Αυτισμός

Στην ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας από τους M.­Mohamed ­Essa and M.­Walid­Qoron‑ eh με τίτλο «Εξατομικευμένη παρέμβαση διατροφής και θεραπεία για τη διαχείριση της διαταραχής του φάσματος αυτισμού» [5], αναλύοντας τις μελέτες των Kanner, L. … Wiśniowiecka-Kowalnik, B., & Nowakowska, B. A. (1-4), οι συντάκτες περιγράφουν: «Η πρώτη περιγραφή της ASD ήταν το 1943 από τον παιδοψυχίατρο Leo Kanner, ο οποίος εντόπισε 11 παιδιά με ακραία απόσυρση και αδυναμία να σχηματίσουν φυσιολογικές σχέσεις με τους άλλους. Τους χαρακτήρισε ως «έχοντας πρόωρο βρεφικό αυτισμό» [1].

Ο Leo Kanner είχε χαρακτηρίσει τα άτομα με αυτή την κατάσταση ως εκείνα που επιθυμούσαν την ακραία μοναξιά και την τήρηση μιας αυστηρής ρουτίνας. Θα μπορούσαν να αποσπάσουν την προσοχή τους, για ώρες με απλές, επαναλαμβανόμενες εργασίες και ήταν εύκολα στρεσαρισμένα από την παραμικρή απόκλιση από ό, τι είχαν συνηθίσει να κάνουν. Αυτά τα παιδιά παρουσίασαν παραλλαγή στις κοινωνικές τους ικανότητες, με κάποιους να μην μπορούν να μιλήσουν ή ακόμα και να επικοινωνήσουν [1].

Ένα χρόνο μετά την έκθεση του Kanner, ο παιδίατρος Hans Asperger τεκμηριώνει ανεξάρτητα τέσσερις από τους ασθενείς του που παρουσίασαν παρόμοια χαρακτηριστικά αλλά διέφεραν σημαντικά στις διανοητικές τους ικανότητες, επιδεικνύοντας προηγμένες ικανότητες στην επιστήμη και μαθηματικά.

Παρά τη διαφορά αυτή, ο Asperger περιέγραψε την πάθηση των ασθενών του ως αυτισμό [2]. Τα βασικά συμπτώματα της ASD σπάνια εμφανίζονται μεμονωμένα και συνήθως με άλλες συννοσηρότητες, όπως πολλαπλές ψυχιατρικές διαταραχές όπως άγχος και κατάθλιψη, διαταραχή ελλειμματικής προσοχής/υπερκινητικότητας (ADHD), γαστρεντερική διαταραχές, διαταραχές του ύπνου, διαταραχή της διατροφής, μαθησιακές δυσκολίες (LD), και ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή (ΙΨΔ).

Ο όρος «φάσμα» αντιπροσωπεύει τη μεταβλητότητα της σοβαρότητας των συμπτωμάτων, η οποία παρατηρείται συχνά σε παιδιά που έχουν προσβληθεί και ξεκινούν, από ήπια αυτιστικά, υψηλής λειτουργικότητας άτομα, μέχρι και σε σοβαρές περιπτώσεις που χρειάζεται μακροχρόνια εξειδικευμένη υποστήριξη. Η ASD βρέθηκε να επηρεάζει περίπου το 1-2% του γενικού πληθυσμού [3, 4].

Η διαταραχή του φάσματος του αυτισμού (ASD) είναι μία από τις πιο κοινές και προκλητικές νευροαναπτυξιακές διαταραχές στα παιδιά. Το ποσοστό επικράτησης της ASD έχει φτάσει πάνω από 1% σε όλο τον κόσμο προτρέποντας τις κυβερνήσεις, τους παρόχους υγείας, και τα σχολεία να αναπτύξουν προγράμματα και πολιτικές για την αντιμετώπιση αυτής διαταραχής.

Το 2018, πρόσφατες εκτιμήσεις του CDC στις ΗΠΑ αναφέρουν ότι ο αυτισμός επικρατεί μεταξύ των παιδιών σε 1 στα 59 παιδιά. Ο αριθμός των ατόμων που έχουν διαγνωστεί με ASD έχει αυξηθεί δραματικά τα τελευταία 40 χρόνια. Ανεξάρτητα από τους λόγους, αυτή η αύξηση έχει οδηγήσει σε μεγάλης κλίμακας ερευνητικές πρωτοβουλίες, εκστρατείες ευαισθητοποίησης, και την ανάγκη για κυβερνητική στήριξη.

Επί του παρόντος, η ASD διαγιγνώσκεται κλινικά με βάση τη σοβαρότητα ενός ετερογενούς καταλόγου των κοινωνικών, επικοινωνιακών, και συμπεριφορικών ελλειμμάτων.

Ωστόσο, δεν υπάρχει αποτελεσματική ιατρική διάγνωση για την ASD, ωστόσο, η έγκαιρη διάγνωση (12-18 μήνες) χρησιμοποιώντας καθολική τυποποιημένα εργαλεία ελέγχου αξιολόγησης και παρέμβασης σε συνδυασμό με διορθωτικές υπηρεσίες είναι εξαιρετικά επωφελής για τους ασθενείς.

Ακόμα και στις χώρες υψηλού εισοδήματος (ΧΥΕ), οι γνώσεις για τη δημόσια υγεία και οι εκστρατείες σχετικά με τις επιπτώσεις της ASD παραμένουν αντίστοιχα ελάχιστα αναπτυγμένες και ελάχιστα εφαρμόζονται.

Μέχρι σήμερα, το 86,5% όλων των περιπτώσεων ASD έχουν αναφερθεί σε ΧΥΕ που αντιπροσωπεύουν μόνο το 20% του παγκόσμιου πληθυσμού. Ανεπαρκείς πληθυσμιακές μελέτες έχουν διεξαχθεί σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος (LMICs), οι οποίες μπορεί κάλλιστα να υπό-αντιπροσωπεύουν τον αντίκτυπο του ASD.

Ο οικονομικός αντίκτυπος του ASD είναι σημαντικός, ο οποίος περιλαμβάνει άμεσες ιατρικές/μη ιατρικές χρεώσεις και έμμεσες δαπάνες παραγωγικότητας. Το κατά προσέγγιση κόστος ζωής της φροντίδας για ένα άτομο με ASD με συννοσηρότητες είναι ~ $ 2,2 εκατομμύρια στις ΗΠΑ, και £ 1,5 εκατομμύρια στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Μια αμερικανική μελέτη του 2015 εκτιμά ότι ο συνολικός οικονομικός αντίκτυπος του ASD, με βάση το άμεσο ιατρικό και σε συνδυασμό, με το μη ιατρικό και το κόστος παραγωγικότητας, ανήλθε σε 268 δισεκατομμύρια δολάρια που κυμαίνονται από 0,9% έως 2% του ακαθάριστου εγχώριου προϊόντος (ΑΕΠ). Το ποσό αυτό αναμένεται να αυξηθεί σε 461 δισεκατομμύρια δολάρια (που κυμαίνονται από 0,99% έως 3,6% του ΑΕΠ) μέχρι το 2025.

Το κόστος αυτό είναι στο ίδιο επίπεδο με τις πρόσφατες εκτιμήσεις για “σιωπηλές επιδημίες”, όπως ο διαβήτης. Πράγματι, το βάρος του ASD φαίνεται να υπερβαίνει το κόστος των παραδοσιακών εχθρών της υγείας. Ωστόσο, αυτό που κάνει την ASD να ξεχωρίζει από άλλες μη μεταδοτικές ασθένειες—όπως καρδιακές παθήσεις, καρκίνος, εγκεφαλικό επεισόδιο και υπέρταση— είναι οι σημαντικά υψηλότερες μη ιατρικές δαπάνες σε σύγκριση με τις άμεσες ιατρικές δαπάνες. Υπάρχει επίσης η πρόταση ότι οι συννοσηρότητες της ASD τείνουν να ενισχύσουν το βάρος για την κοινωνία και τα προσβεβλημένα άτομα όσο (5)».

 

Ποια είναι η Επιδημιολογία της Διαταραχής του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Οι συντάκτες της μελέτης ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας Nader Al-Dewik και συνεργάτες με τίτλο «Επισκόπηση και εισαγωγή στη διαταραχή του φάσματος του αυτισμού (ASD)» (6) αναλύοντας τις μελέτες των Baxter, A. J. και συνεργατών … και Simonoff, E.  (7-47) περιγράφουν: «Ο παγκόσμιος επιπολασμός της ASD αναφέρθηκε το 2010 ότι ήταν 7,6 ανά 1000 (1 στους 132) [7]. Ο συνολικός επιπολασμός της ASD στην Ευρώπη, την Ασία και τις ΗΠΑ κυμαίνεται από 2 έως 25 ανά 1000 παιδιά, ή περίπου 1 στους 40 έως 1 στους 500 [8–20].

Το 2010 και το 2012, ο εκτιμώμενος επιπολασμός της ASD σε παιδιά ηλικίας 8 ετών ήταν 14,7 ανά 1000, και περίπου 1 στα 68 συνολικά (1 στα 42 αγόρια και 1 στα 190 κορίτσια) [12, 13, 22, 23].

Το 2016, ο εκτιμώμενος επιπολασμός του NHIS της ASD ήταν 25 ανά 1000 (95% CI 22,3 έως 28,1 ανά 1000), περίπου 1 στα 40 παιδιά συνολικά, 1 στα 26 αγόρια και 1 στα 93 κορίτσια [13].

Ο επιπολασμός της ASD έχει αυξηθεί σημαντικά με την πάροδο του χρόνου, κυρίως από τα τέλη της δεκαετίας του 1990 [22, 23]. Αρκετές μελέτες έχουν προτείνει ότι οι τροποποιήσεις του ορισμού της υπόθεσης και η αυξημένη ευαισθητοποίηση εξηγούν την προφανή αύξηση [7, 26–29].

Αναλογία ανδρών προς γυναίκες

Η ASD είναι τέσσερις φορές πιο συχνή στα αγόρια από τα κορίτσια [8, 34]. Σε μια συστηματική ανασκόπηση και μετά-αναλύσεις 54 μελετών συμπεριλαμβανομένων > 13.700.000 ασθενών, η συνολική αναλογία ανδρών-γυναικών ήταν 4,2 (95% CI 3,8–4,6) [34].

Ωστόσο, σε μελέτες υψηλότερης ποιότητας που εξέτασε το γενικό πληθυσμό για περιπτώσεις ASD, η αναλογία ανδρών-γυναικών ήταν πιο κοντά στο 3, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ASD μπορεί να υπο-διαγνωσθεί στα κορίτσια.

Συχνότητα στα αδέλφια

Ο εκτιμώμενος επιπολασμός της ASD σε αδέλφια παιδιών με ASD που δεν έχουν άλλες ιατρικές καταστάσεις ή σύνδρομα κυμαίνεται από 3 έως 10% [35–44]. Ωστόσο, άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι ο επιπολασμός της ASD σε αδέλφια παιδιών με ASD μπορεί να είναι τόσο υψηλός όσο και 20% [41, 44, 46].

Ο κίνδυνος ASD στα αδέλφια των παιδιών με ASD χωρίς μια αναγνωρίσιμη αιτιολογία είναι 7% εάν το προσβεβλημένο παιδί είναι θηλυκό, 4% εάν το προσβεβλημένο παιδί είναι αρσενικό, και ≥ 30% εάν υπάρχουν δύο ή περισσότερα επηρεαζόμενα παιδιά στην οικογένεια σύμφωνα με το American College of Medical Genetics and Genomics (2013 κατευθυντήρια γραμμή και πρακτική) [41, 46, 47]».

 

Ποια είναι Παθογένεση της Διαταραχής του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Οι συντάκτες της μελέτης ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας Nader Al-Dewik και συνεργάτες με τίτλο «Επισκόπηση και εισαγωγή στη διαταραχή του φάσματος του αυτισμού (ASD)» (6) αναλύοντας τις μελέτες των Lopez-Rangel, E., & Lewis, M. E. S. και Samaco, R. C. και συνεργατών (48, 49) περιγράφουν: «Η παθογένεση της ASD δεν έχει γίνει κατανοητή πλήρως. Πολλοί παράγοντες φαίνεται να εμπλέκονται στην εμφάνιση αυτής της διαταραχής. Αυτοί περιλαμβάνουν επιγενετικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων.

Η γενική επιστημονική άποψη συναινεί, ότι η ASD προκαλείται από γενετικούς παράγοντες που μεταβάλλουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου, πιο συγκεκριμένα, τη νευρική συνδεσιμότητα, διαταράσσοντας έτσι τις οδούς ανάπτυξης της κοινωνικής επικοινωνίας, οδηγώντας σε περιορισμένα ενδιαφέροντα και επαναλαμβανόμενες συμπεριφορές [48–49].

Αυτή η συναίνεση υποστηρίζεται από την «επιγενετική θεωρία» στην οποία ένα παρεκκλίνον γονίδιο ενεργοποιείται και «επάγεται» κατά τη διάρκεια της πρόωρης εμβρυϊκής ανάπτυξης και μεταβάλλει την έκφραση άλλων γονιδίων χωρίς αλλαγή της πρωταρχικής ακολουθίας του DNA τους [48, 49]».

Ποιοι  είναι οι Γενετικοί Παράγοντες της Διαταραχής του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τον Khalid A. Fakhro, με τίτλο «Η Γενετική του Αυτισμού» (50), αναλύοντας τις μελέτες των Weiss, L. A. και συνεργατών … Turner, T. N., και συνεργατών (51-77) , ο συντάκτης περιγράφει: «Έχουν πραγματοποιηθεί πολυάριθμες μελέτες αποκαλύπτοντας λίγες γενετικές περιοχές – loci συνολικά. Αυτές περιλαμβάνουν μια σύνδεση με το χρωμόσωμα 7q35, που περιέχει το γονίδιο CNTNAP2 [11], και με το χρωμόσωμα 20p13, που περιέχει τέσσερα γονίδια [51].

Η ανάπτυξη φθηνών τεχνολογιών γονοτυπίας και μικροσυστοιχιών υψηλής απόδοσης με υψηλότερη πιθανότητα ανακάλυψης δεικτών, ενδυνάμωσε τις μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (genome-wide association studies, GWAS) σε μια μεγάλη ποικιλία ανθρώπινων ασθενειών. Η ανακάλυψη των δεικτών από την GWAS έχει δύο κύριους περιορισμούς.

Πρώτον, υποδεικνύουν loci με μικρό μέγεθος επίδρασης στο χαρακτηριστικό, μερικές φορές αυξάνοντας την αναλογία πιθανοτήτων ως 0,05 [52]. Δεύτερον, απαιτούν πολύ μεγάλα μεγέθη δειγμάτων για να έχουν επαρκή ισχύ για να κάνουν διακρίσεις μεταξύ των περιπτώσεων και των ελέγχων. Για την ASD, οι μεγάλες κοόρτες δεν ήταν δυνατόν να συγκεντρώσουν επαρκή ισχύ, και ως εκ τούτου, ενώ η GWAS επιχειρήθηκε τα τελευταία 10 χρόνια, λίγες μελέτες αναπαράχθηκαν ποτέ με επιτυχία [51–57].

Για την ASD μόνο δύο loci έχουν εμπλακεί χρησιμοποιώντας GWAS μέχρι σήμερα, συμπεριλαμβανομένου ενός τόπου στο χρωμόσωμα 5p14.1 (που περιέχει τα γονίδια CDH9 και CDH10), και ένα άλλο για το χρωμόσωμα 20p12.1 (γονίδιο MACRO2) [55, 56].

Είναι σημαντικό, ότι σύμφωνα με τη γενετική ετερογένεια και την ανάγκη για πολύ μεγάλους αριθμούς δειγμάτων, κανένα από αυτά τα loci δεν έχει αναπαραχθεί.

Η συσχέτιση της ASD με άλλες συννοσηρότητες, όπως το Εύθραυστο Χ και η διανοητική αναπηρία, ήταν ένας πρώτος δείκτης ότι τα συμβάντα χρωμοσωμικού επιπέδου θα μπορούσαν να αποτελούν ένα υποσύνολο της πάθησης.

Η ταυτόχρονη εξέλιξη των τεχνολογιών μικροσυστοιχιών εισήγαγε την ικανότητα ταχείας ανίχνευσης δομικών διακυμάνσεων του αριθμού αντιγράφων στα ανθρώπινα γονιδιώματα σε κλίμακα.

Μαζί, η ανάλυση καρυοτυπίας και CNV (Copy Number Variations) αποκάλυψαν δεκάδες χρωμοσωμικά τμήματα που εμπλέκονται στην ASD, συμπεριλαμβανομένης της επικάλυψης 15q [58], της διαγραφής του 22q11.2 [59, σ., 200], της διαγραφής του 16p11.2 [60] και της διαγραφής του Xp22.3 [61].

Επιπλέον, αρκετά επαναλαμβανόμενα hotspots de novo CNVs με ASD περιλαμβάνουν τις επικαλύψεις στο 7q11.2 και τις διαγραφές 16p11.2, το τελευταίο δε συνδέεται επίσης με τη σχιζοφρένεια [62, 63].

