2 апреля – международный день информирования об аутизме. Мы уже публиковали 10 фактов об этой болезни, а сегодня мы решили напомнить вам, какие новости в науке об аутизме были за последнее время.
Аутизм на МРТ
Американские неврологи из Университета Северной Каролины вместе с соавторами смогли найти новый более-менее надёжный и инструментально измеримый диагностический признак аутизма на ранней стадии. Им оказалось повышенное количество спинномозговой жидкости в головном мозге. Об этом сообщает сайт медицинского подразделения Университета (UNC Health Care), сама же статья опубликована в журнале Вiological Psychiatry.
По словам авторов исследования, еще четыре года назад на небольшой группе было показано повышенное содержание жидкости, но тогда малое количество данных не позволило сделать вывод. В новом исследовании авторы при помощи МРТ определяли количество спинномозговой жидкости вне вещества мозга у детей в возрасте от 6 месяцев до года, тогда, когда диагноз «аутизм» еще невозможно поставить (обычное время постановки диагноза – 24 месяца).
Эта работа неврологов охватила 343 ребенка, 221 из которых имело более высокий риск развития заболевания (для детей, у которых есть старшие братья и сестры, страдающие аутизмом, риск получить это заболевание увеличивается). Авторы показали, что повышенное количество спинномозговой жидкости в возрасте 6-12 месяцев является достаточно надёжным признаком (70%) того, что через год малышу поставят диагноз «аутизм» (если быть точным, то «расстройство аутистического спектра).
Дианостика по скорости роста коры
Новую работу выполнила коллаборация учёных из большого количества университетов США и Канады (среди них – университеты Вашингтона, Миннесоты, Квебека и другие). Авторы воспользовались фактом, что в том случае, когда в семье есть несколько детей, и у старшего диагностировано расстройство аутистического спектра, вероятность того, что аутизм возникнет и у младшего ребёнка, гораздо выше. Статья опубликована в Nature.
Исследователи отобрали 106 детей с таким высоким семейным риском аутизма, 42 ребёнка с низким риском и проводили им сканирование МРТ в состоянии сна в возрасте между 6 и 12 месяцами с последующим наблюдением и на втором году жизни. У 15 маленьких пациентов из группы риска в возрасте двух лет был диагностирован аутизм.
Тщательный анализ МРТ показал наличие аномалии: у детей с аутизмом в некоторых областях коры головного мозга наблюдается слишком ускоренный рост. Авторы исследования рассчитали 78 таких областей, 40 из которых вносили особенно большой вклад в общую картину. На основе исследований сделана предсказательная модель, которая на основе МРТ новорождённых первого года жизни делает вывод о вероятности развития у них аутизма в возрасте двух дет. Точность такой модели оказалась весьма высокой: положительная предсказательная ценность — 81%.
Главный ген аутизма
Новая работа группы из Калифорнийского университета в Сан-Франциско сосредоточилась на одном из генов, SCN2A, связь которого с аутизмом выявилась в ходе полноэкзомного секвенирования. SCN2A, к слову, кодирует натриевый канал NaV1.2.
Судя по работе, опубликованной в Biological Psychiatry, этот ген может стать «розеттским камнем» в молекулярной биологии аутизма, поскольку нарушения в нём вызывают не только расстройства аутического спектра (РАС), но и другие проблемы, например, эпилепсию детского возраста.
Авторы изучили 148 вариантов гена в 148 семьях с наследственными РАС (117 уникальных вариантов). Оказалось, что мутации, вызывающие повышенную экспрессию белка NaV1.2, способствуют развитию эпилепсии детского возраста, а мутации, снижающие экспрессию NaV1.2, приводят к расстройствам аутистического спектра.
Гены и аутизм
Появилось разъяснение того, какие генетические механизмы ответственны за слабую социализацию аутистов в обществе. Исследователи из медицинского центра диякониссы Бет Израэль (BIDMC) определили, какой именно ген из какой специфической популяции клеток мозга связан с одной из общих форм расстройств аутистического спектра. Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает нейробиологические основы общительности и может стать первым шагом в сторону создания генной терапии для пациентов с аутизмом.
Мэттью Андерсон (Matthew P. Anderson), возглавляющий отделение нейропатологии в BIDMC, и его коллеги сосредоточились на гене UBE3A (кодирует фермент убикветин-лигазу, отвечающую за удаление ненужных белков), увеличение копий которого вызывает одну из форм аутизма у человека (он находится в хромосоме 15q). А вот отсутствие этого гена, наоборот, приводит к синдрому Ангельмана – генетическому заболеванию, которое проявляется излишней общительностью, склонностью к эпилептическим припадкам, задержке умственного развития и специфическому расстройству движений, которые становятся похожими на движения марионетки. В своей предыдущей работе команда Андерсона продемонстрировала, что у мышей с лишними копиями гена UBE3A нарушается всяческое взаимодействие со своими сородичами.
«В этом исследовании мы хотели определить, «кто виноват» в дефиците социального поведения и как в этом замешан UBE3A. Мы сами смоделировали эксперимент и не только внедрили ген в конкретные области мозга мыши, но и даже смогли направить его в специфические типы клеток, чтобы проверить, какие из них, главным образом, регулируют общительность», — говорит Андерсон. Подробнее: здесь.
Машинное обучение и гены аутизма
Учёные из Принстонского университета разработали новый подход на основе машинного обучения с использованием функциональной карты мозга для анализа полного генома человека и предсказания генов, которые могут быть связаны с аутистическими расстройствами. По результатам такого анализа число генов, связанных с этим расстройством увеличилось с 65 до 2500 генов. Результаты опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Новый подход был валидирован в независимом исследовании «случай-контроль». Исследователи также создали удобный и интерактивный веб-портал, где любой биомедицинский исследователь, биоинформатик или клиницист может получить доступ к данным и изучить результаты исследования. Подробнее – здесь.
