ArticlePDF Available

Abstract

Autisme spectrum stoornis (ASS) wordt veroorzaakt door een combinatie van genetische en omgevingsfactoren. Bij 70% van de mensen met ASS is tevens sprake van een verstandelijke beperking (VB). Er zijn inmiddels ruim 800 genetische variaties gevonden als potentiële veroorzakers, maar niet een daarvan is verantwoordelijk voor meer dan 1% van de gevallen van ASS. Lage melatonine spiegels worden vaak bij ASS gevonden en vertonen een omgekeerde correlatie met de ernst van de stoornis. Melatonine speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van de hersenen en beschermt DNA effectief tegen oxidatieve schade. Omdat de foetus geen melatonine kan maken, zouden lage maternale melatonine spiegels een rol kunnen spelen bij het ontstaan van ASS. Methode: Bepalen van 6-sulfatoxymelatonine (6-SM) uitscheiding in urine bij 60 moeders met een kind met ASS en controles. Resultaten: De actuele 6-SM spiegels waren bij ASS moeders significant lager dan bij controles (p = 0,012), evenals de herberekende 6-SM spiegels (p = 0,002). Bij moeders met twee ASS kinderen waren de 6-SM spiegels lager dan bij moeders met één ASS kind, maar dit verschil was net niet significant (p = 0,058). Conclusie: Een lage melatonine spiegel zou een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan het ontstaan van ASS en mogelijk ook van een VB. Onze bevindingen dienen op een grotere schaal herhaald te worden. Indien onze hypothese klopt biedt dit mogelijkheden tot het opsporen van moeders met een verhoogd risico op ASS en strategieën voor preventie.
Jaargang 36, September Nummer 3 98
Artikelen
Samenvatting:
Achtergrond: Autisme spectrum stoornis (ASS) wordt
veroorzaakt door een combinatie van genetische en
omgevingsfactoren. Bij 70% van de mensen met ASS is
tevens sprake van een verstandelijke beperking (VB). Er
zijn inmiddels ruim 800 genetische variaties gevonden als
potentiële veroorzakers, maar niet een daarvan is verant-
woordelijk voor meer dan 1% van de gevallen van ASS.
Lage melatonine spiegels worden vaak bij ASS gevonden
en vertonen een omgekeerde correlatie met de ernst van
de stoornis. Melatonine speelt een belangrijke rol bij de
ontwikkeling van de hersenen en beschermt DNA effectief
tegen oxidatieve schade. Omdat de foetus geen melatonine
kan maken, zouden lage maternale melatonine spiegels een
rol kunnen spelen bij het ontstaan van ASS.
Methode: Bepalen van 6-sulfatoxymelatonine (6-SM) uit-
scheiding in urine bij 60 moeders met een kind met ASS en
controles. Omdat melatoninespiegels na de puberteit met
2,7% per jaar dalen werden de uitslagen ook herberekend
naar de leeftijd waarop deelnemers hun kind kregen.
Resultaten: De actuele 6-SM spiegels waren bij ASS moeders
significant lager dan bij controles (p = 0,012), evenals de
herberekende 6-SM spiegels (p = 0,002). Bij moeders met
twee ASS kinderen waren de 6-SM spiegels lager dan bij
moeders met één ASS kind, maar dit verschil was net niet
significant (p = 0,058).
Conclusie: Een lage melatonine spiegel zou een belangrijke
bijdrage kunnen leveren aan het ontstaan van ASS en
mogelijk ook van een VB. Onze bevindingen dienen op een
grotere schaal herhaald te worden. Indien onze hypothese
klopt biedt dit mogelijkheden tot het opsporen van
moeders met een verhoogd risico op ASS en strategieën
voor preventie.
Inleiding
Autisme Spectrum Stoornis (ASS) is de naam voor een
verzameling van aandoeningen die gekenmerkt worden
door afwijkingen in onder meer sociaal gedrag en spraak.
Bij 70% van de mensen met een ASS is tevens sprake van
een verstandelijke beperking (VB), terwijl bij 40% van de
mensen met een VB tevens kenmerken van ASS aanwezig
zijn.1 Het frequent samengaan van ASS en VB roept de
vraag op of er niet sprake kan zijn van een gemeenschap-
pelijke factor in de etiologie, met name omdat in
ernstiger gevallen van ASS vaker sprake is van een VB,
net als dat er in ernstiger gevallen van VB vaker tevens
sprake is van ASS.2,3
Oorzaken ASS
Algemeen wordt aangenomen dat er genetische factoren
meespelen bij het ontstaan van ASS. Zo is bij ouders met
een kind met ASS het risico op het opnieuw krijgen van
een kind met ASS 25 maal groter dan in de algemene
bevolking.
