosphatidylcholine (PC); and (4) choline-dependent synthesis of PC and acetylcholine.

コリンは1998年に必要な栄養素として医学の協会(IOM)によって確認されました。 コリンのよい食餌療法の源はベタインが主にムギふすま、ムギ胚芽およびほうれんそうから得られる一方、卵、レバー、ビーフ、鶏、魚、ミルク、アブラナ科野菜、豆 特に、ベタインの摂取量は、肉、砂糖、脂肪が多い西洋の食事と否定的に関連しています。 Zeiselは健康な個人がコリンの不十分な食事療法を消費したとき次の徴候を観察しました: (1)肝脂肪症、(2)筋肉損傷、(3)DNA損傷、および(4)リンパ球遺伝子発現の変化。 さらに、低い血しょうコリンのレベルは高められた心配と関連付けられました。

コリンおよびその代謝産物は、正常な葉酸依存性一炭素代謝の重要な貢献者であるが、これらの栄養素の食事摂取量および血漿レベルはASD集団 したがって、研究の目的は、これらの栄養素の年齢別の食事摂取量が国家基準で適切な範囲内にあるかどうか、および食事摂取量がこれらの子供のサブセットの血漿レベルと相関しているかどうかを決定することでした。

2. 主題および方法

2.1. 研究参加者

食物からのコリンおよびベタイン摂取に関する栄養データは、自閉症児の食事と栄養に関する自閉症介入研究ネットワーク（AIR-P）研究に参加したAsdを持つ288人の子供から得られ、ペンシルベニア州ピッツバーグ、アーカンソー州リトルロック、アーカンソー州ロチェスター、ニューヨーク、コロラド州デンバーを含む四つの国のサイトから募集された。 35の288ASD参加者とその親が採血に同意した32コントロール参加者のサブグループは、血漿コリン代謝産物を測定し、グループ間で比較した補助的な研究に参 ASD群の包含基準には、診断および統計マニュアルIV基準および自閉症診断観察スケジュール（ADOS）に基づくASDの臨床診断を有する2-11歳の子供が含まれていた。 対照参加者は、3-10歳であり、親の報告によって決定されるように、行動または神経学的異常の病歴がなく、自閉症児の進行中のNICHD主催の研究（SJJ：R011HD051873）の対照参加者であった。 対照の子供は、血漿分析のために症例の子供と年齢および性別を一致させ、子供の血液を採取することに同意した両親に限定された。 研究プロトコルと情報に基づいた同意は、データが収集された各サイトの機関審査委員会によって承認されました。

2.2. 食事データ

ASDグループの参加者の介護者から3日間の食事記録を収集した（）。 訓練を受けた職員は、標準化された方法を使用して、週末の1日を含む3日間連続して参加者が消費したすべての食品、飲料、およびサプリメントを記録するよう介護者に指示しました。 完了した記録は、レビューのために各サイトに戻され、情報が欠落しているか不明である場合は介護者に連絡されました。 各サイトからの記録は、Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｉｎｄｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏ ｆ Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）によって開発されたＮｕｔｒｉｔｉｏｎ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（ＮＤＳＲ）ソフトウェアバージョン２ ０ ０ ９および２ ０ １ ０を使用して分析するために、Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＲｏｃｈｅｓｔｅｒに送 個々の食物摂取の結果は、データ収集のすべての三日間からの平均摂取量に基づいていた。

