Studi metabolomik menemukan biomarker yang memprediksi autisme pada bayi baru lahir

Sebuah penelitian terbaru yang diterbitkan dalam jurnal Communications Biology menggunakan metabolisme 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 saat dewasa setelah didiagnosis ASD di masa kanak-kanak.

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

Model respons bahaya seluler (CDR)

Model Cellular Danger Response (CDR) menggambarkan jalur metabolisme yang menghubungkan pemicu stres lingkungan dan genetik dengan perubahan perkembangan dan ASD. CDR menyebar keluar dari titik paparan stresor, mengikuti berbagai perubahan dalam respons metabolik, inflamasi, otonom, endokrin, dan neurologis terhadap cedera atau stres tersebut.

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

ATP sebagai molekul pemberi sinyal

ATP adalah mata uang energi untuk semua makhluk hidup di Bumi. Sekitar 90% ATP dihasilkan di dalam mitokondria dan digunakan di semua jalur metabolisme. Di luar sel, eATP berfungsi sebagai molekul pembawa pesan, berikatan dengan reseptor yang responsif terhadap purin pada sel untuk memperingatkan bahaya dan memicu respons CDR umum.

ATP dalam metabolisme di ASD

Disregulasi metabolisme purin dan sinyal purinergik sebagai respons terhadap ATP telah diidentifikasi dalam penelitian eksperimental dan pada manusia serta didukung oleh analisis multi-omics. Peran eATP adalah kunci terhadap berbagai aspek perkembangan saraf yang berubah pada ASD, termasuk sel mast dan mikroglia, sensitisasi saraf, dan neuroplastisitas.

Hasil penelitian

Bayi dari kelompok pra-ASD dan kelompok biasanya berkembang (TD) tidak berbeda dalam paparan mereka terhadap faktor lingkungan selama kehamilan dan masa bayi. Sekitar 50% anak-anak pada kelompok pra-ASD menunjukkan regresi perkembangan dibandingkan dengan 2% pada kelompok TD. Usia rata-rata saat didiagnosis ASD adalah 3,3 tahun.

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

Temuan penelitian mengkonfirmasi bahwa ASD dikaitkan dengan profil metabolik yang berbeda dari anak-anak yang sedang berkembang, bervariasi berdasarkan usia, jenis kelamin, dan tingkat keparahan penyakit. Perubahan ini tercermin pada neurobiologi ASD yang abnormal.

Secara keseluruhan, data mungkin menunjukkan bahwa kegagalan pembalikan jaringan purin normal menyebabkan kegagalan pembalikan jaringan GABAergic. Hilangnya koneksi penghambatan mengurangi redaman alami, sehingga memungkinkan sinyal kalsium menjadi terlalu tereksitasi di jaringan RAS.

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