w ostatnich badaniach wyraźnie wykazano kilka podobieństw między mechanizmami chorób neurorozwojowych a neurotoksycznością środowiskową. W rzeczywistości Literatura dostarcza wystarczających dowodów na istnienie powiązanych ze sobą szlaków, które prowadzą do śmierci komórek neuronalnych. Wyzwania związane z wczesną interwencją i zapobieganiem takim wyniszczającym Warunkom obejmują subkliniczne wykrywanie zniewagi w populacjach zagrożonych oraz definiowanie specyficznych celów neuronowych zaangażowanych w ten proces. W tym kontekście badania eksperymentalne na modelach zwierzęcych mogą dostarczyć cennych danych dotyczących określenia regionalnej i komórkowej podatności na określone choroby neurorozwojowe oraz identyfikacji i zarządzania biomarkerami klinicznymi.
markery stresu oksydacyjnego
wyniki niniejszego badania wykazały znaczny wzrost MD, znaczącego markera stresu oksydacyjnego, z jednoczesnym zmniejszeniem katalazy, GSH i GPX w homogenatach mózgu szczurów leczonych PA, co potwierdziło rolę stresu oksydacyjnego w etiologii autyzmu(Tabela 1). To ostatnie odkrycie jest zgodne z wcześniej opisanymi wynikami, które wskazują, że podczas gdy lipoksydacja krwinek czerwonych jest dwukrotnie wyższa u dzieci autystycznych niż w grupie kontrolnej dopasowanej do wieku, GSH, GPX i katalaza są znacznie niższe .
2004 przypisał spadek antyoksydantów niższym wskaźnikom produkcji lub większego zużycia, co oznacza większą podatność mózgu autystycznego na utleniacze. Wyniki są również zgodne z niedawnymi badaniami nad regionami mózgu, w których odnotowano znaczny wzrost poziomu hydroperotlenku lipidów w móżdżku i korze skroniowej dzieci autystycznych . Podobne wyniki odnotowano również dla modelu zwierzęcego MacFabe et al. które wykazały podwyższone nadtlenki lipidowe i niższe poziomy GSH, aktywność GPX i GRX, wraz z typową niepełnosprawnością poznawczą, powtarzalnym zachowaniem, zachowaniem ukierunkowanym na obiekt i zachowaniem społecznym u szczurów, którym Pa podawano dokomorowo .
wyniki wykazały również wzrost CK i zmniejszenie LDH, dwóch enzymów związanych z metabolizmem energetycznym (Tabela 2). Wyniki te są zgodne z ustaleniami z poprzedniego badania przeprowadzonego przez Al-Mosalim et al. raport ten wykazał niższy poziom ATP w krwinkach czerwonych wraz ze zwiększoną aktywnością mleczanów i CK w osoczu saudyjskich dzieci autystycznych w porównaniu z kontrolami dopasowanymi do wieku. Ponadto, aktywacja CK mózgu obserwowana w niniejszym badaniu może być łatwo powiązana ze znaczącym wzrostem aktywności ATPazy Na+/K+ i ATPazy Ca2+/Mg2+ oraz znaczącym zmniejszeniem ekspresji kompleksów mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów (ETC) w różnych regionach mózgu osób autystycznych w porównaniu z ich kontrolami dopasowanymi do wieku i sugeruje udział tych enzymów w nieprawidłowym funkcjonowaniu obwodu energetycznego w autyzmie .
markery profilu lipidowego
w ostatnich badaniach rośnie zainteresowanie potencjalnymi rolami wielonienasyconego kwasu tłuszczowego N-3 (PUFA) kwasu dokozaheksanowego (DHA) i prekursora kwasu eikozapentaenowego (EPA) w odniesieniu do struktury mózgu, funkcji i zdrowia psychicznego u ludzi . DHA jest najbardziej obfitym PUFA w fosfolipidach błonowych mózgu, co wskazuje na jego rolę w płynności błony i związane z nią czynności metaboliczne i neuronowe. W rzeczywistości DHA jest szczególnie skoncentrowany w synapsach neuronowych, miejscach sygnalizacji neuroprzekaźników. Kwas arachidonowy omega-6 PUFA (AA) jest również obfity w mózgu, odzwierciedlając kluczową rolę w strukturze i funkcjonowaniu mózgu. Podobnie uważa się, że prekursor AA, kwas gamma-linolenowy (yLA) i prekursor N-3 DHA EPA odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu mózgu, zwłaszcza poprzez syntezę eikozanoidów, które mają właściwości przeciwzapalne, przeciwzakrzepowe i rozszerzające naczynia krwionośne . Jeśli chodzi o niniejsze badanie, wyniki wykazały podobne korelacje między poziomami PA i kwasów octowych, jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe i długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (LC)-PUFA w homogenatach mózgu zarówno leczonych, jak i nieleczonych grup szczurów (Tabela 3). Można łatwo zaobserwować, że podczas gdy PA i kwasy octowe były znacznie podwyższone, LC-PUFA były znacznie zmniejszone w homogenatach mózgu szczurów leczonych PA w porównaniu z tymi w nieleczonych grupach kontrolnych. Opierając się na tej obserwacji, wyczerpanie rejestrowane dla większości poziomów LC-PUFA można przypuszczalnie przypisać dysfunkcji mózgu u pacjentów z autyzmem i sugeruje, że suplementacja diety z LC-PUFA może pomóc w zarządzaniu dziecięcych trudności behawioralnych i uczenia się związanych z autyzmem.
