Metabolomická štúdia zistila, že biomarkery predpovedajú autizmus u novorodencov

Nedávna štúdia publikovaná v časopise Communications Biology využíva metabolomiku u novorodencov na identifikáciu markerov, ktoré môžu predpovedať vývoj poruchy autistického spektra (ASD).

Biomarkery pre ASD

Deti s PAS majú ťažkosti so sociálnymi interakciami, jazykom a obmedzenými alebo opakujúcimi sa záujmami alebo vzormi správania. Dokonca aj s liečbou len 20 % z nich žije samostatne ako dospelí po diagnostikovaní PAS v detstve.

Predchádzajúce štúdie identifikovali metabolické a biochemické markery pre ASD u detí a dospelých, ktoré sa líšia v závislosti od veku, pohlavia a závažnosti symptómov. Mnohé z týchto markerov súvisia so štruktúrou a funkciou mozgu, imunitným systémom, autonómnym nervovým systémom a mikrobiómom. Žiadny jeden genetický alebo environmentálny faktor však nevysvetľuje všetky prípady ASD u detí.

Model reakcie na bunkové nebezpečenstvo (CDR)

Model bunkovej reakcie na nebezpečenstvo (CDR) opisuje metabolické dráhy spájajúce environmentálne a genetické stresory so zmeneným vývojom a ASD. CDR sa šíri smerom von z miesta vystavenia stresoru po rôznych zmenách v metabolických, zápalových, autonómnych, endokrinných a neurologických odpovediach na tieto zranenia alebo stresy.

ASD s väčšou pravdepodobnosťou nasleduje CDR, keď sa stresory vyskytujú v živote plodu alebo v ranom detstve. Tieto stresory ovplyvňujú štyri oblasti, ktoré sú súčasťou CDR: mitochondrie, oxidačný stres, vrodená imunita a mikrobiómy. Extracelulárny adenozíntrifosfát (eATP) je základným regulátorom vo všetkých dráhach CDR.

ATP ako signálna molekula

ATP je energetická mena pre všetky živé veci na Zemi. Približne 90 % ATP sa vytvára v mitochondriách a používa sa vo všetkých metabolických dráhach. Mimo bunky funguje eATP ako mediátorová molekula, ktorá sa viaže na purínové receptory na bunke, aby varovala pred nebezpečenstvom a spúšťala všeobecnú CDR reakciu.

ATP v metabolizme pri ASD

Dysregulovaný purínový metabolizmus a purinergná signalizácia v reakcii na ATP boli identifikované v experimentálnych a humánnych štúdiách a podporené multi-omickými analýzami. Úloha eATP je kľúčová pre viaceré aspekty neurovývoja zmeneného pri ASD, vrátane žírnych buniek a mikroglií, nervovej senzibilizácie a neuroplasticity.

Výsledky výskumu

Dojčatá z pre-ASD a typicky sa rozvíjajúcich (TD) skupín sa nelíšili v ich vystavení environmentálnym faktorom počas tehotenstva a detstva. Asi 50 % detí v skupine pred ASD vykazovalo vývojovú regresiu v porovnaní s 2 % v skupine TD. Priemerný vek pri diagnóze ASD bol 3,3 roka.

Metabolity boli zvýšené nad priemer v kohorte novorodencov s ASD a pokračovali v náraste o viac ako polovicu po piatich rokoch v porovnaní s kohortou novorodencov. Tieto metabolity zahŕňali stresové molekuly a purín 7-metylguanín, ktorý pokrýva novovytvorenú mRNA.

Zistenia štúdie potvrdzujú, že ASD je spojená s metabolickými profilmi, ktoré sa líšia od profilov typicky sa vyvíjajúcich detí, ktoré sa líšia podľa veku, pohlavia a závažnosti ochorenia. Tieto zmeny sa odrážajú v abnormálnej neurobiológii ASD.

Zhrnuté údaje môžu naznačovať, že zlyhanie normálnej reverzie purínovej siete spôsobí zlyhanie reverzácie GABAergickej siete. Strata inhibičných spojení znižuje prirodzené tlmenie, čím umožňuje, aby sa vápniková signalizácia stala prebuditeľnou v sieti RAS.

Budúci výskum by mohol tieto zistenia využiť na vývoj lepších skríningových nástrojov pre novorodencov a dojčatá na identifikáciu tých, ktorým hrozí ASD. To môže pomôcť pri včasnej identifikácii a intervencii u postihnutých detí, čo v konečnom dôsledku zlepší výsledky liečby a zníži prevalenciu ASD.