în cercetările recente au fost trasate în mod explicit mai multe paralele între mecanismele bolilor neurodezvoltării și neurotoxicitatea mediului. De fapt, literatura oferă dovezi ample pentru căi interdependente care duc la moartea celulelor neuronale. Provocările pentru intervenția timpurie și prevenirea unor astfel de afecțiuni debilitante includ detectarea subclinică a insultei la populațiile cu risc și definirea țintelor neuronale specifice implicate în proces. În acest context, studiile experimentale pe modele animale pot furniza date valoroase privind determinarea vulnerabilității regionale și celulare la anumite boli neurodezvoltate și identificarea și gestionarea biomarkerilor clinici.
markeri de stres oxidativ
rezultatele studiului de față au evidențiat o creștere semnificativă a MD, un marker semnificativ al stresului oxidativ, cu o scădere concomitentă a catalazei, GSH și GPX în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA, ceea ce a coroborat rolul stresului oxidativ în etiologia autismului (Tabelul 1). Această ultimă constatare este în conformitate cu rezultatele descrise anterior, raportând că, în timp ce lipoxidarea celulelor roșii este de două ori mai mare în rândul copiilor cu autism decât în controalele potrivite vârstei, GSH, GPX și catalaza sunt semnificativ mai mici .
Zoroglu și colab. 2004 antioxidant atribuit scade la o producție mai mică sau rate mai mari de consum, ceea ce implică o mai mare vulnerabilitate a creierului autist la oxidanți. Rezultatele sunt, de asemenea, în concordanță cu un studiu recent asupra regiunilor creierului care a raportat o creștere semnificativă a nivelului de hidroperoxid lipidic în cerebel și cortexul temporal al copiilor cu autism . Rezultate similare au fost înregistrate și pentru modelul animal al MacFabe și colab. care a arătat peroxizi lipidici crescuți și niveluri mai scăzute de GSH, activități GPX și GRX, împreună cu dizabilități cognitive tipice, comportament repetitiv, comportament orientat pe obiecte și comportament social la șobolani la care PA a fost administrat intraventricular .
rezultatele au evidențiat, de asemenea, o creștere a CK și o scădere a LDH, două enzime legate de metabolismul energetic (Tabelul 2). Aceste rezultate sunt în concordanță cu concluziile unui studiu anterior realizat de Al-Mosalim și colab. aceasta a raportat niveluri mai scăzute de ATP în celulele roșii din sânge, împreună cu activități crescute de lactat și CK în plasma copiilor autiști Saudiți, comparativ cu controalele potrivite vârstei. Mai mult, activarea CK cerebrală observată în studiul de față ar putea fi ușor legată de creșterea semnificativă a activităților Na+/K+ ATPază și Ca2+/Mg2+ ATPază și scăderea marcată a expresiei complexelor lanțului de transport al electronilor mitocondriali (ETC) în diferite regiuni ale creierului subiecților autiști comparativ cu controalele lor potrivite vârstei și sugerează contribuția acestor enzime la funcționarea anormală a circuitului energetic în autism .
markeri de profil lipidic
există un interes tot mai mare în cercetările recente privind rolurile potențiale ale acidului gras polinesaturat n-3 (PUFA) acid docosahexanoic (DHA) și precursor acid eicosapentaenoic (EPA) în ceea ce privește structura creierului, funcția și sănătatea mintală la ființele umane . DHA este cel mai abundent PUFA din fosfolipidele membranei cerebrale, ceea ce indică rolul său în fluiditatea membranei și activitățile metabolice și neuronale asociate. De fapt, DHA este concentrat în special la sinapsele neuronale, site-uri de semnalizare a neurotransmițătorilor. Acidul arahidonic Omega-6 PUFA (AA) este, de asemenea, abundent în creier, reflectând un rol cheie în structura și funcția creierului. De asemenea, precursorul AA, acidul gamma-linolenic (yLA) și precursorul N-3 DHA EPA sunt considerate a juca roluri cheie în funcționarea creierului, în special prin sinteza eicosanoidelor care au proprietăți antiinflamatorii, anti-trombotice și vasodilatatoare . În ceea ce privește studiul de față, constatările au indicat corelații similare între nivelurile de PA și acizi acetici ca acizi grași cu lanț scurt și cu lanț lung (LC)-PUFA în omogenatele cerebrale atât ale grupurilor de șobolani tratate, cât și ale celor netratate (Tabelul 3). S-a putut observa cu ușurință că, în timp ce PA și acizii acetici au fost semnificativ crescuți, LC-PUFA au scăzut semnificativ în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA comparativ cu cele ale controalelor netratate. Pe baza acestei observații, epuizarea înregistrată pentru majoritatea nivelurilor de LC-PUFA ar putea fi probabil atribuită disfuncției cerebrale la pacienții cu autism și sugerează că suplimentarea dietetică cu LC-PUFA ar putea ajuta la gestionarea dificultăților comportamentale și de învățare din copilărie legate de autism.
