Расстройства аутистического спектра (РАС) представляют собой совокупность нейропсихиатрических нарушений, характеризующихся трудностями в социальных взаимодействиях и особенностями интересов, вызывающих широкий спектр инвалидности. Они обычно проявляются в нарушениях речи, повторяющемся и/или компульсивном поведении, гиперактивности, тревоге и трудностях адаптации к новым условиям, а также могут сопровождаться когнитивными нарушениями [American Psychiatric Association, 2013]. Высокая гетерогенность клинической картины делает диагностику РАС сложной и неопределенной, особенно на ранних стадиях развития нарушения [Zwaigenbaum, 2018]. Открытие и разработка надежных биомаркеров — искусственных индикаторов клинического состояния для диагностики и определения тяжести РАС облегчили бы раннюю диагностику и обеспечили первоочередную поддержку для наиболее уязвимой группы. Реже всего можно выявить генетические причины РАС. В большинстве случаев они обусловлены сочетанием воздействия факторов окружающей среды и большим количеством (>1000) разнообразных генетических нарушений, каждое из которых отвечает за незначительное увеличение риска РАС. Исследование близнецов показало, что генетические нарушения вносят 35—40% в риск развития РАС, а остальные 60% связаны с пренатальными, перинатальными и постнатальными факторами окружающей среды [Hallmayer, 2011]. У некоторых людей одного генетического нарушения может быть достаточно для появления РАС; а у других сложные комбинации многих генетических поломок могут дополнительно увеличивать риск РАС. Крупнейшие проведенные на сегодняшний день исследования по геномной связи статистически не смогли выявить одного статистически значимого генетического нарушения в полногеномном исследовании. Необходимы дальнейшие более крупные исследования. Часто также при ранних проявлениях неврологических нарушений факторы риска могут воздействовать сильно, но достаточно редко, или часто и несильно [Bourgeron, 2016]. Биологическая составляющая связанная с РАС через генетические нарушения, в сочетании с повышенной восприимчивостью, включает изменение хроматина, транскрипции, динамики цитоскелета, синаптической функции, синтеза белка, повреждение и деградацию белков и переносчиков аминокислот [Anwar A, Abruzzo, 2018; Bourgeron, 2016]. Для диагностики РАС было предложено составлять профиль транскрипции, протеомный и метаболомический профиль. Диагностические показатели, оцениваемые по площади под ROC-кривой (AUROC), лежат в диапазоне 0,73—0,91 [Diémé, 2015; Momeni, 2012; Scherer, 2011]. Как правило, используют указанные выше подходы для диагностики заболеваний полигенного риска, при смещении к фенотипу, — от генетики, к протеомике и метаболомике мы приближаемся к причинно-следственной связи, и диагностика становится более надежной [Jenkinson, 2016]. Улучшение диагностических Расстройства аутистического спектра представляют собой группу нейропсихиатрических состояний возрастающей распространенности. Первоначально они выявляются в период раннего развития детей. В настоящее время диагноз ставится на основании клинических особенностей поведения и познавательной активности. Более высокая точность, своевременная и доступная диагностика, чтобы улучшить состояние ребенка, занимает важное место в деятельности аутистических сообществ. Чтобы выявить расстройства аутистического спектра на ранней стадии, а также оказать ребенку необходимую помощь, нужно сдать анализ крови, особенно когда симптомы являются спорными. В данной статье кратко рассматриваются научные основы диагностики расстройств аутистического спектра и недавнее появление анализов крови, способных выявить аутизм. Мы считаем, что необходима дальнейшая валидация и более полное понимание расстройств аутистического спектра для накопления научной базы с целью более точной и достоверной диагностики по биохимическому анализу крови. Ключевые слова: анализ крови, диагностика, протеомика, аутичные взрослые, отсроченная диагностика. Расстройства аутистического спектра: в поисках биомаркеров крови показателей может быть достигнуто с помощью одной из относительно небольшого числа комбинаций белков-биомаркеров и/или метаболитов, связанных с причинно-следственными механизмами РАС.
