自闭症谱系障碍儿童尿液微量元素分析：锌铜比值的选择性降低

《Scientific Reports》：Zinc-to-copper imbalance in the urinary trace element profile of children with autism spectrum disorder

摘要

自闭症谱系障碍（ASD）与兴奋性-抑制性失衡、氧化应激、免疫失调及线粒体功能障碍有关，这些过程均依赖于精密调控的微量元素稳态。在良好匹配的ASD队列中进行全面且经质量控制尿液微量元素分析的报道仍然有限。本研究发现通过筛查招募的241名儿童，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对其首次晨尿中30种微量元素进行了测定。元素按低于检测限（LOD）的比例分层：17种元素（缺失率＜20%）组成主要分析面板，2种元素（铜和锡，缺失率20–50%）组成次要分析面板，11种元素（缺失率≥50%）仅作描述性报告。主要分析使用52对年龄（±1岁）和性别匹配的ASD-对照组配对，年龄范围为4–14岁，通过最大基数二部图匹配构建。组间比较采用Mann-Whitney U检验和Wilcoxon符号秩检验，并结合Benjamini-Hochberg错误发现率（FDR）校正；效应量以秩双列相关系数表示。预设的次要分析仅限于锌：铜（Zn:Cu）、硒：汞（Se:Hg）和钙：镁（Ca:Mg）比值。探索性分析包括按性别分层的比较、Spearman元素间相关性分析、无监督聚类、置换检验和贝叶斯估计；敏感性分析包括肌酐校正分析和协变量调整分析。经FDR校正后，ASD组与对照组之间没有任何单一元素存在显著差异（最小校正后p = 0.64）；钡元素呈现最大的单元素降低趋势（?33.0%，原始p = 0.071）。有毒元素总和、必需元素总和及其比值在组间均无差异（p = 0.68、0.15和0.25）。ASD组的锌：铜（Zn:Cu）比值降低了31.8%（中位数36.4 vs. 53.4；Mann-Whitney p = 0.033；配对Wilcoxon符号秩p = 0.021；置换检验p = 0.019；秩双列相关r = ?0.24，95%CI ?0.44至?0.03），而锌（?16.3%，p = 0.25）和铜（+11.1%，p = 0.30）单独比较并无差异。在全部241名儿童中校正性别和年龄后，ASD组该比值降低24.2%（95%CI ?37.4%至?8.2%，p = 0.005）。名义上显著的Zn:Cu比值降低仅限于男孩（?28.3%，p = 0.017），女孩中的降低无统计学意义（?20.1%，p = 0.51）；然而，性别与组别的交互作用并不显著（p = 0.19），因此性别特异性尚无法确立。该比值发现在三个先验比值之间的FDR校正后未能通过（p = 0.098），贝叶斯因子0.91表明对两种假设均无决定性证据，且在排除32%低于检测限的铜值后差异减弱（p = 0.20）。无监督聚类未能将ASD儿童与对照儿童区分开来。本研究的局限性包括：采用单次晨尿而非24小时尿收集；52对匹配队列仅具备检测中等效应量的统计效力；约三分之一的铜值低于分析检测限；且无独立复制队列可用。在该尿液分析面板内，ASD与Zn:Cu比值的适度选择性降低相关，而非微量元素的整体升高或耗竭。由于尿液排泄不一定反映组织负荷，这些数据既不支持也不排除ASD文献中报道的汞或铅在组织水平的生物蓄积现象。Zn:Cu比值的降低最好被视为一个假设生成性信号，在任何生物标志物应用之前均需独立验证。