Ένα βασικό χαρακτηριστικό των CNV είναι ότι κυμαίνονται σε μεγάλο βαθμό από διαγραφές ενός loci σε μεγάλες περιοχές που περιλαμβάνουν δεκάδες έως και εκατοντάδες γονίδια.

Σύμφωνα με την πολυγονική συμβολή σε άλλους φαινότυπους, οι ασθενείς με πολλαπλές de novo CNV ή μεγάλες χρωμοσωμικές ανωμαλίες συνήθως έχουν πιο σοβαρούς, συνδρομικούς φαινότυπους [64, σ. 2], [65].

Καθώς τα μεγέθη κοόρτης αυξάνονται, έχει επίσης αποδειχθεί ότι τα γονίδια που επηρεάζονται από το CNV περιλαμβάνουν κυρίως υποψηφίους από τρεις βασικές οδούς, συμπεριλαμβανομένης της νευρικής σηματοδότησης, της συναπτικής λειτουργίας και της αναδιαμόρφωσης χρωματίνης [66], [67, σ. 201].

Από κοινού, οι μελέτες αυτές όχι μόνο προσδιορίζουν τους νέους τόπους (loci), αλλά αποδεικνύουν ότι τα de novo CNV συνδέονται στενά με την ASD [67] και ότι τα επαναλαμβανόμενα CNV δείχνουν κοινή αρχιτεκτονική με άλλες ασθένειες.

Λόγω της έλλειψης μελετών σε οικογένειες ASD υψηλής συγγένειας, οι παραλλαγές που συνδέονται με την ASD έχουν προσδιοριστεί μόνο μέχρι στιγμής στα ακόλουθα γονίδια: AMT, BCKDK, CNTNAP2, PEX7, SLC9A9, SYNE1, VPS13B, PAH και POMGNT1 [60].

Ακόμη και όταν βρίσκονται πολλά αδέλφια στην ίδια οικογένεια, μερικές φορές βρίσκονται ξεχωριστές παραλλαγές de novo, τονίζοντας τη σημασία αυτού του τύπου της παραλλαγής στην αιτιολογία ASD.

Υπάρχουν περίπου 800 γονίδια που επηρεάζονται από παραλλαγές de novo στην ASD (χωρίς να υπολογίζονται τα γονίδια εντός των χρωμοσωμικών ανωμαλιών de novo) [68].

Συνολικά, η συμβολή των μεταλλάξεων de novo στην ASD εκτιμάται ότι κυμαίνεται μεταξύ 15% και 25% [61].

Το 2012, τέσσερις ομάδες δημοσίευσαν ταυτόχρονες μελέτες χρησιμοποιώντας εξω-αλληλουχία για τον εντοπισμό γονιδίων de novo που διαταράσσει τις παραλλαγές σε ασθενείς με ASD.

Μόνο περίπου 20 από αυτά τα γονίδια βρέθηκαν επαναλαμβανόμενα σε όλες τις κοόρτες, συμπεριλαμβανομένων: ADNP, ANK2, ARID1B, BCL11A, CACNA2D3, CHD8, CUL3, DSCAM, DYRK1A, GRIN2B, KDM5B, KDM6B, KMT2C, KMT2E, KMT5B, NCRAP1, PHF2, RIMS1, SCN2A, SYNGAP1, TBR1, TCF7L2, TNRC6B, και WAC [69, 70-75].

Ωστόσο, η πλειοψηφία των άλλων γονιδίων που εντοπίστηκαν ήταν μονήρεις, αλλά ο πιθανός ρόλος τους στην ASD υποστηρίχθηκε από τις επιπτώσεις σε κρίσιμες οδούς τους στη νευρολογική ανάπτυξη, όπως η γνωστική λειτουργία, ο συναπτικός σχηματισμός, και η ρύθμιση της μεταγραφής του εγκεφάλου σε ειδικά γονίδια [70, 75, 76].

Εκτός από τις παραλλαγές de novo που επηρεάζουν άμεσα τα γονίδια, πιο πρόσφατες μελέτες έχουν βρει εμπλουτισμό de novo και άλλων μεταλλάξεων σε σημεία υπερευαισθησίας της DNAse I σε περιοχές κοντά σε ορισμένα από τα γονίδια που φαίνονται να εμπλέκονται στην ASD [77].

Αυτό δείχνει ότι η διαταραχή των γονιδίων ASD δεν είναι μόνο μέσω μεταλλάξεων που μπορεί να μεταβάλουν τη λειτουργία, αλλά και εκείνων που μπορούν να αλλάξουν τη ρύθμιση των γονιδίων.

Ο συντάκτης της μελέτης ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τον Khalid A. Fakhro, με τίτλο «Η Γενετική του Αυτισμού» (50) καταλήγει:

«Οι διαταραχές του φάσματος του αυτισμού (ASD) είναι μια ετερογενής ομάδα διαταραχών με ακραία γενετική ετερογένεια.

Έτσι, καθώς σχεδιάζονται μελλοντικές μελέτες, δεν θα πρέπει να επικεντρώνονται σε γενικές γραμμές μόνο σε ασθενείς με ASD σε όλο το φάσμα, αλλά και σε σημαντικές έννοιες όπως η ανταλλαγή δεδομένων και οι συνεργασίες για να βοηθήσουν στην ερμηνεία, και τελικά τη θεραπεία της ASD σε όλο τον κόσμο (50)».

 

Ποιες είναι οι Επιγενετικές Τροποποιήσεις των Γονιδίων που Εμπλέκονται στην Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τους Ranjana Bhandari και συνεργάτες, με τίτλο «Νευροψυχοπαθολογία της διαταραχής του φάσματος του Αυτισμού: Σύνθετη αλληλεπίδραση γενετικών, επιγενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων» (78), αναλύοντας τις μελέτες των Eshraghi, A. A .… Wang, H. και συνεργατών (79-117), ο συντάκτης περιγράφει: «Οι επιγενετικές τροποποιήσεις μοιράζονται μια βαθιά σχέση με την ASD [79, 80].

Διάφορα γονίδια που εμπλέκονται σε διαταραχές του φάσματος του αυτισμού υποβάλλονται σε επιγενετικές τροποποιήσεις στο πλαίσιο περιβαλλοντικών και άλλων παθογόνων επιρροών, δηλαδή την μεθυλίωση του DNA ή μετά-μεταφραστικές τροποποιήσεις των ιστονών [779, 81-83].

Περιβάλλον και Επιγενετική

Οι επιγενετικές τροποποιήσεις επηρεάζονται βαθιά από το περιβάλλον και το γονίδιο.

Έτσι, η επιγενετική αναφέρεται στη σχέση μεταξύ των ευπαθών γονιδίων και των περιβαλλοντικών επιρροών [80, 84].

Έχει διαπιστωθεί θετική συσχέτιση μεταξύ της ανάπτυξης του αυτισμού και της προγεννητικής, καθώς και της μεταγεννητικής έκθεσης σε ατμοσφαιρικούς ρύπους και εκπομπές.

Τέτοιες που οδηγούν σε επιγενετικές τροποποιήσεις είναι:  το διοξείδιο του αζώτου, τα διάφορα σωματίδια, τα βαρέα μέταλλα όπως ο μόλυβδος, το νικέλιο, το αρσενικό, το χρώμιο, το κοβάλτιο, το κάδμιο, το βενζόλιο, η ακτινοβολία, οι πολλαπλασιαστές των υπεροξεισωμάτων και ο καπνός του τσιγάρου [85].

Η προγεννητική έκθεση σε βαλπροϊκό νάτριο και άλλα αντιεπιληπτικά φάρμακα και η δισφαινόλη Α [86, 87] επηρεάζουν γονίδια διαφόρων υποδοχέων όπως η ωκυτοκίνη, τα οιστρογόνα και η αγγειοπρεσίνη προκαλώντας επιγενετική ρύθμιση αυτών των γονιδίων με αποτέλεσμα την ανάπτυξη φαινοτύπων ASD [88–91].

Υπάρχουν και άλλες χημικές ουσίες όπως PBDE (πολυβρωμοδιφαινυλαιθέρες), η έκθεση στην οποία επηρεάζει τον εγκέφαλο και την έκφραση των γονιδίων που εξαρτώνται από τον παράγοντα BDNF, όπως η ασβέστιο-calmodulin κινάση ΙΙ (CAMKII), και η πρωτεΐνη GAP-43, τα οποία είναι απαραίτητα για τη λειτουργία και την επιβίωση των νευρώνων και αποτελεσματικό σχηματισμό των συνάψεων [92].

Τέτοιες επιγενετικές τροποποιήσεις οδηγούν στην ανάπτυξη της ASD με την τροποποίηση των επιπέδων της σεροτονίνης, την αρνητική επίδραση στους άξονες, και την ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Επιγενετικές τροποποιήσεις εμφανίζονται επίσης ως αποτέλεσμα της μεταγεννητικής έκθεσης στο βαλπροϊκό οξύ, την οιστραδιόλη και την κιταλοπράμη.

Ακόμη και η μητρική ανεπάρκεια βιταμίνης D κατά τη διάρκεια της κύησης σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης της ASD στα παιδιά [93, 94]. Έχει διαπιστωθεί ότι οι μητέρες που έχουν ανεπάρκεια βιταμίνης D στα μέσα της κύησης είχαν υπερδιπλάσια αύξηση του κινδύνου ανάπτυξης ASD [95].

Οι τροποποιήσεις ιστόνης που συμβαίνουν μέσω ενζύμων όπως η ακετυλοτρανσφεράσες της ιστόνης και οι αποκετυλάσες του VDR (υποδοχέας βιταμίνης D) έχουν επίσης αναφερθεί στην παθογένεση της ASD [93, 94, 96–98].

Επιγενετικές τροποποιήσεις όπως η μεθυλίωση του DNA ή οι τροποποιήσεις της ιστόνης μπορούν να πραγματοποιηθούν στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη ρύθμιση της συναπτικής πλαστικότητας και της μετάδοσης.

Αυτά μπορούν είτε να κωδικοποιήσουν τα μόρια προσκόλλησης κυττάρων, ιονικά κανάλια, πρωτεΐνες σύνδεσης είτε εμπλέκονται στις οδούς σηματοδότησης.

 

Η Μεθυλίωση του DNA

Επιγενετικές τροποποιήσεις γονιδίων όπως η μεθυλίωση του DNA λαμβάνουν χώρα σε διάφορες loci στα χρωμοσώματα.

Αυτές οι επιγενετικές αλλαγές μπορούν δυνητικά να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της ASD [79].

Διάφορα γονίδια ενδιαφέροντος είναι τα εξής: OXTR, AFF2, NLGN3, NRXN1, SHANK3, AUTS2, SLC6A4, GABRB3, BCL2, Ubiquitin ligase E3A, και Reelin [83, 99-101].

Η μεθυλίωση του DNA της περιοχής υποκινητών των γονιδίων που συνδέεται η ωκυτοκίνη οδηγεί στην αναστολή αυτής της έκφρασης των γονιδίων με την αναστολή της μεταγραφής [102, 103].

Επιγενετικές αλλαγές στον υποδοχέα της ωκυτοκίνης οδηγούν στην ανάπτυξη φαινότυπων ASD καθώς η ωκυτοκίνη ρυθμίζει διάφορες κοινωνικές συμπεριφορές [98].

Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη συναπτογένεση και τη ρύθμιση της συναπτικής πλαστικότητας υφίστανται επίσης επιγενετικές τροποποιήσεις.

Έχει παρατηρηθεί ότι διάφορα γονίδια που κωδικοποιούν μόρια προσκόλλησης κυττάρων όπως το SHANK3 και οι νευρολιγίνες (NLGN3 και NLGN4) υποβάλλονται σε επιγενετικές τροποποιήσεις όπως η μεθυλίωση του DNA.

Το SHANK3 υποβάλλεται συγκεκριμένα σε επιγενετική ρύθμιση. Το γονίδιο SHANK3 αποτελείται από πέντε νησίδες CpG που υποβάλλονται σε μεθυλίωση [104, 105]. Αυτή η μεθυλίωση DNA στα δινουκλεοτίδια CpG είναι απαραίτητη για την ορθή λειτουργία του γονιδιώματος.

Έχει παρατηρηθεί ότι η έκφραση του SHANK3 έχει επιγενετικά ρυθμιστεί από τη μεθυλίωση του DNA του CpG-island2, με αποτέλεσμα μια συγκεκριμένη έκφραση του SHANK3 [216]. Ο ρυθμός μεθυλίωσης του CpG-island2 κορυφώνεται σε δύο εβδομάδες μετά τη γέννηση και η έκφραση του SHANK3 αλλάζει καθώς η σύναψη ωριμάζει [104, 106, 107].

Το SHANK3 είναι μια πρωτεΐνη σύνδεσης και συνδέεται με τη νευρολιγίνη, απαραίτητη για το σχηματισμό και τη συντήρηση της συνάψεις. NlGNs, ειδικά NLGN3 και NLGN4, υποβάλλονται επίσης σε επιγενετικό κανονισμό [108]. Άλλα γονίδια που υποβάλλονται σε επιγενετική ρύθμιση είναι τα γονίδια Bcl-2 και τα γονίδια RORA [109, 110].

Η υπερμεθυλίωση συγκεκριμένων τοποθεσιών CpG στις περιοχές προώθησης αυτών των γονιδίων είναι υπεύθυνη για τη συμμετοχή τους στην ASD. Το Bcl-2 είναι απαραίτητο για τη ρύθμιση των αντι-αποπτωτικών διεργασιών, και η μεταβολή του οδηγεί στην ανάπτυξη μειωμένων γνωστικών λειτουργιών.

Το γονίδιο RORA, ένας πυρηνικός υποδοχέας, εμπλέκεται στο νευρωνικό οξειδωτικό στρες [107, 111–114]. Η Nardone et al. [115] πραγματοποίησε ανάλυση μεθυλίωσης DNA στην περιοχή του φλοιού των ατόμων ASD και διαπίστωσε ότι η μεθυλίωση του DNA και η έκφραση του γονιδίου συσχετίζονται αντιστρόφως. Τα γονίδια που είναι υπομεθυλιωμένα υπερεκφράζονται.

Οι Τροποποιήσεις Ιστόνης

Υπάρχουν διάφορα είδη μετά-μεταφραστικών τροποποιήσεων στις πρωτεΐνες της ιστόνης όπως η ακετυλίωση, η ubiquitinylation, η φωσφορυλίωση και η μεθυλίωση που εμφανίζονται στην αμινο και καρβοξυ τέλη των πρωτεϊνών της ιστόνης [116].

Αυτές οι τροποποιήσεις εμφανίζονται βασικά είτε στη λυσίνη, αργινίνη, σερίνη, ή προλίνη. Έχει παρατηρηθεί ότι, η μεθυλίωση των υπολειμμάτων της λυσίνης της ιστονικής πρωτεΐνης H3 (H3K4) έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγμένη κοινωνική αλληλεπίδραση, την στερεότυπη, και την επαναλαμβανόμενη συμπεριφορά που είναι χαρακτηριστικά του φαινότυπου του αυτισμού [116, 117].

Αυτή η πρωτεΐνη-ιστόνη κωδικοποιείται από το γονίδιο SMCX το οποίο ρυθμίζει επίσης άλλα γονίδια που σχετίζονται με αυτή τη διαταραχή, όπως τα γονίδια κωδικοποίησης για τον τύπο-1 κανάλι νατρίου (Nav1.1), L-Ca2 + κανάλι (CACNA1H), και BDNF γονίδιο [116].

Η ακετυλίωση των πρωτεϊνών ιστόνης των γονιδίων που κωδικοποιούν την οξυτοκίνη και την αγγειοπρεσίνη έχει επίσης συσχετιστεί με ASD όπως και με την συμπεριφορά, όπως υποδεικνύεται από την αύξηση της επαγωγής αυτών των υποδοχέων μετά τη χορήγηση των αναστολέων ιστονικής δεακετυλάσης [80, 117].

Τα επίπεδα τριμεθυλίωσης μειώθηκαν σε H3K27 στην παρεγκεφαλίδα των ασθενών που πάσχουν από αυτισμό σε σύγκριση με τα άτομα ελέγχου. Οι διαταραχές του φάσματος του αυτισμού συνδέονται με αλλαγές στους νευρώνες του προμετωπιαίου φλοιού και αυτές είναι υπεύθυνες για συμπεριφορικά και γνωστικά ελλείμματα που συμβαίνουν ως μέρος του αυτισμού.

Αλλαγές στις πρωτεΐνες H3K27 των ιστονών δείχνουν ότι ο αυτισμός οδηγεί σε αλλαγές στη δομή της χρωματίνης. Το επερχόμενο τμήμα του κεφαλαίου είναι για περιβαλλοντικούς παράγοντες που φέρνουν αλλαγές στα γενετικά και επιγενετικά επίπεδα που οδηγούν στην ανάπτυξη του φαινότυπου αυτισμού και αρκετές συμπεριφορικές ανωμαλίες που σχετίζονται με αυτή τη διαταραχή [117]».

 

Πώς οι Περιβαλλοντικοί Παράγοντες Επηρεάζουν Επιγενετικά τα Γονίδια;

Παραπάνω επεξηγώντας τους Γενετικούς παράγοντες στην ASD παρατηρήσαμε ότι, η συναπτογένεση και η συναπτική μετάδοση θα μπορούσαν να τροποποιηθούν ως αποτέλεσμα των CNVs ή των ενιαίων πολυμορφισμών των νουκλεοτιδίων (SNPs) στην κωδικοποίηση γονιδίων για τα μόρια προσκόλλησης κυττάρων.

