Exposition environnementale à de faibles concentrations de plomb (Pb) en même temps que d'autres neurotoxiques au tout début de la vie et du développement neurologique des enfants

Aperçu: G.M.

Le plomb (Pb) est un contaminant environnemental mondial qui, même à de faibles concentrations, influence le développement du cerveau et affecte le comportement neurologique plus tard dans la vie. néanmoins, il ne s'agit que d'une petite fraction de l'exposome neurotoxique (NT). L'exposition au Pb dans l'environnement en même temps que d'autres substances du TN est souvent la norme, mais il est difficile d'étudier leurs effets communs au début de la vie. 

Le but de cette revue est d'intégrer les études de mélanges de NT contenant du Pb au cours des premiers stades de la vie et du développement neurologique des enfants. Les mélanges NT contenant du Pb qui ont été les plus étudiés impliquent d'autres métaux (Mn, Al, Hg, Cd), des métalloïdes (As), des halogènes (F) et des polluants organo-halogénés. Les expositions concomitantes associées au plomb pendant la grossesse et l'allaitement dépendent des sources environnementales, du métabolisme et de la demi-vie du contaminant spécifique du TN; mais les résultats neurocomportementaux de la progéniture sont également influencés par des facteurs de stress sociaux. Néanmoins, les effets associés à l'exposition prénatale associés au plomb suggèrent un fardeau continu sur le développement neurologique mesurable; ils favorisent donc l'augmentation des problèmes de santé neurologiques, la diminution des tests neurocomportementaux et la réduction de la qualité de la vie. 

Les résultats des tests neurocomportementaux mesurés au cours des 1 000 premiers jours ont montré que des résultats négatifs associés au plomb étaient fréquemment observés chez les nourrissons (<6 mois). Chez les enfants plus âgés (d'âge préscolaire et scolaire), les études ont montré plus de variations dans les mélanges de NT, l'âge des enfants et la sensibilité et / ou la spécificité des tests neurocomportementaux; ces variations et le choix du modèle statistique (facteur de stress NT individuel ou effet collectif du mélange) peuvent expliquer des incohérences. Des expositions multiples à des mélanges de NT chez des enfants chez lesquels on a diagnostiqué des «troubles du spectre de l'autisme » (TSA) et des «troubles de déficit de l'attention et d'hyperactivité» (TDAH) suggèrent fortement un effet associé au Pb. La puissance du mélange (nombre de composants NT associés ou associés et leurs concentrations respectives) et la durée d'exposition (durée et stade de développement) ont souvent eu un impact mesurable sur le développement neurologique; Cependant, les effets nets, la réversibilité et / ou la prévisibilité des retards sont insuffisamment étudiés et nécessitent une attention urgente. 

Néanmoins, les retards de neurodéveloppement peuvent être évités et / ou atténués si des politiques de santé publique sont mises en place pour protéger l'enfant à naître et le jeune enfant.

Environ Res. 2019 Aug 9;177:108641. doi: 10.1016/j.envres.2019.108641.

Environmental exposure to low-level lead (Pb) co-occurring with other neurotoxicants in early life and neurodevelopment of children

Dórea JG¹.

Author information

1

Universidade de Brasília, Brasília, 70919-970, DF, Brazil. Electronic address: jg.dorea@gmail.com.