Почему важна ранняя диагностика аутизма
Диагностика аутизма важна для персонализированной поддержки и ухода. Это особенно важно на ранних стадиях, когда вмешательство может остановить развитие симптомов до нежелательной степени тяжести; а также потому, что по мере развития интеллекта и осознанности дети с РАС могут научиться маскировать симптомы, что уменьшит надежность диагностики [Hull, 2017]. Кроме того, для родителей точный и понятный диагноз РАС мог бы обеспечить соответствующую клиническую поддержку, вместо того чтобы списывать недиагностированные случаи на «плохое воспитание» и передавать детей в социальные службы. Поэтому по многим причинам сообщество людей с РАС и заслуживает более качественных услуг клинической диагностики и других организаций. Некоторые группы в сообществе людей с РАС, и их опекуны, отрицательно отнеслись к развитию ранней диагностики. Это может быть связано, в частности, с опасениями, что, если бы пренатальные тесты были возможны и разработаны, общество могло бы вынуждать матерей делать аборты по показаниям «риск РАС». Таким образом, желание избежать рождения ребенка с вероятным РАС и трудностей в обеспечении ухода и поддержки негативно скажется на ранней диагностике, способной выявить некоторые фенотипы РАС. Однако, такая позиция в диагностике РАС была бы этически неприемлемой. Эти опасения не должны умалять тех преимуществ, которые может дать своевременная диагностика РАС для обеспечения надлежащего ухода и поддержки детей и взрослых.
Перспективы диагностики аутизма на основе анализа крови
Были предприняты усилия по разработке анализа крови для ранней и более точной диагностики. На сегодняшний день только два исследования показали перспективность и были продолжены для подтверждения результатов.
1. Многопараметрический анализ биомаркеров окислительного стресса и прогнозирование РАС по метилированию ДНК
Хаусмон и др. (Howsmon et al) [Howsmon, 2017] разработали статистическую модель, использующую биомаркеры, зависимыми от фолиевой кислоты одноуглеродным метаболическим путем и транс-сульфурационными путями. У людей с РАС выявлены аномалии метаболитов в этих путях совместно с негативным влиянием окружающей среды. Таким образом, целесообразным оказалось использование метаболитов, уже связанных с РАС. Авторы исследования разработали многофакторную статистическую модель с измерением 24 параметров в образцах крови, и отобрали 6, которые лучше всего позволяли отделить людей с и без РАС. Определяемые параметры включали аминокислоты, окисленный и восстановленный глутатион (GSSG и GSH, соответственно), 3-нитротирозин и 8-гидроксидоксигуанозин и другие показатели из всестороннего метаболического и геномного исследования (IMAGE) [Melnyk, 2012]. Авторы выделили пять переменных, обусловливающих наличие или отсутствие риска РАС: окисленный глутатион GSSG, (GSH + 2-x GSSG)/GSSG, 3-нитротирозин, тирозин и фракцию полного цистеина (цистеин + 2-х цистеин), присутствующую в виде цистеина. Во втором исследовании с аналогичными параметрами алгоритм обучения был оптимизирован для других 5 параметров. Затем была проведена валидация модели с использованием данных независимых клинических исследований, однако данные для двух наборов из пяти определяемых параметров, заявленных в качестве наиболее важных переменных в статистической модели, были недоступны. Также в валидационную выборку вошли только люди с клиническим диагнозом РАС, и поэтому валидация выявляла только истинные положительные и ложноотрицательные классификации РАС [Howsmon, 2018]. Это существенно затруднило процесс валидации. Поэтому есть некоторые сомнения относительно того, какую комбинацию исследуемых параметров лучше всего использовать. Необходимо провести дальнейшую валидацию с полным набором параметров на независимой выборке, в которую войдут как люди с РАС, так и без него. Необходимы также стандартизированные протоколы оценки определяемых параметров для облегчения независимой проверки в других лабораториях.