Παραδείγματα είναι οι νευρολιγίνες, οι νεορεξίνες, οι επαφές, το NrCAM, οι καδηρινές ή τα ιονικά κανάλια, όπως το κανάλι νατρίου (γονίδιο SCN1A/SCN2A), το κανάλι Ca2+ τύπου L, και οι πρωτεΐνες καναλιού ή junctions καλίου της οικογένειας ProSAP/Shank και οι οδοί σηματοδότησης, όπως η οδός mtor-PI3K/Akt ή η οδός RAS/MAPK.

Αυτά μπορεί να οδηγήσουν σε αλλαγές σε έναν αριθμό υποδοχέων ή τη σύνθεσή τους, που επηρεάζουν mGluR/NMDAR/AMPAR. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες κινδύνου που επηρεάζουν την ASD διασυνδέονται μεταξύ τους.

Ανωμαλίες του ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να συμβούν ως αποτέλεσμα του προγεννητικού στρες, προγεννητικής ιογενούς λοίμωξης, της προχωρημένης γονικής ηλικίας, των περιβαλλοντικών τοξινών, και την ανεπάρκεια μελατονίνης και ψευδαργύρου (Zn₂).

H Zn₂+-ανεπάρκεια μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα του υποσιτισμού ή υπερφόρτωσης χαλκού ή σε ανεπάρκεια μελατονίνης [118]. Ως εκ τούτου, η απορρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος και η ανεπάρκεια ψευδαργύρου μπορεί να λειτουργήσουν ως κεντρικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες κινδύνου (άλλοι παράγοντες συγκλίνουν σε αυτούς).

Η ανεπάρκεια ψευδαργύρου προκαλεί μείωση του SHANK3 και των επιπέδων των υποδοχέων NMDA. Επηρεάζει το σύμπλεγμα PSD επηρεάζοντας το γονίδιο SHANK2 και SHANK3 [119, 120]. Αυτό με τη σειρά του θα επηρεάσει τη συναπτική μετάδοση μέσω του συμπλέγματος Neuroligin-Neurexin και της σηματοδότησης mGlu5.

Η έκθεση στο βαλπροϊκό οξύ έχει επίσης βρεθεί να μειώνει σημαντικά την έκφραση του mRNA του Neuroligin3, στην περιοχή CA1 του ιππόκαμπου και του σωματοαισθητηριακού φλοιού και του dentate gyrus [121].

Η έκθεση σε διάφορες περιβαλλοντικές τοξίνες καθώς και η γονική ηλικία μπορεί επίσης να προκαλέσει σημειακές μεταλλάξεις de-novo στα γονίδια. Η ρύθμιση των συναπτικών συστατικών πραγματοποιείται μέσω των αλληλουχιών σηματοδότησης όπως η οδός p38MAPK και ERK.

Η οδός ERK είναι υπεύθυνη για τη συναπτική ενεργοποίηση του υποδοχέα ΑΜΡΑ και τις τροποποιήσεις της δενδριτικής λειτουργίας της σπονδυλικής στήλης. Η ανεπάρκεια ψευδαργύρου επηρεάζει τις κινάσες ERK και ERK2, η λειτουργία των οποίων συνδέεται  με τις κοινωνικές συμπεριφορές [122].

Η ανεπάρκεια ψευδαργύρου επηρεάζει επίσης τη σηματοδότηση GPR39 και μεταβάλλει τη σύνθεση των γλουταμινεργικών συνάψεων [123]. Επιπλέον, η απορρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση προ-φλεγμονωδών κυτοκινών, χημειοκινών που οδηγεί σε οξειδωτικό στρες.

Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος διεισδύουν στο ΚΝΣ ενεργοποιώντας τα μικρογλοιακά κύτταρα και με αποτέλεσμα την αύξηση της έκφρασης των προ-φλεγμονωδών κυτοκινών όπως IL-18, IL-6, IL-β, και TNF-α  που με τη σειρά τους δρουν σε NMDA, AMPA, και mGlu των διεγερτικών γλουταμινικών συνάψεων, διαμορφώνοντας έτσι την p38MAPK και ERK σηματοδότηση [124, 125].

Το αποτέλεσμα είναι ότι, η δυσλειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να προκαλέσει αλλοίωση του υποδοχέα NMDA, και μεσολάβηση στην συναπτική πλαστικότητα και μετάδοση.

Ως εκ τούτου, είτε γενετικές μεταλλάξεις στα διάφορα συστατικά των διεγερτικών συνάψεων ή του ανοσοποιητικού συστήματος ή ανεπάρκεια ψευδαργύρου μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχή της ισορροπίας των διεγερτικών και ανασταλτικών μονοπατιών που είναι ήδη γνωστό ότι διαταράσσονται στην ASD».

 

Ποιες είναι οι Δυσλειτουργίες του Μιτοχονδριακού DNA (mtDNA)  που Εμπλέκονται στην Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τον Khalid A. Fakhro, με τίτλο «Η Γενετική του Αυτισμού» (50), αναλύοντας τις μελέτες των Frye, R. E., & Rossignol, D. A. … Varga, N. Á. και συνεργατών (126-143) περιγράφει: «Η δυσλειτουργία του Μιτοχονδριακού DNA (mtDNA) έχει περιγραφεί επίσης στην ASD.

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η μιτοχονδριακή ανωμαλία μπορεί να είναι μία από τις πιο συχνές κυτταρικές διαταραχές που σχετίζονται με ASD [126, 127].

Ήδη από το 1998, ο Lombard et al. υπέθεσε ότι η ASD μπορεί να είναι μια κατάσταση με παρεκκλίνουσα μιτοχονδριακή λειτουργία [128].

Κλινικές και βιοχημικές μελέτες έχουν αποκαλύψει μια συνεχή σύνδεση μεταξύ της ανωμαλίας mtDNA και τις νευροαναπτυξιακές διαταραχές, συμπεριλαμβανομένης της διαταραχής ταυτότητας [129], της επιληψίας στην παιδική ηλικία, και της ASD [127]. Επιπλέον, η ανωμαλία του mtDNA έχει συσχετιστεί με ορισμένα πρότυπα της ASD [126, 129].

Για παράδειγμα, βιοχημικές αλλαγές όπως αυξημένα επίπεδα κινάσης κρεατίνης, γαλακτικού, πυρουβικού, καρνιτίνης, αμμωνίας και αλανίνης περιγράφηκαν στον ορό των ασθενών με ASD [130–133].

Οι μη φυσιολογικές δραστηριότητες ενζύμων αναπνευστικής αλυσίδας [134] ή η υποέκφραση των γονιδίων της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης (OXPHOS) περιγράφηκαν στον εγκέφαλο ASD [135], αποκαλύπτοντας την ανώμαλη ή την αρνητικά τροποποιημένη μιτοχονδριακή λειτουργία.

Η εξασθένιση της οδού OXPHOS τεκμηριώθηκε σε άτομα ASD, όπως συζητήθηκε από την Napoli et al. 2014 [136] και εξετάστηκε από τον Valenti και συνεργάτες.

Ο Oliveira et al. 2005 αποκάλυψε ότι το 7% (7/100) των παιδιών ASD που ήταν κλινικά δυσδιάκριτα από άλλα παιδιά που επηρεάζονται από ASD, παρουσιάζουν διαταραχή της μιτοχονδριακής αναπνευστικής αλυσίδας.

Ο Weissman et al. 2008 πρότεινε επίσης ότι ανώμαλη μιτοχονδριακή OXPHOS μπορεί να είναι ένα συμπληρωματικό βασικό παθογόνο συστατικό σε μια ομάδα της ASD [137, & 138].

Από την άλλη πλευρά, οι διαγραφές mtDNA σε άτομα ASD έχουν επίσης τεκμηριωθεί [176, 139–141]. Συχνά αυτές συνδέονται με ανθυγιεινούς περιβαλλοντικούς παράγοντες, καθώς και το mtDNA διαθέτει ανεπαρκές σύστημα επιδιόρθωσης DNA [141, 142].

Μια πρόσφατη μελέτη σε 60 ασθενείς με ASD και 60 υγιή άτομα που ελέγχθηκαν για κοινές μεταλλάξεις mtDNA έδειξε ότι οι διαγραφές mtDNA βρέθηκαν σε 16,6% (10/60) της ASD (mtdel-ASD).

Μεταλλάξεις και παραλλαγές αβέβαιης σημασίας (VUS) σε γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη συντήρηση του mtDNA βρέθηκαν επίσης συχνότερα σε ασθενείς με μιτοχονδριακές ασθένειες (Mitochondrial disease MD) από το mtdel-ASD ή άλλες ομάδες σύγκρισης. Μόνο το VUS ανακαλύφθηκε επίσης σε υγιείς μάρτυρες και σε ασθενείς χωρίς διαγραφή mtDNA [143]».

 

Ποια είναι η Επίδραση των μη κωδικοποιημένων RNA στην Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τον Khalid A. Fakhro, με τίτλο «Η Γενετική του Αυτισμού» (50), αναλύοντας τις μελέτες των Coolen, M., & Bally-Cuif, L. … και Minshew, N. J., & Keller, T. A.  [144-159) περιγράφει: «Μη κωδικοποιημένα RNAs (Noncoding RNAs ncRNAs) ορίζονται ως αντίγραφα RNA που δεν μεταφράζονται σε πρωτεΐνες και είναι γνωστά για τη σύνδεσή τους με πολλές διαταραχές.

Τα ncRNAs χωρίζονται συνήθως στους ακόλουθους τύπους: (1) τα μικρά και (2) μεγάλα ncRNAs. Τα μικρά  ncRNAs περιέχουν μια ποικίλη ομάδα ncRNA που είναι (α) μεταφορικό και ριβοσωμικό RNA, β) μικρά πυρηνικά RNAs (snRNA), γ) μικρά νουκλεολικά RNAs (snoRNA), δ) microRNAs (miRNAs), (ε) RNAs που αλληλεπιδρούν με piwi (piRNAs), στ) siRNAs και ζ) μικρά RNAs που αφορούν το σώμα του Cajal (scaRNAs).

Αρκετές μελέτες έδειξαν ότι η υπερέκφραση και knockdown των ncRNAs έχουν ζωτικής σημασίας λειτουργίες στον έλεγχο μιας ποικιλίας μηχανισμών: συγκόλληση, μεταγραφή, εντοπισμός, και την οργάνωση των υποκυτταρικών διαμερισμάτων.

Μεγάλα ncRNAs (LncRNAs) εμπλέκονται επίσης στη ρύθμιση της δομής χρωματίνης και της διαμόρφωσης μέσω της σύνδεσής τους με ρυθμιστικές πρωτεΐνες. Υπάρχουν αρκετές μελέτες που έχουν δείξει την επίπτωση του ncRNA σε ASDs, και αρκετές βάσεις δεδομένων τεκμηριώνουν αυτά τα ευρήματα, δηλαδή, σημαντικούς τύπους ncRNA και τη σχέση τους με ASD.

MicroRNAs (miRNAs) είναι μια ομάδα μικρών μη κωδικοποιημένων μορίων RNA, με 18–25 νουκλεοτίδια σε μήκος. Η ASD σχετίζεται με miRNAs και περιλαμβάνουν ένα συγκεκριμένο και καλά διατηρημένο τύπο ncRNA που μπορεί να ελέγξει διαφορετικά την έκφραση των γονιδίων.

Αρκετά miRNAs εκφράζονται στους ιστούς του εγκεφάλου και έχουν σημαντικό ρόλο σε μια ποικιλία βιολογικών μηχανισμών που σχετίζονται με τη νευρογένεση, ωρίμανση του εγκεφάλου, και την συναπτική πλαστικότητα [144, 145].

Έχουν καταγραφεί μια σειρά από miRNAs όπως miRNA-107, miRNA-106a-5p, miRNA-10a-5p, miRNA-136-5p, και miRNA-155 (έχουν προσδιοριστεί στους μεταθανάτιους εγκεφάλους ασθενών με ASD) με σημαντικό ρόλο στα υποψήφια γονίδια που σχετίζονται με την ASD [146].

Η μελέτη των Mundalil Vasu και συνεργατών το 2014 προσδιόρισε το δυναμικό 13 miRNAs στον ορό ως πιθανούς βιοδείκτες της ASD. Πέντε miRNAs (miRNA-181b-5p, miRNA-320a, miRNA-572, miRNA-130a-3p, και miRNA-19b-3p) θεωρήθηκαν προγνωστικά.

Αυτά τα miRNAs έχουν εμπλακεί στην παθογένεση της ASD [200]. Η μελέτη των Kichukova και συνεργατών το 2017 [147] έχει επίσης δείξει ότι miRNA-365a-3p, miRNA-619-5p, και miRNA-664a-3p είναι οι πιο υπερεκφραζόμενα τύποι και miRNA-3135a, miRNA-328-3p, miRNA-197-5p, miRNA-424-5p, και miRNA-500a-5p υπο-εκφράζονται στον ορό των ασθενών ASD. Τα miRNAs μπορεί επίσης να βρεθεί σε διάφορα σωματικά υγρά, όπως το πλάσμα και το σάλιο [148].

Αυτά τα miRNAs εκφράζονται ευρέως και ιδιαίτερα στον αναπτυσσόμενο ανθρώπινο εγκέφαλο. Τα περισσότερα από αυτά τα miRNAs διαπιστώθηκε ότι συσχετίζονται σημαντικά με τις νευροαναπτυξιακές βαθμολογίες Vineland [149].

Ο ρόλος αρκετών miRNAs όπως miRNA-125b, miRNA-13, miRNA-137, και miRNA-138 έχει τεκμηριωθεί στη ρύθμιση της πυκνότητας, της δομής, και της μορφολογίας της σπονδυλικής στήλης σε ASD και άλλες ψυχιατρικές διαταραχές [150].

Σε αντίθεση με τα miRNA, αρκετά λιγότερο είναι γνωστά για την πιθανή λειτουργία τους τα snoRNA και τα piRNAs στην ASD. Τα snoRNAs είναι ζωτικής σημασίας για τις τροποποιήσεις και την επεξεργασία ενός άλλου μικρού ncRNA [151]. Πολυάριθμα snoRNAs έχουν βρεθεί να είναι ειδικά στον εγκέφαλο, και η επιρροή τους στην νευρολογική ανάπτυξη όπως για παράδειγμα η εμπλοκή τους στη ρύθμιση της υπομονάδας υποδοχέων 5-HT2C mRNA, και τα αυξημένα επίπεδα σεροτονίνης αίματος (5-HT) [151-156].

Από την άλλη πλευρά, piRNAs εντοπίστηκαν να έχουν σημαντικό ρόλο για τη ρύθμιση της μνήμης καθώς και της διαδικασίας που σχετίζονται με την συναπτική πλαστικότητα στους νευρώνες.

Έτσι, εκτός από τα miRNAs, τα snoRNAs και τα piRNAs μπορούν επίσης να εμπλέκονται στην ανάπτυξη των νευροαναπτυξιακών, ψυχιατρικών, και νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπως ASD [157].

Τα μακρά ncRNAs (lncRNAs) έχουν μήκος περισσότερα από 200 νουκλεοτίδια. LncRNAs έχουν αναγνωριστεί ως ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη, τη συντήρηση, και τη λειτουργία του εγκεφάλου, πιο συγκεκριμένα, εμπλέκονται στην νευρογένεση, στην συναπτογένεση, και λειτουργία GABA-μινεργικών νευρώνων [158].

Περισσότερα από 200 διαφορετικά lncRNAs βρέθηκαν να επιδρούν αρνητικά στην ASD μεταξύ ασθενών και ομάδων ελέγχου. 82/222 ήταν μοναδικά στον προμετωπιαίο φλοιό και 143/222 ήταν μοναδικά στην παρεγκεφαλίδα [159]. Αυτά τα lncRNAs ενισχύθηκαν για γονίδια που σχετίζονται ιδιαίτερα με νευρική μετανάστευση και τους γονιδιακους στόχους των miR-103/miR-107 [159]».

Περισσότερες πληροφορίες περιγράφονται λεπτομερώς στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τον Khalid A. Fakhro, με τίτλο «Η Γενετική του Αυτισμού» (50).

 

Ποια είναι η Επίδραση των Αλλαγών του Άξονα Εντέρου-Εγκεφάλου στην Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τους Saravana Babu Chidambaram και συνεργάτες, με τίτλο «Αυτισμός και ο Άξονας Εντέρου-Εγκεφάλου: Ο Ρόλος των Προβιοτικών» [160], αναλύοντας τις μελέτες των Rizk, M. Z. … MacFabe, D. F. [161-198] περιγράφουν: «Η εμφάνιση γαστρεντερικών (GI) προβλημάτων που οφείλονται σε μεταβολές στο μικροβίωμα του εντέρου έχει τεκμηριωθεί στον αυτισμό με βάση τις υπάρχουσες παρατηρήσεις σε ασθενείς.

