flera paralleller har uttryckligen dragits mellan mekanismer för neuroutvecklingssjukdomar och miljöneurotoxicitet i ny forskning. Faktum är att litteraturen ger gott om bevis för sammanhängande vägar som resulterar i neuronal celldöd. Utmaningarna för tidigt ingripande och förebyggande av sådana försvagande förhållanden inkluderar subklinisk upptäckt av förolämpning i populationer i riskzonen och att definiera de specifika neurala målen som är involverade i processen. I detta sammanhang kan experimentella studier på djurmodeller ge värdefulla data om bestämning av regional och cellulär sårbarhet för särskilda neuroutvecklingssjukdomar och identifiering och hantering av kliniska biomarkörer.
oxidativa stressmarkörer
resultaten av denna studie avslöjade en signifikant ökning av MD, en signifikant markör för oxidativ stress, med en samtidig minskning av katalas, GSH och GPX i hjärnhomogenaten hos de pa-behandlade råttorna, vilket bekräftade rollen av oxidativ stress i etiologin av autism (Tabell 1). Detta senare fynd överensstämmer med tidigare beskrivna resultat som rapporterar att medan rödcellslipoxidation är dubbelt så hög bland autistiska barn än i åldersmatchade kontroller, är GSH, GPX och katalas signifikant lägre .
Zoroglu et al. 2004 tillskrivna antioxidantminskningar till lägre produktion eller högre konsumtionshastigheter, vilket innebär större sårbarhet hos den autistiska hjärnan för oxidanter. Resultaten är också i linje med en ny studie på hjärnregioner som rapporterade en signifikant ökning av lipidhydroperoxidnivåer i cerebellum och temporal cortex hos autistiska barn . Liknande resultat registrerades också för djurmodellen av MacFabe et al. som visade förhöjda lipidperoxider och lägre GSH-nivåer, GPX-och GRX-aktiviteter, tillsammans med typisk kognitiv funktionsnedsättning, repetitivt beteende, objektriktat beteende och socialt beteende hos råttor till vilka PA administrerades intraventrikulärt .
resultaten avslöjade också en ökning av CK och en minskning av LDH, två enzymer relaterade till energimetabolism (Tabell 2). Dessa resultat är i linje med resultaten från en tidigare studie av Al-Mosalim et al. det rapporterade lägre ATP-nivåer i röda blodkroppar tillsammans med förhöjda laktat-och CK-aktiviteter i plasma hos saudiska autistiska barn jämfört med åldersmatchade kontroller. Vidare kan aktiveringen av hjärn-CK som observerats i den aktuella studien lätt relateras till de signifikanta ökningarna i aktiviteterna för Na+/K+ ATPas och Ca2+/Mg2+ ATPas och den markerade minskningen av uttrycket av mitokondriella elektrontransportkedjor (ETC) – komplex i olika regioner i hjärnan hos autistiska ämnen jämfört med deras åldersmatchade kontroller och föreslår bidraget från dessa enzymer till den onormala energikretsen som fungerar i autism .
Lipidprofilmarkörer
det finns ett växande intresse för ny forskning om de potentiella rollerna för N-3 fleromättad fettsyra (PUFA) docosahexansyra (DHA) och föregångare eikosapentaensyra (EPA) med avseende på hjärnstruktur, funktion och mental hälsa hos människor . DHA är den vanligaste PUFA i hjärnmembranfosfolipider, vilket indikerar dess roll i membranfluiditet och tillhörande metaboliska och neurala aktiviteter. Faktum är att DHA är särskilt koncentrerad vid neurala synapser, platser för signalering av neurotransmittor. Omega – 6 PUFA arakidonsyra (AA) finns också rikligt i hjärnan, vilket återspeglar en nyckelroll i hjärnans struktur och funktion. På samma sätt anses AA-föregångaren, gamma-linolensyra (yLA) och n-3 DHA-föregångaren EPA alla spela nyckelroller i hjärnans funktion, särskilt via syntesen av eikosanoider som har antiinflammatoriska, antitrombotiska och vasodilaterande egenskaper . När det gäller den aktuella studien indikerade resultaten liknande korrelationer mellan nivåerna av PA och ättiksyra som kortkedjiga fettsyror och långkedjiga (LC)-PUFA i hjärnhomogenaten hos både de behandlade och obehandlade råttgrupperna (tabell 3). Det kunde lätt observeras att medan PA och ättiksyra var signifikant förhöjda, minskade LC-PUFA signifikant i hjärnhomogenaten hos de PA-behandlade råttorna jämfört med de obehandlade kontrollerna. Baserat på denna observation kan utarmningen som registrerats för de flesta LC-PUFA-nivåer förmodligen tillskrivas hjärndysfunktionen hos de autistiska patienterna och föreslår att kosttillskott med LC-PUFA kan hjälpa till med hanteringen av barndomsbeteende och inlärningssvårigheter relaterade till autism.
