a legújabb kutatások során számos párhuzamot vontak kifejezetten a neurodevelopmentális betegségek mechanizmusai és a környezeti neurotoxicitás között. Valójában az irodalom bőséges bizonyítékot szolgáltat az egymással összefüggő utakra, amelyek neuronális sejthalált eredményeznek. Az ilyen legyengítő állapotok korai beavatkozásának és megelőzésének kihívásai közé tartozik a sértés szubklinikai kimutatása a veszélyeztetett populációkban, valamint a folyamatban részt vevő specifikus idegi célok meghatározása. Ebben az összefüggésben az állatmodelleken végzett kísérleti vizsgálatok értékes adatokkal szolgálhatnak az egyes neurodevelopmentális betegségekkel szembeni regionális és sejtes sebezhetőség meghatározásáról, valamint a klinikai biomarkerek azonosításáról és kezeléséről.
oxidatív stressz markerek
a jelen vizsgálat eredményei az MD, az oxidatív stressz jelentős markerének jelentős növekedését tárták fel, a kataláz, a GSH és a GPX egyidejű csökkenésével a PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban, ami megerősítette az oxidatív stressz szerepét az autizmus etiológiájában (1.táblázat). Ez utóbbi megállapítás összhangban van a korábban ismertetett eredményekkel, amelyek szerint míg a vörösvérsejt-lipoxidáció kétszer olyan magas az autista gyermekek körében, mint az életkornak megfelelő kontrollokban, a GSH, a GPX és a kataláz szignifikánsan alacsonyabb .
Zoroglu et al. 2004 az antioxidáns csökkenést az alacsonyabb termelési vagy nagyobb fogyasztási aránynak tulajdonította, ami az autista agy nagyobb sebezhetőségét jelenti az oxidálószerekkel szemben. Az eredmények összhangban vannak egy nemrégiben végzett agyi régiókról szóló vizsgálattal is, amely az autista gyermekek kisagyában és temporális kéregében a lipid-hidroperoxid szintjének jelentős emelkedéséről számolt be . Hasonló eredményeket rögzítettek a macfabe et al. ami emelkedett lipid-peroxidokat és alacsonyabb GSH-szinteket, GPX és GRX aktivitást mutatott, tipikus kognitív fogyatékossággal, ismétlődő viselkedéssel, objektum-irányított viselkedéssel és szociális viselkedéssel patkányokban, amelyekhez a PA-t intraventrikulárisan adták .
az eredmények a CK növekedését és az LDH csökkenését is kimutatták, amely két enzim kapcsolódik az energia metabolizmusához (2.táblázat). Ezek az eredmények összhangban vannak az al-Mosalim et al. ez alacsonyabb ATP-szintet jelentett a vörösvértestekben, valamint emelkedett laktát-és CK-aktivitást a szaúdi autista gyermekek plazmájában, összehasonlítva az életkornak megfelelő kontrollokkal. Továbbá a jelen tanulmányban megfigyelt agyi CK aktiváció könnyen összefüggésbe hozható a Na+/K+ ATPáz és a Ca2+/Mg2+ ATPáz aktivitásának jelentős növekedésével, valamint a mitokondriális elektrontranszport lánc (ETC) komplexek expressziójának jelentős csökkenésével az autista alanyok agyának különböző régióiban az életkornak megfelelő kontrollokkal összehasonlítva, és arra utal, hogy ezek az enzimek hozzájárulnak az autizmusban működő abnormális energia áramkörhöz .
lipidprofil markerek
egyre nagyobb az érdeklődés az N-3 többszörösen telítetlen zsírsav (PUFA) dokozahexánsav (DHA) és prekurzor eikozapentaénsav (EPA) potenciális szerepével kapcsolatban az emberi agy szerkezetében, működésében és mentális egészségében . A DHA a leggyakoribb PUFA az agy membrán foszfolipidjeiben, ami jelzi a membrán folyékonyságában és a kapcsolódó metabolikus és idegi tevékenységekben betöltött szerepét. Valójában a DHA különösen az idegi szinapszisokra koncentrálódik, a neurotranszmitter jelátviteli helyeire. Az Omega-6 PUFA arachidonsav (AA) szintén bőséges az agyban, ami kulcsfontosságú szerepet játszik az agy szerkezetében és működésében. Hasonlóképpen, az AA prekurzor, a gamma-linolénsav (yLA) és az n-3 DHA prekurzor EPA mind kulcsszerepet játszanak az agy működésében, különösen az eikozanoidok szintézisén keresztül, amelyek gyulladásgátló, anti-trombotikus és értágító tulajdonságokkal rendelkeznek . Ami a jelenlegi vizsgálatot illeti, az eredmények hasonló összefüggéseket mutattak a PA és az ecetsav szintje, mint a rövid láncú zsírsavak és a hosszú láncú (LC)-PUFA szintje között mind a kezelt, mind a kezeletlen patkánycsoportok agyi homogenizátumaiban (3.táblázat). Könnyen megfigyelhető volt, hogy míg a PA és az ecetsavak szignifikánsan emelkedtek, az LC-PUFA szignifikánsan csökkent a PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban a kezeletlen kontrollokéhoz képest. Ezen megfigyelés alapján a legtöbb LC-PUFA szintnél észlelt kimerülés feltehetően az autista betegek agyi diszfunkciójának tulajdonítható, és arra utal, hogy az LC-PUFA étrend-kiegészítése segíthet az autizmussal kapcsolatos gyermekkori viselkedési és tanulási nehézségek kezelésében.