Αυτή η πολυπλοκότητα στη σχέση μεταξύ του εντέρου και του εγκεφάλου έχει συζητηθεί ευρέως ως ο “άξονας εντέρου-εγκεφάλου” ή GBA. Η τριάδα της GBA, του ανοσοποιητικού συστήματος και της διασταυρούμενης επικοινωνίας της μικροχλωρίδας του γαστρενετερικού σωλήνα (GI) είναι πλέον γνωστή.

Διάφορες μελέτες διαφορετικών διαταραχών συμπεριφοράς όπως ο αυτισμός, το άγχος και η γνωστική δυσλειτουργία έχουν δείξει ότι η σύσταση του μικροβιώματος του εντέρου έχει επίδραση στις λειτουργίες του εγκεφάλου.

Λειτουργείες όπως η ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος, εντερική διαπερατότητα, το εντερικό αντανακλαστικό και η εντερο-ενδοκρινική σηματοδότηση [161] συνδυάζονται με διάφορους μηχανισμούς με την λειτουργία του εγκεφάλου.

Γνωστικές και συμπεριφορικές αλλοιώσεις, προκαλούνται λόγω διαφόρων νευροδραστικών ενώσεων στον εντερικό αυλό και διασχίζουν τον εγκεφαλονωτιαίο φραγμό (ΒΒΒ) [161]. Η σχέση μεταξύ των συμπτωμάτων του γαστρεντερικού συστήματος και των νευροαναπτυξιακών διαταραχών έχει υποστηριχθεί από τις ακόλουθες παρατηρήσεις:

• Η εμφάνιση της νόσου συνήθως ακολουθεί μετά από αντιμικροβιακή θεραπεία.
• Κατά την εμφάνιση της νόσου, έχει παρατηρηθεί συχνή εμμονή σε μια σειρά γαστρεντερικών ανωμαλιών.
• Τα αυτιστικά συμπτώματα έχουν μερικές φορές μειωθεί με από του στόματος θεραπεία με βανκομυκίνη, ενώ η υποτροπή εμφανίζεται μετά τη διακοπή της θεραπείας.

Ο άξονας εντέρου-εγκεφάλου αποκτά πρόσβαση στο σήμα από το μικροβίωμα του εντέρου, και επηρεάζει τις λειτουργίες του εγκεφάλου και το αντίστροφο.

Η αμφίδρομη επικοινωνία δρα μέσω του νευροενδοκρινικού και του μηχανισμού που περιλαμβάνει τόσο το αυτόνομο νευρικό σύστημα όσο και το εντερικό νευρικό σύστημα.

Τα θεμελιώδη μορφολογικά συστατικά του εγκεφάλου στο εντερικό μικροβίωμα και στην σηματοδότηση είναι τα συμπαθητικά και παρασυμπαθητικά νεύρα του ASD [162].

Το συμπαθητικό σύστημα αναστέλλει τις εντερικές κινητικές λειτουργίες και μειώνει την έκκριση του εντέρου.

Υπό συνθήκες στρες, το συμπαθητικό σύστημα ενεργοποιείται υπερβολικά, η ακεραιότητα του επιθηλίου του εντέρου καταστρέφεται και αλλάζει η κινητικότητα του εντέρου και οι εκκρίσεις [163].

Οι μεταβολές του εντέρου που προκαλούνται από το στρες μεταβάλλουν τον βιότοπο των βακτηρίων που κατοικούν και προωθούν τις μεταβολές της σύνθεσης ή της δραστηριότητας του μικροβιώματος [164].

Ο άξονας υποθαλάμου–υπόφυσης-επινεφριδίων (HPA) είναι ένας άλλος κρίσιμος μηχανισμός με τον οποίο ο εγκέφαλος επηρεάζει τη σύνθεση του μικροβιώματος του εντέρου.

Όταν ο άξονας HPA είναι υπερενεργοποιημένος, τα επίπεδα της κυκλοφορούντος κορτιζόλης και των προφλεγμονωδών κυτοκινών είναι σημαντικά αυξημένα [165].

Ο ανθρώπινος γαστρεντερικός σωλήνας περιέχει περίπου 104 διαφορετικά γένη βακτηρίων που ανήκουν σε περίπου 1000 είδη. Ο υγιής ενήλικος γαστρεντερικός σωλήνας κυριαρχείται περισσότερο από τα γένη των Bacteroidetes και Firmicutes phyla (και οι δύο αντιπροσωπεύουν μέχρι 70-90% των συνολικών βακτηριδίων), ακολουθούμενος από Actinobacteria, Proteobacteria και Verrucomicrobia [166].

Η συμβιωτική κατοικία μικροβίων στο έντερο έχει εκτιμηθεί από καιρό για τις διάφορες ευεργετικές επιδράσεις που προσφέρουν στον ξενιστή, συμπεριλαμβανομένης της παροχής βασικών θρεπτικών συστατικών με το μεταβολισμό των άπεπτων διαιτητικών ενώσεων, την υπεράσπιση του εντέρου ενάντια στον ευκαιριακό αποικισμό παθογόνων παραγόντων από τον ανταγωνισμό θρεπτικών συστατικών και την παραγωγή αντιμικροβιακών ουσιών, συμβάλλοντας έτσι στο εντερικό επιθηλιακό φράγμα.

Επιπλέον, μελέτες σχετικά με τα ανοσοποιητικά προβλήματα σε ποντίκια χωρίς μικρόβια (GF) έχουν δείξει ότι το μικροβίωμα του εντέρου είναι απαραίτητο για το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή [167].

Μια πρόσφατη ανασκόπηση έδειξε επίσης ότι ο βακτηριακός αποικισμός του εντέρου θα μπορούσε να οδηγήσει στην ωρίμανση και τη λειτουργία του προσαρμοζόμενου ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή [168, 169].

Το βακτήριο Bifidobacterium, είναι ένα ευεργετικό βακτήριο και φαίνεται να μειώνεται σε παιδιά με αυτισμό [170], ενώ άλλα προβιοτικά, δηλαδή Lactobacillus, Bacteroidetes και Desulfovibrio, αναφέρθηκαν να είναι παρόντες σε υψηλότερες συγκεντρώσεις μεταξύ τους [171].

Σύμφωνα με τα μέχρι τώρα δεδομένα, οι αφθονία των Blautia, Dialister, Prevotella, Turicibacter και Veillonella ήταν πάντα μειωμένη [173].

Τα παιδιά με αυτισμό είχαν πολύ χαμηλότερα επίπεδα Bifidobacterium (−45%, p = 0,002), ελαφρώς χαμηλότερα επίπεδα Enterococcus (−16%, p = 0,05 ανά Wilcox) και πολύ υψηλότερα επίπεδα Lactobacillus (+100%, p = 0,00003) [172].

Δυνητικά επιβλαβή είδη Clostridium παρατηρήθηκαν να είναι άφθονα στα κόπρανα των παιδιών με αυτισμό [174].

Πρόσφατες μελέτες που σχετίζονται με τα μικροβιακά προφίλ κοπράνων αυτιστικών ασθενών έχουν επίσης δείξει δεκαπλάσια υψηλότερα ποσοστά Clostridium spp., τα οποία παράγουν νευροτοξίνες και συμβάλλουν στην ανάπτυξη αυτιστικών συμπεριφορών, σε σύγκριση με υγιείς μάρτυρες [175, 176].

Τα Faecalibacterium [177] και Ruminococcus [178] αναφέρθηκαν επίσης να είναι αυξημένα στους ασθενείς με αυτισμό. Συγκεκριμένα, αυτά τα είδη είναι γνωστό ότι είναι ευπροσάρμοστοι μεταβολιστές υδατανθράκων [179]. Το Blautia διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αφομοίωση των θρεπτικών συστατικών και την ωρίμανση του εντέρου στα παιδιά [180].

Η μείωση αυτών των ευεργετικών βακτηρίων σε ασθενείς με αυτισμό μπορεί να εμπλέκεται στην παθογένεση της νόσου. Τα λιπαρά οξέα βραχείας αλυσίδας (SCFAs), οι κρίσιμοι μεσολαβητές εντός του άξονα μικροβίωμα-εντέρου-εγκεφάλου, μπορούν να διασχίσουν τον εγκεφαλονωτιαίο φραγμό (BBB) και να διαμορφώσουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου άμεσα [161].

Ως εκ τούτου, μια σειρά από πιθανούς μηχανισμούς έχουν τεθεί σε θέση σχετικά με το μικροβίωμα του εντέρου και τον άξονα του εντέρου-εγκεφάλου στον αυτισμό:

 

Το Μονοπάτι του Εντερικού Φραγμού

Αύξηση της εντερικής διαπερατότητας βρέθηκε σε ασθενείς με αυτισμό, και αυτό μετρήθηκε από τη δοκιμή λακτολόζης/μαννιτόλης [181, 182].

Το μικροβίωμα μαζί με τους μεταβολίτες του συμβάλλει στη ρύθμιση του εντερικού φραγμού. Η εντερική δισβίωση στην περίπτωση του αυτισμού είναι αποτέλεσμα της αυξημένης διαπερατότητας του γαστρεντερικού σωλήνα που αναφέρεται ως το “διαπερατό έντερο”.

Το “διαπερατό έντερο” επιτρέπει μια σειρά βακτηριακών μεταβολιτών, και γενικά μεταβολίτες που δεν διασχίζουν φυσικά αυτό το φράγμα και είναι δυνητικά νευροδραστικά μόρια, να διασχίζουν εύκολα το εντερικό φράγμα. Μελέτες έχουν δείξει ενδείξεις αυξημένων μεταβολιτών στα ούρα και στην συστηματική κυκλοφορία στον αυτισμό [183].

Η πρωτεΐνη Zonulin έχει δομικές ομοιότητες με διάφορους αυξητικούς παράγοντες που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν την ακεραιότητα της διακυτταρικής TJ. Αυτό το ένζυμο που ρυθμίζει την εντερική διαπερατότητα. Ένα διαταραγμένο εντερικό φράγμα επιτρέπει ενδοτοξίνες να εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος [184].

Για παράδειγμα, οι λιποπολυσακχαρίτες (LPS) είναι ισχυρές ενδοτοξίνες που μεταβάλλουν στη νευρική και μικρογλοιϊκή δραστηριότητα στην αμυγδαλή, μια περιοχή που εμπλέκεται στον έλεγχο των συναισθημάτων [185].

Σε ασθενείς με αυτισμό, τα επίπεδα LPS στον ορό ήταν σημαντικά υψηλά σε σύγκριση με υγιή άτομα, και αυτό θα μπορούσε να συσχετιστεί με την εξασθένιση στις κοινωνικές βαθμολογίες συμπεριφοράς [186].

Η στόχευση της βελτίωσης του εντερικού φραγμού στον αυτισμό μπορεί να μειώσει την είσοδο των μικροβιακών ενδοτοξινών, ομαλοποιώντας έτσι την οδό εντέρου-εγκεφάλου.

Η BBB δρα ως ασπίδα κατά της διείσδυσης παθογόνων παραγόντων και άλλων ενδοτοξινών που εισέρχονται στον εγκέφαλο. Προκειμένου να διατηρηθούν οι λειτουργίες του εγκεφάλου και η ανάπτυξη, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η ακεραιότητα αυτού του φράγματος.

 

Η Οδός της Σεροτονίνης

Η σεροτονίνη λειτουργεί στον εγκέφαλο τόσο για τη ρύθμιση της διάθεσης και της γνωστικής λειτουργίας όσο και για τη ρύθμιση της εντερικής έκκρισης, την εντερική κινητικότητα και την αντίληψη του πόνου.

Η σύνθεσή της στο έντερο και τον εγκέφαλο εξαρτάται από την πρόσληψη της διαιτητικής τρυπτοφάνης [187, 188]. Η σύνθεση σεροτονίνης στον εγκέφαλο μειώνεται σε ασθενείς με αυτισμό.

Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε τη συσχέτιση μεταξύ του επιπέδου σεροτονίνης στο αίμα και των εντερικών συμπτωμάτων στον αυτισμό [189]. Φλεγμονή στον εντερικό σωλήνα οδηγεί στην παραγωγή σεροτονίνης από τα κύτταρα εντεροχρωμαφίνης και τα εντερικά μαστοκύτταρα.

Αυτό οδηγεί σε μεταβολή της κινητικότητας, αγγειοδιαστολή και αύξηση της αγγειακής διαπερατότητας, προκαλώντας λειτουργική εντερική δυσβίωση. Κατά τη διάρκεια της φλεγμονής του εντερικού σωλήνα, υπάρχει αυξημένη κατανάλωση διαιτητικής τρυπτοφάνης, προκαλώντας χαμηλές συγκεντρώσεις για να είναι διαθέσιμες για τον εγκέφαλο. Έτσι, τα επίπεδα σεροτονίνης του εγκεφάλου θα μειωθούν προκαλώντας έντονες αλλαγές στην διάθεση και γνωστική δυσλειτουργία στον αυτισμό [190].

 

Η Οδός του Ανοσοποιητικού Συστήματος

Το μικροβίωμα του εντέρου μπορεί επίσης να σχετίζεται με εγκεφαλικές δυσλειτουργίες με τη διαμόρφωση της ανοσολογικής απόκρισης του ξενιστή.

Παθογόνο και βακτηριακό μικροβίωμα διεγείρουν την έκκριση προ-φλεγμονωδών κυτοκινών όπως IL-1, IL-6 και IL-8 από τα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα, τα δενδριτικά κύτταρα και τα μακροφάγα [191, 192], τα οποία ανιχνεύονται σε διάφορες νευροψυχιατρικές διαταραχές συμπεριλαμβανομένου του άγχους, της σχιζοφρένειας καθώς και του αυτισμού [193].

Συνολικά, φαίνεται να υπάρχει μια διαταραγμένη ισορροπία Τ-κυττάρων στον εντερικό σωλήνα των ασθενών με αυτισμό [194, 195, 196].

 

Η Νευρική οδός

Ένας άλλος πιθανός μηχανισμός με τον οποίο ο άξονας μικροβίων-εντέρων-εγκεφάλου μεσολαβεί στην επικοινωνία μπορεί να είναι μέσω της χρήσης καθιερωμένων νευρικών κυκλωμάτων. Οι Vagal afferents είναι κρίσιμες νευρωνικές οδοί που επιτρέπουν τη ροή πληροφοριών από τα σπλάχνα στο ΚΝΣ. Το μικροβίωμα του εντέρου μπορεί να παραδώσει τα σήματά τους στον εγκέφαλο μέσω του vagus nervus (πνευμονογαστρικού νεύρου) [162].

Σε μια μελέτη με ασθενείς με αυτισμό που πάσχουν από επιληψία, εκτός από τη μείωση της συχνότητας των επιληπτικών κρίσεων, η διέγερση του vagus nervus είχε ως αποτέλεσμα τη βελτίωση των λεκτικών δεξιοτήτων, της διάθεσης και της εγρήγορσης [197].

Πρόσφατη έρευνα έχει δείξει ότι η επίδραση του μικροβιώματος του εντέρου εκτείνεται πολύ πέρα από τη διαμόρφωση του ίδιου του εντέρου.

Οι μεταβολίτες που προέρχονται από το μικροβίωμα μπορούν να απορροφηθούν και να μεταφερθούν από το αίμα για τη διαμόρφωση της εγκεφαλικής λειτουργίας.

Για παράδειγμα, στελέχη του Lactobacillus rhamnosus YS9 είναι σε θέση να παράγουν γάμμα-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), ένας σημαντικός ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής στον εγκέφαλο [184].

Ένα μεγάλο ποσοστό των ασθενών με αυτισμό έχουν ιστορικό εκτεταμένης χρήσης αντιβιοτικών. Τα από του στόματος αντιβιοτικά (δηλαδή β-λακτώματα) διαταράσσουν το προστατευτικό μικροβίωμα και προκαλούν τον πολλαπλασιασμό των αναερόβιων βακτηρίων στο έντερο. Παραδείγματος χάριν, Clostridia, Bacteroidetes και Desulfobibrio είναι κοινά βακτηρίδια που μπορούν να προωθήσουν τα συμπτώματα GI και τις αυτιστικές συμπεριφορές στον αυτισμό [198]».

 

Ποια είναι η έννοια του Οξειδωτικού Στρες;

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τους Thamilarasan και συνεργάτες, με τίτλο «Ο Ρόλος του Οξειδωτικού Στρες και των Αντιοξειδωτικών στον Αυτισμό» [199], αναλύοντας τις μελέτες των Lopez-Alarcona, C., & Denicola, A. … El-Agamey, A. και συνεργατών (200-209) περιγράφει: «Το οξειδωτικό στρες είναι μια κατάσταση που εμφανίζεται λόγω της ανισορροπίας μεταξύ της σύνθεσης ελευθέρων ριζών οξυγόνου/αζώτου (ROS/RNS) και της ικανότητας του οργανισμού να μειώσει την επιβλαβή επίδρασή τους με συστήματα αντιοξειδωτικής προστασίας.

Προκύπτει λόγω του ενισχυμένου σχηματισμού ROS/RNS ή από μειωμένη σύνθεση ή λειτουργική αντιοξειδωτική προστατευτική ικανότητα, με αποτέλεσμα μειωμένη καταπολέμηση της οξειδωτικής επίθεσης προς τα βιομόρια στόχου.