dessutom, och med tanke på att hjärnan ofta rapporteras kunna syntetisera endast några fettsyror och att de flesta fettsyror följaktligen måste passera genom blodet in i hjärnan, kan de data som erhållits i detta avseende lätt kopplas till autism. Faktiskt, El-Ansary et al. tidigare tillhandahöll troliga länkar som relaterade förekomsten av lägre PA i plasma hos autistiska patienter till förhöjda nivåer av PA i hjärnan. De tillskrev den lägre plasma PA till den höga tillströmningshastigheten från blod till hjärna. I själva verket, och jämfört med andra fettsyror, rapporterades propionat tidigare att korsa BBB med ett hjärnupptagningsindex på 43,53 och ett lågt Km-värde på 2,03 . Eftersom ju lägre Km, desto högre affinitet hos transportörerna för substraten, är ett upptagningsindex på 43, 53% och ett Km-värde på 2, 03 tillräckligt för att underlätta penetrationen av propionat i hjärncellen, vilket kan förklara höjden av PA i hjärnhomogenaten hos de behandlade råttorna. Faktum är att data som erhållits från intraventrikulär administrering av PA till råttor, såsom de som presenteras i djurmodellen av MacFabe et al. , kan ge medel för att modellera ett antal aspekter som rör mänsklig ASD hos råttor. Data som genereras från djurmodellstudier där PA administreras oralt kan å andra sidan ge bevis för vikten av tarm-till-hjärnvägen i autismens etiopatologi och öppna nya möjligheter för utveckling av genomförbara farmaceutiska och/eller näringsmässiga metoder för behandling och förebyggande av autism.
fosfolipider berikade med omättade fettsyror (fosfatidyletanolamin (PE), fosfatidylserin (PS) och fosfatidylkolin (PC)) har ofta rapporterats vara väsentliga för hjärnans normala neurologiska funktion. Faktum är att neurodegeneration tidigare tillskrivits onormal metabolism av fosfolipider i hjärnan . Sammansättningen av erytrocytmembranfosfolipid har också visat sig korrelera med hjärnfosfolipidkomposition och vara en potentiellt användbar markör för neurologiska sjukdomar . De fosfolipider som undersöktes i det aktuella arbetet, nämligen PE, PS och PC, var signifikant lägre i hjärnhomogenaten hos pa-behandlade råttor än hos den obehandlade kontrollgruppen (Tabell 4). Detta kan hänföras till ett antal autistiska egenskaper, särskilt de som är relaterade till oxidativ stress och inflammatoriska svar, två mekanismer som ofta har rapporterats spela kritiska roller i autismens patofysiologi. Detta resultat är också i linje med de resultat som tidigare rapporterats av Pandey et al. visar att omega – 6-fosfolipider, såsom PC, uppvisade antiinflammatoriska egenskaper genom inhibering av TNFa och H2O2-inducerat mitogenaktiverat proteinkinas (MAPK) i neuroncellinjen SH-SY5Y och förhindrade fosforylering och aktivering av kärnfaktor-kappa B (NF-kappaB). Den betydande utarmning av hjärnan PE, PC, och PS i hjärnan homogenater av PA-behandlade råttor är också i överensstämmelse med resultaten nyligen rapporterats av El-Ansary et al. who beskrev en liknande utarmning när det gäller de fosfolipider i plasma hos autistiska patienter jämfört med åldersmatchade kontroller. Dessa depletioner av hjärnfosfolipider, liksom det underförstådda bidraget från PA-neurotoxicitet i autismens etiopatologi, överensstämmer också med hypotesen som tidigare framförts av Brown och Austin som föreslog dysregulerad fosfolipidmetabolism som den underliggande biologiska komponenten i autism.