ponadto, biorąc pod uwagę fakt, że mózg jest często opisywany jako zdolny do syntezy tylko kilku kwasów tłuszczowych i że większość kwasów tłuszczowych musi w związku z tym przejść przez krew do mózgu, dane uzyskane w tym zakresie można łatwo powiązać z autyzmem. W rzeczywistości, El-Ansary et al. wcześniej zapewniano wiarygodne powiązania, które wiązały występowanie dolnego PA w osoczu pacjentów z autyzmem z podwyższonym poziomem PA w ich mózgu. Przypisywali niższe PA osocza do wysokiego tempa napływu z krwi do mózgu. W rzeczywistości, w porównaniu z innymi kwasami tłuszczowymi, propionian został wcześniej zgłoszony do przekroczenia BBB ze wskaźnikiem wychwytu mózgu 43,53 i niską wartością Km 2,03 . Ponieważ im niższy Km, tym większe powinowactwo transporterów do substratów, wówczas wskaźnik wychwytu wynoszący 43,53% i wartość Km wynosząca 2,03 są wystarczające, aby ułatwić przenikanie propionianu do komórki mózgu, co może wyjaśniać podniesienie PA w homogenizatorach mózgu leczonych szczurów. W rzeczywistości dane uzyskane z dokomorowego podawania PA szczurom, takie jak te przedstawione w modelu zwierzęcym MacFabe et al. , może dostarczyć środków do modelowania wielu aspektów odnoszących się do ludzkiego ASD u szczurów. Dane uzyskane z badań modelu na zwierzętach, w których PA jest podawany doustnie, mogą z drugiej strony dostarczyć dowodów na znaczenie szlaku jelitowo-mózgowego w etiopatologii autyzmu i otworzyć nowe możliwości rozwoju możliwych farmaceutycznych i/lub żywieniowych podejść do leczenia i zapobiegania autyzmowi.
fosfolipidy wzbogacone w nienasycone kwasy tłuszczowe (fosfatydyloetanoloamina (PE), fosfatydyloseryna (PS) i Fosfatydylocholina (PC)) są często zgłaszane jako niezbędne do prawidłowego funkcjonowania neurologicznego mózgu. W rzeczywistości neurodegeneracja była wcześniej przypisywana nieprawidłowemu metabolizmowi fosfolipidów w mózgu . Wykazano również, że skład fosfolipidu błonowego erytrocytów koreluje ze składem fosfolipidów mózgu i jest potencjalnie użytecznym markerem w chorobach neurologicznych . Badane w niniejszej pracy fosfolipidy, a mianowicie PE, PS i PC, były znacznie niższe w homogenatach mózgu szczurów leczonych PA niż w grupie kontrolnej nieleczonej (Tabela 4). Można to przypisać wielu cechom autystycznym, szczególnie tym związanym ze stresem oksydacyjnym i reakcjami zapalnymi, dwoma mechanizmami, które często odgrywały kluczową rolę w patofizjologii autyzmu. Wynik ten jest również zgodny z ustaleniami wcześniej Zgłaszanymi przez Pandey et al. wykazując, że fosfolipidy omega-6, takie jak PC, wykazywały właściwości przeciwzapalne poprzez hamowanie kinazy białkowej aktywowanej mitogenem (MAPK) indukowanej TNFa i H2O2 w neuronalnej linii komórkowej SH-SY5Y i zapobiegały fosforylacji i aktywacji czynnika jądrowego-kappa B (NF-kappaB). Znaczne wyczerpanie mózgu PE, PC i PS w homogenatach mózgu szczurów leczonych PA jest również zgodne z ustaleniami niedawno zgłoszonymi przez El-Ansary et al. who opisało podobne zmniejszenie liczby fosfolipidów w osoczu pacjentów z autyzmem w porównaniu z grupą kontrolną dopasowaną do wieku. Te deplecje fosfolipidów mózgu, jak również domniemany wkład neurotoksyczności PA w etiopatologię autyzmu, są również zgodne z hipotezą wcześniej wysuniętą przez Browna i Austina, który zaproponował dysregulowany metabolizm fosfolipidów jako podstawowy składnik biologiczny autyzmu.