Οι ROS ή RNS δεν θεωρούνται απλώς ένα είδος ικανό να βλάψει τα βιομόρια, αλλά εμπλέκονται επίσης σε χημικά μέσα άμυνας ή αποτοξίνωσης και για την κυτταρική σηματοδότηση και τις βιοσυνθετικές αντιδράσεις.

Η οξειδωτική βλάβη που προκαλείται από τις ελεύθερες ρίζες έχει επιβεβαιωθεί ως βασικός παράγοντας για την εμφάνιση, την εξέλιξη και τη σοβαρότητα πάνω από 100 παθογόνων παθήσεων όπως η νόσος του Alzheimer, Huntington, νόσος του Πάρκινσον, ο Αυτισμός και Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση, ο σακχαρώδης διαβήτης, οι καρδιαγγειακές και φλεγμονώδεις ασθένειες, όπως εμφύσημα, καταρράκτης, κ.α. [200, 202].

 

Το Μονοπάτι των Ελευθέρων Ριζών: Εμφάνιση, Χαρακτηρισμός και Δραστηριότητα των Ελευθέρων Ριζών

Οι ελεύθερες ρίζες είναι δραστικές χημικές ουσίες ικανές να ανεξαρτητοποιηθούν με ένα μη συζευγμένο ηλεκτρόνιο στην εξωτερική στοιβάδα. Οι ROS αντιπροσωπεύονται από τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου  (υπεροξείδιο (O2∙), το οξυγόνο (1/2 O2) και την ελεύθερη ρίζα του υδροξυλίου (∙OH) και το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂).

Τόσο η ενδογενής όσο και η εξωγενής παραγωγή ελεύθερων ριζών δεν μπορούν να παρεμποδιστούν, λόγω της συνεχούς εμφάνισης μεταβολικών διεργασιών και της δράσης των περιβαλλοντικών οξειδωτικών ενώσεων.

Συντίθενται στα φαγοκύτταρα κατά τη διάρκεια της έκθεσης σε μικροβιακές λοιμώξεις στα κύτταρα, κατά τη διάρκεια των αερόβιων διεργασιών όπως η αναπνοή ή κατά τη διάρκεια εκτεταμένης σωματικής δραστηριότητας ή με τη δράση εξωγενών ρύπων/τοξινών όπως αλκοόλ, φυτοφάρμακα, καπνός τσιγάρων, ιονισμός όζοντος και υπεριώδεις ακτινοβολίες.

Ένα υπεροξειδίο του οξυγόνου σχηματίζεται από διάφορες οξειδάσες όπως  dihydronicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase, cyclooxygenase, xanthine oxidase, κ.λπ., όταν ένα ηλεκτρόνιο εισέρχεται στο П   ∗  2p τροχιακή του οξυγόνου.

Το υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να σχηματιστεί με υπεροξειδάσες ή/και με άμεση μεταφορά δύο ηλεκτρονίων σε μοριακό οξυγόνο με τη βοήθεια της ουρικής οξειδάσης, της δ-αμινοξυγοξυκής οξειδάσης και της γλυκόζης-οξειδάσης. Μετά από την αλληλεπίδραση με τα ιόντα μετάλλων, διαμορφώνει ιδιαίτερα δραστικές ρίζες [200-205].

Με τη στόχευση όλων των ουσιών, οι ROS/RNS διαμορφώνουν τη λειτουργία όλων των βιομορίων στο κύτταρο.

Τα λιπίδια είναι τα πιο ευαίσθητα σε οξειδωτικές διεργασίες ειδικά τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFA) όπως το αραχιδονικό οξύ και το δοκοσαεξανοϊκό οξύ που σχηματίζουν την μη-μονδιαλδεΰδη και την 4-υδροξυνονενική, τα οποία είναι δείκτες της οξειδωτικής αποσύνθεσης των λιπιδίων.

Η οξείδωση του PUFA προκαλεί βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης, καθώς είναι πλούσια σε PUFA. Η υπεροξείδωση του PUFA οδηγεί στο σχηματισμό ισοπροσταθών και έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή αντιδραστικών αλδεΰδων, όπως 4- υδροξυνονενικό και μαλονδιαλδεΰδη. Το 4-υδροξυνονενικό συνδέεται με τις πρωτεΐνες και μειώνει τη λειτουργία τους [206-209].

Μια ενδιαφέρουσα πτυχή στο οξειδωτικό στρες είναι ότι η βλάβη των μιτοχονδριακών μεμβρανών και της ίδιας της πρωτεϊνικής δομής τους, ενισχύει περαιτέρω την δραστική παραγωγή οξειδωτικών ριζών, οδηγώντας σε βλάβη του DNA και κυτταρικό θάνατο από απόπτωση.

Το σήμα απόπτωσης που ρυθμίζεται από την κινάση 1 θεωρείται σημαντικός δείκτης απόπτωσης που ξεκινά από το οξειδωτικό στρες.

Το νευρικό σύστημα είναι ευάλωτο σε οξειδωτικό στρες και τις βλάβες από αυτό, λόγω των ακόλουθων:

1. Οι υψηλές ενεργειακές ανάγκες του. Ο εγκέφαλος καταναλώνει περισσότερο οξυγόνο που οδηγεί στην υπερβολική παραγωγή ROS.
2. Oι νευρικές μεμβράνες περιέχουν περισσότερα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα ευαίσθητα σε επιθέσεις ελεύθερων ριζών.
3. H υψηλή αναλογία επιφάνειας μεμβράνης προς τον κυτταροπλασματικό όγκο.
4. Η εξειδικευμένη νευρική δραστηριότητα και συναπτική μετάδοση που απαιτεί την ανάλογη λειτουργία μεμβράνης.
5. Οι άξονες είναι επιρρεπείς σε περιφερικούς τραυματισμούς.
6. Οι νευρικές δραστηριότητες επηρεάζονται επίσης από διαταραχές.
7. Η φύση του γλουταμινικού οξέος, ένας σημαντικός νευροδιαβιβαστής προκαλεί επίσης οξειδωτικό στρες.
8. Η ενισχυμένη ροή Ca2+ σε όλες τις νευρικές μεμβράνες και η εισβολή της ιονικής μεταφοράς μεγιστοποιώντας το ενδοκυτταρικό Ca2+ συχνά οδηγεί σε οξειδωτικό στρες.
9. Η οξείδωση των νευροδιαβιβαστών μπορεί να παράγει οξειδωτικές ρίζες και κινόνες που μειώνουν την γλουταθειόνη;
10. Ο σίδηρος, που σε ολόκληρο τον εγκέφαλο μπορεί να απελευθερώνει ιόντα σιδήρου ικανά να καταλύουν αντιδράσεις ελεύθερων ριζών.
11. Οι μέτριοι αντιοξειδωτικοί αμυντικοί μηχανισμοί, ειδικότερα, χαμηλά επίπεδα καταλάσης, υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης και της βιταμίνης Ε.
12. Οι ROS καταστέλλουν άμεσα τις πρωτεΐνες ενδοκυτταρικών καναλιών-κόμβων και ενεργοποιούν έμμεσα τις μεταλλοπρωτεϊνάσες (Matrix Metalloproteinases) που συμβάλλουν στην διάρρηξη του εγκεφαλονωτιαίου φραγμού (BBB)·
13. Η ενεργοποιημένη μικρογλοία παράγει ROS και κυτοκίνες σε μια διαρκή διαδικασία.
14. Το κυτοχρώμα P450 παράγει ROS.
15. Η απώλεια της τροφικής υποστήριξης μπορεί να ενεργοποιήσει την οξειδάση NADPH, η οποία αυξάνει τις ROS.
16. Η παρουσία αιμοσφαιρίνης στους νευρικούς ιστούς που είναι δευτερογενείς σε αυθόρμητες, ιατρογενείς ή τραυματικές αιτίες, είναι νευροτοξικές και ο σίδηρος που απελευθερώνεται επάγει τις ROS. Τα νευρικά μιτοχόνδρια παράγουν υπεροξείδιο, και η αλληλεπίδραση του ΝΟ με το υπεροξείδιο μπορεί να εμπλακεί επίσης σε νευρική εκφύλιση.
17. Τα νευρικά κύτταρα δεν αναπαράγονται και, ως εκ τούτου, είναι ευαίσθητα στο ROS. Σε σύγκριση με άλλα όργανα, το νευρικό δίκτυο μπορεί να είναι ιδιαίτερα ευάλωτο σε ROS-μεσολάβηση από τραυματισμό, λόγω των ανατομικών, φυσιολογικών, και των βιοχημικών ιδιοτήτων του εγκεφάλου [199]».

 

Ποια είναι η Επίδραση του Οξειδωτικού Στρες στην Διαταραχή του Φάσματος του Αυτισμού (ASD);

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας υπό τους Thamilarasan και συνεργάτες, με τίτλο «Ο Ρόλος του Οξειδωτικού Στρες και των Αντιοξειδωτικών στον Αυτισμό» (199), αναλύοντας τις μελέτες των Rose, S. και συνεργατών και James, S. J.  και συνεργατών (210-211) περιγράφει: «Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει την παρουσία οξειδωτικού στρες σε άτομα με ASD [210, 211].

Οι άμεσοι δείκτες της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, όπως τα υπεροξείδια ορού και οι δραστικές ουσίες θειοβαρβιθουρικό οξύ, οι ισοπροστάνες των ούρων και οι έμμεσοι δείκτες τους, όπως η φωσφολιπάση Α2 και η απώλεια της ασυμμετρίας της μεληδικής λιποπρωτεΐνης, είναι υψηλότερες στον αυτισμό.

Επιπλέον, τα επίπεδα προ-οξειδωτικών, όπως οι οργανικές τοξίνες, συμπεριλαμβανομένου του υπερχλωροαιθυλενίου, του εξανίου και του πεντανίου και των βαρέων μετάλλων όπως ο υδράργυρος, ο μόλυβδος και το αρσενικό, βρίσκονται συσσωρεμένες στους ασθενείς με ASD.

Αυξημένα επίπεδα κυτοκινών και οξειδάσης της ξανθίνης βρέθηκαν στην κυκλοφορία του αίματος των αυτιστικών ασθενών, και οι δύο μπορούν να παράγουν ελεύθερες ρίζες.

Επίσης βρέθηκαν λίγοι ιοί και βακτήρια που προκαλούν υπερβολική τοπική παραγωγή NO• στο έντερο, η οποία μπορεί από την κυκλοφορία τους να επηρεάσει τον εγκέφαλο.

Υψηλότερα επίπεδα νιτρωδών στον αυτισμό μπορεί να συνδεθούν με χρόνιες βλάβες του εντέρου και του εγκεφάλου.

Προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει την παρουσία ενός διαπερατού BBB στον αυτισμό, και σχετικά ευαίσθητου στην οξειδωτική βλάβη.

Η υπερδιέγερση των διεγερτικών υποδοχέων σε αυτιστικούς ασθενείς οδηγεί σε οξειδωτικό τραυματισμό στους νευρώνες και το ενισχυμένο οξειδωτικό στρες ενισχύει την απελευθέρωση γλουταμινικού και περαιτέρω διέγερσης των διεγερτικών υποδοχέων.

Η μουσκαρινική δυσλειτουργία που βρίσκεται στον αυτισμό φαίνεται να επάγεται από το οξειδωτικό στρες.

Τα μουσκαρινικά σήματα προστατεύουν τους νευρώνες από το οξειδωτικό στρες και την απόπτωση, χάνοντας έτσι έναν σημαντικό παράγοντα.

Ο ανώμαλος μεταβολισμός της γλουταθειόνης και η ιδιαίτερα χαμηλή μειωμένη γλουταθειόνη, και η αυξημένη οξειδωμένη γλουταθειόνη, καθώς και η μειωμένη αναλογία οξειδωμένης/αναγμένης γλουταθειόνης βρέθηκε στο κροταφικό φλοιό και παρεγκεφαλίδα των αυτιστικών ασθενών, και η αυξημένη αιμεοξυάση-1 αναφέρθηκε στο βρεγματικό και μετωπιαίο λοβό και την παρεγκεφαλίδα.

Η δραστηριότητα της SOD (δισμουτάση) έχει αποδειχθεί ότι είναι μειωμένη, αυξημένη ή αμετάβλητη στο πλάσμα και τα ερυθροκύτταρα.

Η δραστηριότητα των ερυθροκυττάρων SOD βρέθηκε να είναι υψηλότερη σε παιδιά ASD από ό,τι στην ομάδα ελέγχου σε αυτή τη μελέτη. Ένα αυξημένο επίπεδο SOD θεωρείται αντισταθμιστική απάντηση ως προστασία από τη βλάβη των κυττάρων που προκαλείται από οξειδωτικό στρες.

Το ένζυμο της καταλάσης εμπλέκεται άμεσα στην αποβολή των ROS. Προηγούμενες μελέτες έχουν αναφέρει ότι η δραστηριότητα της καταλάσης μειώνεται στα ερυθροκύτταρα, αλλά παραμένει αμετάβλητη στο πλάσμα.

Σε συμφωνία με όλα τα παραπάνω και με αυτές τις αυξημένες από το οξειδωτικό στρες βιοδείκτες σε παιδιά με αυτισμό, βρέθηκαν επίσης σε σύγκριση με τους ελέγχους,  μειωμένη ενδογενή αντιοξειδωτική ικανότητα και συνολικά μειωμένα τα επίπεδα GSH, αρνητικά τροποποιημένα  GPx, μειωμένες SOD και CAT δραστηριότητες.

Αρκετές διπλά τυφλές, ελεγχόμενες με εικονικό φάρμακο θεραπευτικές δοκιμές στον αυτισμό διεξάγονται χρησιμοποιώντας ισχυρά αντιοξειδωτικά όπως η βιταμίνη C, καρνοσίνη, ψευδάργυρος, αναγμένη γλουταθειόνη, ιχθυέλαιο (πλούσιο σε EPA, Eicosapentaenoic οξύ είναι ένα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα), μελατονίνη (Melatonin), και βιταμίνη Β-6 σε συνδυασμό με μαγνήσιο.

Σε ορισμένες κλινικές δοκιμές, η χορήγηση υψηλής δόση βιταμίνης C ή καρνοσίνη ή συνδυασμός βιταμίνης Β-6 και μαγνήσιο βελτίωσε τη συμπεριφορά των ατόμων με αυτισμό.

Επιπλέον, η μελατονίνη (Melatonin) έχει αναφερθεί ότι είναι χρήσιμη για τη θεραπεία των διαταραχών του ύπνου στον αυτισμό (https://clinicaltrials.gov/).

Συνολικά, οι μεταβολίτες που σχετίζονται με το οξειδωτικό στρες θα μπορούσαν επίσης να έχουν πιθανή χρήση ως βιοδείκτες για τη διάγνωση και να βοηθήσουν στον προσδιορισμό μελλοντικών παρεμβάσεων/θεραπειών.

Η ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών που στοχεύουν τα μιτοχόνδρια μπορεί να ρίξει ένα νέο φως πάνω θεραπεία του αυτισμού. Αντιοξειδωτικά όπως CoQ10, NADH, α-λιποϊκό οξύ (LA), γλουταθειόνη και Ubiquinol κ.α., όλα έχουν κάποια πιθανή θεραπευτική αξία στη θεραπεία ορισμένων νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπου η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία εμπλέκεται μέσω του καταβολισμού.

Προληπτικά αντιοξειδωτικά που οδηγούν σε νευρική προστασία από πολλές οξειδωτικές βλάβες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία της συμπεριφοράς και των γνωστικών συμπτωμάτων της ASD. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ένζυμα όπως GSH-Px, MnSOD και Cu-ZnSOD εκτός από ένζυμα επισκευής, όπως λιπάσες και ένζυμα επισκευής DNA [199].

Η γλουταθειόνη είναι παρούσα εντός των μιτοχονδρίων και ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα. Η μείωση των μιτοχονδριακών επιπέδων γλουταθειόνης έχει συσχετιστεί με νευρική ευαισθησία στο οξειδωτικό στρες. Οι ελλείψεις γλουταθειόνης αυξάνουν την ευπάθεια στο οξειδωτικό στρες σε παιδιά με αυτισμό [199].

Η υπερβολική παρουσία ROS και τα εξαντλημένα ενδογενή αντιοξειδωτικά/και αντιοξειδωτικά ένζυμα μπορούν να δημιουργήσουν έναν αρνητικό κύκλο μέσα στα μιτοχόνδρια, με αποτέλεσμα την  μιτοχονδριακή δυσλειτουργία που έχει συνδεθεί με στον αυτισμό.

Οι διασυνδεδεμένες οδοί της βιοσύνθεσης GSH, και οι αντιδράσεις της διαμεθυλίωσης και της διαθείωσης έχουν αποκρυπτογραφηθεί και πιθανά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για παρεμβάσεις μέσω διατροφής/συμπληρωμάτων [199].

Μεταβολικές ανωμαλίες έχουν σημειωθεί στον αυτισμό και σχετίζονται με τις διασυνδεδεμένες οδούς του φυλλικού οξέος, της μεθειονίνης και του μεταβολισμού της γλουταθειόνης.

