Метаболомне дослідження виявило біомаркери, що передбачають аутизм у новонароджених

Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Communications Biology, використовує метаболоміку у новонароджених для виявлення маркерів, які можуть передбачати розвиток розладу аутистичного спектру (РАС).

Біомаркери для розладів аутистичного спектру (РАС)

Діти з розладом аутистичного спектру (РАС) мають труднощі із соціальною взаємодією, мовою, а також обмежені або повторювані інтереси чи моделі поведінки. Навіть за умови лікування лише 20% з них живуть самостійно в дорослому віці після того, як їм у дитинстві поставили діагноз РАС.

Попередні дослідження виявили метаболічні та біохімічні маркери РАС у дітей та дорослих, які відрізняються залежно від віку, статі та тяжкості симптомів. Багато з цих маркерів пов'язані зі структурою та функцією мозку, імунною системою, вегетативною нервовою системою та мікробіомом. Однак жоден генетичний чи екологічний фактор не пояснює всі випадки РАС у дітей.

Модель клітинної реакції на небезпеку (CDR)

Модель клітинної реакції на небезпеку (CDR) описує метаболічні шляхи, що пов'язують стресори навколишнього середовища та генетичні фактори зі зміненим розвитком та розладом аутистичного спектру (РАС). CDR поширюється від точки впливу стресора назовні, слідуючи за різними змінами в метаболічних, запальних, вегетативних, ендокринних та неврологічних реакціях на ці травми або стреси.

Розлад аутистичного спектру (РАС) частіше виникає після розвитку КДР (комбінації факторів розвитку мозку), коли стресори виникають у внутрішньоутробному житті або ранньому дитинстві. Ці стресори впливають на чотири області, що є частиною КДР: мітохондрії, оксидативний стрес, вроджений імунітет та мікробіоми. Позаклітинний аденозинтрифосфат (еАТФ) є фундаментальним регулятором у всіх шляхах КДР.

АТФ як сигнальна молекула

АТФ – це енергетична валюта для всіх живих організмів на Землі. Приблизно 90% АТФ виробляється в мітохондріях і використовується в усіх метаболічних шляхах. Поза клітиною еАТФ функціонує як молекула-мессенджер, зв'язуючись з пурин-чутливими рецепторами на клітині, щоб попередити про небезпеку та викликати генералізовану CDR-відповідь.

АТФ у метаболізмі при РАС

Порушення регуляції метаболізму пуринів та пуринергічної сигналізації у відповідь на АТФ були виявлені в експериментальних та людських дослідженнях, що підтверджено мультиомічним аналізом. Роль еАТФ є ключовою для багатьох аспектів нейророзвитку, змінених при РАС, включаючи тучні клітини та мікроглію, нейронну сенсибілізацію та нейропластичність.

Результати дослідження

Немовлята в групах до розвитку РАС та типового розвитку (ТР) не відрізнялися за впливом факторів навколишнього середовища під час вагітності та немовлячого віку. Близько 50% немовлят у групі до розвитку РАС показали регресію розвитку порівняно з 2% у групі ТР. Середній вік на момент постановки діагнозу РАС становив 3,3 роки.

Рівень метаболітів був підвищений вище середнього рівня в когорті народжених з РАС і продовжував зростати більш ніж наполовину у віці п'яти років порівняно з когортою народжених. Ці метаболіти включали молекули стресу та пурин 7-метилгуанін, який покриває новоутворену мРНК.

Результати дослідження підтверджують, що розлад аутистичного спектру (РАС) пов'язаний з метаболічними профілями, які відрізняються від профілів типово розвиваються дітей, та змінюються залежно від віку, статі та тяжкості захворювання. Ці зміни відображаються в аномальній нейробіології РАС.

У сукупності ці дані можуть свідчити про те, що нездатність реверсувати пуринову мережу призводить до нездатності реверсувати ГАМКергічну мережу. Втрата інгібіторних зв'язків зменшує природне демпфування, тим самим допускаючи надмірну збудливість кальцієвої сигналізації в мережі RAS.

Майбутні дослідження можуть використати ці результати для розробки кращих інструментів скринінгу новонароджених та немовлят, щоб виявити тих, хто має ризик розвитку РАС. Це може допомогти у ранньому виявленні та втручанні у дітей, що зрештою покращить результати лікування та зменшить поширеність РАС.