Abstract

Lead (Pb) is a worldwide environmental contaminant that even at low levels influences brain development and affects neurobehavior later in life; nevertheless it is only a small fraction of the neurotoxicant (NT) exposome. Exposure to environmental Pb concurrent with other NT substances is often the norm, but their joint effects are challenging to study during early life. The aim of this review is to integrate studies of Pb-containing NT mixtures during the early life and neurodevelopment outcomes of children. The Pb-containing NT mixtures that have been most studied involve other metals (Mn, Al, Hg, Cd), metalloids (As), halogen (F), and organo-halogen pollutants. Co-occurring Pb-associated exposures during pregnancy and lactation depend on the environmental sources and the metabolism and half-life of the specific NT contaminant; but offspring neurobehavioral outcomes are also influenced by social stressors. Nevertheless, Pb-associated effects from prenatal exposure portend a continued burden on measurable neurodevelopment; they thus favor increased neurological health issues, decrements in neurobehavioral tests and reductions in the quality of life. Neurobehavioral test outcomes measured in the first 1000 days showed Pb-associated negative outcomes were frequently noticed in infants (<6 months). In older (preschool and school) children studies showed more variations in NT mixtures, children's age, and sensitivity and/or specificity of neurobehavioral tests; these variations and choice of statistical model (individual NT stressor or collective effect of mixture) may explain inconsistencies. Multiple exposures to NT mixtures in children diagnosed with 'autism spectrum disorders' (ASD) and 'attention deficit and hyperactivity disorders' (ADHD), strongly suggest a Pb-associated effect. Mixture potency (number or associated NT components and respective concentrations) and time (duration and developmental stage) of exposure often showed a measurable impact on neurodevelopment; however, net effects, reversibility and/or predictability of delays are insufficiently studied and need urgent attention. Nevertheless, neurodevelopment delays can be prevented and/or attenuated if public health policies are implemented to protect the unborn and the young child.

Copyright © 2019. Published by Elsevier Inc.

PMID:31421445

DOI:10.1016/j.envres.2019.108641

Modifications épigénétiques associées aux effets physiopathologiques de l'exposition au plomb

Aperçu: G.M.

L'exposition au plomb (Pb) à différents stades de développement a montré des résultats physiopathologiques en fonction de la dose, de la durée, du sexe et des tissus, en raison d'une modification de la régulation épigénétique via (a) la méthylation de l'ADN, (b) les modifications d'histone, (c) les miARN et (d ) accessibilité de la chromatine. 

L'altération de la régulation épigénétique induite par le plomb entraîne des conséquences physiopathologiques neurotoxiques et extra-neurotoxiques. Les effets neurotoxiques du Pb comprennent le dysfonctionnement de la mémoire et de l'apprentissage, les troubles du comportement, le trouble du déficit de l'attention avec hyperactivité, les "troubles du spectre de l'autisme" , le vieillissement, la maladie d'Alzheimer, la tauopathie et la neurodégénérescence. Les effets extra-neurotoxiques du Pb comprennent une modification du poids corporel, des troubles métaboliques, des troubles cardiovasculaires, des troubles hématopoïétiques et des troubles de la reproduction. L'exposition au Pb, soit tôt dans la vie, soit à n'importe quel stade de développement, entraîne des effets pathophysiologiques indésirables qui tendent à se apparaître et à se maintenir toute la vie.

J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 2019 Aug 12:1-53. doi: 10.1080/10590501.2019.1640581. [Epub ahead of print]

Epigenetic modifications associated with pathophysiological effects of lead exposure

Khalid M¹, Abdollahi M^1,2.

Author information

1

a Toxicology and Diseases Group, Pharmaceutical Sciences Research Center (PSRC), The Institute of Pharmaceutical Sciences (TIPS), Tehran University of Medical Sciences (TUMS) , Tehran , Iran.

2

b Department of Toxicology and Pharmacology, Faculty of Pharmacy, Tehran University of Medical Sciences , Tehran , Iran.

Abstract

Lead (Pb) exposure during different stages of development has demonstrated dose, duration, sex, and tissue-specific pathophysiological outcomes due to altered epigenetic regulation via (a) DNA methylation, (b) histone modifications, (c) miRNAs, and (d) chromatin accessibility. Pb-induced alteration of epigenetic regulation causes neurotoxic and extra-neurotoxic pathophysiological outcomes. Neurotoxic effects of Pb include dysfunction of memory and learning, behavioral disorder, attention deficit hyperactivity disorder, autism spectrum disorder, aging, Alzheimer's disease, tauopathy, and neurodegeneration. Extra-neurotoxic effects of Pb include altered body weight, metabolic disorder, cardiovascular disorders, hematopoietic disorder, and reproductive impairment. Pb exposure either early in life or at any stage of development results in undesirable pathophysiological outcomes that tends to sustain and maintain for a lifetime.

