Метаболомное исследование обнаружило биомаркеры, предсказывающие аутизм у новорожденных

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, использует метаболомику у новорожденных для выявления маркеров, которые могут предсказать развитие расстройства аутистического спектра (РАС).

Биомаркеры для РАС

Дети с РАС испытывают трудности в социальных взаимодействиях, языке, а также ограниченные или повторяющиеся интересы или поведенческие паттерны. Даже при лечении только 20% из них живут самостоятельно во взрослом возрасте после диагностики РАС в детстве.

Предыдущие исследования выявили метаболические и биохимические маркеры для РАС у детей и взрослых, которые варьируются в зависимости от возраста, пола и степени выраженности симптомов. Многие из этих маркеров связаны со структурой и функцией мозга, иммунной системой, автономной нервной системой и микробиомом. Однако ни один генетический или экологический фактор не объясняет все случаи РАС среди детей.

Модель клеточного опасного ответа (CDR)

Модель клеточного опасного ответа (CDR) описывает метаболические пути, связывающие экологические и генетические стрессоры с измененным развитием и РАС. CDR распространяется от точки воздействия стрессора наружу, следуя различным изменениям в метаболических, воспалительных, автономных, эндокринных и неврологических реакциях на эти травмы или стрессы.

РАС с большей вероятностью следует за CDR, когда стрессоры действуют во внутриутробной жизни или раннем детстве. Эти стрессоры влияют на четыре области, которые являются частью CDR: митохондрии, окислительный стресс, врожденный иммунитет и микробиомы. Внеклеточный аденозинтрифосфат (eATP) является фундаментальным регулятором во всех путях CDR.

АТФ как сигнальная молекула

АТФ является энергетической валютой для всех живых существ на Земле. Примерно 90% АТФ генерируется внутри митохондрий и используется во всех метаболических путях. Вне клетки eATP функционирует как информационная молекула, связываясь с пурин-отзывчивыми рецепторами на клетке, чтобы предупредить об опасности и вызвать обобщенный CDR ответ.

АТФ в метаболизме при РАС

Дисрегулированный пуриновый метаболизм и пуринергическая сигнализация в ответ на АТФ были идентифицированы в экспериментальных и человеческих исследованиях и подтверждены многоомными анализами. Роль eATP является ключевой для множества аспектов неврологического развития, измененных при РАС, включая мастоциты и микроглию, нервную сенсибилизацию и нейропластичность.

Результаты исследования

У новорожденных из групп pre-ASD и типично развивающихся (TD) не было различий в их воздействии на экологические факторы во время беременности и младенчества. Около 50% детей в группе pre-ASD демонстрировали регрессию развития по сравнению с 2% в группе TD. Средний возраст при постановке диагноза РАС составлял 3,3 года.

Метаболиты были повышены выше среднего уровня в новорожденной когорте РАС и продолжали увеличиваться более чем наполовину к пяти годам по сравнению с новорожденной когорте. Эти метаболиты включали стрессовые молекулы и пурин 7-метилгуанин, который накрывает вновь образующуюся мРНК.

Выводы исследования подтверждают, что РАС связан с метаболическими профилями, которые отличаются от профилей типично развивающихся детей, варьирующихся в зависимости от возраста, пола и степени тяжести заболевания. Эти изменения отражены в ненормальной нейробиологии РАС.

Взятые вместе, данные могут указывать на то, что неспособность нормального обращения пуриновой сети вызывает неспособность обратить сеть GABA-ергическую. Потеря ингибирующих соединений снижает естественное демпфирование, тем самым позволяя чрезмерной возбудимости кальциевой сигнализации в сети РАС.

Будущие исследования могут использовать эти выводы для разработки лучших инструментов скрининга для новорожденных и младенцев, чтобы выявить тех, кто подвержен риску РАС. Это может помочь в раннем выявлении и вмешательстве для пострадавших детей, что в конечном итоге улучшит результаты лечения и уменьшит распространенность РАС.