Uno studio di metabolomica trova biomarcatori predittivi dell'autismo nei neonati

Un recente studio pubblicato sulla rivista Communications Biology utilizza la metabolomica nei neonati per identificare marcatori che potrebbero predire lo sviluppo disturbi dello spettro autistico (ASD).

Biomarcatori per ASD

I bambini con ASD sperimentano difficoltà con le interazioni sociali, il linguaggio e interessi o modelli comportamentali limitati o ripetitivi. Anche con il trattamento, solo il 20% di loro vive in modo indipendente da adulti dopo aver ricevuto la diagnosi di ASD durante l'infanzia.

Studi precedenti hanno identificato marcatori metabolici e biochimici dell'ASD nei bambini e negli adulti che variano a seconda dell'età, del sesso e della gravità dei sintomi. Molti di questi marcatori sono legati alla struttura e alla funzione del cervello, al sistema immunitario, al sistema nervoso autonomo e al microbioma. Tuttavia, nessun singolo fattore genetico o ambientale spiega tutti i casi di ASD nei bambini.

Modello di risposta al pericolo cellulare (CDR)

Il modello Cellular Danger Response (CDR) descrive i percorsi metabolici che collegano i fattori di stress ambientali e genetici allo sviluppo alterato e all'ASD. La CDR si diffonde verso l'esterno dal punto di esposizione al fattore di stress, seguendo vari cambiamenti nelle risposte metaboliche, infiammatorie, autonomiche, endocrine e neurologiche a queste lesioni o stress.

È più probabile che l'ASD segua la CDR quando si verificano fattori di stress nella vita fetale o nella prima infanzia. Questi fattori di stress colpiscono quattro aree che fanno parte del CDR: mitocondri, stress ossidativo, immunità innata e microbiomi. L'adenosina trifosfato extracellulare (eATP) è un regolatore fondamentale in tutte le vie CDR.

ATP come molecola segnalatrice

L'ATP è la valuta energetica di tutti gli esseri viventi sulla Terra. Circa il 90% dell'ATP viene generato all'interno dei mitocondri e viene utilizzato in tutte le vie metaboliche. All'esterno della cellula, l'eATP funziona come una molecola messaggera, legandosi ai recettori della cellula che rispondono alle purine per avvisare del pericolo e innescare una risposta CDR generalizzata.

ATP nel metabolismo nell'ASD

Il metabolismo disregolato delle purine e la segnalazione purinergica in risposta all'ATP sono stati identificati in studi sperimentali e sull'uomo e supportati da analisi multi-omiche. Il ruolo dell'eATP è fondamentale per molteplici aspetti dello sviluppo neurologico alterati nell'ASD, tra cui mastociti e microglia, sensibilizzazione neurale e neuroplasticità.

Risultati della ricerca

I neonati dei gruppi pre-ASD e con sviluppo tipico (TD) non differivano nella loro esposizione a fattori ambientali durante la gravidanza e l'infanzia. Circa il 50% dei bambini nel gruppo pre-ASD ha mostrato una regressione dello sviluppo rispetto al 2% nel gruppo TD. L'età media alla diagnosi di ASD era di 3,3 anni.

I metaboliti erano elevati al di sopra della media nella coorte di neonati ASD e continuavano ad aumentare di oltre la metà a cinque anni rispetto alla coorte di neonati. Questi metaboliti includevano molecole di stress e la purina 7-metilguanina, che riveste l'mRNA appena formato.

I risultati dello studio confermano che l'ASD è associato a profili metabolici che differiscono da quelli dei bambini con sviluppo tipico, variando in base all'età, al sesso e alla gravità della malattia. Questi cambiamenti si riflettono nella neurobiologia anormale dell'ASD.

Presi insieme, i dati possono indicare che il fallimento della normale inversione della rete purinica causa il fallimento dell'inversione della rete GABAergica. La perdita di connessioni inibitorie riduce lo smorzamento naturale, consentendo così alla segnalazione del calcio di diventare sovraeccitabile nella rete RAS.

La ricerca futura potrebbe utilizzare questi risultati per sviluppare strumenti di screening migliori per neonati e bambini al fine di identificare quelli a rischio di ASD. Ciò potrebbe facilitare l'identificazione e l'intervento precoce per i bambini affetti, migliorando in definitiva i risultati del trattamento e riducendo la prevalenza dell'ASD.