Vol. 30-31/2021-2022 Nr 60
okładka czasopisma Child Neurology
powiększenie okładki
Informacje o Pismie

NEUROLOGIA DZIECIĘCA

Pismo Polskiego Towarzystwa Neurologów Dziecięcych

PL ISSN 1230-3690
e-ISSN 2451-1897
DOI 10.20966
Półrocznik


Powrót

Neurophysiologic, neuroimaging and biochemical studies in children and adolescents with Down syndrome


Neurofizjologiczne, neuroradiologiczne i biochemiczne badania u dzieci i młodzieży z zespołem Downa




Klinika Neurologii i Rehabilitacji Dziecięcej Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku

Neurol Dziec 2011; 20, 41: 97-103
Pełen tekst artykułu PDF Neurophysiologic, neuroimaging and biochemical studies in children and adolescents with Down syn



ABSTRACT
Down syndrome (DS) is one of the most common autosomal mutations. The overexpression of the β-amyloid precursor protein gene, located on chromosome 21, causes an increased production of the specific amyloid. People with DS show early Alzheimer-like dementia. We focused on some aspects involved in pathogenesis of brain accelerated degenerative processes: oxidative stress, the role of cytokines and electrophysiological and neuroimaging changes in children and adolescents with DS. Our results disclosed the disturbances of lipid peroxidation processes increased with age. We found that proinflammatory cytokines: interleukin-2, interleukin-6 and TNF-α may be involved in the pathogenesis of brain accelerated degenerative processes in DS. Quantitative analysis of the REM sleep from DS group disclosed reduction of the power mainly in the alpha when comparing the healthy group. In our other study, we examined a cohort of patients with DS evaluated over a 13-year period at our Department. Incidence of epilepsy in children with DS was higher than in the general population. Good control of seizures was obtained in 40% of children with DS. Quantitative analysis of EEG revealed a poor background brain activity in patients with DS and epilepsy. In the MRI study, we demonstrated a significantly smaller total brain volume, significantly smaller frontal and temporal lobes volumes including significantly smaller hippocampus and amygdale volumes. 1HMRS examinations disclosed the abnormal metabolism of stimulatory amino acids in children with DS.

Key words: Down syndrome, oxidative stress, cytokines, EEG, MRI


STRESZCZENIE
Zespół Downa (DS) jest jedną z najczęstszych autosomalnych mutacji. Nadekspresja genu dla białka prekursorowego β-amyloidu, zlokalizowanego na chromosomie 21, powoduje zwiększoną produkcję specyficznego amyloidu. U osób z DS wcześnie rozwija się zespół otępienny typu alzheimerowskiego. W swoich badaniach skupiliśmy się na niektórych aspektach patogenezy przyspieszonych procesów degeneracyjnych mózgu u dzieci z DS: roli stresu oksydacyjnego, cytokin i zmian elektrofizjologicznych i neuroradiologicznych u dzieci i młodzieży z DS. Nasze badania wykazały zaburzenia procesów lipidowej peroksydacji, które nasilają się wraz z wiekiem. Okazało się, że cytokiny prozapalne: interleukina-2, interleukiny-6 i TNF-α mogą być zaangażowane w patogenezę przyspieszonych procesów degeneracyjnych mózgu w DS. Analiza ilościowa snu REM u dzieci z DS wykazała zmniejszenie głównie odsetka fal alfa w porównaniu do grupy dzieci zdrowych. W innym badaniu poddaliśmy ocenie retrospektywnej grupę pacjentów z DS będących pod opieką Kliniki przez ostatnie 13 lat. Częstość występowania padaczki u dzieci z DS była wyższa w porównaniu do populacji ogólnej. Dobrą kontrolę napadów uzyskano u 40% dzieci z DS. Analiza ilościowa zapisów EEG wykazała „gorszy” obraz podstawowej czynności bioelektrycznej mózgu u dzieci z DS i padaczką. W badaniach wolumetrycznych MRI wykazaliśmy istotną statystycznie mniejszą całkowitą objętość mózgu, płatów czołowych, skroniowych w tym hipokampów i jąder migdałowatych u dzieci z DS. Badania za pomocą 1HMRS wykazały zaburzenia metabolizmu aminokwasów pobudzających u dzieci z DS.

