Elemental imbalance in children with cerebral palsy (spastic diplegia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The risk of developing various disorders in children, including nervous system diseases, is often associated with impaired mineral metabolism, as macro- and microelements play a critical role in the functioning of both the central and autonomic nervous systems. Elemental imbalance in children may result from intrauterine developmental anomalies or from environmental exposure.

AIM: To analyze and assess the elemental composition of hair in children with cerebral palsy (spastic diplegia).

MATERIALS AND METHODS: A selective cohort study was conducted involving 93 children aged 3 to 6 years. The participants were divided into two groups: the main group, consisting of children diagnosed with cerebral palsy (spastic diplegia), and the control group. To assess elemental status, 14 chemical elements were measured in hair samples using atomic absorption spectrometry.

RESULTS: Elemental homeostasis in children diagnosed with cerebral palsy was found to be disrupted with respect to both essential and conditionally essential elements, as well as toxic ones. In the hair of children in the main group, significantly elevated levels (p < 0.05) of manganese, chromium, nickel, and lead were observed compared to the upper reference limit and the control group. At the same time, a significant decrease in selenium concentration was noted, relative to both the lower reference limit and the control group (by a factor of 46 and 20, respectively; p < 0.05).

CONCLUSION: Study of the elemental composition of hair may serve as an additional tool in the diagnosis of nervous system disorders in children and in guiding supplemental pharmacologic correction of mineral metabolism.

About the authors

Tatiana K. Larionova

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Author for correspondence.
Email: larionovatk@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9754-4685
SPIN-code: 5305-0589

Cand. Sci (Biology), Associate Professor

Russian Federation, Ufa

Rustem A. Daukaev

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufa.lab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0421-4802
SPIN-code: 4086-7132

Cand. Sci (Biology)

Russian Federation, Ufa

Elmira R. Shaikhlislamova

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: shajkh.ehlmira@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6127-7703
SPIN-code: 1041-3862

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Ufa

Anna N. Larionova

Research and Clinical Center of Pediatric Psychoneurology

Email: annalario21@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9652-4236
SPIN-code: 8038-6346
Russian Federation, Moscow

Elvira A. Aukhadieva

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufa.lab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6793-6992
SPIN-code: 9475-1793
Russian Federation, Ufa

Guzel R. Allayarova

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufa.lab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0838-3598
SPIN-code: 3704-1010

Cand. Sci (Biology)

Russian Federation, Ufa

Gyuzeliya F. Adieva

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufa.lab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2377-3471
SPIN-code: 3805-1755

Cand. Sci (Biology)

Russian Federation, Ufa

Evgenya E. Zelenkovskaya

Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology

Email: ufa.lab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7682-2703
SPIN-code: 4662-3255
Russian Federation, Ufa