PMID:31402779

DOI:10.1080/10590501.2019.1640581

Exposition générale au plomb et au mercure: problèmes psychologiques et comportementaux chez les enfants

Aperçu: G.M.

Les dommages potentiels causés par l'exposition aux métaux non essentiels, en particulier le mercure (Hg) et le plomb (Pb), ont été au centre de la recherche depuis des années. L'intérêt initial portait sur des expositions relativement élevées; Cependant, des données récentes suggèrent que même des expositions de fond pourraient avoir des conséquences néfastes pour le développement de l'enfant. L'identification de l'ampleur de ces conséquences est maintenant une priorité.

L'équipe a évalué les taux de Pb et de Hg sanguins dans un échantillon biracial d'enfants de 9 à 11 ans (N = 203). Les évaluations du développement neuropsychologique et psychologique comprenaient l'hostilité, les comportements perturbateurs, la régulation de l'émotion et les comportements du spectre du spectre de l'autisme.

Les réponses parasympathiques (vagales) au stress aigu étaient indexées par la variabilité du rythme cardiaque (VRC) au repos et pendant le stress.

Avec l'augmentation des niveaux de Pb, les enfants présentent des niveaux plus élevés de comportement de défiance hostile et de comportements défiants d'opposition, étaient plus insatisfaits et incertains quant à leurs émotions et avaient des difficultés avec la communication.  

Ces associations significatives ont été trouvées dans une gamme de niveaux de Pb sanguins de 0,19 à 3,25 μg / dL, bien en dessous de la «valeur de référence» pour les enfants de> 5 μg / dL. La réactivité vagale interagissait avec le Hg de sorte que l'augmentation de la Hg était associée à des comportements croissants du spectre de l'autisme pour les enfants subissant un tonus vagal soutenu pendant le stress aigu. 

Environ Res. 2017 Jul 14;158:576-582. doi: 10.1016/j.envres.2017.06.033.

Background lead and mercury exposures: Psychological and behavioral problems in children

Gump BB¹, Dykas MJ², MacKenzie JA³, Dumas AK⁴, Hruska B⁴, Ewart CK⁵, Parsons PJ⁶, Palmer CD⁶, Bendinskas K⁷.

Author information

1

Department of Public Health, Food Studies, and Nutrition, Syracuse University, United States. Electronic address: bbgump@syr.edu

2

Department of Psychology, State University of New York College at Oswego, United States.

3

Department of Biological Sciences, State University of New York College at Oswego, United States.

4

Department of Public Health, Food Studies, and Nutrition, Syracuse University, United States.

5

Department of Psychology, Syracuse University, United States.

6

Laboratory of Inorganic and Nuclear Chemistry, Wadsworth Center, New York State Department of Health, United States; Department of Environmental Health Sciences, School of Public Health, The University at Albany, United States.

7

Department of Chemistry, State University of New York College at Oswego, United States.

Abstract

BACKGROUND:

The potential harm from exposure to nonessential metals, particularly mercury (Hg) and lead (Pb), has been the focus of research for years. Initial interest focused on relatively high exposures; however, recent evidence suggests that even background exposures might have adverse consequences for child development. Identifying the extent of these consequences is now a priority.

METHODS:

We assessed blood Pb and Hg levels in a biracial sample of 9-11 year-old children (N = 203). Neurodevelopment and psychological functioning assessments included hostility, disruptive behaviors, emotion regulation, and autism spectrum disorder behaviors. Parasympathetic (vagal) responses to acute stress were indexed by heart rate variability (HRV) at rest and during stress.

RESULTS:

With increasing Pb levels, children exhibit higher levels of hostile distrust and oppositional defiant behaviors, were more dissatisfied and uncertain about their emotions, and had difficulties with communication. These significant associations were found within a range of blood Pb levels from 0.19 to 3.25μg/dL, well below the "reference value" for children of >5μg/dL. Vagal reactivity interacted with Hg such that increasing Hg was associated with increasing autism spectrum behaviors for those children with sustained vagal tone during acute stress.