Słowa kluczowe: zespół Downa, stress oksydacyjny, cytokiny, EEG, MRI


BIBLIOGRAPHY
[1] 
Wisniewski K.E.: Down syndrome children often have brain with maturation delay, retardation of growth, and cortical dysgenesis. Am J Med Genet 1990; 7: 274–281.
[2] 
Holland A.J., Hon J., Huppert F.A. et al.: Population-based study of the prevalence and presentation of dementia in adults with Down’s syndrome. British Journal of Psychiatry 1998; 172: 493–498.
[3] 
Prasher V.P., Krishnan V.H.R.: Age of onset and duration of dementia in people with Down syndrome: integration of 98 reported cases in the literature. International Journal of Geriatric Psychiatry 1993; 8(11): 915– 922.
[4] 
Dierssen M., Ramakers G.J.: Dendritic pathology in mental retardation: from molecular genetics toneurobiology. Genes Brain Behav 2006; 5(2): 48-60.
[5] 
Kowalska A.: Amyloid precursor protein gene mutationsresponsible for early-onset autosomal dominant Alzheimer’s disease. Folia Neuropathol 2003; 41: 35-40.
[6] 
Kasuga K., Shimohata T., Nishimura A. et al.: Identification of independent APP locus duplication in Japanese patients with early-onset Alzheimer disease. Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry 2009; 80(9): 1050–1052.
[7] 
A. Rovelet-Lecrux A., Hannequin D., Raux G. et al.: APP locus duplication causes autosomal dominant early-onset Alzheimer disease with cerebral amyloid angiopathy. Nature Genetics 2006; 38(1): 24–26.
[8] 
Wolvetang E.W., Bradfield O.M., Tymms M. et al.: The chromosome 21 transcription factor ETS2 transactivates the β-APP promoter: implications for Down syndrome. Biochimica et Biophysica Acta – Gene Structure and Expression 2003; 1628(2): 105–110.
[9] 
Durackova Z., Garaiova I., Muchova J. et al.: Metabolism of glutathione at the persons with Down syndrome. Free Radic Biol Med 1999; 27: 120.
[10] 
Sobaniec W.: Lipid peroxidation in experimental and clinical epilepsy and the effects of sodium valproate and vitamin E on these processes. Neurosciences 1992; 18: 123-130.
[11] 
Sobaniec W., Kułak W., Sobaniec H. et al.: Effects of clobazam and vitamin E on the lipid peroxidation in the rat brain after electroconvulsive shock. Ann Acad Med Bial 1999; 44: 134-140.
[12] 
Warner B.B., Wispe J.R.: Free radical-mediated diseases in pediatrics. Semin Perinatol 1992; 16(1): 47-57.
[13] 
Artemowicz B., Sobaniec W.: Investigation of lipid peroxidation and antioxidant enzymes activity in the serum of epileptic children. Epileptologia 2001; 9(2): 167-178.
[14] 
Kuloglu M., Ustundag M., Atmaca M. et al.: Lipid peroxidation and antioxidant enzyme levels in patients with schizophrenia and bipolar disorder. Cell Biochem Funct 2002; 20(2): 171-175.
[15] 
Michiels C., Raes M., Toussaint O. et al.: Importance of Se glutathione peroxidase, catalase, and Cu/Zn SOD for cell survival against oxidative stress. Free Radic Biol Med 1994; 17(3): 235-248.
[16] 
Vento M., Asensi M., Sastre J. et al.: Oxidative stress in asphyxiated term infants resuscitated with 100% oxygen. J Pediat 2003; 142(3): 240- 246.
[17] 
Murphy M., Insoft R.M., Pike-Nobile L. et al.: A hypothesis to explain the immune defects in Down syndrome. Prog Clin Biol Res 1995; 393: 147- 167.
[18] 
Blasko I., Ransmayr G., Veerhius R. et al.: Does INF-γ play a role in neurodegeneration? J Neuroimmunol 2001; 116: 1-4.
[19] 
Weisgraber K.H., Roses A.D., Strittmatter W.J.: The role of apolipoprotein E in the nervous system. Curr Opin Lipidol 1994; 5: 110-116.
[20] 
Park E., Alberti J.P., Mehta P. et al.: Partial impairment of immune functions in peripheral blood leukocytes from aged men with Down’s syndrome. Clin Immunol 2000; 95: 62-69.
[21] 