mai mult, și având în vedere faptul că creierul este adesea raportat a fi capabil să sintetizeze doar câțiva acizi grași și că majoritatea acizilor grași trebuie, în consecință, să treacă prin sânge în creier , datele obținute în acest sens ar putea fi ușor legate de autism. De fapt, El-Ansary și colab. anterior au fost furnizate legături plauzibile care au legat apariția PA mai mică în plasma pacienților cu autism la niveluri ridicate de PA în creierul lor. Ei au atribuit PA-ul plasmatic inferior ratei ridicate de aflux de la sânge la creier. De fapt, și în comparație cu alți acizi grași, propionatul a fost raportat anterior că traversează BBB cu un indice de absorbție a creierului de 43,53 și o valoare scăzută a Km de 2,03 . Deoarece cu cât Km este mai mic, cu atât este mai mare afinitatea transportorilor pentru substraturi, atunci un indice de absorbție de 43,53% și o valoare Km de 2,03 sunt suficiente pentru a facilita pătrunderea propionatului în Celula creierului, ceea ce ar putea explica creșterea PA în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați. De fapt, datele obținute din administrarea intraventriculară a PA la șobolani, cum ar fi cele prezentate în modelul animal al MacFabe și colab. , ar putea oferi mijloacele de a modela o serie de aspecte legate de TSA umană la șobolani. Datele generate din studiile de model pe animale în care PA este administrat oral ar putea, pe de altă parte, să ofere dovezi pentru importanța căii intestin-creier în etiopatologia autismului și să deschidă noi oportunități pentru dezvoltarea unor abordări farmaceutice și/sau nutriționale fezabile pentru tratamentul și prevenirea autismului.
fosfolipidele îmbogățite în acizi grași nesaturați (fosfatidiletanolamină (PE), fosfatidilserină (PS) și fosfatidilcolină (PC)) au fost adesea raportate ca fiind esențiale pentru funcția neurologică normală a creierului. De fapt, neurodegenerarea a fost atribuită anterior metabolismului anormal al fosfolipidelor din creier . Compoziția fosfolipidelor cu membrană eritrocitară s-a dovedit, de asemenea, că se corelează cu compoziția fosfolipidelor cerebrale și este un marker potențial util pentru bolile neurologice . Fosfolipidele chestionate în lucrarea de față, și anume PE, PS și PC, au fost semnificativ mai mici în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA decât în cele din grupul de control netratat (Tabelul 4). Acest lucru ar putea fi atribuit unui număr de caracteristici autiste, în special cele legate de stresul oxidativ și răspunsurile inflamatorii, două mecanisme despre care s-a raportat adesea că joacă roluri critice în fiziopatologia autismului. Acest rezultat este, de asemenea, în conformitate cu constatările raportate anterior de Pandey și colab. arătând că fosfolipidele omega-6, cum ar fi PC, au prezentat proprietăți antiinflamatorii prin inhibarea TNFa și a protein kinazei activate de mitogen induse de H2O2 (MAPK) în linia celulară neuronală SH-SY5Y și au împiedicat fosforilarea și activarea factorului nuclear-kappa b (NF-kappaB). Epuizarea semnificativă a creierului pe, PC și PS în omogenatele creierului șobolanilor tratați cu PA este, de asemenea, în acord cu constatările raportate recent de El-Ansary și colab. OMS a descris o epuizare similară în ceea ce privește acele fosfolipide din plasma pacienților cu autism, comparativ cu controalele potrivite vârstei. Aceste epuizări ale fosfolipidelor cerebrale, precum și contribuția implicită a neurotoxicității PA în etiopatologia autismului, sunt, de asemenea, în concordanță cu ipoteza avansată anterior de Brown și Austin care a propus metabolismul fosfolipidic dereglat ca componentă biologică subiacentă a autismului.