Tot nu toe zijn er al meer dan 800 genetische variaties
gevonden, waarvan er echter niet één verantwoordelijk is
voor meer dan 1% van de gevallen van ASS.4 Toch wordt
slechts bij ongeveer 25% van de kinderen met ASS een
specifieke genetische afwijking vastgesteld.5
Bij onderzoek naar de oorzaak van ASS is genetisch
onderzoek bij tweelingen, waarbij bij een of beiden de
diagnose ASS is gesteld, erg belangrijk. Uit gegevens van
een onderzoek bij 192 tweelingen blijkt dat bij identieke
(monozygote) tweelingen maar in 77% van de gevallen ook
bij de andere van de tweeling de diagnose ASS gesteld kon
worden. Bij niet-identieke (dizygote) tweelingen kon toch
ook in 31% ook bij de andere van de tweeling de diagnose
ASS gesteld worden. Op basis van deze gegevens kon
worden berekend dat het aandeel van genetische factoren
bij het ontstaan van ASS kleiner was (38%) dan van een
voor de tweeling gemeenschappelijke omgevingsfactor
(58%).6 Daarom wordt momenteel aangenomen dat ASS
wordt veroorzaakt door een combinatie van een de novo
ontstane genetische variatie en common variants met
omgevingsfactoren.
Lage melatoninespiegel bij moeder vergroot
risico op autisme bij haar kind
Wiebe Braam1,2, Friederike Ehrhart2,3, Anneke P.H.M. Maas2,4, Marcel G. Smits2,5, Leopold Curfs2
1 ‘s Heeren Loo, Advisium, Wekerom
2 Gouverneur Kremers Centrum, Maastricht Universitair Medisch Centrum, Maastricht
3 Afdeling Bioinformatica – BiGCaT, Universiteit Maastricht, Maastricht
4 Faculteit der Sociale Wetenschappen, Radboud Universiteit, Nijmegen
5 Multidisciplinair expertisecentrum voor slaap-waakstoornissen en chronobiologie, Gelderse Vallei Ziekenhuis, Ede
Jaargang 36, September Nummer 3 99
Artikelen
In epidemiologische studies zijn meerdere omgevingsfactoren
gevonden die samengaan met een verhoogd risico op
ASS.7-12 Vele hiervan hebben te maken met de zwanger-
schap, zoals foetale nood, meerlingzwangerschap, laag
geboortegewicht, prematuriteit, zwangerschapsdiabetes,
lage Apgarscore, geen borstvoeding krijgen13, blootstelling
aan pesticiden en hogere leeftijd van de ouders.
Melatonine
Melatonine is een hormoon dat, naast slaapinductie en
regulatie van het circadiane ritme, onder meer als
antioxidant DNA beschermt tegen schadelijke effecten
van straling en giftige stoffen.14,15
Synthese van melatonine vindt ’s nachts in twee stappen
plaats in de pijnappelklier vanuit serotonine. Hierbij zijn de
enzymen AANAT en ASMT betrokken. Bij blootstelling aan
licht neemt de activiteit van ASMT snel af en daalt de
melatonine spiegel. Tijdstip en vorm van de melatonine
curve zijn individueel bepaald en constant.16 Wel is er met
het ouder worden een langzame afname van de hoeveel-
heid ’s nachts geproduceerde melatonine van ongeveer
2,7% per jaar.17
Er bestaan geen internationaal aanvaarde normaalwaarden
voor melatonine. Ook is niet duidelijk wanneer sprake is
van melatonine deficiëntie. Dit is opmerkelijk gezien de be-
langrijke eigenschappen van melatonine in het lichaam en
het aantal ziekten waarbij lage melatonine spiegels worden
gevonden (hart- en vaatziekten, maligniteiten, ziekte van
Alzheimer en Parkinson).18
Melatonine wordt voornamelijk in de lever afgebroken door
CYP1A2 en in de urine uitgescheiden als 6-sulfatoxymela-
tonin (6-SM). De hoeveelheid 6-SM in de eerste ochtend
urine correleert in hoge mate met de hoeveelheid ’s nachts
geproduceerde melatonine.19
De halfwaardetijd van melatonine is kort (28-126 minuten).20
Polymorfismen in het CYP1A2 gen kunnen aanleiding geven
tot sterke afname van de CYP1A2 enzymactiviteit (10 tot
200-voudig), waardoor de halfwaardetijd van melatonine
sterk kan toenemen (CYP1A2 slow metaboliser).21 Dit kan
bij toedienen van exogeen melatonine leiden tot 24uur
hoge melatonine spiegels (melatonine stapeling).
De relatie tussen melatonine en ASS
Bij mensen met ASS worden meestal lage endogene
melatonine spiegels gevonden.22-25 Er bestaat een negatieve
correlatie tussen de hoogte van de melatonine spiegel en
de ernst van de beperkingen bij ASS.25 De lage melatonine
spiegels bij ASS worden niet veroorzaakt door afwijkingen
in het AANAT en ASMT gen. Deze worden namelijk bij minder
dan 1% van mensen met ASS gevonden en bovendien ook
aangetroffen bij gezonde controles.26,27 CYP1A2
polymorfismen worden wel vaker aangetroffen bij mensen
met ASS.28 Dit is interessant, aangezien er aanwijzingen
zijn dat het CYP1A2 gen de activiteit van het ASMT gen
activeert.29 Een lage CYP1A2 activiteit zou daarmee tot
een lagere ASMT activiteit en dus tot lagere aanmaak van
melatonine kunnen leiden. Dit kan verklaren waarom er
bij mensen met een lage CYP1A2 activiteit, ondanks de
trage melatonine afbraak, toch lage endogene melatonine
spiegels aanwezig zijn.
