Metabolomic study finds biomarkers predictive of autism in newborns

Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Communications Biology sử dụng nghiên cứu chuyển hóa ở trẻ sơ sinh để xác định các dấu hiệu có thể dự đoán sự phát triển của chứng rối loạn phổ tự kỷ (ASD).

Các dấu hiệu sinh học của ASD

Trẻ em mắc ASD gặp khó khăn trong tương tác xã hội, ngôn ngữ và sở thích hoặc hành vi hạn chế hoặc lặp đi lặp lại. Ngay cả khi được điều trị, chỉ có 20% trong số chúng sống độc lập khi trưởng thành sau khi được chẩn đoán mắc ASD khi còn nhỏ.

Các nghiên cứu trước đây đã xác định các dấu hiệu chuyển hóa và sinh hóa cho ASD ở trẻ em và người lớn khác nhau tùy theo độ tuổi, giới tính và mức độ nghiêm trọng của triệu chứng. Nhiều dấu hiệu trong số này liên quan đến cấu trúc và chức năng não, hệ thống miễn dịch, hệ thần kinh tự chủ và hệ vi sinh vật. Tuy nhiên, không có yếu tố di truyền hoặc môi trường nào giải thích được tất cả các trường hợp ASD ở trẻ em.

Mô hình phản ứng nguy hiểm của tế bào (CDR)

Mô hình phản ứng nguy hiểm của tế bào (CDR) mô tả các con đường chuyển hóa liên kết các tác nhân gây căng thẳng về môi trường và di truyền với sự phát triển bị thay đổi và ASD. CDR mở rộng từ điểm tiếp xúc với tác nhân gây căng thẳng ra bên ngoài, theo sau nhiều thay đổi khác nhau trong phản ứng chuyển hóa, viêm, tự chủ, nội tiết và thần kinh đối với những chấn thương hoặc căng thẳng này.

ASD có nhiều khả năng theo sau CDR khi các tác nhân gây căng thẳng xảy ra trong giai đoạn thai nhi hoặc thời thơ ấu. Các tác nhân gây căng thẳng này ảnh hưởng đến bốn khu vực là một phần của CDR: ty thể, stress oxy hóa, miễn dịch bẩm sinh và hệ vi sinh vật. Adenosine triphosphate ngoại bào (eATP) là chất điều hòa cơ bản trong tất cả các con đường CDR.

ATP như một phân tử tín hiệu

ATP là tiền tệ năng lượng cho mọi sinh vật sống trên Trái Đất. Khoảng 90% ATP được tạo ra trong ty thể và được sử dụng trong tất cả các con đường chuyển hóa. Bên ngoài tế bào, eATP hoạt động như một phân tử truyền tin, liên kết với các thụ thể phản ứng với purin trên tế bào để cảnh báo nguy hiểm và gây ra phản ứng CDR tổng quát.

ATP trong quá trình chuyển hóa ở ASD

Sự chuyển hóa purine và tín hiệu purinergic bị rối loạn đáp ứng với ATP đã được xác định trong các nghiên cứu thực nghiệm và trên người và được xác nhận bằng các phân tích đa ô-míc. Vai trò của eATP là chìa khóa cho nhiều khía cạnh của sự phát triển thần kinh bị thay đổi trong ASD, bao gồm tế bào mast và tế bào microglia, sự nhạy cảm của tế bào thần kinh và tính dẻo của tế bào thần kinh.

Kết quả nghiên cứu

Trẻ sơ sinh trong nhóm tiền ASD và nhóm phát triển bình thường (TD) không khác nhau về mức độ tiếp xúc với các yếu tố môi trường trong thời kỳ mang thai và thời thơ ấu. Khoảng 50% trẻ sơ sinh trong nhóm tiền ASD cho thấy sự thoái triển so với 2% trong nhóm TD. Độ tuổi trung bình khi được chẩn đoán mắc ASD là 3,3 tuổi.

Các chất chuyển hóa được nâng cao hơn mức trung bình trong nhóm trẻ sinh ra mắc ASD và tiếp tục tăng hơn một nửa ở độ tuổi năm so với nhóm trẻ sinh ra. Các chất chuyển hóa này bao gồm các phân tử căng thẳng và purine 7-methylguanine, bao phủ mRNA mới hình thành.

Các phát hiện nghiên cứu xác nhận rằng ASD có liên quan đến các hồ sơ chuyển hóa khác với hồ sơ của trẻ em phát triển bình thường, thay đổi theo độ tuổi, giới tính và mức độ nghiêm trọng của bệnh. Những thay đổi này được phản ánh trong sinh học thần kinh bất thường của ASD.

Tổng hợp lại, dữ liệu có thể chỉ ra rằng việc không đảo ngược mạng purine gây ra việc không đảo ngược mạng GABAergic. Việc mất kết nối ức chế làm giảm sự giảm chấn tự nhiên, do đó cho phép sự kích thích quá mức của tín hiệu canxi trong mạng RAS.

Nghiên cứu trong tương lai có thể sử dụng những phát hiện này để phát triển các công cụ sàng lọc tốt hơn cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ để xác định những trẻ có nguy cơ mắc ASD. Điều này có thể hỗ trợ xác định và can thiệp sớm cho trẻ em bị ảnh hưởng, cuối cùng là cải thiện kết quả điều trị và giảm tỷ lệ mắc ASD.