Минус одна гипотеза
Одна из гипотез возникновения расстройств аутического спектра гласит: мозг аутиста слишком слабо реагирует на раздражители извне. Эта гипотеза подразумевает, что реакция нейронов коры головного мозга на «входящие» сигналы непостоянна и непоследовательна, откуда и берётся неправильное восприятие реальности и слабое социальное развитие. Новое экспериментальное исследование нейробиологов из Университета Рочестера, опубликованное в Cerebral Cortex, похоже, разрушает эту гипотезу.
Для исследования авторы отобрали 20 детей и подростков с расстройствами аутического спектра и 20 здоровых детей. Все участники (возраст от 7 до 15 лет) обладали нормальным зрением (этот показатель был очень важным для эксперимента). В ходе работы все участники проходили стимуляцию зрительной и соматосенсорной коры.
Зрительная кора стимулировалась периодическим показом на одну секунду контрастного яркого черно-белого абстрактного изображения (каждый участник получил по сотне стимулов), соматосенсорная кора стимулировалась специально созданным вибратором, выдающим виброимпульсы по 50 миллисекунд на предплечье. Испытуемые получили по 500 импульсов.
Всё это время участникам эксперимента снимали электроэнцефалограмму на 70 электродах, что, по мнению авторов работы, позволяет точнее фиксировать активность мозга, чем фМРТ.
Результаты исследования оказались неутешительными для теории: мозг детей-аутистов реагирует на внешние стимулы точно так же полно, как и мозг здоровых детей. Судя по всему, одной теорией возникновения аутизма стало меньше.
Фекальная трансплантация
Небольшое исследование, проведённое неврологами из Университета Огайо, показывает, что детям с тяжёлыми формами аутизма может помочь… фекальная трансплантация. Причём, не только с желудочно-кишечными симптомами, но и с поведенческими. Результаты данных 18 пациентов опубликованы в журнале Microbiome.
Тяжёлые формы аутизма часто сопровождаются кишечными симптомами, тяжёлыми расстройствами желудочно-кишечного тракта: диареей, болями в животе. Авторы работы, зная, что при подобных расстройствах ЖКТ другой этиологии помогает так называемая фекальная трансплантация (заселение кишечника донорским микробиомом), решили проверить гипотезу в работе с детьми-аутистами.
В исследование включили 18 детей в возрасте от 7 до 16 лет с тяжёлой степенью аутизма и сопутствующими расстройствами ЖКТ. Некоторые СМИ называют их добровольцами, но это, конечно, не так: информированное согласие на эксперимент дали их родители.
В ходе исследования дети сначала прошли курс двухнедельной антибиотикотерапии, которая уничтожила почти всю микробиоту в их кишечнике, после чего получали донорскую микробиоту в виде замешанных в смузи высушенных и измельченных фекалий здоровых детей (нет, это не пахнет и не влияет на вкус). После семи-восьми недель терапии авторы оценивали и желудочно-кишечные симптомы, и общие аутистические симптомы.
Оказалось, что фекальная трансплантация не только помогает справиться с диареей и болью в животе (средний балл симптомов уменьшился на 82 процента), но и облегчает общие симптомы — из детской шкалы симптомов аутизма CARS, на 22 процента сразу после окончания терапии и на 24 процента через восемь недель. Это очень обнадёживающие результаты, хотя и требующие дальнейших подтверждений и новых исследований.
Витамин D
Согласно новому исследованию, проведенному на мышах, приём витамина D во время беременности может предотвратить признаки аутизма у потомства. Давая беременным мышам дополнительный витамин D, исследователи из Университета Квинсленда обнаружили, что это защищает мышат от развития аутизма. Работа опубликована в журнале Molecular Autism.
«Исследование предоставляет новые свидетельства ключевой роли витамина D в развитии мозга. Мы воспользовались широко известной моделью развития аутизма. В процессе исследования модельные мыши вели себя ненормально и показывали дефицит в социальном взаимодействии, базовом обучении и стереотипном поведении. Мы обнаружили, что беременные самки, получавшие активную форму витамина D, производили на свет потомство, у которого перечисленные нарушения не развивались», — говорит ведущий исследователь, профессор Дэррил Эйлс из Института мозга Квинслендского университета.
Несмотря на позитивные результаты на мышах, мы хотим предостеречь беременных женщин от бесконтрольного употребления витамина D без рекомендаций врача.
Аутизм как нехватка аминокислот
Как возникают расстройства аутистического спектра? До настоящего момента причины не знали и «обвиняли» взаимодействия генов, редкие мутации, врожденные дефекты. А оказалось, что виноват транспорт аминокислот в мозг. Молекулы плохо проходят через гемато-энцефалический барьер, и из-за этого развиваются расстройства аутистического спектра. Учёные из Австрийского института наук и технологий, которые занимались этой проблемой, опубликовали исследование в Cell.
В гетерогенных заболеваниях, таких как аутизм, трудно выявить найти какие-то конкретные повреждённые участки ДНК. Исследователи обнаружили мутации в гене SLC7A5 у пациентов с аутизмом, рождённых от близкородственных браков. А SLC7A5, в свою очередь, транспортирует в мозг аминокислоты с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин и валин).
В эксперименте исследователи удалили SLC7A5 на ГЭБ у мышей. После этого уровень аминокислот в мозге грызунов понизился, синтез белка в нейронах нарушился. Постепенно произошли изменения в поведении животных, характерные для аутизма. Затем учёные доставляли необходимые аминокислоты прямо в мозг мышей в течение трёх недель, и постепенно социальное поведение мышей улучшилось.