markery związane z Neuroinflamacją
kilka doniesień w literaturze sugeruje, że połączenie czynników ryzyka środowiskowego i, być może, in utero i autoimmunologicznych lub zlokalizowanego w OUN zapalenia może przyczyniać się do patogenezy ASD . Wyniki niniejszego badania wyraźnie wskazują na zwiększenie stężenia IL-6, TNFa i IFNy w homogenatach mózgu szczurów leczonych PA(Tabela 5). Może to stanowić wsparcie dla wkładu neurotoksyczności PA, jako czynnika środowiskowego i produktu metabolicznego bakterii jelitowych, w patogenezę autyzmu, co jest zgodne z ustaleniami zgłoszonymi w kilku badaniach klinicznych związanych z autystycznymi cytokinami mózgu. Li i in. na przykład opracował metodę cytometrii przepływowej (multipleksowana analiza koralików) do pomiaru poziomu cytokin w ekstraktach mózgu (kory mózgowej). Wykazano, że cytokiny prozapalne (TNFa, IL-6 i czynnik stymulujący kolonie makrofagów granulocytów), cytokina Th1 (IFNy) i chemokina (IL-8) były znacznie zwiększone w mózgach pacjentów z ASD w porównaniu z tymi z grupy kontrolnej, które prawdopodobnie mogłyby sugerować zachowaną funkcję PA w etiologii cech autystycznych. Ostatnie badania przeprowadzone przez Ashood et al. poinformowano, że w porównaniu z dopasowanymi do wieku typowo rozwijającymi się dziećmi i dziećmi z niepełnosprawnościami rozwojowymi innymi niż autyzm, dzieci autystyczne zaobserwowano wzrost poziomu cytokin, który był związany z bardziej upośledzoną komunikacją i nieprawidłowymi zachowaniami. Podobnie, neuroinflamacja zarejestrowana dla grupy szczurów, którym PA podawano doustnie, jest zgodna z ustaleniami niedawnego badania MacFabe et al. który wykazał, poprzez analizę immunohistochemiczną tkanek mózgu od wewnątrzkomorowo wstrzykniętych szczurów Pa, niezwykłą reaktywną astrogliozę i aktywowany mikroglej, dostarczając w ten sposób dowodów na wrodzoną reakcję neurozapalną.
markery związane z Neuroprzekaźnictwem
wiele linii dowodów sugeruje, że układ Gabaergiczny jest zaburzony w mózgach osób z autyzmem i że zmienione zahamowanie w sieci może wpływać na zdolność postrzegania ekspresji emocjonalnej . W rzeczywistości wyniki niniejszej pracy ujawniły znaczne obniżenie poziomu GABA, serotoniny i dopaminy w homogenizatorach mózgu szczurów leczonych PA. Spadek odnotowany dla serotoniny i dopaminy w mózgu jest rzeczywiście niezgodny z poprzednim badaniem przeprowadzonym przez Narita et al. które zgłaszały wzrost stężenia serotoniny w hipokampie i dopaminy w korze czołowej u szczurów, którym podawano talidomid i kwas walproinowy jako dwa potencjalne teratogeny wywołujące autyzm. Tę rozbieżność można przypisać różnicom związanym z wiekiem. W rzeczywistości, podczas gdy zwierzęta w pracy Narita et al. te dwa teratogeny podawano w dniach embrionalnych (E)2, E4, E7, E9 i E11, w niniejszym badaniu eksperymentowano z 21-dniowymi szczurami. Podobne zmniejszenie obserwowano wcześniej w kilku badaniach obrazowych dotyczących wiązania transportera serotoniny lub retencji tryptofanu u pacjentów z autyzmem, takich jak Praca Azmitia i wsp. które informowały o obniżeniu systemu serotoninowego w mózgu u pacjentów z autyzmem i dostarczyły immunocytochemicznych dowodów na zwiększenie aksonów 5-hydroksytryptofanu (5-HT) (transportera immunoreaktywnego do 5 – HT) pośmiertnych tkanek mózgu pobranych od dawców autystycznych w wieku od 2,8 do 29 lat w porównaniu ze zdrowymi kontrolami. U dawców autystycznych w wieku ośmiu lat i starszych wykryto kilka rodzajów dystroficznych aksonów 5-HT w polach terminacji. Winter et al. donoszono również o podobnym spadku serotoniny i dopaminy po prenatalnej infekcji wirusowej, potencjalnie modelując zakłócenia, które występują u pacjentów ze schizofrenią i autyzmem.
