Depistarea autismului prin analiza urinei, folosind metabolitul microbian intestinal
Un studiu pilot a constatat că metabolitul derivat din microbiota intestinală, la niveluri ridicate, poate identifica numeroase cazuri de autism la copii, sugerând posibilitatea dezvoltării unui instrument simplu de screening bazat pe urină și un nou subtip propus de ASD legat de disfuncția microbiomului.
Un studiu recent publicat în Molecular Psychiatry a investigat dacă concentrațiile urinare de metaboliți derivați din microbiota (MDMs) pot distinge obiectiv copiii cu tulburare de spectru autist (ASD) de cei tipic dezvoltați.
ASD este o condiție neurodezvoltamentală complexă caracterizată prin dificultăți timpurii în comunicarea socială, interese restrânse și comportamente repetitive. Prezentarea simptomatică și severitatea variază semnificativ, existând un spectru care se extinde de la indivizi cu nevoi de suport profund până la cei cu dificultăți relativ ușoare care pot funcționa independent. ASD apare din interacțiuni complexe între factori genetici și de mediu.
În ultimele decenii, prevalența ASD în Statele Unite a crescut dramatic, punând o presiune tot mai mare asupra familiilor, sistemelor de sănătate și serviciilor de suport. Deși aproximativ 10% dintre cazuri sunt asociate cu sindroame genetice identificabile, cauzele subiacente ale celor mai multe cazuri rămân necunoscute. Având în vedere această heterogenitate, cercetătorii consideră din ce în ce mai mult că identificarea subtipurilor biologic distincte de ASD este un pas cheie în dezvoltarea strategiilor terapeutice țintite.
Deși intervențiile comportamentale timpurii sunt cele mai eficiente în primii doi ani de viață, diagnosticele au loc, de obicei, mult mai târziu. Această întârziere subliniază necesitatea urgentă a instrumentelor de screening precoce, non-invazive, care să permită intervenții la timp și să reducă impacturile clinice și economice pe termen lung.
Un subset substanțial de indivizi cu ASD suferă de simptome gastrointestinale cronice, care adesea paralelează cu severitatea ASD și apar în primii trei ani de viață. Dovezi consistente demonstrează disbioză intestinală în ASD, cu profile microbiene distincte comparativ cu cei neurotipici. Această disbioză alterează căile metabolice și imune, inclusiv producția de acizi grași cu lanț scurt (SCFA), citokine și neurotransmițători, susținând o legătură mecanică posibilă între microbiota intestinală și neurodezvoltare prin axa intestin-creier.
Metabolitii microbiali precum p-cresol și sulfatul de indoxil sunt găsiți la niveluri mai ridicate la persoanele cu ASD. Acești compuși pot afecta sănătatea intestinală, funcția imunitară și semnalizarea cerebrală, în special atunci când sunt prezenți în cantități mari în primii ani de viață. Prin urmare, este necesar să se identifice markeri microbieni și metabolici specifici care ar putea ajuta la distincția diferitelor tipuri de ASD și să sprijine diagnosticul mai devreme sau tratamentele mai țintite.
Studiul actual a dezvoltat un test de screening biomedical pentru ASD, măsurând MDM-urile în urina copiilor cu ASD și a celor tipic dezvoltați. Un total de 52 de copii cu ASD și 47 de copii tipic dezvoltați, cu vârste cuprinse între 2 și 11 ani, au fost recrutați din patru locații din SUA. Diagnosticele ASD au fost confirmate de evaluatori experți folosind Childhood Autism Rating Scale și Social Responsiveness Scale-2 (SRS-2; scor >68). Au fost colectate probe de urină.
Extracția de metaboliti și analiza prin cromatografie lichidă – spectrometrie de masă (LC-MS) au fost efectuate conform protocoalelor standard, iar metabolitii au fost adnotați și cuantificați în raport cu creatinina urinară. O abordare inițială LC-MS nețintită a fost folosită pentru descoperire, urmată de o analiză LC-MS cantitativă țintită.
O analiză multivariată nouă, Microbially-Derived Metabolite System™ (MDM System™), a fost creată pentru a identifica copiii cu ASD care prezintă disbioză intestinală. Concentrația MDM a fiecărui participant a fost comparată cu intervalul TD; scorurile reflectau numărul de MDM-uri ridicate.
Profilele metabolite microbiene distincte diferențiază copiii cu ASD de cei tipic dezvoltați. Ambele grupuri, TD și ASD, au fost corelate pe vârstă, iar grupul TD a fost echilibrat din punct de vedere al genului. Nu au fost găsite diferențe semnificative între sexe în analiza metabolitilor. Analiza s-a concentrat pe metabolitii produși microbiani, grupați ca derivați din fenilalanină, derivați din triptofan sau drojdie/alte surse.
Șase metaboliti derivați din fenilalanină și opt derivați din triptofan au fost semnificativ ridicați în ASD, cu creșteri variind între 29% și 1882%. Mulți participanți ASD aveau niveluri de metaboliti mai mari decât toate cazurile TD. Arabinitol, un metabolit de drojdie, a fost de asemenea cu 51% mai ridicat în ASD, în timp ce N-formil metionina a fost cu 70% mai scăzută. Aceste descoperiri subliniază un profil metabolic distinct în ASD.
Majoritatea participanților ASD aveau niveluri foarte ridicate de metaboliti derivați din triptofan sau fenilalanină, sau ambele, comparativ cu copii TD. Creșterile de arabinitol și scăderea de N-formil metionină au co-ocurat adesea într-un subgrup de participanți ASD. Cu excepția N-formil metioninei, nivelurile metabolitilor erau în general mai ridicate în ASD.
Scorul Total MDM System™, care reflectă numărul de metaboliti foarte ridicați per participant, a avut o medie de 3.3 în ASD și 0 în TD. Folosind un prag de un metabolit ridicat, analiza semiquantitativă a atins o sensibilitate de 90% și o specificitate de 100% pentru ASD.
Nu a existat o corelație semnificativă între Scorul Total MDM și vârstă în ASD. Modelele multivariate, inclusiv Fisher Discriminant Analysis (FDA), rețele neuronale și Naïve Bayes, au realizat constant o acuratețe diagnostică înaltă, cu valori ale ariei sub curba caracteristicilor primitoare de până la 0.86.
Analiza univariată a identificat zece metaboliti, majoritatea legate de fenilalanină și triptofan, ca fiind semnificativ mai ridicate în ASD. Unele, precum p-cresol, erau ridicate doar într-un subset de cazuri ASD, iar limitele de detecție au influențat rezultatele pentru anumite compuși.
Metaboliti precum p-cresol și acidul indol-3-propionic au oferit o separare puternică a grupurilor. Deși un număr substanțial de participanți ASD aveau metaboliti crescuți derivați din triptofan sau fenilalanină, creșterile metabolitilor de drojdie erau mai puțin frecvente. Metabolitii foarte corelați, precum acidul indol propionic și beta-carbolina, reflectă probabil disbioza microbiană mai degrabă decât expunerea externă. Metabolitii cu multe probe nedetectabile au contribuit mai puțin la algoritmul MDM System™.
În analiza cantitativă țintită, MDM System™ a avut o specificitate de 100% și o sensibilitate de 78%, demonstrând reproducibilitatea metodologiei generale, deși performanța a fost mai scăzută decât în analiza semiquantitativă inițială.
