Metabolomikas pētījums atklāj biomarķierus, kas paredz autismu jaundzimušajiem

Nesenā pētījumā, kas publicēts žurnālā Communications Biology, jaundzimušajiem tiek izmantota metabolomika, lai identificētu marķierus, kas var paredzēt attīstību autisma spektra traucējumi (ASD).

ASD biomarķieri

Bērniem ar ASD ir grūtības saistībā ar sociālo mijiedarbību, valodu un ierobežotām vai atkārtotām interesēm vai uzvedības modeļiem. Pat ar ārstēšanu tikai 20% no viņiem dzīvo neatkarīgi kā pieaugušie pēc tam, kad bērnībā viņiem tika diagnosticēts ASD.

Iepriekšējie pētījumi ir identificējuši ASD vielmaiņas un bioķīmiskos marķierus bērniem un pieaugušajiem, kas atšķiras atkarībā no vecuma, dzimuma un simptomu smaguma pakāpes. Daudzi no šiem marķieriem ir saistīti ar smadzeņu struktūru un funkcijām, imūnsistēmu, veģetatīvo nervu sistēmu un mikrobiomu. Tomēr neviens ģenētiskais vai vides faktors neizskaidro visus ASD gadījumus bērniem.

Šūnu bīstamības reakcijas (CDR) modelis

Cellular Danger Response (CDR) modelis apraksta vielmaiņas ceļus, kas saista vides un ģenētiskos stresa faktorus ar izmainītu attīstību un ASD. CDR izplatās uz āru no vietas, kur tiek pakļauts stresa izraisītājam, pēc dažādām izmaiņām vielmaiņas, iekaisuma, veģetatīvās, endokrīnās un neiroloģiskās atbildēs uz šiem ievainojumiem vai stresu.

ASD, visticamāk, sekos CDR, ja augļa dzīvē vai agrā bērnībā rodas stresa faktori. Šie stresa faktori ietekmē četras jomas, kas ir daļa no CDR: mitohondriji, oksidatīvais stress, iedzimta imunitāte un mikrobiomi. Ekstracelulārais adenozīna trifosfāts (eATP) ir galvenais regulators visos CDR ceļos.

ATP kā signalizācijas molekula

ATP ir enerģijas valūta visām dzīvajām būtnēm uz Zemes. Apmēram 90% ATP tiek ģenerēti mitohondrijās un tiek izmantoti visos vielmaiņas ceļos. Ārpus šūnas eATP darbojas kā ziņojuma molekula, kas saistās ar uz purīnu reaģējošiem šūnas receptoriem, lai brīdinātu par briesmām un izraisītu vispārēju CDR reakciju.

ATP metabolismā ASD

Eksperimentālajos pētījumos un pētījumos ar cilvēkiem ir konstatēts disregulēts purīnu metabolisms un purinerģiskā signalizācija, reaģējot uz ATP, un to apstiprina multi-omikas analīzes. EATP loma ir būtiska daudzos ASD izraisītos neiroloģiskās attīstības aspektos, tostarp tuklās šūnas un mikroglijas, nervu sensibilizācija un neiroplastiskums.

Pētījumu rezultāti

Zīdaiņi no pirms-ASD un tipiski jaunattīstības (TD) grupām neatšķīrās no vides faktoru iedarbības grūtniecības un zīdaiņa vecumā. Aptuveni 50% bērnu grupā pirms ASD novēroja attīstības regresiju, salīdzinot ar 2% TD grupā. Vidējais vecums ASD diagnosticēšanas brīdī bija 3,3 gadi.

Metabolīti bija paaugstināti virs vidējā ASD jaundzimušo kohortā un turpināja palielināties par vairāk nekā pusi pēc pieciem gadiem, salīdzinot ar jaundzimušo kohortu. Šie metabolīti ietvēra stresa molekulas un purīna 7-metilguanīnu, kas pārklāj jaunizveidoto mRNS.

Pētījuma rezultāti apstiprina, ka ASD ir saistīta ar vielmaiņas profiliem, kas atšķiras no tiem, kas parasti attīstās bērniem un atšķiras atkarībā no vecuma, dzimuma un slimības smaguma pakāpes. Šīs izmaiņas atspoguļojas ASD patoloģiskajā neirobioloģijā.

Kopumā dati var norādīt, ka normāla purīna tīkla maiņas kļūme izraisa GABAergic tīkla apvērses kļūmi. Inhibējošo savienojumu zudums samazina dabisko slāpēšanu, tādējādi ļaujot kalcija signāliem kļūt pārmērīgi uzbudināmiem RAS tīklā.

Turpmākajos pētījumos šos atklājumus varētu izmantot, lai izstrādātu labākus skrīninga rīkus jaundzimušajiem un zīdaiņiem, lai identificētu tos, kuriem ir ASD risks. Tas var palīdzēt agrīni identificēt un iejaukties skartos bērnus, kas galu galā uzlabos ārstēšanas rezultātus un samazinās ASD izplatību.