Μεταβολικές διαφορές μεταξύ των ατόμων με αυτισμό και ατόμων ελέγχου υπάρχουν σε διαμεθυλίωση και στα μονοπάτια θείωσης. Τα παιδιά με αυτισμό παρουσιάζουν χαμηλότερα επίπεδα αδενοσίνης deaminose (ADA), η οποία οδηγεί σε αύξηση των επιπέδων της αδενοσίνης ή ομοκυστεΐνης [199].

Η συσσώρευση αυτή αδρανοποιεί την υδρολάση S-αδενοσαλοκοκυστεΐνη (SAHH) αυξάνοντας έτσι την S-αδενοσαλοχοκοκυστεΐνη (SAH) και την απενεργοποίηση της μεθυλοτρανσφεράσης.

Η μεθυλίωση παρεμποδίζεται σε παιδιά με αυτισμό. Η πρωτεϊνική σύνθεση μειώνεται επίσης λόγω των ανεπαρκών επιπέδων μεθειονίνης, η οποία έχει σημαντικές κατασταλτικές επιδράσεις.

Τα επίπεδα κυστεΐνης μειώνονται και είναι η τελική αιτία της μειωμένης παραγωγής γλουταθειόνης σε αυτή τη διαταραχή.

Διάφοροι τρόποι για τη βελτίωση των ανωμαλιών στις οδούς διαμεθλίωσης και μεταθεματισμού και οι συνέπειές τους έχουν μελετηθεί σε καρδιαγγειακές, καρκινικές, αυτοάνοσες παθήσεις και νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Αυξημένη αντιοξειδωτική υποστήριξη είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της σωστής υγείας σε αυτές τις συνθήκες και θα μπορούσε να είναι μια νέα φαρμακολογική παρέμβαση στον αυτισμό [199]».

Η Λειτουργική Γονιδιωματική μελετά τον τρόπο με τον οποίο το γονιδίωμα, τα αντίγραφα (γονίδια), οι πρωτεΐνες και οι μεταβολίτες συνεργάζονται για την παραγωγή ενός συγκεκριμένου φαινοτύπου [200-205].

Επικεντρώνεται στις δυναμικές πτυχές όπως η μεταγραφή των γονιδίων, η μετάφραση, η ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων και οι αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης, σε αντίθεση με τις στατικές πτυχές των γονιδιωματικών πληροφοριών όπως η ακολουθία ή οι δομές DNA.

Η Λειτουργική Γονιδιωματική επίσης προσπαθεί να ποσοτικοποιήσει τις διαφορές στις βιολογικές διεργασίες και έτσι να βελτιώσει την κατανόησή μας για τις λειτουργίες και τις αλληλεπιδράσεις γονιδίων, των πρωτεϊνών και των μεταβολιτών τους, που τελικά διαμορφώνουν τον εκάστοτε φαινότυπο (παθολογικό, παθοφυσιολογικό ή φυσιολογικό) [200-205].

Μέρος της Λειτουργικής Γονιδιωματικής αποτελεί η Βιοχημική Γενετική – Μεταβολομική [206-210].

Στη Βιοχημική Γενετική – Μεταβολομική, οι μεταβολίτες είναι στενά συνδεδεμένοι με τους φαινοτύπους των ζωντανών οργανισμών και παρέχουν πληροφορίες για τις βιοχημικές δραστηριότητες αντανακλώντας τα υποστρώματα και τα προϊόντα του κυτταρικού μεταβολισμού. Αξίζει εδώ να επισημάνουμε πως ο μεταβολισμός είναι γνωστός και ως ο μοριακός φαινότυπος των ζωντανών οργανισμών.

Η μεταβολομική μελετώντας και ποσοτικοποιώντας τους μεταβολίτες που υπάρχουν στα βιολογικά υγρά, προσφέρει μια άμεση εικόνα του συστήματος, παρέχοντας χρήσιμες πληροφορίες για την κατανόηση των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στον οργανισμό που αναλύεται [206-210].

Οι πληροφορίες που μπορούν να εξαχθούν σε μια μεταβολομική ανάλυση είναι [206-210]:

• Βιταμίνες της σειράς Β
• Κυτταρικά αντιοξειδωτικά και αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς
• Ιχνοστοιχεία και Συνένζυμα
• Ποιότητα γαστρεντερικής λειτουργικότητας (Μεταβολίτες της μικροβιακής εντερικής χλωρίδας)
• Κύκλο του κιτρικού οξέος (μιτοχονδριακή λειτουργία και παραγωγή κυτταρικής ενέργειας)
• Μεταβολισμό των νευροδιαβιβαστών
• Μεταβολισμό λιπιδίων, πρωτεϊνών και υδατανθράκων
• Δείκτες οξειδωτικού στρες

Για την διερεύνηση του Αυτισμού χρησιμοποιούνται:

1. Η Βιοχημική Γενετική–Βασικό Πάνελ Μεταβολιτών (Μεταβολομική).
2. Εξειδικευμένο Πάνελ Μεταβολιτών για τον Αυτισμό.
3. Εξειδικευμένο Πάνελ CYP-SNP’s σχετιζόμενα τον μεταβολισμό των PUFA’s.
4. Εξειδικευμένο Πάνελ των Γονιδίων του Εντερικού Μικροβιώματος.

1. Kanner, L. (1943). Autistic disturbances of affective contact. The Nervous Child, 2, 217–250.
2. Asperger, H. (1944). Die “Autistischen Psychopathen” im Kindesalter. Archiv f. Psychiatrie, 117(1), 76–136.
3. Elsabbagh, M., Divan, G., Koh, Y.-J., Kim, Y. S., Kauchali, S., Marcín, C., et al. (2012). Global prevalence of autism and other pervasive developmental disorders. Autism Research, 5(3), 160–179.
4. Wiśniowiecka-Kowalnik, B., & Nowakowska, B. A. (2019). Genetics and epigenetics of autism spectrum disorder-current evidence in the field. Journal of Applied Genetics, 60(1), 37–47.
5. ­Mohamed ­Essa and M.­Walid­Qoron‑ eh, Personalized Food Intervention and Therapy for Autism Spectrum Disorder Management, Advances in Neurobiology Volume 24, 2020, https://doi.org/10.1007/978-3-030-30402-7_8 .
6. Nader Al-Dewik, Rana Al-Jurf, Meghan Styles, Sona Tahtamouni, Dalal Alsharshani, Mohammed Alsharshani, Amal I. Ahmad, Azhar Khattab, Hilal Al Rifai, and M. Walid Qoronfleh, Overview and Introduction to Autism Spectrum Disorder (ASD), Advances in Neurobiology Volume 24, 2020, https://doi.org/10.1007/978-3-030-30402-7_8 .
7. Baxter, A. J., Brugha, T. S., Erskine, H. E., Scheurer, R. W., Vos, T., & Scott, J. G. (2015), The epidemiology and global burden of autism spectrum disorders. Psychological Medicine, 45(3), 601–613.
8. Baio, J., Wiggins, L., Christensen, D. L., Maenner, M. J., Daniels, J., Warren, Z., et al. (2018).
9. Prevalence of autism spectrum disorder among children aged 8 years – Autism and developmental disabilities monitoring network, 11 sites, United States, 2014. MMWR Surveillance Summaries, 67(6), 1–23.
10. Baird, G., Simonoff, E., Pickles, A., Chandler, S., Loucas, T., Meldrum, D., et al. (2006). Prevalence of disorders of the autism spectrum in a population cohort of children in South Thames: The Special Needs and Autism Project (SNAP). Lancet, 368(9531), 210–215.
11. Brugha, T. S., Spiers, N., Bankart, J., Cooper, S.-A., McManus, S., Scott, F. J., et al. (2016). Epidemiology of autism in adults across age groups and ability levels. The British Journal of Psychiatry, 209(6), 498–503.
12. Chien, I.-C., Lin, C.-H., Chou, Y.-J., & Chou, P. (2011). Prevalence and incidence of autism spectrum disorders among national health insurance enrollees in Taiwan from 1996 to 2005. Journal of Child Neurology, 26(7), 830–834.
13. Christensen, D. L., Baio, J., Van Naarden Braun, K., Bilder, D., Charles, J., Constantino, J. N., et al. (2016). Prevalence and characteristics of autism spectrum disorder among children aged 8 years–autism and developmental disabilities monitoring network, 11 sites, United States, 2012. MMWR Surveillance Summaries, 65(3), 1–23.
14. Investigators, D. D. M. N. S. Y. P. and C. f. D. C. a. P. (CDC). (2014). Prevalence of autism spectrum disorder among children aged 8 years – autism and developmental disabilities monitoring network, 11 sites, United States, 2010. MMWR Surveillance Summaries, 63(2), 1–21.
15. Kim, Y. S., Leventhal, B. L., Koh, Y.-J., Fombonne, E., Laska, E., Lim, E.-C., et al. (2011). Prevalence of autism spectrum disorders in a total population sample. The American Journal of Psychiatry, 168(9), 904–912.
16. Kogan, M. D., Vladutiu, C. J., Schieve, L. A., Ghandour, R. M., Blumberg, S. J., Zablotsky, B., et al. (2018). The prevalence of parent-reported autism spectrum disorder among US children. Pediatrics, 142, 6.
17. Schendel, D. E., & Thorsteinsson, E. (2018). Cumulative incidence of autism into adulthood for birth cohorts in Denmark, 1980–2012. JAMA, 320(17), 1811–1813.
18. Surén, P., Bakken, I. J., Aase, H., Chin, R., Gunnes, N., Lie, K. K., et al. (2012). Autism spectrum disorder, ADHD, epilepsy, and cerebral palsy in Norwegian children. Pediatrics, 130(1), 152–158.
19. Webb, E., Morey, J., Thompsen, W., Butler, C., Barber, M., & Fraser, W. I. (2003). Prevalence of autistic spectrum disorder in children attending mainstream schools in a Welsh education authority. Developmental Medicine and Child Neurology, 45(6), 377–384.
20. Williams, J. G., Allison, C., Scott, F. J., Bolton, P. F., Baron-Cohen, S., Matthews, F. E., et al. (2008a). The childhood autism spectrum test (CAST): Sex differences. Journal of Autism and Developmental Disorders, 38(9), 1731–1739.
21. Xu, G., Strathearn, L., Liu, B., & Bao, W. (2018). Prevalence of autism spectrum disorder among US children and adolescents, 2014–2016. JAMA, 319(1), 81–82.
22. Zablotsky, B., Black, L. I., Maenner, M. J., Schieve, L. A., & Blumberg, S. J. (2015). Estimated prevalence of autism and other developmental disabilities following questionnaire
23. changes in the 2014 national health interview survey. Natl. Health Stat. Report., 87, 1–20.
24. Investigators, A. a. D. D. M. N. S. Y. P. and C. f. D. C. a. P. (CDC). (2009). Prevalence of autism spectrum disorders – Autism and developmental disabilities monitoring network,
25. United States, 2006. MMWR Surveillance Summaries, 58(10), 1–20.
26. Investigators, D. D. M. N. S. Y. P. and C. f. D. C. a. P. (CDC). (2012). Prevalence of autism spectrum disorders–Autism and developmental disabilities monitoring network, 14 sites, United States, 2008. MMWR Surveillance Summaries, 61(3), 1–19.
27. Lai, M.-C., Lombardo, M. V., & Baron-Cohen, S. (2014). Autism. Lancet, 383(9920), 896–910.
28. Williams, J. G., Higgins, J. P. T., & Brayne, C. E. G. (2006a). Systematic review of prevalence studies of autism spectrum disorders. Archives of Disease in Childhood, 91(1), 8–15.
29. Fombonne, E. (2009). Epidemiology of pervasive developmental disorders. Pediatric Research, 65(6), 591–598.
30. Shattuck, P. T. (2006). The contribution of diagnostic substitution to the growing administrative prevalence of autism in US special education. Pediatrics, 117(4), 1028–1037.
31. Williams, J., Allison, C., Scott, F., Stott, C., Bolton, P., Baron-Cohen, S., et al. (2006b). The childhood Asperger syndrome test (CAST): Test-retest reliability. Autism, 10(4), 415–427.
32. Wing, L., & Potter, D. (2002). The epidemiology of autistic spectrum disorders: Is the prevalence rising? Mental Retardation and Developmental Disabilities Research Reviews, 8(3), 151–161.
33. Loomes, R., Hull, L., & Mandy, W. P. L. (2017). What is the male-to-female ratio in autism spectrum disorder? A systematic review and meta-analysis. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry, 56(6), 466–474.
34. Asherson, P. J., & Curran, S. (2001). Approaches to gene mapping in complex disorders and their application in child psychiatry and psychology. The British Journal of Psychiatry, 179, 122-8. Review.
35. Bolton, P., Macdonald, H., Pickles, A., Rios, P., Goode, S., Crowson, M., et al. (1994). A case-control family history study of autism. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 35(5), 877–900.
36. Fombonne, E., Zakarian, R., Bennett, A., Meng, L., & McLean-Heywood, D. (2006). Pervasive developmental disorders in Montreal, Quebec, Canada: Prevalence and links with immunizations. Pediatrics, 118(1), 139–150.
37. Jorde, L. B., Hasstedt, S. J., Ritvo, E. R., Mason-Brothers, A., Freeman, B. J., Pingree, C., et al. (1991). Complex segregation analysis of autism. American Journal of Human Genetics, 49(5), 932–938.
38. Lauritsen, M. B., Pedersen, C. B., & Mortensen, P. B. (2005). Effects of familial risk factors and place of birth on the risk of autism: A nationwide register-based study. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 46(9), 963–971.
39. Muhle, R., Trentacoste, S. V., & Rapin, I. (2004). The genetics of autism. Pediatrics, 113(5), 472–486.
40. Ozonoff, S., Young, G. S., Carter, A., Messinger, D., Yirmiya, N., Zwaigenbaum, L., et al. (2011). Recurrence risk for autism spectrum disorders: A baby siblings research consortium study. Pediatrics, 128(3), 488–495.
41. Piven, J., Gayle, J., Chase, G. A., Fink, B., Landa, R., Wzorek, M. M., et al. (1990). A family history study of neuropsychiatric disorders in the adult siblings of autistic individuals. Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry, 29(2), 177–183.
42. Risch, N., Spiker, D., Lotspeich, L., Nouri, N., Hinds, D., Hallmayer, J., et al. (1999). A genomic screen of autism: Evidence for a multilocus etiology. American Journal of Human Genetics, 65(2), 493–507.
43. Schaefer, G. B., Mendelsohn, N. J., & Professional Practice and Guidelines Committee. (2013). Clinical genetics evaluation in identifying the etiology of autism spectrum disorders: 2013 guideline revisions. Genetics in Medicine, 15(5), 399–407.
44. Constantino, J. N., Zhang, Y., Frazier, T., Abbacchi, A. M., & Law, P. (2010). Sibling recurrence and the genetic epidemiology of autism. The American Journal of Psychiatry, 167(11), 1349–1356.
45. Palmer, N., Beam, A., Agniel, D., Eran, A., Manrai, A., Spettell, C., et al. (2017). Association of sex with recurrence of autism spectrum disorder among siblings. JAMA Pediatrics, 171(11), 1107–1112.
46. Schaefer, G. B., & Mendelsohn, N. J. (2013). Clinical genetics evaluation in identifying the etiology of autism spectrum disorders: 2013 guideline revisions. Genetics in Medicine, 15(5), 399–407.
47. Simonoff, E. (1998). Genetic counseling in autism and pervasive developmental disorders. Journal of Autism and Developmental Disorders, 28(5), 447–456.
48. Lopez-Rangel, E., & Lewis, M. E. S. (2006). Loud and clear evidence for gene silencing by epigenetic mechanisms in autism spectrum and related neurodevelopmental disorders. Clinical Genetics, 69(1), 21–22.
49. Samaco, R. C., Nagarajan, R. P., Braunschweig, D., & LaSalle, J. M. (2004). Multiple pathways regulate MeCP2 expression in normal brain development and exhibit defects in autism-spectrum disorders. Human Molecular Genetics, 13(6), 629–639.
50. Khalid A. Fakhro, Genomics of Autism, Advances in Neurobiology Volume 24, 2020. autism.
51. Weiss, L. A., et al. (2009). A genome-wide linkage and association scan reveals novel loci for autism. Nature, 461(7265), 802–808.
52. Anney, R., et al. (2012). Individual common variants exert weak effects on the risk for autism spectrum disorders. Human Molecular Genetics, 21(21), 4781–4792.
53. Ma, D., et al. (2009). A genome-wide association study of autism reveals a common novel risk locus at 5p141. Annals of Human Genetics, 73(3), 263–273.
54. Wang, Z., Gerstein, M., & Snyder, M. (2009). RNA-Seq: A revolutionary tool for transcriptomics. Nature Reviews. Genetics, 10(1), 57–63.
55. Anney, R., et al. (2010). A genome-wide scan for common alleles affecting risk for autism. Human Molecular Genetics, 19(20), 4072–4082.
56. Chaste, P., et al. (2015). A genome-wide association study of autism using the Simons simplex collection: Does reducing phenotypic heterogeneity in autism increase genetic homogeneity? Biological Psychiatry, 77(9), 775–784.
57. Bundey, S., Hardy, C., Vickers, S., Kilpatrick, M. W., & Corbett, J. A. (1994). Duplication of the 15q11-13 region in a patient with autism, epilepsy and ataxia. Developmental Medicine and Child Neurology, 36(8), 736–742.
58. Fine, S. E., et al. (2005). Autism spectrum disorders and symptoms in children with molecularly confirmed 22q11.2 deletion syndrome. Journal of Autism and Developmental Disorders, 35(4), 461–470.
59. Weiss, L. A., et al. (2008). Association between microdeletion and microduplication at 16p11.2 and autism. New England Journal of Medicine, 358(7), 667–675.
60. Thomas, N. S., et al. (1999). Xp deletions associated with autism in three females. SpringerLink. [Online]. Retrieved January 28, 2019, from https://link.springer.com/article/10. 1007%2Fs004390050908
61. Sanders, S. J., et al. (2011). Multiple recurrent de novo CNVs, including duplications of the 7q11.23 Williams Syndrome Region, are strongly associated with autism. Neuron, 70(5), 863–885.
62. Kumar, R. A., et al. (2008). Recurrent 16p11.2 microdeletions in autism. Human Molecular Genetics, 17(4), 628–638.
63. Marshall, C. R., et al. (2008). Structural variation of chromosomes in autism spectrum disorder. The American Journal of Human Genetics, 82(2), 477–488.
64. Pinto, D., et al. (2010). Functional impact of global rare copy number variation in autism spectrum disorders. Nature, 466(7304), 368–372.
65. Pinto, D., et al. (2014). Convergence of genes and cellular pathways dysregulated in autism spectrum disorders. The American Journal of Human Genetics, 94(5), 677–694.
66. Sanders, S. J., et al. (2015). Insights into autism spectrum disorder genomic architecture and biology from 71 risk loci. Neuron, 87(6), 1215–1233.
67. Levy, D., et al. (2011). Rare de novo and transmitted copy-number variation in autistic spectrum disorders. Neuron, 70(5), 886–897.
68. Geschwind, D. H., & State, M. W. (2015). Gene hunting in autism spectrum disorder: On the path to precision medicine. The Lancet Neurology, 14(11), 1109–1120.
69. O’Roak, B. J., et al. (2014). Recurrent de novo mutations implicate novel genes underlying simplex autism risk. Nature Communications, 5(1), 5595.
70. Iossifov, I., et al. (2012). De novo gene disruptions in children on the autistic spectrum. Neuron, 74(2), 285–299.
71. Neale, B. M., et al. (2012). Patterns and rates of exonic de novo mutations in autism spectrum disorders. Nature, 485(7397), 242–245.
72. Sanders, S. J., et al. (2012). De novo mutations revealed by whole-exome sequencing are strongly associated with autism. Nature, 485(7397), 237–241.
73. Willsey, A. J., et al. (2013). Coexpression networks implicate human Midfetal deep cortical projection neurons in the pathogenesis of autism. Cell, 155(5), 997–1007.
74. Dong, S., et al. (2014). De novo insertions and deletions of predominantly paternal origin are associated with autism spectrum disorder. Cell Reports, 9(1), 16–23.
75. O’Roak, B. J., et al. (2012). Multiplex targeted sequencing identifies recurrently mutated genes in autism spectrum disorders. Science, 338(6114), 1619–1622.
76. The DDD Study, et al. (2014). Synaptic, transcriptional and chromatin genes disrupted in autism. Nature, 515(7526), 209–215.
77. Turner, T. N., et al. (2016). Genome sequencing of autism-affected families reveals disruption of putative noncoding regulatory DNA. The American Journal of Human Genetics, 98(1), 58–74.
78. Ranjana Bhandari, Jyoti K. Paliwal, and Anurag Kuhad, Neuro psychopathology of AutismSpectrum Disorder: Complex Interplay of Genetic, Epigenetic, and Environmental Factors, Advances in Neurobiology Volume 24, 2020.
79. Eshraghi, A. A., Liu, G., Kay, S.-I. S., Eshraghi, R. S., Mittal, J., Moshiree, B., et al. (2018). Epigenetics and autism spectrum disorder: Is there a correlation? Frontiers in Cellular Neuroscience, 12, 78. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00078
80. LaSalle, J. M. (2013). Epigenomic strategies at the interface of genetic and environmental risk factors for autism. Journal of Human Genetics, 58, 396–401. https://doi.org/10.1038/

