Метаболизм | «Биомаркер»

Метаболизм при аутизме имеет свои характерные особенности в мозгу

Метаболизм — это научное название обмена веществ, процесса, который постоянно происходит во всех тканях живого организма.

 

Ученые, занимающиеся аутизмом, уделяют большое внимание особенностям метаболизма при этом расстройстве.

 

Поступающие в организм с питанием и дыханием вещества в большинстве своем подвергаются в организме биотрансформациям. Результаты — промежуточные и конечные — таких трансформаций называются метаболитами. Часть из них участвует в жизненно важных процессах, часть — выводится из организма с мочой, калом, потом, выдыхаемым воздухом.

 

К настоящему времени было проведено несколько исследований, посвященных анализу метаболитов в моче и крови детей с аутизмом в сравнении с нейротипичными детьми. На основании измененных концентраций конкретных метаболитов ученые предполагают, что у детей с аутизмом нарушены цепочки определенных обменных циклов, и даже видят возможность использовать уровни этих концентраций в качестве ранних диагностических показателей аутизма.
До сих пор было проведено только одно исследование [2], анализирующее отклонения в концентрациях метаболитов в мозге, точнее, в одном из его отделов — в мозжечке. Ученые обнаружили изменения концентрации 37 метаболитов в образцах мозга людей с аутизмом по сравнению с образцами нейротипиков.

 

Новый анализ метаболитов в мозговой ткани людей с аутизмом, был выполнен российскими учеными из «Сколтеха», причем на этот раз речь идет о префронтальной коре, ответственной за высшие эволюционные функции человеческого мозга: речь, абстрактное мышление и прочие.

 

Посмертные образцы префронтальной коры 32 аутистов (от 2 до 60 лет) и 40 людей без ментальных расстройств (от 0 до 61 года) были исследованы для установления уровней концентрации 1366 метаболитов. Статистически значимые изменения в концентрациях были обнаружены для 202 (15%) метаболитов, относящихся к 16 метаболическим циклам, совпавшим с теми, нарушения в которых были установлены в более ранних исследованиях при анализе крови и мочи аутистов.

 

10 цепочек с метаболическими изменениями в префронтальной коре совпали с теми, которые были идентифицированы ранее в исследованиях мочи. Это метаболизм глутатиона, пуриновый обмен, метаболизм пирувата, пропионовой кислоты, цикл трикарбоновых кислот, метаболизм галактозы, метаболизм крахмала и сахарозы, метаболизм никотинатов и никотинамида, метаболизм цистеина и метионина, метаболизм аргинина и пролина.

 

Изменения концентраций метаболитов цикла трикарбоновых кислот, обменных цепочек глутатиона и пирувата были идентифицированы также в более ранних исследованиях крови аутистов, а изменения в глутатионовм метаболизме были обнаружены в уже упоминавшемся исследовании [2] тканей мозжечка людей с аутизмом.

 

Кроме того, повышенные концентрации 3-метокситирамина и 5,6-дигидроуридина, установленные в исследовании на мозжечке, также наблюдались учеными в новом исследовании на префронтальной коре.

 

Среди находок ученых были и впервые обнаруженные изменения в обменных циклах. Это метаболизм пиримидина, бета-аланина и 3 цепочки, связанные с метаболизмом лекарственных препаратов цитохромами. (Цитохромы — мембранные белки митохондрий, выполняющие роль катализаторов митохондриальных процессов).

 

Эти метаболические цепочки связаны с теми, которые были идентифицированы ранее в других работах и в этом исследовании, например, изменения в метаболизме пиримидина могут быть связаны с нарушениями в цепочке пурина, и оба процесса связаны с производством прекурсоров (молекул-предшественников) для синтеза РНК и ДНК.

 

Ключевые ферменты, участвующие в метаболизме лекарственных препаратов, медиатором которого являются цитохромы, вовлечены также в метаболизм глутатиона. Кроме того, в метаболизме глутатиона принимает участие ряд ферментов (GPX1, GSTM1, GGT1, GSS), синтез которых, как установили исследователи, был нарушен в мозге людей с аутизмом. Экспрессия ряда генов, регулирующих метаболизм, также была нарушена, причем речь идет именно о тех метаболических цепочках, в которых наблюдались изменения по сравнению с нормой.

 

На основе полученных данных ученые разработали диагностический алгоритм, который затем с высокой точностью идентифицировал аутистов среди участников исследования.

 

В дополнение к этому, ученые рассмотрели образцы мозга приматов и установили, что подобного рода нарушения метаболизма в мозге специфичны для человека. Это согласуется с тем фактом, что аутизм представляет собой нарушение когнитивных функций, возникших на относительно позднем этапе эволюции.

 

Также результаты исследования согласуются с тем, что для людей с аутизмом часто характерны такие сопутствующие нарушения, как митохондриальное расстройство, окислительный стресс (тесно связанный с метаболизмом глутатиона) и другие обменные нарушения.

 

Ученые надеются, что полученные ими данные станут основой для дальнейших исследований, а также для создания диагностических инструментов и, возможно, терапевтических вмешательств при аутизме.

 

1. Metabolome signature of autism in the human prefrontal cortex. Communications Biology. 21 June 2019. doi.org/10.1038/s42003-019-0485-4
2. High resolution metabolomic analysis of ASD human brain uncovers novel biomarkers of disease. April 2016 doi.org/10.1007/s11306-016-0986-9

 

Остались вопросы?

Получите бесплатную консультацию от специалистов клинической лаборатории «Биомаркер».


Задайте свой вопрос 
нашему специалисту

Наши специалисты готовы ответить на вопросы. Гарантия полной анонимности.

Запишитесь на skype-
консультацию

Наши специалисты готовы ответить на вопросы онлайн. Гарантия полной конфиденциальности.

Задайте свой вопрос
нашему специалисту

Наши специалисты готовы ответить на вопросы. Гарантия полной анонимности.

Запишитесь на сдачу
анализа

Укажите удобное Вам время и дату для сдачи анализа. Мы вам перезвоним и уточним детали в течении 10 минут.

ok

Спасибо!

Наши специалисты в ближайшее время
рассмотрят Вашу заявку и свяжутся для
уточнения деталей.