2.3. 血漿データ

コリンおよびベタインの血漿濃度は、両親が採血に同意した67人の参加者（ASDを有する35人および対照32人）から得られた。 参加者は、採血の12時間前に断食するように指示された。 採取された最大血液は、参加者あたり25mLであった。 血液サンプルは、3日間の食品記録が完了してから二週間以内に得られた。 サンプルを入手して識別解除した後、それらは保管のためにコロラド州デンバーの自閉症治療ネットワーク/知的発達障害研究センター（ATN/IDDRC）Biorespositoryに送られた。 250uLのアリコートは、分析のためにアーカンソー州リトルロックの自閉症ゲノミクス研究所に送られました。 Ｔｈｅｒｍｏ-Ｆｉｎｎａｇｅｎｌｃｑを用いたエレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）タンデム質量分析計に結合したＤｉｏｎｅｘ高速液体クロマトグラフィー-紫外線系を用いてコリンおよびベタイン濃度を測定した。 30μ lのサンプルは、アセトニトリルの三体積で脱プロトン化し、さらにシリカゲルカラム上の通常の相クロマトグラフィーを用いて分析した。 これを、15mmol/Lのギ酸アンモニウムとアセトニトリルの混合物で25:75体積の比で平衡化した。 Ｈｏｌｍ ｅ ｔ ａ ｌ．，（１ ９ ９ ９）により詳細に記載されているように、ギ酸アンモニウムの増加する割合の線状勾配で溶出した。 .

2.4. 統計分析

統計分析は、SPSS(バージョン21.0)およびExcelソフトウェア(Microsoft Office2007;Microsoft Corp.,Redmond,WA)を用いて行った。 記述統計は、研究参加者の人口統計学的特徴を記述するために使用された。 平均、標準偏差、および範囲は、ASD群の食事摂取量を記述するために使用された。 Ｐｅａｒｓｏｎの生成物-モーメント相関係数を用いて，ａｓｄ群におけるコリンおよびベタインの食事摂取量と血しょうレベルとの関係を試験した。 群間の血漿濃度に差が存在するかどうかを決定するために、Student’s-testを使用した。 統計的有意性は0.0に設定した。

3. 結果

3.1. 参加者の特徴

ASD参加者288人のうち、86.1%が男性、25.7%（74人）が1〜3歳のカテゴリー、61.5%（177人）が4〜8歳のカテゴリー、12.8%（37人）が9〜11歳のカテゴリーであった。 参加者の90％以上が白人であった。 コリンとベタインの血漿と食事摂取量について評価された子供のサブグループ内では、11の35人の子供（32％）が1-3歳、19人の子供（54％）が4-8歳、5人の子供（14％）が8-11歳であった。 ASDサブグループ（）および対照群（）からの人体測定データは、ASD群の子供の27％が対照群の23％と比較して過体重および肥満のカテゴリーにあったことを示した。 さらに、対照群と比較して、低体重として分類されたASD群の小児は少なかった（6％対10％、resp.).

3.2. ASDを有する参加者の食事摂取量

食事摂取量データは、紙の準備時に分析された288人のASD参加者の3日間の食事記録に基づいています。 表1に示すように、コリン摂取量は、すべての年齢カテゴリーで69％以上のAIを下回っていた。 AI以下の摂取量を有する子供の割合は、年齢とともに徐々に増加した（範囲69-93％）。 ベタインの食事基準摂取レベルは確立されていません; しかし、平均的な米国成人ベタイン摂取量は〜5mg/kg/日であると推定されている。 自閉症児の平均ベタイン摂取量は、すべての年齢層にわたって〜4.6mg/kg/日であった。 しかし、摂取量が3.5mg/Kg/日未満の子供の割合は、1-3歳の年齢層で30％、4-8歳の年齢層で23％、9-11歳の年齢層で18％であった。

3.3. Asd群における食事摂取とコリンおよびベタインの血漿濃度との関係

ASDコホート（）における食事摂取とコリンおよびベタインの血漿濃度との関係を、ピアソンの生成物-モーメント相関係数を用いて調べた。 食事摂取量と血漿コリン濃度との間には強い正の相関がありました：、、および、低血漿コリン濃度に関連する低摂取量で（図2）。 同様に、食事摂取量と血漿ベタイン濃度は強い正の相関を示した: 、、および、低血漿ベタイン濃度に関連する低食餌摂取量を有する（図3）。

