Metabolomics studie finner biomarkörer som förutsäger autism hos nyfödda

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

Biomarkörer för ASD

Barn med ASD upplever 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 diagnostiserats med ASD i barndomen.

Tidigare studier har identifierat metaboliska och biokemiska markörer för ASD hos barn och vuxna som varierar beroende på ålder, kön och symtomens svårighetsgrad. Många av dessa markörer är relaterade till hjärnans struktur och funktion, immunsystemet, det autonoma nervsystemet och mikrobiomet. Men ingen enskild genetisk eller miljöfaktor förklarar alla fall av ASD hos barn.

Cellular danger response (CDR)-modell

Modellen Cellular Danger Response (CDR) beskriver metaboliska vägar som kopplar miljömässiga och genetiska stressfaktorer till förändrad utveckling och ASD. CDR sprider sig utåt från exponeringspunkten för stressorn, efter olika förändringar i de metabola, inflammatoriska, autonoma, endokrina och neurologiska svaren på dessa skador eller påfrestningar.

ASD är mer benägna att följa CDR när stressfaktorer uppstår i fosterlivet eller tidig barndom. Dessa stressorer påverkar fyra områden som är en del av CDR: mitokondrier, oxidativ stress, medfödd immunitet och mikrobiomer. Extracellulärt adenosintrifosfat (eATP) är en grundläggande regulator i alla CDR-vägar.

ATP som en signalmolekyl

ATP är energivalutan för allt levande på jorden. Ungefär 90 % av ATP genereras i mitokondrier och används i alla metabola vägar. Utanför cellen fungerar eATP som en budbärarmolekyl, som binder till purinkänsliga receptorer på cellen för att varna för fara och utlösa ett generaliserat CDR-svar.

ATP i metabolism vid ASD

Dysreglerad purinmetabolism och purinerg signalering som svar på ATP har identifierats i experimentella och humana studier och stöds av multiomics-analyser. Rollen av eATP är nyckeln till flera aspekter av neuroutveckling förändrad i ASD, inklusive mastceller och mikroglia, neural sensibilisering och neuroplasticitet.

Forskningsresultat

Spädbarn från pre-ASD och typiskt utvecklande (TD) grupper skilde sig inte åt i sin exponering för miljöfaktorer under graviditet och spädbarnsålder. Ungefär 50 % av barnen i pre-ASD-gruppen visade utvecklingsregression jämfört med 2 % i TD-gruppen. Medelåldern vid diagnosen ASD var 3,3 år.

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

Undersökningsresultaten bekräftar att ASD är associerad med metaboliska profiler som skiljer sig från de hos typiskt utvecklade barn, varierande efter ålder, kön och sjukdomens svårighetsgrad. Dessa förändringar återspeglas i den onormala neurobiologin av ASD.

Sammantaget kan data indikera att fel i normal purinnätverksomvändning orsakar fel på GABAergisk nätverksomvändning. Förlust av hämmande anslutningar minskar naturlig dämpning, vilket gör att kalciumsignalering blir överexciterbar i RAS-nätverket.

Framtida forskning skulle kunna använda dessa resultat för att utveckla bättre screeningverktyg för nyfödda och spädbarn för att identifiera de som löper risk för ASD. Detta kan hjälpa till med tidig identifiering och intervention för drabbade barn, vilket i slutändan kommer att förbättra behandlingsresultaten och minska förekomsten av ASD.