Figuur 1 - Schema aanmaak en afbraak melatonine
Synthese melatonine in 2 stappen vanuit serotonine
(door enzymen AANAT en ASMT). Afbraak melatonine in
2 stappen tot 6-SM (door CYP1A2 en SULT1A1). CYP1A2
activeert zowel afbraak melatonine als enzym ASMT
(2e fase synthese melatonine).
De melatonine productie begint pas tussen de 9e en 15e
week na de geboorte op gang te komen.30 Tijdens de
foetale ontwikkeling en tijdens de eerste weken na de
geboorte is een kind dus volledig afhankelijk van de me-
latonine van moeder. Melatonine passeert echter gemak-
kelijk de placenta barrière. Ook is melatonine aanwezig in
moedermelk. Dit verklaart dat het risico op ASS bij kinderen
die geen borstvoeding kregen groter is.13
Melatonine is, zowel tijdens de foetale periode als na de
geboorte, noodzakelijk voor een normale ontwikkeling van
de hersenen, onder meer door betrokkenheid bij de groei
van neuronen en vorming van synapsen.24, 31, 32
Zoals hierboven kort is samengevat, zijn er meerdere
6-Sulfatoxymelatonine
Serotonine
N-Acetylserotonine
6-Hydroxymelatonine
Melatonine
CYP1A2
AANAT
ASMT
SULT1A1
Jaargang 36, September Nummer 3 100
Artikelen
redenen om te komen tot de hypothese dat een lage
melatonine spiegel bij mensen met ASS niet het gevolg,
maar juist onderdeel is van de pathogenese van ASS.28
Pilot studie melatonine spiegels bij moeders met een
ASS kind
Gezien het zeer frequent aanwezig zijn van lage melatonine
spiegels bij mensen met ASS, de betrokkenheid van melato-
nine bij neurale ontwikkeling, het aanwezig zijn van ASS bij
de geboorte en de volledige afhankelijkheid van melatonine
van de moeder tijdens de zwangerschap en eerste drie
levensmaanden, mag worden verwacht dat lage melatonine
spiegels bij de moeder betrokken zijn bij het ontstaan van
ASS. Daarom werd gekozen voor het onderzoeken van de
uitscheiding van 6-SM in de eerste ochtendurine van moeders
van een kind met ASS dat onze slaappoli bezocht in de
periode 2014 - 2016. Vrouwen die werkzaam waren in het
gebouw waar de slaappoli is gevestigd fungeerden als
controle. Exclusie criteria waren het hebben van een kind
met ASS en ASS in de familie in de eerste en tweede lijn.
Deelnemers en procedure
Van de 97 kinderen die in de onderzoeksperiode de slaap-
poli bezochten was bij 18 geen sprake van ASS en werden
13 moeders om andere redenen van deelname uitgesloten
(adoptiekind, gebruik melatonine, taalproblemen). Na het
ontvangen van informatie en geven van toestemming voor
het onderzoek, kregen moeders verzendmateriaal voor
10ml urine mee alsmede een lijst met zes algemene vragen
(leeftijd, gewicht, medicijngebruik, samenstelling gezin)
en zeven vragen over slaap ter bepaling van de Insomnia
Severity Index.33
Urine werd na ontvangst ingevroren tot de daadwerkelijke
meting van 6-SM en kreatinine ter bepaling van de 6-SM/
kreatinine ratio. Aangezien melatonine spiegels elk jaar met
2,7% dalen werd de uitslag herberekend naar de leeftijd
waarop elke moeder haar kind met ASS kreeg. Bij controle
moeders vond herberekening plaats naar het gemiddelde
van de geboorte van het oudste en het jongste kind.
Resultaten
Van de 66 moeders die toestemden in deelname aan het
onderzoek trok 1 zich terug zonder aangeven van de reden
hiervan. Van vijf anderen ontvingen we geen urinemonster.
De gemiddelde leeftijd van de 60 deelnemers was 42,9 (±
5) jaar en van de 15 moeders die als controle fungeerden
was 44,3 (± 9,7) jaar. Er waren geen significante verschil-
len met betrekking tot leeftijd (p = 0,486), gewicht (p =
0,270) en tijdstip van naar bed gaan (p = 0,985) tussen de
moeders van een ASS kind en controles. De gemiddelde
leeftijd waarop moeders hun kind met ASS kregen was wel
hoger (31,2 jaar) dan bij controle moeders (28,1 jaar) en dit
verschil was significant (p = 0,01).
Wij vonden in onze studie bij moeders met een ASS kind
een significant lagere uitscheiding van 6-SM (7,67 ± 3,62)
in vergelijking met controlemoeders (10,42 ± 6,72, p =
0,012). Omdat moeders met een kind met ASS op latere
leeftijd hun kind kregen en melatonine spiegels na het 20e
jaar met 2,7 per jaar dalen, vond herberekening plaats van
de 6-SM uitslagen naar de leeftijd van de moeders waarop
het kind werd geboren. De verschillen in 6-SM uitscheiding
tussen de moeders met een ASS kind en controles was
hierbij nog groter (10,52 ± 5,20 resp. 16,67 ± 10,72, p =
0,002).