markeri legați de Neuroinflamație
mai multe rapoarte din literatură sugerează că o combinație de factori de risc de mediu și, eventual, in utero și autoimun sau inflamația localizată a SNC poate contribui la patogeneza TSA . Rezultatele studiului de față demonstrează în mod clar creșterea IL-6, TNFa și IFNy în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA (Tabelul 5). Acest lucru ar putea oferi sprijin pentru contribuția neurotoxicității PA, ca factor de mediu și produs metabolic al bacteriilor enterice, la patogeneza autismului, care este în concordanță cu constatările raportate în mai multe studii clinice legate de citokinele creierului autist. Li și colab. de exemplu, a dezvoltat o metodă de citometrie în flux (analiza talonului multiplexat) pentru a măsura nivelurile de citokine din extractele creierului (cortexul cerebral). Ei au arătat că citokinele proinflamatorii (TNFa, IL-6 și factorul de stimulare a coloniilor macrofage granulocitare), citokina Th1 (IFNy) și chemokina (IL-8) au fost semnificativ crescute în creierul pacienților cu TSA comparativ cu cele ale controalelor care ar putea, probabil, să sugereze o funcție conservată a PA în etiologia trăsăturilor autiste. Un studiu recent realizat de Ashood și colab. raportat că, în comparație cu copiii în curs de dezvoltare și copiii cu dizabilități de dezvoltare, alții decât autismul, copiii cu autism au fost observați că suferă creșteri ale nivelurilor de citokine care au fost asociate cu o comunicare mai afectată și comportamente aberante. De asemenea, neuroinflamația înregistrată pentru grupul de șobolani la care PA a fost administrat oral este în concordanță cu concluziile unui studiu recent realizat de MacFabe și colab. ceea ce a arătat, prin analiza imunohistochimică a țesuturilor cerebrale de la șobolani injectați intracerebroventricular PA, o astroglioză reactivă remarcabilă și microglia activată, oferind astfel dovezi pentru un răspuns neuroinflamator înnăscut.
markeri legați de neurotransmisie
mai multe linii de dovezi au sugerat că sistemul GABAergic este perturbat în creierul persoanelor cu autism și că inhibarea modificată în rețea este probabil să influențeze capacitatea de a percepe expresiile emoționale . De fapt, rezultatele prezentei lucrări au relevat scăderi marcate ale nivelurilor de GABA, serotonină și dopamină din omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA. Scăderea înregistrată pentru serotonina și dopamina creierului este, într-adevăr, în dezacord cu un studiu anterior realizat de Narita și colab. care a raportat o creștere a nivelului de serotonină hipocampală și a dopaminei cortexului frontal la șobolani la care talidomida și acidul valproic au fost administrate ca doi potențiali teratogeni care induc autismul. Această discrepanță ar putea fi atribuită diferențelor legate de vârstă. De fapt, în timp ce animalele din opera lui Narita și colab. li s-au administrat acești doi teratogeni în zilele embrionare (E)2, E4, e7, E9 și E11, studiul de față a experimentat cu pui de șobolan în vârstă de 21 de zile. Scăderi similare au fost raportate anterior în mai multe studii imagistice privind legarea transportorului de serotonină sau retenția de triptofan la pacienții cu autism, cum ar fi activitatea Azmitia și colab. care a raportat o scădere a sistemului serotoninergic cerebral al pacienților cu autism și a furnizat dovezi imunocitochimice pentru o creștere a axonilor 5-hidroxitriptofan (5-HT) (transportor imunoreactiv la 5-HT) a țesuturilor cerebrale postmortem prelevate de la donatori autiști în vârstă de 2,8 până la 29 de ani, comparativ cu controalele sănătoase. La donatorii autiști cu vârsta de opt ani și peste, au fost detectate mai multe tipuri de axoni distrofici 5-HT în câmpurile de terminare . Winter și colab. au raportat, de asemenea, o scădere similară a serotoninei și dopaminei după infecția virală prenatală, potențial modelând perturbări care apar la pacienții cu schizofrenie și autism.