továbbá, figyelembe véve azt a tényt, hogy az agy gyakran csak néhány zsírsavat képes szintetizálni, és hogy a legtöbb zsírsavnak ennek megfelelően át kell jutnia a véren az agyba , az e tekintetben kapott adatok könnyen összekapcsolhatók az autizmussal. Valójában, El-Ansary et al. korábban olyan hihető kapcsolatokat biztosított, amelyek összefüggésbe hozták az autista betegek plazmájában az alacsonyabb PA előfordulását az agyuk megnövekedett PA szintjével. Az alacsonyabb plazma PA-t a vérből az agyba történő beáramlás magas arányának tulajdonították. Valójában más zsírsavakkal összehasonlítva a propionátról korábban beszámoltak arról, hogy átjut a BBB-n, agyfelvételi indexe 43,53, alacsony Km-értéke pedig 2,03 . Mivel minél alacsonyabb a Km, annál nagyobb a transzporterek affinitása a szubsztrátokhoz, akkor 43,53% – os felvételi index és 2,03 Km-es érték elegendő ahhoz, hogy megkönnyítse a propionát behatolását az agysejtbe, ami megmagyarázhatja a pa emelkedését a kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban. Valójában a pa patkányoknak történő intraventrikuláris beadásából nyert adatok,például a macfabe et al. , lehetővé teheti a patkányok emberi ASD-jével kapcsolatos számos szempont modellezését. Az olyan állatmodelleken végzett vizsgálatokból származó adatok, amelyekben a PA-t orálisan adják be, másrészt bizonyítékot szolgáltathatnak a bél-agy útvonal fontosságára az autizmus etiopatológiájában, és új lehetőségeket nyitnak meg az autizmus kezelésére és megelőzésére megvalósítható gyógyszerészeti és/vagy táplálkozási megközelítések kifejlesztésére.
a telítetlen zsírsavakban dúsított Foszfolipidekről (foszfatidil-etanol-amin (PE), foszfatidil-szerin (PS) és foszfatidilkolin (PC)) gyakran beszámoltak arról, hogy nélkülözhetetlenek az agy normális neurológiai működéséhez. Valójában a neurodegenerációt korábban a foszfolipidek abnormális metabolizmusának tulajdonították az agyban . Kimutatták, hogy az eritrocita membrán foszfolipid összetétele korrelál az agy foszfolipid összetételével, és potenciálisan hasznos marker neurológiai betegségek esetén . A jelen munkában vizsgált foszfolipidek, nevezetesen a PE, a PS és a PC szignifikánsan alacsonyabbak voltak a PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban, mint a kezeletlen kontrollcsoportban (4.táblázat). Ez számos autista tulajdonságnak tulajdonítható, különösen az oxidatív stresszhez és a gyulladásos válaszokhoz kapcsolódóknak, két olyan mechanizmusnak, amelyekről gyakran beszámoltak, hogy kritikus szerepet játszanak az autizmus patofiziológiájában. Ez az eredmény összhangban van a Pandey et al. kimutatták, hogy az omega-6 foszfolipidek, mint például a PC, gyulladásgátló tulajdonságokkal rendelkeznek a TNFa és a H2O2 által indukált mitogén-aktivált protein kináz (MAPK) gátlása révén az SH-SY5Y idegsejtvonalban, és megakadályozták a nukleáris faktor-kappa B (NF-kappaB) foszforilációját és aktiválódását. Az agyi PE, PC és PS jelentős kimerülése a PA-kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban szintén egyetért az El-Ansary et al. a who hasonló kimerülést írt le az autista betegek plazmájában lévő foszfolipidek tekintetében az életkornak megfelelő kontrollokhoz képest. Ezek az agyi foszfolipidek lebontása, valamint a PA neurotoxicitás hallgatólagos hozzájárulása az autizmus etiopatológiájában, összhangban vannak a Brown és Austin által korábban előterjesztett hipotézissel is, amely a diszregulált foszfolipid anyagcserét javasolta az autizmus mögöttes biológiai összetevőjeként.