jhg.2013.49

81. Miyake, K., Hirasawa, T., Koide, T., & Kubota, T. (2012). Epigenetics in autism and other neurodevelopmental diseases. Advances in Experimental Medicine and Biology, 91–98.
82. Rangasamy, S., D’mello, S. R., & Narayanan, V. (2013). Epigenetics, autism spectrum, and neurodevelopmental disorders. Neurotherapeutics, 10(4), 742–756. https://doi.org/10.1007/s13311-013-0227-0
83. Zhubi, A., Cook, E. H., Guidotti, A., & Grayson, D. R. (2014). Epigenetic mechanisms in autism spectrum disorder. International Review of Neurobiology, 203–244.
84. Schaevitz, L. R., & Berger-Sweeney, J. E. (2012). Gene-environment interactions and epigenetic pathways in autism: The importance of one-carbon metabolism. ILAR Journal, 53, 322–340. https://doi.org/10.1093/ilar.53.3-4.322
85. Volk, H. E., Lurmann, F., Penfold, B., Hertz-Picciotto, I., McConnell, R. (2013). Traffic-related air pollution, particulate matter, and autism. JAMA Psychiatry, 70, 71. https://doi.org/10.1001/jamapsychiatry.2013.266
86. Rasalam, A. D., Hailey, H., Williams, J. H. G., Moore, S. J., Turnpenny, P. D., et al. (2005). Characteristics of fetal anticonvulsant syndrome associated autistic disorder. Developmental Medicine and Child Neurology, 47, 551–555.
87. Wolstenholme, J. T., Edwards, M., Shetty, S. R. J., Gatewood, J. D., Taylor, J. A., Rissman, E. F., et al. (2012). Gestational exposure to bisphenol A produces transgenerational changes in behaviors and gene expression. Endocrinology, 153, 3828–3838. https://doi.org/10.1210/en.2012-1195
88. Kumsta, R., Hummel, E., Chen, F. S., & Heinrichs, M. (2013). Epigenetic regulation of the oxytocin receptor gene: Implications for behavioral neuroscience. Frontiers in Neuroscience, 7, 83. https://doi.org/10.3389/fnins.2013.00083
89. Lukas, M., & Neumann, I. D. (2013). Oxytocin and vasopressin in rodent behaviors related to social dysfunctions in autism spectrum disorders. Behavioural Brain Research, 251, 85–94. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2012.08.011
90. Murakami, G., Hunter, R. G., Fontaine, C., Ribeiro, A., Pfaff, D. (2011). Relationships among estrogen receptor, oxytocin and vasopressin gene expression and social interaction in male mice. The European Journal of Neuroscience, 34, 469–477. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2011.07761.x
91. Veenema, A., & Neumann, I. (2008). Central vasopressin and oxytocin release: Regulation of complex social behaviours. In Advances in vasopressin and oxytocin – From genes to behaviour to disease (pp. 261–276). Elsevier.
92. Viberg, H., Mundy, W., & Eriksson, P. (2008). Neonatal exposure to decabrominated diphenyl ether (PBDE 209) results in changes in BDNF, CaMKII and GAP-43, biochemical substrates of neuronal survival, growth, and synaptogenesis. Neurotoxicology, 29, 152–159. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2007.10.007
93. Ali, A., Cui, X., & Eyles, D. (2018). Developmental vitamin D deficiency and autism: Putative pathogenic mechanisms. The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 175, 108–118. https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2016.12.018
94. Whitehouse, A. J. O., Holt, B. J., Serralha, M., Holt, P. G., Hart, P. H., Kusel, M. M. (2013). Maternal vitamin D levels and the autism phenotype among offspring. Journal of Autism and Developmental Disorders, 43, 1495–1504. https://doi.org/10.1007/s10803-012-1676-8
95. Vinkhuyzen, A. A. E., Eyles, D. W., Burne, T. H. J., Blanken, L. M. E., Kruithof C. J., Verhulst, F., et al. (2017). Gestational vitamin D deficiency and autism spectrum disorder. British Journal of Psychiatry Open, 3, 85–90. https://doi.org/10.1192/bjpo.bp.116.004077
96. Baccarelli, A., & Bollati, V. (2009). Epigenetics and environmental chemicals. Current Opinion in Pediatrics, 21, 243–251.
97. Bahrami, A., Sadeghnia, H. R., Tabatabaeizadeh, S.-A., Bahrami-Taghanaki, H., Behboodi, N., Esmaeili, H., et al. (2018). Genetic and epigenetic factors influencing vitamin D status. Journal of Cellular Physiology, 233, 4033–4043. https://doi.org/10.1002/jcp.26216
98. LaSalle, J. M. (2011). A genomic point-of-view on environmental factors influencing the human brain methylome. Epigenetics, 6, 862–869. https://doi.org/10.4161/EPI.6.7.16353
99. Fatemi, S. H., Snow, A. V., Stary, J. M., Araghi-Niknam, M., Reutiman, T.J., Suzanne Lee, et al. (2005). Reelin signaling is impaired in autism. Biological Psychiatry, 57, 777–787. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.12.018
100. Siniscalco, D., Cirillo, A., Bradstreet, J. J., & Antonucci, N. (2013). Epigenetic findings in autism: New perspectives for therapy. International Journal of Environmental Research and Public Health, 10, 4261–4273. https://doi.org/10.3390/ijerph10094261
101. Zhu, L., Wang, X., Li, X.-L., Towers, A., Cao, X., Wang, P., et al. (2014). Epigenetic dysregulation of SHANK3 in brain tissues from individuals with autism spectrum disorders. Human Molecular Genetics, 23, 1563–1578. https://doi.org/10.1093/hmg/ddt547
102. Behnia, F., Parets, S. E., Kechichian, T., Yin, H., Dutta, E. H., Saade, G. R., et al. (2015). Fetal DNA methylation of autism spectrum disorders candidate genes: Association with spontaneous preterm birth. American Journal of Obstetrics and Gynecology, 212, 533.e1–533.e9. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2015.02.011
103. Jack, A., Connelly, J. J., & Morris, J. P. (2012). DNA methylation of the oxytocin receptor gene predicts neural response to ambiguous social stimuli. Frontiers in Human Neuroscience, 6, 280. https://doi.org/10.3389/fnhum.2012.00280
104. Beri, S., Tonna, N., Menozzi, G., Clara Bonaglia, M. C., Sala, C., Giorda, R., et al. (2007). DNA methylation regulates tissue-specific expression of Shank3. Journal of Neurochemistry, 101, 1380–1391. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2007.04539.x
105. Durand, C. M., Betancur, C., Boeckers, T. M., Bockmann, J., Chaste, P., Fauchereau, F., et al. Mutations in the gene encoding the synaptic scaffolding protein SHANK3 are associated with autism spectrum disorders. Nature Genetics, 39, 25–27. https://doi.org/10.1038/ng1933R.
106. Uchino, S., & Waga, C. (2013). SHANK3 as an autism spectrum disorder-associated gene. Brain Dev, 35, 106–110. https://doi.org/10.1016/j.braindev.2012.05.013
107. Ramaswami, G. (2018). Genetics of autism spectrum disorder. Handbook of Clinical Neurology, 147, 321–329. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63233-3.00021-X
108. García-Sáez, A. J. (2012). The secrets of the Bcl-2 family. Cell Death and Differentiation, 19, 1733–1740. https://doi.org/10.1038/cdd.2012.105
109. Nguyen, A., Rauch, T. A., Pfeifer, G. P., & Hu, V. W. (2010). Global methylation profiling of lymphoblastoid cell lines reveals epigenetic contributions to autism spectrum disorders and a novel autism candidate gene, RORA, whose protein product is reduced in autistic brain. The FASEB Journal, 24, 3036–3051. https://doi.org/10.1096/fj.10-154484
110. Boukhtouche, F., Vodjdani, G., Jarvis, C. I., Bakouche, J., Staels B., Mallet J., et al. (2006). Human retinoic acid receptor-related orphan receptor α1 overexpression protects neurons against oxidative stress-induced apoptosis. Journal of Neurochemistry, 96, 1778–1789. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2006.03708.x
111. Hu, V. W. (2012). Is retinoic acid-related orphan receptor-alpha (RORA) a target for gene–environment interactions contributing to autism? Neurotoxicology, 33, 1434–1435. https://doi.org/10.1016/J.NEURO.2012.07.009
112. Nardone, S., Sharan Sams, D., Reuveni, E., Getselter, D., Oron, O., Karpuj, M., et al. (2014). DNA methylation analysis of the autistic brain reveals multiple dysregulated biological pathways. Translational Psychiatry, 4, e433. https://doi.org/10.1038/tp.2014.70
113. Berger, S. L. (2007). The complex language of chromatin regulation during transcription. Nature, 447, 407–412. https://doi.org/10.1038/nature05915
114. Akbarian, S., & Huang, H.-S. (2009). Epigenetic regulation in human brain—Focus on histone lysine methylation. Biological Psychiatry, 65, 198–203. https://doi.org/10.1016/j. 2008.08.015
115. Shulha, H. P., Cheung, I., Whittle, C., Wang, J., Virgil, D., Lin, C. L., et al. (2012). Epigenetic signatures of autism. Archives of General Psychiatry, 69, 314. https://doi.org/10.1001/ archgenpsychiatry.2011.151
116. Adegbola, A., Gao, H., Sommer, S., & Browning, M. (2008). A novel mutation inJARID1C/SMCX in a patient with autism spectrum disorder (ASD). American Journal of Medical Genetics – Part A, 146A, 505–511. https://doi.org/10.1002/ajmg.a.32142
117. Wang, H., Duclot, F., Liu, Y., Wang, Z., & Mohamed, Kabbaj. (2013). Histone deacetylase inhibitors facilitate partner preference formation in female prairie voles. Nature Neuroscience, 16, 919–924. https://doi.org/10.1038/nn.3420
118. Sealey, L. A., Hughes, B. W., Sriskanda, A. N., Guest J. R., Gibson, A. D., Johnson-Williams L., et al. (2016). Environmental factors in the development of autism spectrum disorders. Environment International, 88, 288–298. https://doi.org/10.1016/J.ENVINT.2015.12.021
119. Grabrucker, A. M., Knight, M. J., Proepper, C., Bockmann, J., Joubert, M., Rowan, M., et al. (2011). Concerted action of zinc and ProSAP/Shank in synaptogenesis and synapse maturation. The EMBO Journal, 30, 569–581. https://doi.org/10.1038/emboj.2010.336
120. Ha, H. T. T., Leal-Ortiz, S., Lalwani, K., Kiyonaka, S., Hamachi, I., Mysore, S. P., Montgomery, J. M., et al. (2018). Shank and zinc mediate an AMPA receptor subunit switch in developing neurons. Frontiers in Molecular Neuroscience, 11, 405. https://doi.org/10.3389/fnmol.2018.00405
121. Kolozsi, E., Mackenzie, R. N., Roullet, F. I., de Catanzaro, D., Foster, J. A. (2009). Prenatal exposure to valproic acid leads to reduced expression of synaptic adhesion molecule neuroligin 3 in mice. Neuroscience, 163, 1201–1210. https://doi.org/10.1016/J. 2009.07.021
122. Nuttall, J. R., & Oteiza, P. I. (2012). Zinc and the ERK kinases in the developing brain. Neurotoxicity Research, 21, 128–141. https://doi.org/10.1007/s12640-011-9291-6
123. Hershfinkel, M. (2014). The zinc-sensing receptor, ZnR/GPR39: Signaling and significance. In Zinc signals in cellular functions and disorders (pp. 111–133). Tokyo: Springer.
124. Goines, P. E., & Ashwood, P. (2013). Cytokine dysregulation in autism spectrum disorders (ASD): Possible role of the environment. Neurotoxicology and Teratology, 36, 67–81. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2012.07.006.Cytokine
125. Pickering, M., Cumiskey, D., & O’Connor, J. J. (2005). Actions of TNF-α on glutamatergic synaptic transmission in the central nervous system. Experimental Physiology, 90, 663–670. https://doi.org/10.1113/expphysiol.2005.030734
126. Frye, R. E., & Rossignol, D. A. (2011). Mitochondrial dysfunction can connect the diverse medical symptoms associated with autism spectrum disorders. Pediatric Research, 69(5 Pt 2), 41R–47R.
127. Rossignol, D. A., & Frye, R. E. (2012). Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: A systematic review and meta-analysis. Molecular Psychiatry, 17(3), 290–314.
128. Lombard, J. (1998). Autism: A mitochondrial disorder? Medical Hypotheses, 50(6), 497–500.
129. Valenti, D., de Bari, L., De Filippis, B., Henrion-Caude, A., & Vacca, R. A. (2014). Mitochondrial dysfunction as a central actor in intellectual disability-related diseases: An overview of down syndrome, autism, fragile X and Rett syndrome. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 46(Pt), 2.
130. Giulivi, C., Zhang, Y.-F., Omanska-Klusek, A., Ross-Inta, C., Wong, S., Hertz-Picciotto, I., et al. (2010). Mitochondrial dysfunction in autism. JAMA, 304(21), 2389–2396.
131. Oliveira, G., Diogo, L., Grazina, M., Garcia, P., Ataíde, A., Marques, C., et al. (2005). Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: A population-based study. Developmental Medicine and Child Neurology, 47(3), 185–189.
132. Goldenthal, M. J., Damle, S., Sheth, S., Shah, N., Melvin, J., Jethva, R., et al. (2015). Mitochondrial enzyme dysfunction in autism spectrum disorders; a novel biomarker revealed from buccal swab analysis. Biomarkers in Medicine, 9(10), 957–965.
133. Parikshak, N. N., Gandal, M. J., & Geschwind, D. H. (2015). Systems biology and gene networks in neurodevelopmental and neurodegenerative disorders. Nature Reviews Genetics, 16(8), 441–458.
134. Napoli, E., Wong, S., Hertz-Picciotto, I., & Giulivi, C. (2014). Deficits in bioenergetics and impaired immune response in granulocytes from children with autism. Pediatrics, 133(5), 1405–1410.
135. Weissman, J. R., Kelley, R. I., Bauman, M. L., Cohen, B. H., Murray, K. F., Mitchell, R. L., et al. (2008). Mitochondrial disease in autism spectrum disorder patients: A cohort analysis. PLoS One, 3(11), e3815.
136. Palmieri, L., & Persico, A. M. (2010). Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: Cause or effect? Biochimica et Biophysica Acta, 1797(6–7), 1130–1137.
137. Fillano, J. J., Goldenthal, M. J., Rhodes, C. H., & Marín-García, J. (2002). Mitochondrial dysfunction in patients with hypotonia, epilepsy, autism, and developmental delay: HEADD syndrome. Journal of Child Neurology, 17(6), 435–439.
138. Gu, F., Chauhan, V., Kaur, K., Brown, W. T., LaFauci, G., Wegiel, J., et al. (2013). Alterations in mitochondrial DNA copy number and the activities of electron transport chain complexes and pyruvate dehydrogenase in the frontal cortex from subjects with autism. Translational Psychiatry, 3, e299.