neuroinflammationsrelaterade markörer
flera rapporter i litteraturen tyder på att en kombination av miljö-och eventuellt in utero-och autoimmuna riskfaktorer eller CNS-lokaliserad inflammation kan bidra till patogenesen av ASD . Resultaten av den aktuella studien visar tydligt höjningen av IL-6, TNFa och IFNy i hjärnhomogenaten hos pa-behandlade råttor (Tabell 5). Detta kan ge stöd för bidraget från PA-neurotoxicitet, som en miljöfaktor och metabolisk produkt av enteriska bakterier, till patogenesen av autism, vilket är i linje med de resultat som rapporterats i flera kliniska studier relaterade till autistiska hjärncytokiner. Li et al. har till exempel utvecklat en flödescytometrimetod (multiplexerad pärlanalys) för att mäta cytokinnivåer i hjärnan (cerebral cortex) extrakt. De visade att proinflammatoriska cytokiner (TNFa, IL-6 och granulocytmakrofagkolonistimulerande faktor), Th1-cytokin (IFNy) och kemokin (IL-8) ökade signifikant i hjärnan hos ASD-patienter jämfört med kontroller som förmodligen skulle kunna föreslå en konserverad funktion av PA i etiologin av autistiska egenskaper. En ny studie av Ashood et al. rapporterade att, jämfört med åldersmatchade typiskt utvecklande barn och barn med andra utvecklingshinder än autism, noterades autistiska barn att genomgå ökningar i cytokinnivåerna som var förknippade med mer nedsatt kommunikation och avvikande beteenden. På samma sätt överensstämmer neuroinflammationen som registrerats för den grupp råttor som PA administrerades oralt med resultaten från en ny studie av MacFabe et al. som visade, genom den immunhistokemiska analysen av hjärnvävnader från intracerebroventrikulärt pa-injicerade råttor, en anmärkningsvärd reaktiv astroglios och aktiverad mikroglia, vilket ger bevis för ett medfödd neuroinflammatoriskt svar.
neurotransmissionsrelaterade markörer
flera bevislinjer har föreslagit att det Gabaergiska systemet störs i hjärnan hos individer med autism och att förändrad hämning inom nätverket sannolikt kommer att påverka förmågan att uppfatta känslomässiga uttryck . Faktum är att resultaten av det nuvarande arbetet avslöjade markerade minskningar i GABA -, serotonin-och dopaminnivåerna i hjärnhomogenaten hos pa-behandlade råttor. Minskningen registreras för hjärnan serotonin och dopamin är, verkligen, i oenighet med en tidigare studie av Narita et al. som rapporterade en ökning av hippocampus serotonin och frontal cortex dopaminnivåer hos råttor till vilka talidomid och valproinsyra administrerades som två potentiella autisminducerande teratogener. Denna skillnad kan hänföras till åldersrelaterade skillnader. I själva verket, medan djuren i arbetet med Narita et al. fick de två teratogenerna på embryonala dagar (E)2, E4, E7, E9 och E11, experimenterade den aktuella studien med 21 dagar gamla råttvalpar. Liknande minskningar rapporterades tidigare i flera avbildningsstudier på serotonintransportörbindning eller tryptofanretention hos autistiska patienter, såsom arbetet med Azmitia et al. som rapporterade om en minskning av hjärnans serotoninsystem hos autistiska patienter och gav immunocytokemiska bevis för en ökning av 5-hydroxytryptofan (5-HT) axoner (immunoreaktiv till 5-HT – transportör) av postmortem hjärnvävnader tagna från 2,8-till 29-åriga autistiska givare jämfört med friska kontroller. I autistiska givare åtta år och äldre upptäcktes flera typer av dystrofa 5-HT-axoner i termineringsfälten . Winter et al. har också rapporterat en liknande minskning av serotonin och dopamin efter prenatal virusinfektion, potentiellt modelleringsstörningar som uppstår hos patienter med schizofreni och autism.
minskningen som registrerats i den aktuella studien med avseende på dopamin överensstämmer också med den tidigare studien av Garnier et al. vilket registrerade förhöjt dopaminhydroxylas och homovanillinsyra (hva) hos autistiska barn och rapporterade involvering av dopamindysfunktion i produktionen av autistiska symtom. Slutligen överensstämmer den observerade minskningen av adrenalin och noradrenalin med den registrerade minskningen av dopamin, som en viktig neurotransmittor för normala funktioner i hjärnan och fungerar som en föregångare till båda .