Van de 60 deelnemende moeders met een ASS kind
hadden er vijf nog een tweede kind met ASS. Bij een van
hen was de diagnose Prader Willi syndroom vastgesteld,
een genetische stoornis van paternale oorsprong. De ge-
middelde 6-SM/kreatinine ratio bij de overige vier moeders
was lager (6,54 ± 3,04) dan bij de 54 moeders met één
kind met ASS (gemiddeld 10,80 ± 5,22, p = 0,058), maar
dit verschil was net niet significant.
Figuur 2 - 6-SM/kreatinine ratio in urine
Boxplot, een grafische weergave van de verdeling van de 6-SM/
kreatinine ratio waarden bij moeders met gezonde kinderen,
met één kind met autisme en twee kinderen met autisme. Hierbij
worden 5 waarden grafisch weergegeven, namelijk (van boven
naar beneden) de hoogste 6-SM/kreatinine ratio waarde (bovenste
horizontale streep), 3e kwartiel (bovenkant box), mediaan
(horizontale streep middenin de box), 1e kwartiel (oderkant box)
en de laagste 6- SM/kreatinine ratio waarde (bovenste horizontale
streep). Confidence interval for mean 95%.
Melatonine productie bij moeders met één of twee kinderen met autisme
in vergelijking met moeders met kinderen met normale ontwikkeling
Melatonine in ochtendurine (melatonine/kreatinine ratio)
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
Moeders met
gezonde kinderen
(controles)
Moeders met
één kind
met autisme
Moeders met
twee kinderen
met autisme
Jaargang 36, September Nummer 3 101
Artikelen
Discussie
In deze studie vonden wij een significant lagere 6–SM
uitscheiding bij moeders met een kind met ASS dan bij
moeders met gezonde kinderen. Dit verschil kan niet
worden toegeschreven aan het verschil in leeftijd ten tijde
van de geboorte van hun kind en ook niet aan een verschil
in slaapduur.
De huidige opvatting over de oorzaak van ASS is dat er
sprake is van een combinatie van genetische factoren
en van omgevingsfactoren. Melatonine deficiëntie kan
bij beide een rol spelen. De hoogte van de melatonine
spiegel is genetisch bepaald, melatonine bezit neurotrope
eigenschappen en melatonine beschermt tegen schadelijke
omgevingsfactoren die geassocieerd zijn met een hoger
risico op ASS en op ontstaan van DNA afwijkingen. Dit, in
combinatie met de totale afhankelijkheid van de foetus van
melatonine van de moeder, ondersteunt onze hypothese
dat lage melatonine spiegels bij moeders betrokken kunnen
zijn bij het ontstaan van ASS bij het kind.
Indien ook bij het kind sprake is van te lage melatonine
spiegels kan dit bijdragen aan reeds bestaande schade
tijdens de verdere hersenontwikkeling. Bekend is dat bij
mensen met ASS de hoogte van de melatonine spiegel
omgekeerd evenredig is aan de ernst van de beperkingen25.
Het duale effect van melatonine kan ook een verklaring
bieden voor de bevindingen bij een onderzoek bij tweelingen
die beiden ASS hebben maar in 68% van de gevallen niet
dezelfde voor ASS verklarende genetische afwijking bleken
te hebben. Het kan ook verklaren waarom bij 40% van
de mensen met een verstandelijke beperking tegelijk ook
sprake is van ASS en tegelijk ook dat bij 70% van de mensen
met ASS sprake is van een verstandelijke beperking.
Onze bevinding dat de 6-SM uitscheiding bij moeders met
twee kinderen met ASS lager was dan bij moeders met een
kind met ASS past hierbij.
Een beperking van onze studie is dat het aantal deelnemers
te klein is om stevige conclusies te trekken. Ons onderzoek
zal dan ook op een grotere schaal herhaald moeten worden.
Daarbij dient dan bovendien op DNA niveau gekeken worden
naar bij de melatonine pathway betrokken genen.Voor
zover wij konden nagaan is dit de eerste studie waarin
duidelijke aanwijzingen worden gevonden voor
betrokkenheid van lage melatonine spiegels bij moeders
bij het ontstaan van ASS bij haar kind. In combinatie
met andere, reeds bekende, risicofactoren voor ASS leidt
dit tot een hypothese die uitzicht biedt op toekomstig
preventief onderzoek en behandeling.
Wiebe Braam
Correspondentie: braam@planet.nl
Onze dank gaat uit naar de moeders van onze cliënten en
aan medewerksters van ’s Heeren Loo locatie Wekerom
voor deelname aan dit onderzoek, aan Lars Eijssen en Egon
L. Willighagen voor deelname aan discussies, en aan Martijn
Faassen voor het bepalen van de 6-SM-kreatinine ratio.
Deze studie werd mede mogelijk gemaakt door financiële
ondersteuning van de ‘s Heeren Loo Zorggroep.
