Metabolomics undersøgelse finder biomarkører, der forudsiger autisme hos nyfødte

En nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Communications Biology bruger metabolomics hos nyfødte til at identificere markører, der kan forudsige udviklingen autismespektrumforstyrrelser (ASD).

Biomarkører for ASD

Børn med ASD oplever vanskeligheder med sociale interaktioner, sprog og begrænsede eller gentagne interesser eller adfærdsmønstre. Selv med behandling lever kun 20 % af dem selvstændigt som voksne, efter at de er blevet diagnosticeret med ASD i barndommen.

Tidligere undersøgelser har identificeret metaboliske og biokemiske markører for ASD hos børn og voksne, som varierer afhængigt af alder, køn og symptomernes sværhedsgrad. Mange af disse markører er relateret til hjernens struktur og funktion, immunsystemet, det autonome nervesystem og mikrobiomet. Men ingen enkelt genetisk eller miljømæssig faktor forklarer alle tilfælde af ASD hos børn.

Cellular danger response (CDR) model

CDR-modellen (Cellular Danger Response) beskriver metaboliske veje, der forbinder miljømæssige og genetiske stressfaktorer med ændret udvikling og ASD. CDR spredes udad fra eksponeringspunktet for stressoren efter forskellige ændringer i de metaboliske, inflammatoriske, autonome, endokrine og neurologiske reaktioner på disse skader eller stress.

ASD er mere tilbøjelig til at følge CDR, når stressfaktorer opstår i fosterlivet eller tidlig barndom. Disse stressfaktorer påvirker fire områder, der er en del af CDR: mitokondrier, oxidativ stress, medfødt immunitet og mikrobiomer. Ekstracellulært adenosintriphosphat (eATP) er en fundamental regulator i alle CDR-veje.

ATP som et signalmolekyle

ATP er energivalutaen for alt levende på Jorden. Cirka 90% af ATP genereres i mitokondrier og bruges i alle metaboliske veje. Uden for cellen fungerer eATP som et budbringer-molekyle, der binder til purin-responsive receptorer på cellen for at advare om fare og udløse en generaliseret CDR-respons.

ATP i metabolisme ved ASD

Dysreguleret purinmetabolisme og purinerg signalering som reaktion på ATP er blevet identificeret i eksperimentelle og humane undersøgelser og understøttet af multi-omics analyser. EATP's rolle er nøglen til flere aspekter af neuroudvikling ændret i ASD, herunder mastceller og mikroglia, neural sensibilisering og neuroplasticitet.

Forskningsresultater

Spædbørn fra præ-ASD og typisk udviklende (TD) grupper adskilte sig ikke i deres eksponering for miljøfaktorer under graviditet og spædbarn. Omkring 50 % af børnene i præ-ASD-gruppen viste udviklingsregression sammenlignet med 2 % i TD-gruppen. Gennemsnitsalderen ved diagnosen ASD var 3,3 år.

Metabolitterne var forhøjet over gennemsnittet i ASD-nyfødte kohorten og fortsatte med at stige med mere end halvdelen efter fem år sammenlignet med den nyfødte kohorte. Disse metabolitter omfattede stressmolekyler og purinen 7-methylguanin, som dækker nydannet mRNA.

Forsøgsresultaterne bekræfter, at ASD er forbundet med metaboliske profiler, der adskiller sig fra dem hos typisk udviklede børn, varierende efter alder, køn og sygdommens sværhedsgrad. Disse ændringer afspejles i den unormale neurobiologi af ASD.

Samlet set kan dataene indikere, at svigt af normal purin-netværksvending forårsager svigt af GABAergic-netværksvending. Tab af inhiberende forbindelser reducerer naturlig dæmpning og tillader derved calcium-signalering at blive overexciterbar i RAS-netværket.

Fremtidig forskning kunne bruge disse resultater til at udvikle bedre screeningsværktøjer til nyfødte og spædbørn for at identificere dem, der er i risiko for ASD. Dette kan hjælpe med tidlig identifikation og intervention for berørte børn, hvilket i sidste ende vil forbedre behandlingsresultater og reducere forekomsten af ASD.