Castaldo V.: Down’s syndrome: a study of sleep patterns related to level of mental retardation. Am J Ment 1969; 74: 187-90.
[22] 
Fishbein W.: Disruptive effects of rapid eye movement sleep deprivation on long term memory. Physiol Behav 1971; 6: 279-282.
[23] 
McGrath M.J., Cohen D.B.: REM sleep facilitation of adaptive waking behaviour: a review of literature. Psychol Bull 1978; 85: 24-57.
[24] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W., Kułak W.: Ocena skojarzonego leczenia karbamazepiną i piracetamem dzieci z padaczką. Epileptologia (in polish) 2002; 10: 145-157.
[25] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W.: Ocena skuteczności piracetamu w porównaniu z flunaryzyną w leczeniu migreny i napięciowych bólów głowy u dzieci. Neurol Dziec (in polish) 2002; 11: 45-58.
[26] 
Petit D., Lorrain D., Gauthier S. et al.: Regional spectral analysis of the REM sleep EEG in mild to moderate Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging 1993; 14: 141-145.
[27] 
Majuri S., Kaski M., Hartikainen P.: Age-related cognitive decline and electroencephalogram slowing in Down’s syndrome as a model of Alzheimer’s disease. Neuroscience 1993; 53: 57-63.
[28] 
Achermann P., Borbely A.A.: Low-frequency (1 Hz) oscillations in the human sleep electroencephalogram. Neuroscience 1997; 81: 213-222.
[29] 
Partanen J., Soininen H., Kononen M.: EEG reactivity correlates with neuropsychological test scores in Down’s syndrome. Acta Neurol Scand 1996; 94: 242-246.
[30] 
Murata T., Koshino Y., Omori M. et al.: Quantitative EEG study on premature aging in adult Down’s syndrome. Biol Psychiatr 1994; 35: 422-425.
[31] 
Ono Y., Yoshida H., Momotani Y. et al.: Agerelated changes in occipital alpha rhythm of adults with Down syndrome. Jpn J Psychiatry Neurol 1992; 46: 659-664.
[32] 
Goldberg-Stern H., Strawsburg R.H., Patterson B. et al.: Seizure frequency and characteristics in children with Down syndrome. Brain Dev 2001; 23: 375-378.
[33] 
Stafstrom C.E., Patxot D.F., Gilmore H.E. et al.: Seizures in children with Down syndrome: etiology, characteristics and outcome. Dev Med Child Neurol 1991; 33: 191-200.
[34] 
Stafstrom C.E.: Epilepsy in Down syndrome: clinical aspects and possible mechanisms. Am J Ment Retard 1993; 98: 12-26.
[35] 
Kułak W., Sobaniec W., Kubas B. et al.: Proton magnetic resonance spectroscopy in children with spastic diplegia. Neurosci Lett 2004; 636: 62-64.
[36] 
Walecki J., Tarasow E., Kubas B. et al.: Hydrogen-1 MR spectroscopy of the peritumoral zone in patients with cerebral glioma: assessment of the value of the method. Acad Radiol 2003; 10: 145-153.
[37] 
Murata T., Koshino Y., Omori M. et al.: In vivo proton magnetic resonance spectroscopy study on premature aging in adult Down’s syndrome. Biol Psychiatry 1993; 1: 290-297.
[38] 
Berry G.T., Wang Z.J., Dreha S.F. et al.: In vivo brain myo-inositol levels in children with Down syndrome. J Pediatr 1999; 135: 94-97.
[39] 
Watson C., Andermann F., Gloor P. et al.: Anatomic basis of amygdaloid and hippocampal volume measurement by magnetic resonance imaging. Neurology 1992; 42: 1743-1750.
[40] 
Frangou S., Aylward E., Warren A. et al.: Small Planum Temporale Volume in Down’s Syndrome: A Volumetric MRI Study. Am J Psychiatry 1997; 154: 1424–1429.
[41] 
Haier R.J., Head K., Head E. et al.: Neuroimaging of individuals with Down’s syndrome at-risk for dementia: Evidence for possible compensatory events. Neuroimage 2008; 39(3): 1324-1332.
[42] 
Coyle J.T., Oster-Granite M.L., Gearhart J.D.: The neurobiologic consequences of Down syndrome. Brain Res Bull 1986; 16: 773–787.
[43] 