spadek odnotowany w niniejszym badaniu w odniesieniu do dopaminy jest również zgodny z wcześniejszym badaniem Garnier et al. który zarejestrował podwyższoną hydroksylazę dopaminową i kwas homowanilinowy (HVA) u dzieci autystycznych i zgłosił udział dysfunkcji dopaminy w wytwarzaniu objawów autystycznych. Wreszcie, obserwowane zmniejszenie adrenaliny i noradrenaliny jest zgodne z zarejestrowanym spadkiem dopaminy, jako ważnego neuroprzekaźnika dla normalnych funkcji w mózgu i służy jako prekursor obu.
markery Pro-apoptozy
Tabela 7 pokazuje podwyższony poziom kaspazy-3, markera pro-apoptotycznego i HSP70 jako białka wywołanego stresem w homogeniatach mózgu szczurów leczonych PA w porównaniu z grupami kontrolnymi. Podobny wzrost kaspazy-3 odnotowano ostatnio przez Olczak i wsp. who dostarczyła dowodów na wzrost kaspazy-3 w rozwoju mózgów szczurów jako neurotoksyczne działanie thimerosalu, związku rtęciowego zaangażowanego w etiopatologię autyzmu. Wzrost ten można przypisać dysfunkcji mitochondriów, zaburzeniu BBB i / lub apoptozie, które są neurotoksycznymi markerami PA. Stao i in. poinformowano, że zakłócenie BBB jest wczesnym zdarzeniem, po którym często następuje zwiększona ekspresja HSP70 i apoptoza. Spekulują, że kwas 3-nitropropionowy uszkadza komórki śródbłonka, prowadząc do obrzęku naczyń krwionośnych i apoptozy. Wyniki niniejszej pracy wydają się potwierdzać takie spekulacje, dając dowody na bardzo znaczący wzrost długości ogona, momentu ogonowego (test DNA komety) i fragmentacji DNA u szczurów leczonych PA w porównaniu z nieleczonymi grupami kontrolnymi (Tabela 7 i rysunek 1).
spośród 402 korelacji Pearsona między 32 mierzonymi parametrami, tylko te reprezentujące znaczące korelacje między MD jako markerem stresu oksydacyjnego, głównym mechanizmem neurotoksyczności PA i innymi parametrami przedstawiono na fig. 2 i 3. Łatwo zauważyć, że istnieją pozytywne skojarzenia między MD mózgu a krótkołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi (PA i kwas octowy), markerami prozapalnymi (TNFa, INFy, IL-6 i HSP70) i markerami proapoptotycznymi (caspase3, długość i moment ogona DNA). Zaobserwowano ujemne korelacje między MD i GPX, GSH, długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi i neuroprzekaźnikami (GABA, 5-HT, dopamina, adrenalina i nor-adrenalina). Może to sugerować, że zwiększony stres oksydacyjny, status ostatnio zgłaszane wywierać zarówno etiologiczne i kliniczne znaczenie w autyzmie, jest najważniejszym mechanizmem neurotoksyczności PA.
spośród 32 badanych parametrów, tylko 11 wykazuje wyjątkowo wysoką czułość i swoistość (> 80%) mierzoną za pomocą analizy ROC (dane nie są pokazane). Wartości AUC (od 0,688 do 1) są statystycznie zadowalające i wskazują te parametry (wymienione w tabeli 8) jako markery neurotoksyczności PA.
ogólnie, sugerowana etiologia cech autystycznych u szczurów podawanych doustnie PA, podobnie jak uczestnicy niniejszego badania, może znaleźć poparcie w najnowszym badaniu Ossenkopp et al. który wykazał, że 500 mg/kg dootrzewnowego podawania PA może produkować zarówno warunkowego unikania smaku i warunkowego unikania miejsca u szczurów jako dwa zachowania autystyczne. Ponadto dostarczył on wystarczających dowodów na zachowane neurotoksyczne efekty PA podczas rozwoju mózgów szczurów, sugerując w ten sposób, że tę jelitową toksynę bakteryjną i skomercjalizowany dodatek do żywności można uznać za znaczący składnik epigenetyczny, który może przyczyniać się do alarmujących wskaźników, z którymi wzrasta autyzm. Co więcej, doustnie podawany PA stosowany w niniejszym badaniu może wskazywać na połączenia między osią jelita a mózgiem a patogenezą autyzmu, a z kolei na potencjalne obiecujące możliwości, jakie te powiązania mogą zaoferować dla farmaceutycznych i / lub żywieniowych podejść do leczenia i zapobiegania autyzmowi.