Dit is een samenvatting van “Low maternal melatonin
level increases autism spectrum disorder risk in children”
dat verscheen in Research in Developmental Disorders
2018 Feb 28. pii: S0891-4222(18)30042-8. doi: 10.1016/j.
ridd.2018.02.017.
Referenties
1 Matson JL & Shoemaker M. Intellectual disability and its relationship to
autism spectrum disorders. Res Dev Disabil 2009; 30:1107-1114.
2 Gotham K, Pickles A & Lord C. Trajectories of autism severity in children
using standardized ADOS scores. Pediatrics 2012; 130: e1278-1284.
3 Vig S & Jedrysek E. Autistic features in young children with significant
cognitive impairment: autism or mental retardation? J Autism Dev
Disord 1999; 29:235-248.
4 Li X, Zou H & Brown WT. Genes associated with autism spectrum disor-
der. Brain Res Bull 2012;88:543-552.
5 Woodbury-Smith M & Scherer SW. Progress in the genetics of autism
spectrum disorder. Dev Med Child Neurol. 2018; 60:445-451.
6 Hallmayer J, Cleveland S, Torres A et al. Genetic heritability and shared
environmental factors among twin pairs with autism. Arch Gen Psychia-
try 2011; 68:1095-1102.
7 Gardener H, Spiegelman D, & Buka, SL. Prenatal risk factors for autism:
comprehensive meta-analysis. Br J Psychiatry 2009; 195:7-14.
8 Gardener H, Spiegelman D, & Buka SL. Perinatal and neonatal risk
factors for autism: a comprehensive meta-analysis. Pediatrics 2011;
128:344-355.
9 Kuzniewicz MW, Wi S, Qian Y et al. Prevalence and neonatal factors
associated with autism spectrum disorders in preterm infants. J Pediatr
2014; 164:20-25.
10 Mandy W & Lai MC. Annual Research Review: The role of the envi-
ronment in the developmental psychopathology of autism spectrum
condition. J Child Psychol Psychiatry 2016; 57:271-292.
11 Modabbernia A, Velthorst E & Reichenberg A. Environmental risk factors
for autism: an evidence-based review of systematic reviews and meta-
analyses. Mol Autism 2017; 8:13.
12 Walker CK, Krakowiak P, Baker A et al. Preeclampsia, placental insuf-
ficiency, and autism spectrum disorder or developmental delay. JAMA
Pediatr 2015; 169:154-162.
13 Al-Farsi YM, Al-Sharbati MM, Waly MI et al. Effect of suboptimal breast-
feeding on occurrence of autism: a case-control study. Nutrition 2012;
28:7-8, e27-32.
14 Bejarano I, Monllor F, Marchena AM et al. Exogenous melatonin sup-
plementation prevents oxidative stress-evoked DNA damage in human
spermatozoa. J Pineal Res 2014; 57:333-339.
15 Reiter RJ, Tan DX & Galano A. Melatonin reduces lipid peroxidation and
membrane viscosity. Front Physiol 2014; 5:377.
16 Arendt J. Melatonin: characteristics, concerns, and prospects. J Biol
Rhythms 2005; 20: 291-303.
17 Kennaway DJ, Lushington K, Dawson D et al. Urinary 6-sulfatoxyme-
latonin excretion and aging: new results and a critical review of the
literature. J Pineal Res 1999; 27:210-220.
Jaargang 36, September Nummer 3 102
Artikelen
18 Posadzki PP, Bajpai R, Kyaw BM et al. Melatonin and health: an umbrella
review of health outcomes and biological mechanisms of action. BMC
Med 2018; 6:18.
19 Arendt J, Hampton S, English J et al. 24-hour profiles of melatonin,
cortisol, insulin, C-peptide and GIP following a meal and subsequent
fasting. Clin Endocrinol (Oxf) 1982; 16:89-95.
20 Fourtillan JB, Brisson AM, Gobin P et al. Bioavailability of melatonin in
humans after day-time administration of D(7) melatonin. Biopharm Drug
Dispos 2000; 21:15-22.
21 Gunes A & Dahl ML. Variation in CYP1A2 activity and its clinical impli-
cations: influence of environmental factors and genetic polymorphisms.
Pharmacogenomics 2008; 9:625-637.
22 Kulman G, Lissoni P, Rovelli F et al. Evidence of pineal endocrine hypo-
function in autistic children. Neuro Endocrinol Lett 2000; 21:31-34.
23 Nir I, Mei, D, Zilber N and al. Brief report: circadian melatonin, thyroid-
stimulating hormone, prolactin, and cortisol levels in serum of young
adults with autism. J Autism Dev Disord 1995; 25:641-654.
24 Rossignol DA, & Frye RE. Melatonin in autism spectrum disorders: a
systematic review and meta-analysis. Dev Med Child Neurol 2011;
53:783-792.
25 Tordjman S, Anderson GM, Pichard N et al. Nocturnal excretion of
6-sulphatoxymelatonin in children and adolescents with autistic disorder.
Biol Psychiatry 2005; 57:134-138.