Brun A., Englund E.: Regional pattern of degeneration in Alzheimer’s disease: neuronal loss and histopathological grading. Histopathology 1981; 5: 549–564.
[44] 
Bhatic S., Bookheimer S.Y., Gillard W.D. et al.: Measurement of whole temporal lobe and hippocampus for MR volumetry: Normative data. Neurology 1993; 43: 2006.
[45] 
Pearlson G.D., Breiter S.N., Aylward E.H. et al.: MRI brain changes in subjects with Down syndrome with and without dementia. Dev Med Child Neurol 1998; 40(5): 326-334.
[46] 
Pinter J., Joseph D., Schmitt E., et al.: Neuroanatomy of Down’s Syndrome: A High-Resolution MRI Study. Am J Psychiatry 2001; 158: 1659–1665.
[47] 
Jernigan T.L., Bellugi U., Sowell E. et al.: Cerebral morphologic distinctions between Williams and Down syndromes. Arch Neurol 1993; 50: 186-191.
[48] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W., Kułak W. et al.: Antioxidant enzymes and lipid peroxides in children with Down syndrome. Journal of Pediatric Neurology 2007; 5: 117-120.
[49] 
Jovanovic S.V., Clements D.: Biomarkers of oxidative stress are significantly elevated in Down syndrome. Free Radic Biol Med 1998; 25: 1044–1048.
[50] 
Kedziora, J., Bartosz G.: Down syndrome a pathology involving the lack of balance of reactive oxygen species. Free Rad Biol Med 1988; 4: 317- 330.
[51] 
Cholewa M., Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W. et al.: Ocena aktywności antyoksydacyjnej w erytrocytach u pacjentów z zespołem Downa. Neurol Dziec In Press.
[52] 
Śmigielska-Kuzia J., Boćkowski L., Sobaniec W., et al.: Anti-inflammatory plasma cytokines in children and adolescents with Down syndrome. Folia Histochemica et Cytobiologica 2010; 48(4): 667-670.
[53] 
Jakubiuk-Tomaszuk A., Śmigielska-Kuzia J., Wysocka J. et al.: Ocena subpopulacji limfocytów T CD3+, CD4+ i CD8+ we krwi obwodowej metodą cytometrii przepływowej u dzieci z zespołem Downa. The assessment of T lymphocyte subpopulations CD3+, CD4+ and CD8+ on peripheral blood in children with Down syndrome using flow cytometric method. In Press.
[54] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W., Kułak W. et al.: Quantitative EEG analysis of REM sleep in children with Down syndrome. Adv Med Sci 2005; 50: 20-22.
[55] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W., Kułak W. et al.: Clinical and EEG features of epilepsy in children and adolescents in Down syndrome. J. Child. Neurol. 2009; 24: 416-420.
[56] 
Śmigielska-Kuzia J., Sobaniec W.: Brain metabolic profile obtained by proton magnetic resonance spectroscopy HMRS in children with Down syndrome. Adv Med Sci 2007; 52: 183-187.
[57] 
Śmigielska-Kuzia J., Boćkowski L., Sobaniec W. et al.: Amino acid metabolic processes in the temporal lobes assessed by proton magnetic resonance spectroscopy (1H MRS) in children with Down syndrome. Pharmacological Reports 2010; 62: 1070-1077.
[58] 
Śmigielska-Kuzia J., Boćkowski L., Sobaniec W. et al.: A volumetric MRI study of brain structures in children with Down syndrome. Neurologia i Neurochirurgia Polska. In Press
Powrót
 

Najczęsciej pobierane
Semiologiczna i psychiatryczna charakterystyka dzieci z psychogennymi napadami rzekomopadaczkowymi
Neurol Dziec 2018; 27, 55: 11-14
Autyzm dziecięcy – współczesne spojrzenie
Neurol Dziec 2010; 19, 38: 75-78
Obraz bólów głowy w literaturze pięknej i poezji na podstawie wybranych utworów
Neurol Dziec 2016; 25, 50: 9-17

Narzędzia artykułu
Manager cytowań
Format:

Scholar Google
Artykuły aut.:Śmigielska-Kuzia J
Artykuły aut.:Sendrowski K
Artykuły aut.:Artemowicz B

PubMed
Artykuły aut.:Śmigielska-Kuzia J
Artykuły aut.:Sendrowski K
Artykuły aut.:Artemowicz B


Copyright © 2017 by Polskie Towarzystwo Neurologów Dziecięcych