Neuroinflammációval kapcsolatos markerek
a szakirodalomban számos jelentés arra utal, hogy a környezeti és esetleg In utero és autoimmun kockázati tényezők vagy a központi idegrendszeri lokalizált gyulladás kombinációja hozzájárulhat az ASD patogeneziséhez . A jelen vizsgálat eredményei egyértelműen bizonyítják az IL-6, TNFa és IFNy emelkedését a PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban (5.táblázat). Ez támogatást nyújthat a pa neurotoxicitásnak, mint az enterális baktériumok környezeti tényezőjének és anyagcseretermékének az autizmus patogeneziséhez való hozzájárulásához, ami összhangban áll az autista agyi citokinekkel kapcsolatos számos klinikai vizsgálat eredményeivel. Li et al. például kifejlesztett egy áramlási citometriás módszert (multiplexált gyöngyelemzés) az agy (agykéreg) kivonatok citokinszintjének mérésére. Kimutatták, hogy a proinflammatorikus citokinek (TNFa, IL-6 és granulocita makrofág kolónia-stimuláló faktor), a Th1 citokin (IFNy) és a kemokin (IL-8) szignifikánsan megemelkedtek az ASD-s betegek agyában, összehasonlítva a kontrollokéval, amelyek feltehetően a PA konzervált funkciójára utalhatnak az autista jellemzők etiológiájában. Egy nemrégiben készült tanulmány szerint Ashood et al. beszámoltak arról, hogy az életkornak megfelelő, jellemzően fejlődő gyermekekhez és az autizmustól eltérő fejlődési fogyatékossággal élő gyermekekhez képest az autista gyermekeknél a citokinszint emelkedését figyelték meg, ami több kommunikációs zavarral és aberrált viselkedéssel társult. Hasonlóképpen, a patkányok csoportjában rögzített neuroinflammáció, amelynek PA-t orálisan adtak be, összhangban van a MacFabe et al. ami az intracerebroventricularisan PA-injektált patkányok agyszöveteinek immunhisztokémiai elemzése révén figyelemre méltó reaktív asztrogliózist és aktivált mikrogliát mutatott, ezáltal bizonyítékot szolgáltatva a veleszületett neuroinflammatorikus válaszra.
Neurotranszmisszióval kapcsolatos markerek
több bizonyíték arra utal, hogy a GABAerg rendszer megszakad az autizmussal élő egyének agyában, és hogy a hálózaton belüli megváltozott gátlás valószínűleg befolyásolja az érzelmi kifejezések érzékelésének képességét . Valójában a jelenlegi munka eredményei a GABA, a szerotonin és a dopamin szintjének jelentős csökkenését mutatták ki a PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban. Az agyi szerotonin és dopamin csökkenése valóban nem ért egyet a Narita et al. amely a patkányok hippokampális szerotonin és frontális kéreg dopaminszintjének emelkedéséről számolt be, amelyhez talidomidot és valproinsavat adtak két potenciális autizmust kiváltó teratogénként. Ez az eltérés az életkorral kapcsolatos különbségeknek tulajdonítható. Valójában, míg az állatok Narita et al. a két teratogént embrionális napon (E)2, E4, E7, E9 és E11, a jelen vizsgálat 21 napos patkánykölykökkel kísérletezett. Hasonló csökkenésről korábban számos képalkotó vizsgálatban számoltak be szerotonin transzporter kötődés vagy triptofán retenció autista betegeknél, mint például azmitia et al. amely az autista betegek agyi szerotonin rendszerének csökkenéséről számolt be, és immuncitokémiai bizonyítékot szolgáltatott a postmortem agyszövetek 5-hidroxi-triptofán (5-HT) axonjainak (immunreaktív 5 – HT transzporter) növekedésére 2,8-29 éves autista donoroktól az egészséges kontrollokhoz képest. Nyolc éves vagy annál idősebb autista donoroknál többféle dystrophiás 5-HT axont észleltek a terminációs mezőkben . Winter et al. a szerotonin és a dopamin hasonló csökkenéséről számoltak be a prenatális vírusfertőzés után, potenciálisan modellezve a skizofréniában és autizmusban szenvedő betegeknél előforduló zavarokat.
a jelen vizsgálatban a dopamin tekintetében rögzített csökkenés szintén összhangban van Garnier et al. amely emelkedett dopamin-hidroxilázt és homovanillinsavat (hva) regisztrált autista gyermekeknél, és beszámolt a dopamin diszfunkció részvételéről az autista tünetek kialakulásában. Végül az adrenalin és a noradrenalin megfigyelt csökkenése összhangban van a dopamin, mint az agy normális funkcióinak létfontosságú neurotranszmitterének csökkenésével, és mindkettő előfutára .
