Metabolomska študija ugotavlja, da biomarkerji 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 ASD

Otroci z ASD imajo težave s socialnimi interakcijami, jezikom ter omejenimi ali ponavljajočimi se interesi ali vedenjskimi vzorci. Tudi z zdravljenjem jih le 20 % živi neodvisno kot odrasli, potem ko so jim v otroštvu postavili diagnozo ASD.

Prejšnje študije so identificirale presnovne in biokemične označevalce za ASD pri otrocih in odraslih, ki se razlikujejo glede na starost, spol in resnost simptomov. Mnogi od teh markerjev so povezani s strukturo in delovanjem možganov, imunskim sistemom, avtonomnim živčnim sistemom in mikrobiomom. Vendar noben posamezen genetski ali okoljski dejavnik ne pojasni vseh primerov ASD pri otrocih.

Model celičnega odziva na nevarnost (CDR)

Model Cellular Danger Response (CDR) opisuje presnovne poti, ki povezujejo okoljske in genetske stresorje s spremenjenim razvojem in ASD. CDR se širi navzven od točke izpostavljenosti stresorju po različnih spremembah presnovnih, vnetnih, avtonomnih, endokrinih in nevroloških odzivov na te poškodbe ali stres.

ASD bo bolj verjetno sledil CDR, ko 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 poteh CDR.

ATP kot signalna molekula

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

ATP v presnovi pri ASD

Nereguliran metabolizem purina in purinergično signaliziranje kot odziv na ATP sta bila ugotovljena v eksperimentalnih študijah in študijah na ljudeh ter podprta z analizami več omike. Vloga eATP je ključna za številne vidike nevrorazvoja, spremenjenega pri ASD, vključno z mastociti in mikroglijo, nevronsko preobčutljivostjo in nevroplastičnostjo.

Rezultati raziskav

Dojenčki iz skupin pred ASD in skupin v tipičnem razvoju (TD) se med nosečnostjo in dojenčkom niso razlikovali v izpostavljenosti okoljskim dejavnikom. Približno 50 % otrok v skupini pred ASD je pokazalo razvojno nazadovanje v primerjavi z 2 % v skupini TD. Povprečna starost ob diagnozi ASD je bila 3,3 leta.

Metaboliti so bili nadpovprečno povišani v kohorti novorojenčkov z ASD in so se po petih letih še naprej povečevali za več kot polovico v primerjavi s kohorto novorojenčkov. Ti metaboliti so vključevali stresne molekule in purin 7-metilgvanin, ki prekriva novo oblikovano mRNA.

Ugotovitve študije potrjujejo, da je ASD povezana s presnovnimi profili, ki se razlikujejo od tistih pri otrocih v običajnem razvoju, ki se razlikujejo glede na starost, spol in resnost bolezni. Te spremembe se odražajo v nenormalni nevrobiologiji ASD.

Podatki skupaj lahko nakazujejo, da okvara običajnega obrata purinskega omrežja povzroči neuspeh obrata GABAergične mreže. Izguba zaviralnih povezav zmanjša naravno dušenje in s tem omogoči, da signalizacija kalcija postane prekomerno vzdražljiva v omrežju RAS.

Prihodnje raziskave bi lahko uporabile te ugotovitve za razvoj boljših orodij za presejanje novorojenčkov in dojenčkov za prepoznavanje tistih, pri katerih obstaja tveganje za ASD. To lahko pomaga pri zgodnjem prepoznavanju in posredovanju prizadetih otrok, kar bo na koncu izboljšalo rezultate zdravljenja in zmanjšalo razširjenost ASD.