Metabolomikstudie hittar biomarkörer som kan förutsäga autism hos nyfödda

En nyligen publicerad studie i tidskriften Communications Biology använder metabolomik hos nyfödda för att identifiera markörer som kan förutsäga utvecklingen av autismspektrumstörning (ASD).

Biomarkörer för ASD

Barn med autismspektrumstörning har svårigheter med sociala interaktioner, språk och begränsade eller repetitiva intressen eller beteendemönster. Även med behandling lever endast 20 % av dem självständigt som vuxna efter att ha fått diagnosen autism i barndomen.

Tidigare studier har identifierat metaboliska och biokemiska markörer för autism hos barn och vuxna, vilka varierar beroende på ålder, kön och symtomens svårighetsgrad. Många av dessa markörer är relaterade till hjärnans struktur och funktion, immunförsvaret, det autonoma nervsystemet och mikrobiomet. Det finns dock ingen enskild genetisk eller miljömässig faktor som förklarar alla fall av autism hos barn.

Modell för cellulär fararespons (CDR)

Cellulär faroresponsmodell (CDR) beskriver metaboliska vägar som kopplar samman miljömässiga och genetiska stressfaktorer med förändrad utveckling och autismspektrumspektrum. CDR sträcker sig från exponeringspunkten för stressfaktorn och utåt, och följer olika förändringar i metaboliska, inflammatoriska, autonoma, endokrina och neurologiska reaktioner på dessa skador eller stressfaktorer.

ASD är mer benägen att följa CDR när stressfaktorer uppstår under fosterlivet eller tidig barndom. Dessa stressfaktorer påverkar fyra områden som ingår i CDR: mitokondrier, oxidativ stress, medfött immunförsvar och mikrobiom. Extracellulärt adenosintrifosfat (eATP) är en grundläggande regulator i alla CDR-vägar.

ATP som en signalmolekyl

ATP är energin för alla levande varelser på jorden. Ungefär 90 % av ATP genereras i mitokondrierna och används i alla metaboliska vägar. Utanför cellen fungerar eATP som en budbärarmolekyl som binder till purinresponsiva receptorer på cellen för att varna för fara och framkalla ett generaliserat CDR-svar.

ATP i metabolismen vid ASD

Dysreglerad purinmetabolism och purinerg signalering som svar på ATP har identifierats i experimentella och humana studier och bekräftats genom multiomikanalyser. Rollen av eATP är nyckeln till flera aspekter av neurologisk utveckling som förändras vid ASD, inklusive mastceller och mikroglia, neural sensibilisering och neuroplasticitet.

Forskningsresultat

Spädbarn i grupperna pre-ASD och typiskt utvecklande (TD) skilde sig inte åt i sin exponering för miljöfaktorer under graviditet och spädbarnstid. Cirka 50 % av spädbarnen i gruppen pre-ASD uppvisade utvecklingsregression jämfört med 2 % i TD-gruppen. Medelåldern vid ASD-diagnos var 3,3 år.

Metaboliterna var förhöjda över genomsnittet i ASD-födelsekohorten och fortsatte att öka med mer än hälften vid fem års ålder jämfört med födelsekohorten. Dessa metaboliter inkluderade stressmolekyler och purinen 7-metylguanin, som täcker nybildat mRNA.

Studiens resultat bekräftar att autismspektrumsjukdom (ASD) är associerat med metabola profiler som skiljer sig från de hos barn med normal utveckling, och varierar beroende på ålder, kön och sjukdomens svårighetsgrad. Dessa förändringar återspeglas i den onormala neurobiologin hos ASD.

Sammantaget kan data tyda på att misslyckande med att reversera purinnätverket orsakar misslyckande med att reversera det GABAerga nätverket. Förlust av hämmande kopplingar minskar den naturliga dämpningen, vilket möjliggör överdriven excitabilitet av kalciumsignalering i RAS-nätverket.

Framtida forskning skulle kunna använda dessa resultat för att utveckla bättre screeningsverktyg för nyfödda och spädbarn för att identifiera de som riskerar att utveckla autism. Detta skulle kunna bidra till tidig identifiering och intervention för drabbade barn, vilket i slutändan förbättrar behandlingsresultaten och minskar förekomsten av autism.