Pro-apoptózishoz kapcsolódó markerek
a 7.táblázat a kaszpáz-3, egy pro-apoptotikus marker és a HSP70, mint stressz által kiváltott fehérje emelkedett szintjét mutatja A PA-val kezelt patkányok agyi homogenizátumaiban a kontrollokhoz képest. A kaszpáz-3 hasonló növekedéséről nemrégiben számolt be Olczak et al. a who bizonyítékot szolgáltatott a kaszpáz-3 növekedésére a patkány agy fejlődésében, mint a thimerosal neurotoxikus hatásai, az autizmus etiopatológiájában részt vevő higanyvegyület. Ez a növekedés a mitokondriális diszfunkciónak, a BBB megzavarásának és/vagy az apoptózisnak tulajdonítható, amelyek a PA neurotoxikus markerei. Stao et al. arról számoltak be, hogy a BBB zavar egy korai esemény, amelyet gyakran fokozott HSP70 expresszió és apoptózis követ. Úgy gondolják, hogy a 3-nitropropionsav károsítja az endothel sejteket, ami vazogén ödémához és apoptózishoz vezet. Úgy tűnik, hogy a jelenlegi munka eredményei megerősítik ezt a spekulációt, és bizonyítékot szolgáltatnak a farokhossz, a faroknyom (comet DNS assay) és a DNS fragmentációjának jelentős növekedésére PA-val kezelt patkányokban a kezeletlen kontrollokhoz képest (7.táblázat és 1. ábra).
a 402 Pearson-féle korreláció közül a 32 mért paraméter között csak azok a szignifikáns korrelációk szerepelnek, amelyek az MD, mint az oxidatív stressz markere, a PA neurotoxicitásának fő mechanizmusa, és a többi paraméter között a 2.és 3. ábrán láthatók. Könnyen észrevehető, hogy pozitív összefüggések vannak az agyi MD és a rövid láncú zsírsavak (PA és ecetsav), a gyulladásgátló markerek (TNFa, INFy, IL-6 és HSP70) és a pro-apoptotikus markerek (kaszpaze3, DNS farokhossz és Momentum) között. Negatív korrelációt figyeltek meg az MD és a GPX, a GSH, a hosszú láncú zsírsavak és a neurotranszmitterek (GABA, 5-HT, dopamin, adrenalin és nor-adrenalin) között. Ez arra utalhat, hogy a megnövekedett oxidatív stressz, a nemrégiben bejelentett állapot mind etiológiai, mind klinikai jelentőséggel bír az autizmusban, a PA neurotoxicitásának legfontosabb mechanizmusa.
a 32 vizsgált paraméter közül csak 11 mutat kiemelkedően nagy érzékenységet és specificitást (> 80%) a ROC analízissel mérve (az adatok nem szerepelnek). A (0,688-1) AUC-értékek statisztikailag kielégítőek ahhoz, hogy ezeket a (8.táblázatban felsorolt) paramétereket a PA neurotoxicitás markereként jelezzék.
összességében az autista jellemzők javasolt etiológiája patkányokban orálisan beadott PA, csakúgy, mint a jelen tanulmány Alanyai, támogatást találhattak Ossenkopp et al. ami azt mutatta, hogy a PA 500 mg/kg intraperitoneális beadása mind a kondicionált ízelítőt, mind a kondicionált helyelkerülést eredményezheti patkányokban, mint két autista viselkedés. Továbbá bőséges bizonyítékot szolgáltatott a PA konzervált neurotoxikus hatásaira a patkány agy fejlődése során, ami arra utal, hogy ez a bélben oldódó bakteriális toxin és kereskedelmi forgalomba hozott élelmiszer-adalékanyag jelentős epigenetikus komponensnek tekinthető, amely hozzájárulhat az autizmus növekvő riasztó arányához. Ezen túlmenően a jelen tanulmányban alkalmazott szájon át alkalmazott PA rámutathat a bél-agy tengely és az autizmus patogenezise közötti kapcsolatokra, és viszont az ígéretes lehetőségekre, amelyeket ezek a kapcsolatok kínálhatnak az autizmus kezelésére és megelőzésére szolgáló gyógyszerészeti és/vagy táplálkozási megközelítések számára.