Metabolomická štúdia zistila biomarkery predpovedajúce autizmus u novorodencov

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

Biomarkery pre ASD

Deti s poruchou autistického spektra (PAS) majú ťažkosti so sociálnymi interakciami, jazykom a obmedzenými alebo opakujúcimi sa záujmami či vzorcami správania. Aj s liečbou iba 20 % z nich žije samostatne ako dospelí po tom, čo im bola v detstve diagnostikovaná PAS.

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

Model bunkovej reakcie na nebezpečenstvo (CDR)

Model bunkovej reakcie na nebezpečenstvo (CDR) opisuje metabolické dráhy spájajúce environmentálne a genetické stresory so zmeneným vývojom a poruchami autistického spektra (PAS). CDR siaha od bodu vystavenia stresoru smerom von a sleduje rôzne zmeny v metabolických, zápalových, autonómnych, endokrinných a neurologických reakciách na tieto poranenia alebo stresy.

Po poruchách autistického spektra (PAS) je pravdepodobnejšie, že po CDR dôjde, ak sa stresory vyskytnú počas fetálneho života alebo v ranom detstve. Tieto stresory ovplyvňujú štyri oblasti, ktoré sú súčasťou CDR: mitochondrie, oxidačný stres, vrodenú imunitu a mikrobiómy. Extracelulárny adenozíntrifosfát (eATP) je základným regulátorom vo všetkých dráhach CDR.

ATP ako signálna molekula

ATP je energetická mena pre všetky živé organizmy na Zemi. Približne 90 % ATP sa vytvára v mitochondriách a využíva sa vo všetkých metabolických dráhach. Mimo bunky funguje eATP ako molekula prenášača informácií, ktorá sa viaže na purínové receptory v bunke, aby varovala pred nebezpečenstvom a vyvolala generalizovanú CDR odpoveď.

ATP v metabolizme u pacientov s ASD

Dysregulovaný metabolizmus purínov a purinergná signalizácia v reakcii na ATP boli identifikované v experimentálnych a ľudských štúdiách a potvrdené multiomickými analýzami. Úloha eATP je kľúčová pre viaceré aspekty neurovývoja zmenené pri ASD, vrátane mastocytov a mikroglií, nervovej senzibilizácie a neuroplasticity.

Výsledky výskumu

Dojčatá v skupine pred PAS a v skupine s typickým vývojom (TD) sa nelíšili v vystavení faktorom prostredia počas tehotenstva a dojčenského veku. Približne 50 % dojčiat v skupine pred PAS vykazovalo vývojovú regresiu v porovnaní s 2 % v skupine TD. Priemerný vek pri diagnostikovaní PAS bol 3,3 roka.

Hladiny metabolitov boli v kohorte novorodencov s ASD nadpriemerne zvýšené a v piatich rokoch sa naďalej zvyšovali o viac ako polovicu v porovnaní s kohortou novorodencov. Medzi tieto metabolity patrili stresové molekuly a purín 7-metylguanín, ktorý pokrýva novovytvorenú mRNA.

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

Celkovo môžu tieto údaje naznačovať, že zlyhanie zvrátenia purínovej siete spôsobuje zlyhanie zvrátenia GABAergnej siete. Strata inhibičných spojení znižuje prirodzené tlmenie, čím umožňuje nadmernú excitabilitu vápnikovej signalizácie v sieti RAS.

Budúci výskum by mohol tieto zistenia využiť na vývoj lepších skríningových nástrojov pre novorodencov a dojčatá s cieľom identifikovať osoby s rizikom vzniku ASD. To by mohlo pomôcť pri včasnej identifikácii a intervencii u postihnutých detí, čo by v konečnom dôsledku zlepšilo výsledky liečby a znížilo prevalenciu ASD.