Metabolomics-Studie findet Biomarker, die Autismus bei Neugeborenen vorhersagen
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Eine kürzlich in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlichte Studie verwendet Metabolomik bei Neugeborenen, um Marker zu identifizieren, die die Entwicklung von Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) vorhersagen können.
Biomarker für ASD
Kinder mit ASD haben Schwierigkeiten mit sozialen Interaktionen, der Sprache und eingeschränkten oder sich wiederholenden Interessen oder Verhaltensmustern. Selbst mit Behandlung leben nur 20 % von ihnen nach der Diagnose von Autismus im Kindesalter als Erwachsene unabhängig.
Frühere Studien haben metabolische und biochemische Marker für Autismus bei Kindern und Erwachsenen identifiziert, die je nach Alter, Geschlecht und Schwere der Symptome variieren. Viele dieser Marker stehen mit der Struktur und Funktion des Gehirns, dem Immunsystem, dem autonomen Nervensystem und dem Mikrobiom in Zusammenhang. Allerdings erklärt kein einzelner genetischer oder umweltbedingter Faktor alle Fälle von Autismus bei Kindern.
Modell der zellulären Gefahrenreaktion (CDR)
Das Modell der zellulären Gefahrenreaktion (CDR) beschreibt Stoffwechselwege, die Umwelt- und genetische Stressoren mit veränderter Entwicklung und Autismus in Verbindung bringen. Die CDR breitet sich vom Punkt der Belastung durch den Stressor nach außen aus und folgt verschiedenen Veränderungen der metabolischen, entzündlichen, autonomen, endokrinen und neurologischen Reaktionen auf diese Verletzungen oder Belastungen.
Autismus folgt eher einer CDR, wenn Stressoren im Fötusalter oder in der frühen Kindheit auftreten. Diese Stressfaktoren wirken sich auf vier Bereiche aus, die Teil des CDR sind: Mitochondrien, oxidativer Stress, angeborene Immunität und Mikrobiome. Extrazelluläres Adenosintriphosphat (eATP) ist ein grundlegender Regulator in allen CDR-Pfaden.
ATP als Signalmolekül
ATP ist die Energiewährung für alle Lebewesen auf der Erde. Etwa 90 % des ATP werden in den Mitochondrien erzeugt und in allen Stoffwechselwegen verwendet. Außerhalb der Zelle fungiert eATP als Botenmolekül, das sich an Purin-reaktive Rezeptoren auf der Zelle bindet, um vor Gefahren zu warnen und eine allgemeine CDR-Reaktion auszulösen.
ATP im Stoffwechsel bei ASD
Ein gestörter Purinstoffwechsel und eine gestörte purinerge Signalübertragung als Reaktion auf ATP wurden in experimentellen und Humanstudien festgestellt und durch Multi-Omics-Analysen unterstützt. Die Rolle von eATP ist der Schlüssel zu mehreren Aspekten der neurologischen Entwicklung, die bei ASD verändert sind, darunter Mastzellen und Mikroglia, neuronale Sensibilisierung und Neuroplastizität.
Forschungsergebnisse
Säuglinge aus der Prä-ASD- und der typisch entwickelten (TD) Gruppe unterschieden sich nicht in ihrer Exposition gegenüber Umweltfaktoren während der Schwangerschaft und im Säuglingsalter. Etwa 50 % der Kinder in der Prä-ASD-Gruppe zeigten einen Entwicklungsrückgang im Vergleich zu 2 % in der TD-Gruppe. Das Durchschnittsalter bei der Diagnose von ASD betrug 3,3 Jahre.
Metaboliten waren in der ASD-Neugeborenenkohorte überdurchschnittlich erhöht und nahmen im Alter von fünf Jahren im Vergleich zur Neugeborenenkohorte weiterhin um mehr als die Hälfte zu. Zu diesen Metaboliten gehörten Stressmoleküle und das Purin 7-Methylguanin, das neu gebildete mRNA umhüllt.
Die Studienergebnisse bestätigen, dass ASD mit Stoffwechselprofilen verbunden ist, die sich von denen normal entwickelter Kinder unterscheiden und je nach Alter, Geschlecht und Schwere der Erkrankung variieren. Diese Veränderungen spiegeln sich in der abnormalen Neurobiologie von ASD wider.
Zusammengenommen könnten die Daten darauf hinweisen, dass ein Versagen der Umkehrung des normalen Purinnetzwerks ein Versagen der Umkehrung des GABAergen Netzwerks verursacht. Der Verlust von hemmenden Verbindungen verringert die natürliche Dämpfung, wodurch die Kalziumsignale im RAS-Netzwerk übererregbar werden.
Zukünftige Forschung könnte diese Erkenntnisse nutzen, um bessere Screening-Tools für Neugeborene und Kleinkinder zu entwickeln, um diejenigen zu identifizieren, bei denen ein Risiko für Autismus besteht. Dies könnte bei der Früherkennung und Intervention betroffener Kinder helfen, was letztlich die Behandlungsergebnisse verbessern und die Prävalenz von Autismus verringern wird.