2. Гликирование и окисление белка и связанный c ними аминокислотный метаболизм
В наших собственных исследованиях мы использовали инновационный подход оценки диагностической полезности спонтанного низкого уровня гликирования, окисления и нитрации белков и связанных с ними аминокислотных метаболитов для диагностики РАС [Anwar A, Abruzzo, 2018]. Такие биомаркеры часто демонстрируют незначительные изменения в нескольких определяемых элементах или «отпечаток» метаболических нарушений в клинических условиях [Thornalley, 2006]. Мы использовали машинное обучение для объективного, основанного на данных выбора биомаркеров повреждения белка путем гликирования, окисления и нитрации для оптимальной диагностики. Мы обнаружили, что у детей с РАС наблюдались изменения выбранных конечных продуктов гликирования сахара (AGE), Nε -карбоксиметиллизина (CML) и Nωкарбоксиметиларгинина (CMA), а также повышенное содержание маркера окислительного повреждения дитирозина (DT) в белке плазмы по сравнению с детьми без РАС. Изучая удержание почками аминокислот мы обнаружили, сниженный ренальный клиренс аргинина и CMA у детей с РАС по сравнению с детьми без аутизма. Наиболее показательными параметрами для дифференциации детей с РАС и без РАС были следующие: конечные продукты гликирования в плазме — карбоксиметиллизина, карбоксиметилакридонона и 3-деоксиглюкозной производное гидроимидазона (3DG-H), и маркер окислительного повреждения, DT. Показатель под ROC-кривой для этих четырех параметров составил 0,94, а чувствительность и специфичность — 92% и 84%, соответственно. Клинический диагноз по доработанному опроснику ADI-R (Опроснику для диагностики аутизма, адаптированный вариант), демонстрирует более низкую чувствительность и специфичность, чем в нашем анализе крови: 60—90% и 70—81%, соответственно [Zwaigenbaum, 2018]. Мы провели внутреннюю 2-кратную перекрестную проверку и повторили процедуру 10 раз с независимым случайным подбором данных. Интересно, что биомаркеры, связанные с глиоксал-опосредованными модификациями протеинов (CML и CMA) и активацией двойной оксидазы (DUOX), которая показывает перекисное окисление липидов и анормальную гиперактивацию DUOX, были связаны с проблемами с желудочно-кишечным иммунитетом у детей с РАС. Воздействие на почечный клиренс аргинина и CMA предполагает связь с транспортерами аргинина, которая ранее ассоциировалась с редкими генетическими изменениями [Nava, 2015]. Все определяемые параметры измерялись одновременно методом жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (LC-MS/MS), что легко возможно проводить в клинической химической лаборатории по сравнению с тестом, разработанный Хаусманом и др. (Howsman et al.) [Howsmon, 2017; Howsmon, 2018], который требует нескольких различных повторений теста. Этот тест применим к детям и взрослым; в настоящее время запланированы дальнейшие исследования для подтверждения полученных результатов. Исследование было направлено на открытие биомаркера и учитывает необходимость дальнейшей валидации на независимых и более многочисленных клинических группах, включая лиц с своевременно диагностированными РАС.
Заключительные замечания
Клинический диагноз РАС обуславливает серьезные последствия для людей и их семей, друзей и опекунов. Часто запоздалое направление на диагностику детей с симптомами РАС к специалистам в области развития и психиатрии вызывает глубокую тревогу. Для обеспечения надлежащего индивидуального ухода и поддержки необходимо повысить точность диагностики и расширить к ней доступ, особенно при появлении первых симптомов заболевания, а также и при последующем наблюдении. Диагностические протоколы, требующие привлечения многих клинических специалистов, не могут удовлетворить текущие потребности, что приводит к позднему обращению к врачу-специалисту. Высокодостоверный анализ крови мог бы удовлетворить потребность в диагностике РАС. Текущие и последующие анализы крови в процессе разработки требуют до внедрения тщательной валидации, более точных результатов и сокращения ложноположительных показателей. Есть обнадеживающие признаки того, что достоверный диагноз может быть получен с ограниченным числом биомаркеров, которые могут указывать на лежащие в основе нарушений расстройства аутистического спектра