Pro-apoptosrelaterade markörer
Tabell 7 visar förhöjda nivåer av caspase-3, en pro-apoptotisk markör och HSP70 som ett stressinducerat protein i hjärnhomogenater hos pa-behandlade råttor jämfört med kontroller. En liknande ökning av caspase-3 har nyligen rapporterats av Olczak et al. who gav bevis för en ökning av caspase-3 vid utveckling av råtthjärnor som neurotoxiska effekter av timerosal, en kvicksilverförening involverad i autismens etiopatologi. Denna ökning kan hänföras till mitokondriell dysfunktion, störning av BBB och/eller apoptos, som är neurotoxiska markörer av PA. Stao et al. rapporterade att BBB-störningar är en tidig händelse som ofta följs av ökat HSP70-uttryck och apoptos. De spekulerar i att 3-nitropropionsyra skadar endotelceller, vilket leder till vasogent ödem och apoptos. Resultaten av det nuvarande arbetet verkar bekräfta sådan spekulation, vilket ger bevis för en mycket signifikant ökning av svanslängden, svansmomentet (komet-DNA-analys) och DNA-fragmentering i pa-behandlade råttor jämfört med de obehandlade kontrollerna (Tabell 7 och figur 1).
av 402 Pearsons korrelationer mellan de 32 uppmätta parametrarna visas endast de som representerar de signifikanta korrelationerna mellan MD som en markör för oxidativ stress, en viktig mekanism för PA-neurotoxicitet och de andra parametrarna i figurerna 2 och 3. Det kan lätt märkas att det finns positiva samband mellan hjärnans MD och kortkedjiga fettsyror (PA och ättiksyra), proinflammatoriska markörer (TNFa, INFy, IL-6 och HSP70) och pro-apoptotiska markörer (caspase3, DNA-svanslängd och moment). Negativa korrelationer observerades mellan MD och GPX, GSH, långkedjiga fettsyror och neurotransmittorer (GABA, 5-HT, dopamin, adrenalin och nor-adrenalin). Detta kan föreslå att ökad oxidativ stress, en status som nyligen rapporterats utöva både etiologisk och klinisk betydelse i autism, är den viktigaste mekanismen för PA-neurotoxicitet.
av de 32 studerade parametrarna visar endast 11 anmärkningsvärt hög känslighet och specificitet (>80%) mätt med ROC-analys (data visas inte). AUC-värden på (0,688 till 1) är statistiskt tillfredsställande för att föreslå dessa parametrar (listade i Tabell 8) som markörer för PA-neurotoxicitet.
sammantaget den föreslagna etiologin av autistiska egenskaper hos råttor oralt administrerad PA, liksom ämnena i den aktuella studien kunde hitta stöd i den senaste studien av Ossenkopp et al. som visade att 500 mg/kg intraperitoneal administrering av PA kunde producera både konditionerad smakundvikande och konditionerad platsundvikande hos råttor som två autistiska beteenden. Vidare gav det gott om bevis för de konserverade neurotoxiska effekterna av PA under utvecklingen av råtthjärnor, vilket tyder på att detta enteriska bakterietoxin och kommersialiserade livsmedelstillsats kan betraktas som en signifikant epigenetisk komponent som kan bidra till de alarmerande hastigheterna med vilka autism ökar. Dessutom kan den oralt administrerade PA som används i den aktuella studien peka på kopplingar mellan tarm-till-hjärnaxeln och patogenesen av autism och i sin tur till de potentiella lovande möjligheter som dessa länkar kan erbjuda för farmaceutiska och/eller näringsmässiga metoder för behandling och förebyggande av autism.