CONCLUSIONS:

This study is the first to demonstrate an association between very low-level Pb exposure and fundamental psychological mechanisms that might explain prior associations with more complex outcomes such as delinquency. Analyses of vagal reactivity yielded entirely novel associations suggesting that Hg may increase autism spectrum behaviors in children with sustained vagal tone during acute stress. The novelty of these later findings requires additional research for confirmation and the cross-sectional nature of the data caution against assumptions of causality without further research.

Copyright © 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.

PMID:28715786

DOI:10.1016/j.envres.2017.06.033

La dérégulation foetal et postnatale des métaux dans l'autisme

Aperçu: G.M.

Des facteurs génétiques et environnementaux contribuent aux étiologies du "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) mais les preuves d'expositions environnementales spécifiques et de fenêtres de sensibilité sont limitées. Ici, l'équipe étudie des jumeaux monozygotes et dizygotiques discordants pour le TSA afin de vérifier si la dysrégulation des métaux du foetus et postnatale augmente le risque de TSA. 

Des divergences significatives sont apparentes dans l'absorption de métal entre les cas de TSA et leurs frères et sœurs témoins, mais seulement pendant des périodes de développement isolées.

Les cas ont réduit l'absorption d'éléments essentiels de manganèse et de zinc et ont augmenté l'absorption de neurotoxine. Le manganèse et le plomb sont également corrélés avec la sévérité du TSA et des traits autistiques. Cette étude suggère que l'absorption toxique des métaux et la carence en éléments essentiels lors de fenêtres de développement spécifiques augmentent le risque et la gravité des TSA, en soutenant l'hypothèse d'une dysrégulation élémentaire systémique dans les TSA.  

 

Nat Commun. 2017 Jun 1;8:15493. doi: 10.1038/ncomms15493.

Fetal and postnatal metal dysregulation in autism

Arora M¹, Reichenberg A^1,2, Willfors C^3,4, Austin C¹, Gennings C¹, Berggren S^3,4, Lichtenstein P⁵, Anckarsäter H⁶, Tammimies K^3,4, Bölte S^3,4.

Author information

1

Department of Environmental Medicine and Public Health, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, One Gustave L Levy Place, Box 1057, New York, New York 10029, USA.

2

Seaver Autism Center for Research and Treatment, Department of Psychiatry, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, One Gustave L Levy Place, Box 1230, New York, New York 10029, USA.

3

Department of Women's and Children's Health, Center of Neurodevelopmental Disorders (KIND), Karolinska Institutet, Floor 8, Gävlegatan 22, SE-11330 Stockholm, Sweden.

4

Center for Psychiatry Research, Stockholm County Council, Norra Stationsgatan 69, Floor 7, SE-11364 Stockholm, Sweden.

5

Department of Medical Epidemiology and Biostatistics, Karolinska Institutet, SE-171 77 Stockholm, Sweden.

6

Institute of Neuroscience and Physiology, University of Gothenburg, Box 430, SE-405 30 Göteborg, Sweden.

Abstract

Genetic and environmental factors contribute to the etiologies of autism spectrum disorder (ASD), but evidence of specific environmental exposures and susceptibility windows is limited. Here we study monozygotic and dizygotic twins discordant for ASD to test whether fetal and postnatal metal dysregulation increases ASD risk. Using validated tooth-matrix biomarkers, we estimate pre- and post-natal exposure profiles of essential and toxic elements. Significant divergences are apparent in metal uptake between ASD cases and their control siblings, but only during discrete developmental periods. Cases have reduced uptake of essential elements manganese and zinc, and higher uptake of the neurotoxin lead. Manganese and lead are also correlated with ASD severity and autistic traits. Our study suggests that metal toxicant uptake and essential element deficiency during specific developmental windows increases ASD risk and severity, supporting the hypothesis of systemic elemental dysregulation in ASD. Independent replication in population-based studies is needed to extend these findings.

PMID:28569757

DOI:10.1038/ncomms15493

Mercure, arsenic, cadmium et plomb dans le sang chez les enfants avec un diagnostic de trouble du spectre de l'autisme

Aperçu: G.M.

