Metabolomstudie finner biomarkører som kan forutsi autisme hos nyfødte

En fersk studie publisert i tidsskriftet Communications Biology bruker metabolomikk hos nyfødte for å identifisere markører som kan forutsi utviklingen av autismespekterforstyrrelse (ASD).

Biomarkører for ASD

Barn med autismespektrumforstyrrelser (ASD) har vansker med sosiale interaksjoner, språkvansker og begrensede eller repeterende interesser eller atferdsmønstre. Selv med behandling lever bare 20 % av dem selvstendig som voksne etter å ha blitt diagnostisert med ASD i barndommen.

Tidligere studier har identifisert metabolske og biokjemiske markører for ASD hos barn og voksne som varierer etter alder, kjønn og alvorlighetsgrad av symptomer. Mange av disse markørene er relatert til hjernestruktur og -funksjon, immunforsvaret, det autonome nervesystemet og mikrobiomet. Imidlertid forklarer ingen enkelt genetisk eller miljømessig faktor alle tilfeller av ASD hos barn.

Cellulær fareresponsmodell (CDR)

Cellular Danger Response (CDR)-modellen beskriver metabolske veier som knytter miljømessige og genetiske stressfaktorer til endret utvikling og ASD. CDR strekker seg fra eksponeringspunktet for stressfaktoren og utover, og følger ulike endringer i metabolske, inflammatoriske, autonome, endokrine og nevrologiske responser på disse skadene eller stressfaktorene.

ASD er mer sannsynlig å følge CDR når stressfaktorer oppstår i fosterlivet eller tidlig barndom. Disse stressfaktorene påvirker fire områder som er en del av CDR: mitokondrier, oksidativt stress, medfødt immunitet og mikrobiomer. Ekstracellulært adenosintrifosfat (eATP) er en grunnleggende regulator i alle CDR-veier.

ATP som et signalmolekyl

ATP er energikilden for alle levende ting på jorden. Omtrent 90 % av ATP genereres i mitokondriene og brukes i alle metabolske veier. Utenfor cellen fungerer eATP som et budbringermolekyl, som binder seg til purinresponsive reseptorer på cellen for å varsle om fare og fremkalle en generalisert CDR-respons.

ATP i metabolismen ved ASD

Dysregulert purinmetabolisme og purinerg signalering som respons på ATP har blitt identifisert i eksperimentelle og humane studier og bekreftet av multiomiske analyser. Rollen til eATP er nøkkelen til flere aspekter av nevroutvikling endret i ASD, inkludert mastceller og mikroglia, nevral sensibilisering og nevroplastisitet.

Forskningsresultater

Spedbarn i gruppene med pre-ASD og typisk utvikling (TD) viste ingen forskjell i eksponering for miljøfaktorer under graviditet og spedbarnsalder. Omtrent 50 % av spedbarnene i gruppen med pre-ASD viste utviklingsregresjon sammenlignet med 2 % i gruppen med TD. Gjennomsnittsalderen ved ASD-diagnose var 3,3 år.

Metabolittene var forhøyet over gjennomsnittet i fødselskohorten med ASD og fortsatte å øke med mer enn halvparten ved femårsalderen sammenlignet med fødselskohorten. Disse metabolittene inkluderte stressmolekyler og purinen 7-metylguanin, som belegger nydannet mRNA.

Studiefunnene bekrefter at ASD er assosiert med metabolske profiler som avviker fra de hos typisk utviklede barn, og varierer med alder, kjønn og sykdommens alvorlighetsgrad. Disse endringene gjenspeiles i den unormale nevrobiologien til ASD.

Samlet sett kan dataene indikere at manglende reversering av purinnettverket fører til manglende reversering av det GABAerge nettverket. Tap av hemmende forbindelser reduserer naturlig demping, og dermed tillater overdreven eksitabilitet av kalsiumsignalering i RAS-nettverket.

Fremtidig forskning kan bruke disse funnene til å utvikle bedre screeningsverktøy for nyfødte og spedbarn for å identifisere de som er i faresonen for autismespektrumforstyrrelser. Dette kan bidra til tidlig identifisering og intervensjon for berørte barn, noe som til slutt forbedrer behandlingsresultatene og reduserer forekomsten av autismespektrumforstyrrelser.