Метаболомное исследоваие выявило биомаркеры, предсказывающие аутизм у новорожденных

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, использует метаболомику новорожденных для выявления маркеров, которые могут предсказать возникновение расстройства аутистического спектра (РАС).

Дети с РАС испытывают трудности с социализацией, в общении с другими людьми, а также имеют ограниченные или повторяющиеся интересы и поведенческие паттерны. Даже при лечении после постановки диагноза РАС в детстве только 20% из них могут жить самостоятельно во взрослом возрасте.

Предыдущие исследования выявили метаболические и биохимические маркеры РАС у детей и взрослых, которые различаются в зависимости от возраста, пола и выраженности симптомов. Многие из этих маркеров связаны со структурой и функцией мозга, иммунной системой, автономной нервной системой и микробиомом. Тем не менее, ни один генетический фактор или фактор окружающей среды не является причиной всех случаев РАС у детей.

«Гены не работают изолированно, и именно полигенные взаимодействия и взаимодействие генов с окружающей средой и являются доминирующими факторами, способствующими развитию РАС», - считают ученые.

Модель клеточного опасного ответа (CDR) описывает метаболические пути, связывающие экологические и генетические стрессоры с измененным развитием и РАС. CDR распространяется от точки воздействия стрессора наружу, следуя различным изменениям в метаболических, воспалительных, автономных, эндокринных и неврологических реакциях на эти травмы или стрессы.

РАС, скорее всего, последует за CDR, когда стрессовые факторы действуют во внутриутробном периоде или в раннем детстве. Эти стрессоры воздействуют на четыре области, которые являются частью CDR, включая митохондрии, окислительный стресс, врожденный иммунитет и микробиомы. Внеклеточный аденозинтрифосфат (eATP) является основным регулятором всех путей CDR.

АТФ является источником энергии для всех живых существ на земле. Около 90% АТФ вырабатывается во внутриклеточных митохондриях и используется для всех метаболических процессов.

Вне клетки eATP функционирует как информационная молекула, связываясь с пурин-отзывчивыми рецепторами на клетке, чтобы предупредить об опасности и вызвать обобщенный CDR ответ.

Начиная с активации врожденного иммунитета, эта последовательность продолжается острыми локализованными реакциями на травму или инфекцию, которые в конечном итоге переходят в отдаленные реакции на уровне органов или системы. В некоторых случаях это может повлиять на развитие нервной системы человека.

Роль eATP является ключевой для множества аспектов неврологического развития, измененных при РАС, включая мастоциты и микроглию, нервную сенсибилизацию и нейропластичность.

Митохондрии вырабатывают АТФ и играют решающую роль в обработке данных, обеспечении раннего предупреждения и инициировании своевременных реакций на изменения в окружающей среде. Митохондрии независимо осуществляют почти 800 метаболических реакций, включая те, которые участвуют в развитии, росте и дифференцировке ребенка, заживлении ран, адаптации к стрессу и старении, более половины из которых регулируются АТФ и его аналогами.

Хроническая митохондриальная дисфункция при РАС нарушает метаболические пути и экспрессию генов, тем самым нарушая траектории развития нервной системы.

В ходе исследования у младенцев в группах, не имевших РАС, или в группах с типичным развитием (TD) не было выявлено каких-либо различий в воздействии факторов окружающей среды во время беременности и в младенчестве. Примерно у 50% детей в группе, у которой еще не было РАС, наблюдался регресс в развитии по одному или нескольким показателям по сравнению с 2% в группе, у которой не было РАС. Средний возраст на момент постановки диагноза составлял 3,3 года.

Уровень метаболитов был выше среднего в группе новорожденных с РАС и продолжал увеличиваться более чем наполовину к пяти годам по сравнению с группой новорожденных. Эти метаболиты включали молекулы стресса и пуриновый 7-метилгуанин, который покрывает вновь образующуюся мРНК.

Выводы исследования подтверждают, что РАС связан с метаболическими профилями, которые отличаются от профилей типично развивающихся детей, меняющихся в зависимости от возраста, пола и тяжести заболевания. Эти изменения отражены в ненормальной нейробиологии РАС.

Взятые вместе, эти данные могут указывать на то, что нарушение нормального функционирования пуриновой сети приводит к нарушению функционирования ГАМК-ергической сети. Потеря ингибирующих соединений снижает естественное сдерживание, тем самым позволяя передавать избыточную возбуждающую кальциевую сигнализацию в сети РАС.

Таким образом, клетки, как правило, остаются возбужденными и чрезмерно реагируют на сенсорные сигналы при РАС. Это объясняет необходимость постоянного режима работы с детьми с РАС, чтобы избежать беспокойства, вызванного неожиданными изменениями.

Будущие исследования могут использовать эти выводы для разработки более эффективных инструментов скрининга для новорожденных и младенцев, чтобы выявить тех, кто подвержен риску РАС, что в конечном итоге улучшит результаты лечения и уменьшит распространенность РАС.

Марина КЫН