26 Melke J, Goubran Botros H, Chaste P et al. Abnormal melatonin synthe-
sis in autism spectrum disorders. Mol Psychiatry 2008; 13:90-98.
27 Pagan C, Delorme R, Callebert J et al. The serotonin-N-acetylserotonin-
melatonin pathway as a biomarker for autism spectrum disorders. Transl
Psychiatry 2014; 4: e479.
28 Braam W, Keijzer H, Struijker Boudier H et al. CYP1A2
polymorphisms in slow melatonin metabolisers: a possible relationship
with autism spectrum disorder? J Intellect Disabil Res 2013; 57:
993-1000.
29 Veatch OJ, Pendergast JS, Allen MJ et al. Genetic variation in melatonin
pathway enzymes in children with autism spectrum disorder and comor-
bid sleep onset delay. J Autism Dev Disord 2015; 45:100-110.
30 Kennaway DJ, Goble FC & Stamp GE. Factors influencing the deve-
lopment of melatonin rhythmicity in humans. J Clin Endocrinol Metab
1996; 81:1525-1532.
31 Kong X, Li X, Ca, Z et al. Melatonin regulates the viability and dif-
ferentiation of rat midbrain neural stem cells. Cell Mol Neurobiol 2008;
28:569-579
32 Merchant NM, Azzopardi DV, Hawwa AF et al. Pharmacokinetics
of melatonin in preterm infants. Br J Clin Pharmacol 2013;
76:725-733.
32 Tordjman S. Najjar I, Bellissant E et al. Advances in the research of
melatonin in autism spectrum disorders: literature review and new
perspectives. Int J Mol Sci 2013; 14:20508-20542.
33 Bastien CH, Vallieres A, & Morin CM. Validation of the Insomnia Severity
Index as an outcome measure for insomnia research. Sleep Med 2001;
2:297-307.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
Full-text available
Background: Our aims were to evaluate critically the evidence from systematic reviews as well as narrative reviews of the effects of melatonin (MLT) on health and to identify the potential mechanisms of action involved. Methods: An umbrella review of the evidence across systematic reviews and narrative reviews of endogenous and exogenous (supplementation) MLT was undertaken. The Oxman checklist for assessing the methodological quality of the included systematic reviews was utilised. The following databases were searched: MEDLINE, EMBASE, Web of Science, CENTRAL, PsycINFO and CINAHL. In addition, reference lists were screened. We included reviews of the effects of MLT on any type of health-related outcome measure. Results: Altogether, 195 reviews met the inclusion criteria. Most were of low methodological quality (mean -4.5, standard deviation 6.7). Of those, 164 did not pool the data and were synthesised narratively (qualitatively) whereas the remaining 31 used meta-analytic techniques and were synthesised quantitatively. Seven meta-analyses were significant with P values less than 0.001 under the random-effects model. These pertained to sleep latency, pre-operative anxiety, prevention of agitation and risk of breast cancer. Conclusions: There is an abundance of reviews evaluating the effects of exogenous and endogenous MLT on health. In general, MLT has been shown to be associated with a wide variety of health outcomes in clinically and methodologically heterogeneous populations. Many reviews stressed the need for more high-quality randomised clinical trials to reduce the existing uncertainties.
Article
Full-text available
Background According to recent evidence, up to 40–50% of variance in autism spectrum disorder (ASD) liability might be determined by environmental factors. In the present paper, we conducted a review of systematic reviews and meta-analyses of environmental risk factors for ASD. We assessed each review for quality of evidence and provided a brief overview of putative mechanisms of environmental risk factors for ASD. FindingsCurrent evidence suggests that several environmental factors including vaccination, maternal smoking, thimerosal exposure, and most likely assisted reproductive technologies are unrelated to risk of ASD. On the contrary, advanced parental age is associated with higher risk of ASD. Birth complications that are associated with trauma or ischemia and hypoxia have also shown strong links to ASD, whereas other pregnancy-related factors such as maternal obesity, maternal diabetes, and caesarian section have shown a less strong (but significant) association with risk of ASD. The reviews on nutritional elements have been inconclusive about the detrimental effects of deficiency in folic acid and omega 3, but vitamin D seems to be deficient in patients with ASD. The studies on toxic elements have been largely limited by their design, but there is enough evidence for the association between some heavy metals (most important inorganic mercury and lead) and ASD that warrants further investigation. Mechanisms of the association between environmental factors and ASD are debated but might include non-causative association (including confounding), gene-related effect, oxidative stress, inflammation, hypoxia/ischemia, endocrine disruption, neurotransmitter alterations, and interference with signaling pathways. Conclusions Compared to genetic studies of ASD, studies of environmental risk factors are in their infancy and have significant methodological limitations. Future studies of ASD risk factors would benefit from a developmental psychopathology approach, prospective design, precise exposure measurement, reliable timing of exposure in relation to critical developmental periods and should take into account the dynamic interplay between gene and environment by using genetically informed designs.