scăderea înregistrată în studiul de față în ceea ce privește dopamina este, de asemenea, în concordanță cu studiul anterior al lui Garnier și colab. care a înregistrat o creștere a dopaminei hidroxilază și a acidului homovanilic (HVA) la copiii cu autism și a raportat implicarea disfuncției dopaminei în producerea simptomelor autiste. În cele din urmă, reducerea observată a adrenalinei și noradrenalinei este în concordanță cu scăderea înregistrată a dopaminei, ca neurotransmițător vital pentru funcțiile normale din creier și servește ca precursor al ambelor .
markeri legați de Pro-apoptoză
Tabelul 7 demonstrează niveluri ridicate de caspază-3, un marker pro-apoptotic și HSP70 ca proteină indusă de stres în omogenatele cerebrale ale șobolanilor tratați cu PA, comparativ cu grupurile de control. O creștere similară a caspazei-3 a fost raportată recent de Olczak și colab. OMS a furnizat dovezi pentru o creștere a caspazei – 3 în dezvoltarea creierului de șobolan ca efecte neurotoxice ale thimerosalului, un compus mercurial implicat în etiopatologia autismului. Această creștere ar putea fi atribuită disfuncției mitocondriale, perturbării BBB și/sau apoptozei, care sunt markeri neurotoxici ai PA. Stao și colab. a raportat că perturbarea BBB este un eveniment timpuriu, care este adesea urmată de creșterea expresiei HSP70 și apoptoza. Ei speculează că acidul 3-nitropropionic dăunează celulelor endoteliale, ducând la edem vasogen și apoptoză. Constatările lucrării de față par să coroboreze astfel de speculații, oferind dovezi pentru o creștere foarte semnificativă a lungimii cozii, a momentului cozii (testul ADN al cometei) și a fragmentării ADN la șobolanii tratați cu PA, comparativ cu controalele netratate (Tabelul 7 și Figura 1).
din cele 402 corelații ale lui Pearson între cei 32 de parametri măsurați, doar cei care reprezintă corelațiile semnificative dintre MD ca marker al stresului oxidativ, un mecanism major al neurotoxicității PA, și ceilalți parametri sunt prezentați în figurile 2 și 3. Se poate observa cu ușurință că există asocieri pozitive între MD cerebral și acizii grași cu lanț scurt (PA și acid acetic), markerii proinflamatori (TNFa, INFy, IL-6 și HSP70) și markerii pro-apoptotici (caspase3, lungimea și momentul cozii ADN). Au fost observate corelații Negative între MD și GPX, GSH, acizi grași cu lanț lung și neurotransmițători (GABA, 5-HT, dopamină, adrenalină și nor-adrenalină). Acest lucru poate sugera că stresul oxidativ crescut, un statut raportat recent că exercită atât semnificație etiologică, cât și clinică în autism, este cel mai important mecanism al neurotoxicității PA.
din cei 32 de parametri studiați, doar 11 prezintă sensibilitate și specificitate remarcabil de ridicate (> 80%) măsurate prin analiza ROC (datele nu sunt prezentate). Valorile ASC de (0,688 până la 1) sunt satisfăcătoare din punct de vedere statistic pentru a sugera acești parametri (enumerați în tabelul 8) ca markeri ai neurotoxicității PA.
în general, etiologia sugerată a caracteristicilor autiste la șobolanii administrați oral PA, așa cum au fost subiecții studiului de față, ar putea găsi sprijin în cel mai recent studiu al Ossenkopp și colab. ceea ce a arătat că administrarea intraperitoneală de 500 mg/kg de PA ar putea produce atât evitarea gustului condiționat, cât și evitarea locului condiționat la șobolani ca două comportamente autiste. Mai mult, a furnizat dovezi ample pentru efectele neurotoxice conservate ale PA în timpul dezvoltării creierului de șobolan, sugerând astfel că această toxină bacteriană enterică și aditivul alimentar comercializat pot fi considerate ca o componentă epigenetică semnificativă care poate contribui la ratele alarmante cu care autismul crește. Mai mult, PA administrat oral utilizat în studiul de față ar putea indica conexiuni între axa intestin-creier și patogeneza autismului și, la rândul său, la potențialele oportunități promițătoare pe care aceste legături le pot oferi pentru abordări farmaceutice și/sau nutriționale pentru tratamentul și prevenirea autismului.