Дослідження метаболомії виявило біомаркери, що передбачають аутизм у новонароджених

Останнє дослідження, опубліковане в журналі Communications Biology, використовує метаболоміку новонароджених для визначення маркерів, які можуть передбачати розвиток розлади спектру аутизму (РАС).

Біомаркери для РАС

Діти з РАС відчувають труднощі з соціальними взаємодіями, мовою, а також обмежені або повторювані інтереси чи моделі поведінки. Навіть за умови лікування лише 20% із них живуть самостійно, будучи дорослими після того, як у них діагностували РАС у дитинстві.

Попередні дослідження виявили метаболічні та біохімічні маркери РАС у дітей і дорослих, які змінюються залежно від віку, статі та тяжкості симптомів. Багато з цих маркерів пов’язані зі структурою та функціями мозку, імунною системою, вегетативною нервовою системою та мікробіомом. Однак жоден генетичний чи екологічний фактор не пояснює всіх випадків РАС у дітей.

Модель клітинної реакції на небезпеку (CDR)

Модель клітинної реакції на небезпеку (CDR) описує метаболічні шляхи, що зв’язують екологічні та генетичні стресори зі зміненим розвитком і РАС. CDR поширюється назовні від точки впливу стресора, слідуючи різноманітним змінам метаболічних, запальних, вегетативних, ендокринних і неврологічних реакцій на ці травми чи стреси.

РАС з більшою ймовірністю слідує за CDR, коли стресори виникають у внутрішньоутробному або ранньому дитинстві. Ці стресори впливають на чотири сфери, які є частиною CDR: мітохондрії, окислювальний стрес, вроджений імунітет і мікробіоми. Позаклітинний аденозинтрифосфат (eATP) є основним регулятором у всіх шляхах CDR.

АТФ як сигнальна молекула

АТФ є енергетичною валютою для всього живого на Землі. Приблизно 90% АТФ утворюється в мітохондріях і використовується в усіх метаболічних шляхах. Поза клітиною eATP функціонує як молекула-повідомник, зв’язуючись із чутливими до пурину рецепторами клітини, щоб попередити про небезпеку та викликати узагальнену реакцію CDR.

АТФ у метаболізмі при РАС

Порушення регуляції пуринового метаболізму та пуринергічної передачі сигналів у відповідь на АТФ було виявлено в експериментальних дослідженнях і дослідженнях на людях і підтверджено мультиомічним аналізом. Роль eATP є ключовою для багатьох аспектів нейророзвитку, зміненого при РАС, зокрема тучних клітин і мікроглії, нервової сенсибілізації та нейропластичності.

Результати дослідження

Немовлята з груп до РАС і групи, що зазвичай розвивається (ТД), не відрізнялися за впливом факторів навколишнього середовища під час вагітності та дитинства. Близько 50% дітей у групі до РАС показали регрес розвитку порівняно з 2% у групі ТД. Середній вік діагностики РАС становив 3,3 року.

Метаболіти були підвищені вище середнього в когорті новонароджених із РАС і продовжували збільшуватися більш ніж наполовину через п’ять років порівняно з когортою новонароджених. Ці метаболіти включали молекули стресу та пурин 7-метилгуанін, який покриває новоутворену мРНК.

Результати дослідження підтверджують, що РАС пов’язаний з метаболічними профілями, які відрізняються від профілів нормального розвитку дітей, залежно від віку, статі та тяжкості захворювання. Ці зміни відображаються на аномальній нейробіології РАС.

Взяті разом, дані можуть вказувати на те, що збій нормальної реверсії пуринової мережі спричиняє збій реверсії ГАМКергічної мережі. Втрата гальмівних зв’язків зменшує природне демпфування, таким чином дозволяючи передачі сигналів кальцію стати надмірно збудливими в мережі RAS.

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