フィギュア2

ASD（）を有する小児における食事摂取量と血漿コリン濃度との相関。 そして、ピアソンの積モーメント相関係数を使用して。 ASD：自閉症スペクトラム障害。

フィギュア3

ASDの小児における食事摂取量と血漿ベタイン濃度との相関（）。 そして、ピアソンの積モーメント相関係数を使用して。 ASD：自閉症スペクトラム障害。

3.4. ASDと対照群における血漿代謝産物濃度の比較

asdコホート()と対照群()の間でコリンとベタインの血漿濃度の比較が行われ、図4に示されています。 Student’s-testは、ASD群の参加者が対照群（）と比較してコリンおよびベタインの血漿濃度が有意に低く、ベタイン：コリン比が有意に低下したことを示した。

フィギュア4

年齢一致の対照と比較される自閉症の子供のコリン、ベタインおよびベタイン/コリンの比率の血しょうレベル。

4. ディスカッション

自閉症児の食事と栄養に関するAIR-P研究の結果は、3歳から11歳のAsdを持つ子供の大半が不十分な量の食事コリンを消費するこ メチオニン合成のためのコリン-ベタイン-ホモシステイン経路が損なわれる可能性があることを示唆しているこれらの子供のサブセットでは、コリンとベタインの食事摂取量と血漿レベルとの間に強い相関が観察された。 図4に示されているコリン：ベタイン摂取比の有意な減少は、この可能性と一致している。 研究の調査は不十分な食餌療法のfolateがコリンおよびベタイン得られたメチル基のための条件を増加し、逆に、コリンおよびベタインの不足がfolate得ら 従って、メチオニンの統合のための両方の経路の食餌療法の欠損はASDsの子供で妥協され、additivelyこれらの子供で前に報告される低いメチオニンおよびSAMの 重要なことに、SAM、主要な細胞内メチル供与体の合成の減少は、DNAの低メチル化と異常な遺伝子発現、ゲノムインプリンティング、およびゲノム不安定性に関連するエピジェネティックな異常につながることができます。 DNAの低メチル化と関連付けられる血しょうメチオイニンおよびSAMの重要な減少は年齢一致させた対照子供に関連してASDsの子供で報告されました。

コリンやベタインの補給が自閉症児のメチオニンとSAM合成を増加させるかどうかは分かっていない。 しかし、Atkinson et al. およびＩｎｎｉｓ ｅ ｔ ａ ｌ． 他の調査のコリンそしてベタインの肯定的な効果を支えて下さい。 Atkinson et al. 健康な男性（）を対象に、食事またはコリンまたはベタインを含むサプリメントを摂取した後、ベタインおよびホモシステイン濃度を測定したランダム化クロスオーバー研究を実施した。 彼らは、食事やサプリメントからのベタインが急激に血漿ベタインを増加させることを発見した。 さらに、ベタインとコリンの両方が、ポストメチオニン負荷後のホモシステイン濃度の上昇を緩和するのに役立った。 Innis et al. 嚢胞性線維症の子供のコリンの補足が重要な増加されたメチオニン、SAM、SAM/SAHのメチル化の比率およびGSH/GSSGの酸化還元の比率で起因することが分った。 ASDsの子供の新陳代謝のプロフィールが嚢胞性線維症の子供で観察されるそれに類似しているのでコリンの補足が同様にASDsの子供のメチル化の状態

低コリン状態と一致し、El-Ansary et al. ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、およびホスファチジルコリンは、対照群（）と比較してASDs（）を有するサウジアラビアの子供の群で有意に低かったことが分かった。 彼らは、これらのリン脂質の低レベルが酸化ストレスおよび炎症に関連している可能性があることを示唆した。 同様に、Ｊａｍｅｓ ｅ ｔ ａ ｌ． 対照群と比較して、ASDsの小児では、システイン、グルタチオン、および還元対酸化グルタチオン（GSH/GSSG）の血漿レベルの低下が認められ、ASDsの一部の小児では抗酸化能および酸化ストレスの証拠が減少していることが示された。 他の研究者は特にメチオニンに加えて与えられたときコリンおよびベタインがこれらのレベルを減らすために示されていたので考慮してが重要であるASDsの子供のより高いホモシステインのレベルを報告しました。 コリンおよびベタインの不十分な取入口に加えて、自閉症の子供の食事療法そして栄養物のAIR-Pの調査はNHANESの標準データと比較されたときカルシウム、ビタミンE、ビタミンDおよび繊維の取入口がまた不十分であることを報告しました。