Article
Full-text available
Increasing evidence suggests that autism spectrum disorder (ASD) and many forms of developmental delay (DD) originate during fetal development. Preeclampsia may trigger aberrant neurodevelopment through placental, maternal, and fetal physiologic mechanisms. To determine whether preeclampsia is associated with ASD and/or DD. The Childhood Autism Risks from Genetics and the Environment (CHARGE) study is a population-based, case-control investigation of ASD and/or DD origins. Children from 20 California counties aged 24 to 60 months at the time of recruitment and living in catchment areas with a biological parent fluent in English or Spanish were enrolled from January 29, 2003, through April 7, 2011. Children with ASD (n = 517) and DD (n = 194) were recruited through the California Department of Developmental Services, the Medical Investigation of Neurodevelopmental Disorders (MIND) Institute, and referrals. Controls with typical development (TD) (n = 350) were randomly selected from birth records and frequency matched on age, sex, and broad geographic region. Physicians diagnosing preeclampsia were masked to neurodevelopmental outcome, and those assessing neurodevelopmental function were masked to preeclampsia status. Preeclampsia and placental insufficiency were self-reported and abstracted from medical records. The Autism Diagnostic Observation Schedule and Autism Diagnostic Interview-Revised were used to confirm ASD, whereas children with DD and TD were confirmed by Mullen Scales of Early Learning and Vineland Adaptive Behavior Scales and were free of autistic symptoms. Hypotheses were formulated before data collection. Children with ASD were twice as likely to have been exposed in utero to preeclampsia as controls with TD after adjustment for maternal educational level, parity, and prepregnancy obesity (adjusted odds ratio, 2.36; 95% CI, 1.18-4.68); risk increased with greater preeclampsia severity (test for trend, P = .02). Placental insufficiency appeared responsible for the increase in DD risk associated with severe preeclampsia (adjusted odds ratio, 5.49; 95% CI, 2.06-14.64). Preeclampsia, particularly severe disease, is associated with ASD and DD. Faulty placentation manifests in the mother as preeclampsia with vascular damage, enhanced systemic inflammation, and insulin resistance; in the placenta as oxygen and nutrient transfer restriction and oxidative stress; and in the fetus as growth restriction and progressive hypoxemia. All are potential mechanisms for neurodevelopmental compromise.
Article
Full-text available
Sleep disruption is common in individuals with autism spectrum disorder (ASD). Genes whose products regulate endogenous melatonin modify sleep patterns and have been implicated in ASD. Genetic factors likely contribute to comorbid expression of sleep disorders in ASD. We studied a clinically unique ASD subgroup, consisting solely of children with comorbid expression of sleep onset delay. We evaluated variation in two melatonin pathway genes, acetylserotonin O-methyltransferase (ASMT) and cytochrome P450 1A2 (CYP1A2). We observed higher frequencies than currently reported (p < 0.04) for variants evidenced to decrease ASMT expression and related to decreased CYP1A2 enzyme activity (p ≤ 0.0007). We detected a relationship between genotypes in ASMT and CYP1A2 (r(2) = 0.63). Our results indicate that expression of sleep onset delay relates to melatonin pathway genes.
Article
Full-text available
Abnormalities in melatonin physiology may be involved or closely linked to the pathophysiology and behavioral expression of autistic disorder, given its role in neurodevelopment and reports of sleep-wake rhythm disturbances, decreased nocturnal melatonin production, and beneficial therapeutic effects of melatonin in individuals with autism. In addition, melatonin, as a pineal gland hormone produced from serotonin, is of special interest in autistic disorder given reported alterations in central and peripheral serotonin neurobiology. More specifically, the role of melatonin in the ontogenetic establishment of circadian rhythms and the synchronization of peripheral oscillators opens interesting perspectives to ascertain better the mechanisms underlying the significant relationship found between lower nocturnal melatonin excretion and increased severity of autistic social communication impairments, especially for verbal communication and social imitative play. In this article, first we review the studies on melatonin levels and the treatment studies of melatonin in autistic disorder. Then, we discuss the relationships between melatonin and autistic behavioral impairments with regard to social communication (verbal and non-verbal communication, social interaction), and repetitive behaviors or interests with difficulties adapting to change. In conclusion, we emphasize that randomized clinical trials in autism spectrum disorders are warranted to establish potential therapeutic efficacy of melatonin for social communication impairments and stereotyped behaviors or interests.
Article
Elevated whole-blood serotonin and decreased plasma melatonin (a circadian synchronizer hormone that derives from serotonin) have been reported independently in patients with autism spectrum disorders (ASDs). Here, we explored, in parallel, serotonin, melatonin and the intermediate N-acetylserotonin (NAS) in a large cohort of patients with ASD and their relatives. We then investigated the clinical correlates of these biochemical parameters. Whole-blood serotonin, platelet NAS and plasma melatonin were assessed in 278 patients with ASD, their 506 first-degree relatives (129 unaffected siblings, 199 mothers and 178 fathers) and 416 sex-and age-matched controls. We confirmed the previously reported hyperserotonemia in ASD (40% (35-46%) of patients), as well as the deficit in melatonin (51% (45-57%)), taking as a threshold the 95th or 5th percentile of the control group, respectively. In addition, this study reveals an increase of NAS (47% (41-54%) of patients) in platelets, pointing to a disruption of the serotonin-NAS-melatonin pathway in ASD. Biochemical impairments were also observed in the first-degree relatives of patients. A score combining impairments of serotonin, NAS and melatonin distinguished between patients and controls with a sensitivity of 80% and a specificity of 85%. In patients the melatonin deficit was only significantly associated with insomnia. Impairments of melatonin synthesis in ASD may be linked with decreased 14-3-3 proteins. Although ASDs are highly heterogeneous, disruption of the serotonin-NAS-melatonin pathway is a very frequent trait in patients and may represent a useful biomarker for a large subgroup of individuals with ASD.
