Metabolomska študija odkrila biomarkerje, ki napovedujejo avtizem pri novorojenčkih

Nedavna študija, objavljena v reviji Communications Biology, uporablja metabolomiko pri novorojenčkih za identifikacijo markerjev, ki lahko napovedujejo razvoj motnje avtističnega spektra (ASD).

Biomarkerji za avtizem

Otroci z avtizmom imajo težave s socialnimi interakcijami, jezikom ter omejenimi ali ponavljajočimi se interesi ali vedenjskimi vzorci. Tudi z zdravljenjem jih le 20 % živi samostojno kot odrasli po diagnozi avtizma v otroštvu.

Prejšnje študije so odkrile presnovne in biokemične označevalce za avtizem pri otrocih in odraslih, ki se razlikujejo glede na starost, spol in resnost simptomov. Mnogi od teh označevalcev so povezani z možgansko strukturo in delovanjem, imunskim sistemom, avtonomnim živčnim sistemom in mikrobiomom. Vendar pa noben posamezen genetski ali okoljski dejavnik ne pojasni vseh primerov avtističnega stanja pri otrocih.

Model celičnega odziva na nevarnost (CDR)

Model celičnega odziva na nevarnost (CDR) opisuje presnovne poti, ki povezujejo okoljske in genetske stresorje s spremenjenim razvojem in avtizmom. CDR se razteza od točke izpostavljenosti stresorju navzven, sledi različnim spremembam v presnovnih, vnetnih, avtonomnih, endokrinih in nevroloških odzivih na te poškodbe ali strese.

ASD pogosteje sledi CDR, kadar se stresorji pojavijo v fetalnem življenju ali zgodnjem otroštvu. Ti stresorji vplivajo na štiri področja, ki so del CDR: mitohondrije, oksidativni stres, prirojeno imunost in mikrobiome. Zunajcelični adenozin trifosfat (eATP) je temeljni regulator v vseh CDR poteh.

ATP kot signalna molekula

ATP je energijska valuta za vsa živa bitja na Zemlji. Približno 90 % ATP nastane v mitohondrijih in se uporablja v vseh presnovnih poteh. Zunaj celice eATP deluje kot molekula prenašalka informacij, ki se veže na receptorje, ki se odzivajo na purine, na celici, da opozori na nevarnost in izzove generaliziran odziv CDR.

ATP v presnovi pri avtizmu

V eksperimentalnih in človeških študijah so odkrili disreguliran metabolizem purinov in purinergično signaliziranje kot odziv na ATP, kar so potrdile tudi multiomske analize. Vloga eATP je ključna za več vidikov spremenjenega nevrorazvoja pri avtizmu, vključno z mastociti in mikroglijo, nevronsko senzibilizacijo in nevroplastičnostjo.

Rezultati raziskav

Dojenčki v skupini pred avtizmom in skupini s tipičnim razvojem (TD) se niso razlikovali v izpostavljenosti okoljskim dejavnikom med nosečnostjo in povojem. Pri približno 50 % dojenčkov v skupini pred avtizmom je prišlo do razvojne regresije v primerjavi z 2 % v skupini TD. Povprečna starost ob diagnozi avtizma je bila 3,3 leta.

Presnovki so bili v kohorti rojstev z avtizmom nadpovprečno povišani in so se pri petih letih v primerjavi s kohorto rojstev še naprej povečevali za več kot polovico. Med temi presnovki so bile stresne molekule in purin 7-metilgvanin, ki prekriva novo nastalo mRNA.

Ugotovitve študije potrjujejo, da je avtizem povezan s presnovnimi profili, ki se razlikujejo od profilov pri tipično razvijajočih se otrocih in se spreminjajo glede na starost, spol in resnost bolezni. Te spremembe se odražajo v nenormalni nevrobiologiji avtizma.

Podatki skupaj lahko kažejo, da neuspeh pri preobratu purinskega omrežja povzroči neuspeh pri preobratu GABAergičnega omrežja. Izguba inhibitornih povezav zmanjša naravno dušenje, kar omogoča prekomerno vzdražljivost kalcijevega signaliziranja v omrežju RAS.

Prihodnje raziskave bi lahko te ugotovitve uporabile za razvoj boljših orodij za presejanje novorojenčkov in dojenčkov, s katerimi bi prepoznali tiste, ki so ogroženi zaradi avtističnega spektra. To bi lahko pomagalo pri zgodnjem odkrivanju in posredovanju pri prizadetih otrocih, kar bi na koncu izboljšalo izide zdravljenja in zmanjšalo razširjenost avtističnega spektra.