Metabolomická studie zjistila biomarkery předpovídající autismus u novorozenců

Nedávná studie publikovaná v časopise Communications Biology využívá metabolomiku u novorozenců k identifikaci markerů, které mohou predikovat rozvoj poruchy autistického spektra (PAS).

Biomarkery pro ASD

Děti s poruchou autistického spektra (PAS) mají potíže se sociální interakcí, jazykem a omezenými nebo opakujícími se zájmy či vzorci chování. I s léčbou žije v dospělosti samostatně pouze 20 % z nich poté, co jim byla v dětství diagnostikována PAS.

Předchozí studie identifikovaly metabolické a biochemické markery PAS u dětí a dospělých, které se liší podle věku, pohlaví a závažnosti symptomů. Mnoho z těchto markerů souvisí se strukturou a funkcí mozku, imunitním systémem, autonomním nervovým systémem a mikrobiomem. Žádný genetický ani environmentální faktor však nevysvětluje všechny případy PAS u dětí.

Model buněčné reakce na nebezpečí (CDR)

Model buněčné reakce na nebezpečí (CDR) popisuje metabolické dráhy spojující environmentální a genetické stresory se změněným vývojem a poruchami autistického spektra (PAS). CDR sahá od místa vystavení stresoru směrem ven a sleduje různé změny v metabolických, zánětlivých, autonomních, endokrinních a neurologických reakcích na tato zranění nebo stresy.

S větší pravděpodobností dochází k poruchám autistického spektra (PAS) po CDR, pokud se stresory vyskytnou ve fetálním životě nebo v raném dětství. Tyto stresory ovlivňují čtyři oblasti, které jsou součástí CDR: mitochondrie, oxidační stres, vrozenou imunitu a mikrobiomy. Extracelulární adenosintrifosfát (eATP) je základním regulátorem ve všech drahách CDR.

ATP jako signální molekula

ATP je energetickou měnou pro všechny živé organismy na Zemi. Přibližně 90 % ATP se vytváří v mitochondriích a využívá se ve všech metabolických drahách. Mimo buňku funguje eATP jako poslíček, který se váže na puriny reagující receptory v buňce, aby varoval před nebezpečím a vyvolal generalizovanou CDR reakci.

ATP v metabolismu u pacientů s ASD

Dysregulovaný metabolismus purinů a purinergní signalizace v reakci na ATP byly identifikovány v experimentálních i lidských studiích a potvrzeny multiomickými analýzami. Role eATP je klíčová pro řadu aspektů neurovývoje změněných u ASD, včetně mastocytů a mikroglií, nervové senzibilizace a neuroplasticity.

Výsledky výzkumu

Kojenci ve skupině před rozvojem PAS a ve skupině s typickým vývojem (TD) se nelišili v expozici faktorům prostředí během těhotenství a kojeneckého věku. Přibližně 50 % kojenců ve skupině před PAS vykazovalo vývojovou regresi ve srovnání s 2 % ve skupině TD. Průměrný věk při diagnóze PAS byl 3,3 roku.

Hladiny metabolitů byly v kohortě narozených s ASD nadprůměrně zvýšené a ve věku pěti let se jejich hladina ve srovnání s kohortou narozených nadále zvyšovala o více než polovinu. Mezi tyto metabolity patřily stresové molekuly a purin 7-methylguanin, který pokrývá nově vytvořenou mRNA.

Zjištění studie potvrzují, že porucha autistického spektra (PAS) je spojena s metabolickými profily, které se liší od profilů typicky se vyvíjejících dětí a mění se v závislosti na věku, pohlaví a závažnosti onemocnění. Tyto změny se odrážejí v abnormální neurobiologii PAS.

Celkově vzato mohou data naznačovat, že selhání reverze purinové sítě způsobuje selhání reverze GABAergní sítě. Ztráta inhibičních spojení snižuje přirozené tlumení, a tím umožňuje nadměrnou excitabilitu kalciové signalizace v síti RAS.

Budoucí výzkum by mohl tyto poznatky využít k vývoji lepších screeningových nástrojů pro novorozence a kojence, aby se identifikovali osoby s rizikem poruch autistického spektra (PAS). To by mohlo napomoci včasné identifikaci a intervenci u postižených dětí, a v konečném důsledku tak zlepšit výsledky léčby a snížit prevalenci PAS.