Les facteurs environnementaux ont été impliqués dans l'étiologie du trouble du spectre de l'autisme  (TSA); Cependant, le rôle des métaux lourds n'a pas été entièrement défini. Cette étude a permis de déterminer si les concentrations sanguines de mercure, d'arsenic, de cadmium et de plomb chez les enfants avec un diagnostic de TSA diffèrent sensiblement de celles des témoins appariés selon l'âge et le sexe.

Cent quatre-vingts enfants non apparentés avec un diagnostic de TSA et 184 contrôles sans TSA ont été recrutés. Les données ont montré que les enfants avec un diagnostic de TSA avaient des niveaux significativement plus élevés de mercure et d'arsenic et un taux de cadmium inférieur.  

Les niveaux de plomb n'ont pas varié de manière significative entre les groupes. 

Les résultats de cette étude sont cohérents avec de nombreuses études antérieures, qui montrent un rôle important pour l'exposition aux métaux lourds, en particulier le mercure, dans l'étiologie des TSA.  

Biol Trace Elem Res. 2017 May 8. doi: 10.1007/s12011-017-1002-6.

Blood Mercury, Arsenic, Cadmium, and Lead in Children with Autism Spectrum Disorder

Li H¹, Li H², Li Y¹, Liu Y¹, Zhao Z^3,4.

Author information

1

Children's Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, People's Republic of China.

2

Laboratory of Neuroinflammation, StVincent's Centre for Applied Medical Research and University of New South Wales, Sydney, NSW, Australia.

3

Children's Hospital of Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou, People's Republic of China. zhaozy@zju.edu.cn.

4

Department of Pediatric Health Care, Children's Hospital of Zhejiang University School of Medicine, 57 Zhuganxiang Road, Hangzhou, People's Republic of China, 310003. zhaozy@zju.edu.cn.

Abstract

Environmental factors have been implicated in the etiology of autism spectrum disorder (ASD); however, the role of heavy metals has not been fully defined. This study investigated whether blood levels of mercury, arsenic, cadmium, and lead of children with ASD significantly differ from those of age- and sex-matched controls. One hundred eighty unrelated children with ASD and 184 healthy controls were recruited. Data showed that the children with ASD had significantly (p < 0.001) higher levels of mercury and arsenic and a lower level of cadmium. The levels of lead did not differ significantly between the groups. The results of this study are consistent with numerous previous studies, supporting an important role for heavy metal exposure, particularly mercury, in the etiology of ASD. It is desirable to continue future research into the relationship between ASD and heavy metal exposure.

PMID: 28480499

DOI: 10.1007/s12011-017-1002-6

Lack of Correlation Between Metallic Elements Analyzed in Hair by ICP-MS and Autism

Traduction : G.M.

Manque de corrélation entre éléments métalliques analysés dans les cheveux par ICP-MS etl'autisme

De Palma G, S Catalani, Franco A, M Brighenti, Apostoli P.

Source
Département de médecine expérimentale et appliquée, Section de la santé et l'hygiène industrielle, Université de Brescia, Piazzale Spedali Civili 1, 25123, Brescia, en Italie, depalma@med.unibs.it.

Résumé
Une étude transversale avec cas-témoins a été réalisée pour évaluer les concentrations d'éléments métalliques dans les cheveux de 44 enfants avec un diagnostic d'autisme et de 61 témoins d'âge équilibrée. Comparaisons non désaisonnalisées ont montré des concentrations plus élevées de molybdène, le lithium et le sélénium chez les enfants avec autisme.
L'analyse de régression logistique a confirmé le rôle de facteur de risque pour le sexe masculin et a montré une légère association avec des concentrations de molybdène.
La chélation non conventionnelles et la supplémentation en vitamines et minéraux ont été inefficaces sur les concentrations des éléments dans les cheveux.
Une méta-analyse incluant les études actuelles et antérieures similaires exclut toute association de l'autisme avec des concentrations de mercure , de cadmium, de sélénium, de lithium et de cuivre dans les cheveux. Une légère association a été trouvée pour le plomb seulement, mais elle était très faible, et strictement dépendante des pires données d'une étude.

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