Article
Reactive oxygen species (ROS) are essential for sperm physiological functions such as capacitation, hyperactivation and acrosome reaction, on the one hand, and for stimulating the apoptotic processes involved in the regulation of spermatogenesis, on the other hand. However, the imbalance between production and removal of ROS leads to oxidative stress, which is referred to as one of the main factors involved in male infertility. The pineal hormone melatonin, given its low toxicity and well known antioxidant capacity, could be an excellent candidate in order to improve sperm quality. For this reason, the objective of the present work was to analyze whether long-term supplementation with melatonin to infertile males affects human sperm quality and the quality of the embryos retrieved from their couples. Our findings showed that the daily supplementation of 6 mg melatonin, as early as after 45 days of treatment, produced an increase of melatonin endogenous levels, indirectly measured as urinary 6-sulfatoxymelatonin (aMT6-s), an enhancement of both urinary and seminal total antioxidant capacity, and a consequent reduction of oxidative damage caused in sperm DNA. Moreover, couples whose males were given melatonin showed a statistically significant increase in the percentage of grade A (embryo with blastomeres of equal size; no cytoplasmic fragmentation), B (embryo with blastomeres of equal size; minor cytoplasmic fragmentation) and C (embryo with blastomeres of distinctly unequal size; significant cytoplasmic fragmentation) embryos at the expense of grade D (embryo with blastomeres of equal or unequal size; severe or complete fragmentation.) embryos which were clearly reduced. In summary, melatonin supplementation improves human sperm quality, which is essential to achieve successful natural and/or assisted reproduction outcome. This article is protected by copyright. All rights reserved.
Article
To determine the prevalence of autism spectrum disorders (ASD) across gestational age, examine the risk of ASD by gestational age controlling for other risk factors, and identify potential risk factors in the neonatal intensive care unit. A retrospective cohort of infants born at ≥24 weeks between January 1, 2000, and December 31, 2007 at 11 Kaiser Permanente Northern California hospitals (n = 195 021). ASD cases were defined by a diagnosis made at a Kaiser Permanente ASD evaluation center, by a clinical specialist, or by a pediatrician. Cox proportional hazards regression models were used to evaluate the association between gestational age and ASD as well as potential risk factors in the neonatal intensive care unit and ASD. The prevalence of ASD in infants <37 weeks was 1.78% compared with 1.22% in infants born ≥37 weeks (P < .001). Compared with term infants, infants born at 24-26 weeks had an adjusted hazard ratio (HR) for a diagnosis of ASD of 2.7 (95% CI 1.5-5.0). Infants born at 27-33 weeks (adjusted HR 1.4, 95% CI 1.1-1.8) and 34-36 weeks (adjusted HR 1.3, 95% CI 1.1-1.4) were also at increased risk. High frequency ventilation and intracranial hemorrhage were associated with ASD in infants < 34 weeks. ASD was ∼3 times more prevalent in infants <27 weeks compared with term infants. Each week of shorter gestation was associated with an increased risk of ASD. High frequency ventilation and intracranial hemorrhage were associated with ASD among infants <34 weeks.
Article
Absolute bioavailability of the neurohormone melatonin (MLT) was studied in 12 young healthy volunteers (six males, six females) after administration at midday, on two separate occasions, of 23 µg by intravenous (i.v.) infusion and 250 µg by oral solution of D7 MLT, a molecule in which seven deuterium atoms replace seven hydrogen atoms. Exogenous (D7) and endogenous (D0) MLT were quantified simultaneously but separately by a highly specific assay: gas chromatography/negative ion chemical ionization mass spectrometry, developed in our laboratory, which enabled us to go down to 0.5 pg/mL in plasma samples. After i.v. administration, the maximum plasma concentration (Cmax) and the area under the plasma concentration–time curve (AUC) values were significantly different in male and female subjects, but there was no significant gender difference in total body clearance normalized to body weight: 1.27±0.20 L/h/kg and 1.18±0.22 L/h/kg for males and females, respectively. The apparent terminal half-life (t) values were 36±2 and 41±10 min, respectively. After oral administration, pharmacokinetic parameters used to quantify bioavailability were near three-fold greater in female subjects than in males, with large inter-individual variations. The maximum plasma MLT concentration Cmax±S.D. was found at 243.7±124.6 pg/mL and 623.6±575.1 pg/mL for male and female subjects respectively, while the mean values for AUCs were 236±107 pg.h/mL and 701±645 pg.h/mL. The absolute bioavailability of MLT was from 1 to 37%: mean=8.6±3.9% and 16.8±12.7% for male and female subjects, respectively. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.