Studi metabolomik menemukan biomarker yang dapat memprediksi autisme pada bayi baru lahir

Sebuah studi terkini yang diterbitkan dalam jurnal Communications Biology menggunakan metabolomik pada bayi baru lahir untuk mengidentifikasi penanda yang dapat memprediksi perkembangan gangguan spektrum autisme (ASD).

Biomarker untuk ASD

Anak-anak dengan ASD mengalami kesulitan dalam interaksi sosial, bahasa, dan minat atau pola perilaku yang terbatas atau berulang. Bahkan dengan pengobatan, hanya 20% dari mereka yang hidup mandiri sebagai orang dewasa setelah didiagnosis dengan ASD di masa kanak-kanak.

Penelitian sebelumnya telah mengidentifikasi penanda metabolik dan biokimia untuk ASD pada anak-anak dan orang dewasa yang bervariasi menurut usia, jenis kelamin, dan tingkat keparahan gejala. Banyak dari penanda ini terkait dengan struktur dan fungsi otak, sistem kekebalan tubuh, sistem saraf otonom, dan mikrobioma. Namun, tidak ada satu pun faktor genetik atau lingkungan yang menjelaskan semua kasus ASD pada anak-anak.

Model respons bahaya seluler (CDR)

Model respons bahaya seluler (CDR) menggambarkan jalur metabolisme yang menghubungkan stresor lingkungan dan genetik dengan perubahan perkembangan dan ASD. CDR meluas dari titik paparan stresor ke luar, mengikuti berbagai perubahan dalam respons metabolik, inflamasi, otonom, endokrin, dan neurologis terhadap cedera atau stres ini.

ASD lebih mungkin terjadi setelah CDR ketika stresor terjadi pada masa janin atau anak usia dini. Stresor ini memengaruhi empat area yang merupakan bagian dari CDR: mitokondria, stres oksidatif, imunitas bawaan, dan mikrobioma. Adenosin trifosfat ekstraseluler (eATP) merupakan pengatur mendasar dalam semua jalur CDR.

ATP sebagai molekul sinyal

ATP merupakan sumber energi bagi semua makhluk hidup di Bumi. Sekitar 90% ATP dihasilkan di dalam mitokondria dan digunakan dalam semua jalur metabolisme. Di luar sel, eATP berfungsi sebagai molekul pembawa pesan, yang mengikat reseptor yang responsif terhadap purin pada sel untuk memperingatkan adanya bahaya dan menimbulkan respons CDR yang menyeluruh.

ATP dalam metabolisme pada ASD

Metabolisme purin yang tidak teratur dan sinyal purinergik sebagai respons terhadap ATP telah diidentifikasi dalam penelitian eksperimental dan manusia serta dikonfirmasi oleh analisis multiomik. Peran eATP adalah kunci bagi berbagai aspek perkembangan saraf yang berubah pada ASD, termasuk sel mast dan mikroglia, sensitisasi saraf, dan neuroplastisitas.

Hasil penelitian

Bayi dalam kelompok pra-ASD dan kelompok dengan perkembangan normal (TD) tidak berbeda dalam paparan mereka terhadap faktor lingkungan selama kehamilan dan masa bayi. Sekitar 50% bayi dalam kelompok pra-ASD menunjukkan kemunduran perkembangan dibandingkan dengan 2% dalam kelompok TD. Usia rata-rata saat diagnosis ASD adalah 3,3 tahun.

Metabolit meningkat di atas rata-rata pada kelompok kelahiran ASD dan terus meningkat lebih dari setengahnya pada usia lima tahun dibandingkan dengan kelompok kelahiran. Metabolit ini mencakup molekul stres dan purin 7-metilguanin, yang melapisi mRNA yang baru terbentuk.

Temuan studi tersebut menegaskan bahwa ASD dikaitkan dengan profil metabolik yang berbeda dari anak-anak yang tumbuh normal, bervariasi menurut usia, jenis kelamin, dan tingkat keparahan penyakit. Perubahan ini tercermin dalam neurobiologi ASD yang abnormal.

Secara keseluruhan, data tersebut dapat menunjukkan bahwa kegagalan untuk membalikkan jaringan purin menyebabkan kegagalan untuk membalikkan jaringan GABAergik. Hilangnya koneksi penghambatan mengurangi peredaman alami, sehingga memungkinkan rangsangan berlebihan pada sinyal kalsium dalam jaringan RAS.

Penelitian di masa mendatang dapat menggunakan temuan ini untuk mengembangkan alat skrining yang lebih baik bagi bayi baru lahir dan balita untuk mengidentifikasi mereka yang berisiko mengalami ASD. Hal ini dapat membantu identifikasi dan intervensi dini bagi anak-anak yang terkena dampak, yang pada akhirnya meningkatkan hasil pengobatan dan mengurangi prevalensi ASD.