References

  1. Castiglioni S, Cazzaniga A, Albisetti W, Maier JA. Magnesium and osteoporosis: Current state of knowledge and future research directions. Nutrients. 2013;(5):3022–3023. doi: 10.3390/nu5083022
  2. Tvorogova TM, Vorobyeva AS. Undifferentiated connective tissue dysplasia from the perspective of dyselementosis in children and adolescents. Russian Medical Journal. 2012;20(24):1215–1221. (In Russ.) EDN: PNBUEB
  3. Evtushenko EI. The biological role of macro- and microelements in the activity of the nervous system (analytical review). Archives of Clinical and Experimental Medicine. 2021;30(2):188–193. EDN: ZRXPGO
  4. McCann JC, Ames BN. An overview of evidence for a causal relation between iron deficiency during development and deficits in cognitive or behavioral function. Am J Clin Nutr. 2007;85(4):931–945. doi: 10.1093/ajcn/85.4.931
  5. Zaitseva NV, Zemlianova MA, Koldibekova YuV, Peskova EV. Development оf neurotoxic effects оf neurotrophic chemicals. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2020;27(3):47–53. doi: 10.33396/1728-0869-2020-3-47-53 EDN: KVDECG
  6. Voronkova IP, Mikhaylova IV, Boev VM, et al. Characteristics of the content of toxic trace elements in the hair and blood of children from various districts of Orenburg oblast. International Research Journal. 2021;(5–2):12–16. doi: 10.23670/IRJ.2021.107.5.036 EDN: BUGCOT
  7. Vilchuk KU, Kurets NI, Devyaltovskaya MG, et al. Health status, indicators of elemental and immune status in children of the first two years of life who have suffered perinatal damage to the central nervous system. Reproductive health. Eastern Europe, 2011;(3):62–86. (In Russ.) EDN: NUKREF
  8. Cho JM, Yang HR. Hair mineral and trace element contents as reliable markers of nutritional status compared to serum levels of these elements in children newly diagnosed with inflammatory bowel disease. Biol Trace Elem Res. 2018;185(1):20–29. doi: 10.1007/s12011-017-1225-6
  9. Notova SV, Kireeva GN, Zhukovskaya EV, et al. The influence of anthropogenous and geochemical environmental factors on the elementary status of children of Chelyabinsk region. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2017;24(11):23–28. doi: 10.33396/1728-0869-2017-11-23-28 EDN: ZSKCIB
  10. Jahan I, Muhit M, Al Imam MH, et al. Nutritional status of children with cerebral palsy in gorkha, nepal: findings from the nepal cerebral palsy register. Nutrients. 2021;13(8):2537. doi: 10.3390/nu13082537
  11. Sofronov VV, Voloshin AV, Skvortsova GSh. Elemental composition of blood plasma and erythricytes as a marker of perinatal pathology. Trace Elements in Medicine, 2022;23(4):53–61. doi: 10.19112/2413-6174-2022-23-4-53-61 EDN: DRUCRM
  12. Belyanovskaya AI, Baranovskaya NV, Stankevich SS, et al. The influence of technogenesis on the accumulation of chemical elements in the placental barrier of Tomsk region women. Samara Journal of Science. 2019;8(3):25–30. doi: 10.24411/2309-4370-2019-13103 EDN: EMNOZT
  13. Agajanyan NA, Skalny AV. Chemical elements in the habitat and ecological portrait of a person. Moscow: KMK; 2001, 83 p. (In Russ.) EDN: XSIZTN
  14. Larionova TK, Akhmadeeva EN, Magjanova SA, et al. The influence of pollution of the habitat by heavy metals on the health of the mother and newborn. Zdravookhranenie Bashkortostana, 1999;(S3):133–138. EDN: WYTDHT
  15. Distribution of children under the age of 18 recognized as disabled for the first time by forms of diseases (data from the Ministry of Labor of the Russian Federation). [cited 2024 Jun 13]. Available from: https://mintrud.gov.ru/opendata/7710914971-structure_of_primary_disability_by_class _of_illness_among_children (In Russ.)
  16. Lisovskyy EV, Kusainova KK, Shakenov MZh, Lisovska NYu. Immunological mechanisms in the pathogenesis of cerebral palsy. J Clin Med Kaz. 2016;(1):6–11. EDN: WYDFXR
  17. Popova KE, Senkevich OA, Skretnev AS, et al. Neurospecific elements in children 6–7 years, moved in critical conditions at birth. Trace Elements in Medicine. 2019;20(2):18–27. doi: 10.19112/2413-6174-2019-20-2-18-27 EDN: YPVNBX
  18. Skalny AV. Reference values of the concentration of chemical elements in hair obtained by the ISP-NPP method (ANO Center for Biotic Medicine). Trace Elements in Medicine. 2003;4(1):55–56. EDN: NRASCJ
  19. Ruiz R, Estevan C, Estévez J, et al. Reference values on children’s hair for 28 elements (heavy metals and essential elements) based on a pilot study in a representative non-contaminated local area. Int J Mol Sci. 2023;24: 8127. doi: 10.3390/ ijms24098127
  20. Tinkov AA, Kuzmicheva AP. Comparative analysis of hair essential element content in children with spastic and ataxic cerebral palsy. Trace Elements in Medicine. 2020;21(4):60–65. doi: 10.19112/2413-6174-2020-21-4-60-65 EDN: CKPTFN
  21. Tinkov AA, Ajsuvakova OP, Kuzmicheva AP, Skalny AV. Characteristics of selenium exchange in children with cerebral palsy. Problems of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2019;22(11):43–48. EDN: LNPOOQ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Element concentrations in the hair of children in the main and control groups (the upper reference limit is set as 1).

Download (50KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».