最終的な考察は、脳の発達、記憶、および不安におけるコリン欠乏症の役割である。 げっ歯類モデルでは、複数の研究は、コリン欠乏症と補充が神経発達に影響を与えることを示しています。 コリン補充妊娠したげっ歯類の子孫は、視覚空間および聴覚記憶を改善し、行動試験でより良好に機能するが、コリン欠乏症は反対の効果を有するようである。 アルツハイマー病の年配者そして患者が頭脳の自由なコリンそしてphosphatidylcholineのレベルを減らしたが少数の調査は人間で、されました。 Hordaland Health Studyに参加している5,918人の男性と女性の最近の大規模な人口ベースの研究では、低血漿コリン濃度がより高い不安レベルと有意に関連しているこ ASDsの子供の低い血しょうコリンのレベルと関連付けられる行動の変化はそれ以上の研究の考察を保証する。

本研究にはいくつかの可能性のある制限があった。 第一に、参加に同意した親は、彼らの食事パターンがASDを持つ子供の一般集団とは異なるかもしれないように、子供の栄養と摂食行動についてより心配していた可能性がある。 食品記録はASDsの子供のためにのみ収集されたため、影響を受けていない対照の子供の食事に関する比較を行うことができませんでした。 また、症例群と対照群の間で血漿濃度で観察された差が、食事摂取または異常な代謝またはその両方を反映しているかどうかは不明である。 コリン摂取量の妥当性は、健康な人を対象とした食事基準摂取量の成分である標準的なAIレベルを用いて決定されたが、特に栄養代謝の異常がこ

5. 結論

要約すると、コリンは、細胞膜の膜リン脂質成分の合成および神経伝達物質アセチルコリンの合成において、メチル基供与体として重要な役割 AIR-Pの食事療法および栄養物の調査のデータはASDsの子供の69から93%がコリンで不十分だった食事療法を消費したことを示します。 重要なことに、低コリンおよびベタイン摂取量は、葉酸およびリン脂質代謝に関連する機能的結果がある可能性があることを示唆しているこれらの栄養素の低血漿レベルと関連していた。 今後の研究では、これらの代謝の不均衡が食事カウンセリングや補足介入で修正できるかどうか、代謝の改善がいくつかの行動症状の改善と関連しているかどうかを検討する必要があります。

利益相反

著者らは、利益相反はないと宣言している。

著者の貢献

著者の責任は以下の通りであった：Joanna C.Hamlinは、データを分析し、統計分析を行い、論文執筆に貢献した。Margaret Paulyは、食事データを収集した認定栄養士、Stepan Melnykは、代謝アッセイを開発した研究室ディレクターである。Oleksandra Pavlivは、代謝アッセイを実施した。William Starrettは、代謝アッセイを実施した。Tina A.Crookは、データを分析し、統計分析を行い、論文執筆に貢献した。S. Jill James（主任研究者）は、研究を行い、データを分析し、統計分析を行い、データを解釈し、論文執筆に貢献し、最終的な内容について主な責任を負っていました。

謝辞

著者らは、この研究がなければ不可能であった自閉症児の母親の努力と参加を認めたいと考えています。 この研究は、自閉症は自閉症治療ネットワークを話すの一部として実施されました。 さらなる支援は、米国からの協力協定（UA3MC11054）から来ました 健康と人間サービスの部門,健康資源とサービス管理,母性と子供の健康研究プログラム,マサチューセッツ州総合病院へ. この論文で表明された見解は、必ずしも自閉症スピーク社の見解を反映しているわけではありません。 また、Hrsa：身体健康のための自閉症介入（AIR-P）、NICHD：R011HD051873（SJJ）、CTSI：ロチェスター大学によってサポートされました。