139. Smith, M., Spence, M. A., & Flodman, P. (2009). Nuclear and mitochondrial genome defects in autisms. Annals of the New York Academy of Sciences, 1151, 102–132.
140. Pitceathly, R. D. S., Rahman, S., & Hanna, M. G. (2012). Single deletions in mitochondrial DNA–molecular mechanisms and disease phenotypes in clinical practice. Neuromuscular Disorders, 22(7), 577–586.
141. Haas, R. H., Parikh, S., Falk, M. J., Saneto, R. P., Wolf, N. I., Darin, N., et al. (2007). Mitochondrial disease: A practical approach for primary care physicians. Pediatrics, 120(6), 1326–1333.
142. Niyazov, D. M., Kahler, S. G., & Frye, R. E. (2016). Primary mitochondrial disease and secondary mitochondrial dysfunction: Importance of distinction for diagnosis and treatment. Molecular Syndromology, 7(3), 122–137.
143. Varga, N. Á., Pentelényi, K., Balicza, P., Gézsi, A., Reményi, V., Hársfalvi, V., et al. (2018). Mitochondrial dysfunction and autism: Comprehensive genetic analyses of children with autism and mtDNA deletion. Behavioral and Brain Functions, 14. https://doi.org/10.1186/s12993-018-0135-x
144. Coolen, M., & Bally-Cuif, L. (2009). MicroRNAs in brain development and physiology. Current Opinion in Neurobiology, 19(5), 461–470.
145. Hu, Y., Ehli, E. A., & Boomsma, D. I. (2017). MicroRNAs as biomarkers for psychiatric disorders with a focus on autism spectrum disorder: Current progress in genetic association studies, expression profiling, and translational research. Autism Research, 10(7), 1184–1203.
146. Wu, Y. E., Parikshak, N. N., Belgard, T. G., & Geschwind, D. H. (2016). Genome-wide, integrative analysis implicates microRNA dysregulation in autism spectrum disorder. Nature Neuroscience, 19(11), 1463–1476.
147. Mundalil Vasu, M., Anitha, A., Thanseem, I., Suzuki, K., Yamada, K., Takahashi, T., et al. (2014). Serum microRNA profiles in children with autism. Molecular Autism, 5, 40.
148. Kichukova, T. M., Popov, N. T., Ivanov, I. S., & Vachev, T. I. (2017). Profiling of circulating serum microRNAs in children with autism spectrum disorder using stem-loop qRT-PCR assay. Folia Medica (Plovdiv)., 59(1), 43–52.
149. Weber, J. A., Baxter, D. H., Zhang, S., Huang, D. Y., Huang, K. H., Lee, M. J., et al. (2010). The microRNA spectrum in 12 body fluids. Clinical Chemistry, 56(11), 1733–1741.
150. Hicks, S. D., Ignacio, C., Gentile, K., & Middleton, F. A. (2016). Salivary miRNA profiles identify children with autism spectrum disorder, correlate with adaptive behavior, and implicate ASD candidate genes involved in neurodevelopment. BMC Pediatrics, 16, 52.
151. Mellios, N., & Sur, M. (2012). The emerging role of microRNAs in schizophrenia and autism spectrum disorders. Frontiers in Psychiatry, 3, 39.
152. Rogelj, B. (2006). Brain-specific small nucleolar RNAs. Journal of Molecular Neuroscience, 28(2), 103–109.
153. Cavaillé, J., Buiting, K., Kiefmann, M., Lalande, M., Brannan, C. I., Horsthemke, B., et al. (2000). Identification of brain-specific and imprinted small nucleolar RNA genes exhibiting an unusual genomic organization. PNAS, 97(26), 14311–14316.
154. Dykens, E. M., Lee, E., & Roof, E. (2011). Prader-Willi syndrome and autism spectrum disorders: An evolving story. Journal of Neurodevelopmental Disorders, 3(3), 225–237.
155. Gabriele, S., Sacco, R., & Persico, A. M. (2014). Blood serotonin levels in autism spectrum disorder: A systematic review and meta-analysis. European Neuropsychopharmacology, 24(6), 919–929.
156. Nakatani, J., Tamada, K., Hatanaka, F., Ise, S., Ohta, H., Inoue, K., et al. (2009). Abnormal behavior in a chromosome-engineered mouse model for human 15q11-13 duplication seen in autism. Cell, 137(7), 1235–1246.
157. Rajasethupathy, P., Antonov, I., Sheridan, R., Frey, S., Sander, C., Tuschl, T., et al. (2012). A role for neuronal piRNAs in the epigenetic control of memory-related synaptic plasticity. Cell, 149(3), 693–707.
158. Wilkinson, B., & Campbell, D. B. (2013). Contribution of long noncoding RNAs to autism spectrum disorder risk. International Review of Neurobiology, 113, 35–59.
159. Minshew, N. J., & Keller, T. A. (2010). The nature of brain dysfunction in autism: Functional brain imaging studies. Current Opinion in Neurology, 23(2), 124–130.
160. Saravana Babu Chidambaram, Sunanda Tuladhar, Abid Bhat, Arehally Marappa Mahalakshmi, Bipul Ray, Musthafa Mohamed Essa, Muhammed Bishir, Srinivasa Rao Bolla, Nandakumar Dalavaikodihalli Nanjaiah, Gilles J. Guillemin, and M. Walid Qoronfleh, Autism and Gut–Brain Axis: Role of Probiotics, Advances in Neurobiology Volume 24, 2020.
161. Rizk, M. Z. (2019, May 18). Role of gut-brain axis in the aetiology of neurodevelopmental disorders with reference to autism. Journal Clinical Toxicology, S6, 005.
162. Li, Q., & Zhou, J.-M. (2016, June). The microbiota–gut–brain axis and its potential therapeutic role in autism spectrum disorder. Neuroscience, 324, 131–139.
163. Snoek, S. A., Verstege, M. I., Boeckxstaens, G. E., van den Wijngaard, R. M., & de Jonge, W. J. (2010, October). The enteric nervous system as a regulator of intestinal epithelial barrier function in health and disease. Expert Review of Gastroenterology & Hepatology, 4(5), 637–651.
164. Collins, S. M., Surette, M., & Bercik, P. (2012, November). The interplay between the intestinal microbiota and the brain. Nature Reviews. Microbiology, 10(11), 735–742.
165. Dinan, T. G., Quigley, E. M. M., Ahmed, S. M. M., Scully, P., O’Brien, S., O’Mahony, L., et al.
166. (2006, February). Hypothalamic-pituitary-gut axis dysregulation in irritable bowel syndrome: Plasma cytokines as a potential biomarker? Gastroenterology, 130(2), 304–311.
167. Donaldson, G. P., Lee, S. M., & Mazmanian, S. K. (2016, January). Gut biogeography of the bacterial microbiota. Nature Reviews. Microbiology, 14(1), 20–32.
168. Falk, P. G., Hooper, L. V., Midtvedt, T., & Gordon, J. I. (1998, December). Creating and maintaining the gastrointestinal ecosystem: What we know and need to know from gnotobiology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 62(4), 1157–1170.
169. Round, J. L., & Mazmanian, S. K. (2009, May). The gut microbiota shapes intestinal immune responses during health and disease. Nature Reviews Immunology, 9(5), 313–323.
170. Yang, Y., Tian, J., & Yang, B. (2018, February). Targeting gut microbiome: A novel and potential therapy for autism. Life Sciences, 194, 111–119.
171. Wang, L., Christophersen, C. T., Sorich, M. J., Gerber, J. P., Angley, M. T., & Conlon, M. A. (2011, September). Low relative abundances of the mucolytic bacterium Akkermansia muciniphila and Bifidobacterium spp. in feces of children with autism. Applied and Environmental Microbiology, 77(18), 6718–6721.
172. Adams, J. B., Johansen, L. J., Powell, L. D., Quig, D., & Rubin, R. A. (2011, March 16). Gastrointestinal flora and gastrointestinal status in children with autism—Comparisons to typical children and correlation with autism severity. BMC Gastroenterology, 11, 22.
173. Liu, F., Li, J., Wu, F., Zheng, H., Peng, Q., & Zhou, H. (2019, January 29). Altered composition and function of intestinal microbiota in autism spectrum disorders: A systematic review. Translational Psychiatry, 9(1), 43.
174. Song, Y., Liu, C., & Finegold, S. M. (2004, November). Real-time PCR quantitation of Clostridia in feces of autistic children. Applied and Environmental Microbiology, 70(11), 6459–6465.
175. Sekirov, I., Russell, S. L., Antunes, L. C. M., & Finlay, B. B. (2010, July). Gut microbiota in health and disease. Physiological Reviews, 90(3), 859–904.
176. Angelis, M. D., Francavilla, R., Piccolo, M., Giacomo, A. D., & Gobbetti, M. (2015, May 4). Autism and intestinal microbiota. Gut Microbes, 6(3), 207–213.
177. Kang, D.-W., Ilhan, Z. E., Isern, N. G., Hoyt, D. W., Howsmon, D. P., Shaffer, M., et al. (2018, February 1). Differences in fecal microbial metabolites and microbiota of children with autism spectrum disorders. Anaerobe, 49, 121–131.
178. Wang, L., Christophersen, C. T., Sorich, M. J., Gerber, J. P., Angley, M. T., & Conlon, M. A. (2013, November 4). Increased abundance of Sutterella spp. and Ruminococcus torques in feces of children with autism spectrum disorder. Molecular Autism, 4(1), 42.
179. Navarro, F., Liu, Y., & Rhoads, J. M. (2016, December 14). Can probiotics benefit children with autism spectrum disorders? World Journal of Gastroenterology, 22(46), 10093–10102.
180. Eren, A. M., Sogin, M. L., Morrison, H. G., Vineis, J. H., Fisher, J. C., Newton, R. J., et al. (2015). A single genus in the gut microbiome reflects host preference and specificity. The ISME Journal, 9, 90–100.
181. de Magistris, L., Familiari, V., Pascotto, A., Sapone, A., Frolli, A., Iardino, P., et al. (2010, October). Alterations of the intestinal barrier in patients with autism and in their first-degree relatives. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 51(4), 418–424.
182. Fiorentino, M., Sapone, A., Senger, S., Camhi, S. S., Kadzielski, S. M., Buie, T. M., et al. (2016). Blood-brain barrier and intestinal epithelial barrier alterations in autism spectrum disorders. Molecular Autism, 7, 49.
183. Ming, X., Stein, T. P., Barnes, V., Rhodes, N., & Guo, L. (2012, December 7). Metabolic perturbance in autism spectrum disorders: A metabolomics study. Journal of Proteome Research, 11(12), 5856–5862.
184. Esnafoglu, E., Cırrık, S., Ayyıldız, S. N., Erdil, A., Ertürk, E. Y., Daglı, A., et al. (2017). Increased serum zonulin levels as an intestinal permeability marker in autistic subjects. The Journal of Pediatrics, 188, 240–244.
185. Haba, R., Shintani, N., Onaka, Y., Wang, H., Takenaga, R., Hayata, A., et al. (2012, March 17). Lipopolysaccharide affects exploratory behaviors toward novel objects by impairing cognition and/or motivation in mice: Possible role of activation of the central amygdala. Behavioural Brain Research, 228(2), 423–431.
186. Emanuele, E., Orsi, P., Boso, M., Broglia, D., Brondino, N., Barale, F., et al. (2010, March). Low-grade endotoxemia in patients with severe autism. Neuroscience Letters, 471(3), 162–165.
187. Kraneveld, A. D., Szklany, K., de Theije, C. G. M., & Garssen, J. (2016). Gut-to-brain axis in autism spectrum disorders. International Review of Neurobiology, 131, 263–287.
188. Costedio, M. M., Hyman, N., & Mawe, G. M. (2007, March). Serotonin and its role in colonic function and in gastrointestinal disorders. Diseases of the Colon and Rectum, 50(3), 376–388.
189. McDougle, C. J., Naylor, S. T., Cohen, D. J., Aghajanian, G. K., Heninger, G. R., & Price, L. H. (1996, November). Effects of tryptophan depletion in drug-free adults with autistic disorder. Archives of General Psychiatry, 53(11), 993–1000.
190. de Theije, C. G. M., Wu, J., da Silva, S. L., Kamphuis, P. J., Garssen, J., Korte, S. M., et al. (2011, September). Pathways underlying the gut-to-brain connection in autism as future targets for disease management. European Journal of Pharmacology, 668(Suppl 1), S70–S80.
191. de Theije, C. G. M., Wopereis, H., Ramadan, M., van Eijndthoven, T., Lambert, J., Knol, J., et al. (2014, March). Altered gut microbiota and activity in a murine model of autism spectrum disorders. Brain, Behavior, and Immunity, 37, 197–206.
192. Maynard, C. L., Elson, C. O., Hatton, R. D., & Weaver, C. T. (2012, September 13). Reciprocal interactions of the intestinal microbiota and immune system. Nature, 489(7415), 231–241.
193. Petra, A. I., Panagiotidou, S., Hatziagelaki, E., Stewart, J. M., Conti, P., & Theoharides, T. C. (2015, May 1). Gut-microbiota-brain axis and its effect on neuropsychiatric disorders with suspected immune dysregulation. Clinical Therapeutics, 37(5), 984–995.
194. Chandler, S., Carcani-Rathwell, I., Charman, T., Pickles, A., Loucas, T., Meldrum, D., et al. (2013, December). Parent-reported gastro-intestinal symptoms in children with autism spectrum disorders. Journal of Autism and Developmental Disorders, 43(12), 2737–2747.
195. Molloy, C. A., Morrow, A. L., Meinzen-Derr, J., Schleifer, K., Dienger, K., Manning-Courtney, P., et al. (2006, March). Elevated cytokine levels in children with autism spectrum disorder. Journal of Neuroimmunology, 172(1–2), 198–205.
196. Ashwood, P., & Wakefield, A. J. (2006, April). Immune activation of peripheral blood and mucosal CD3+ lymphocyte cytokine profiles in children with autism and gastrointestinal symptoms. Journal of Neuroimmunology, 173(1–2), 126–134.
197. Park, Y. D. (2003, June 1). The effects of vagus nerve stimulation therapy on patients with intractable seizures and either Landau–Kleffner syndrome or autism. Epilepsy & Behavior, 4(3), 286–290.
198. MacFabe, D. F. (2015, May 29). Enteric short-chain fatty acids: Microbial messengers of metabolism, mitochondria, and mind: Implications in autism spectrum disorders. Microbial Ecology in Health & Disease, 26, 28177.
199. Thamilarasan Manivasagam, Selvaraj Arunadevi, Mustafa Mohamed Essa,ωChidambaram SaravanaBabu, Anupom Borah, Arokiasamy Justin Thenmozhi, and M. Walid Qoronfleh, Role of Oxidative Stress and Antioxidants in Autism, Advances in Neurobiology Volume 24, 2020.
200. Συγκριτική Γονιδιωματική – UTH e-Class, Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwi97efLxKDuAhV7wAIHHQS7BbAQFjAAegQIAhAC&url=https%3A%2F%2Feclass.uth.gr%2Fmodules%2Fdocument%2Ffile.php%2FDIB_U_191%2FComparative_Genomics.pdf&usg=AOvVaw0Haz5nVWbR7tzrhnicjTE0
201. An Introduction to Functional Genomics and Systems Biology, Evelien M. Bunnik and Karine G. Le Roch, ADVANCES IN WOUND CARE, VOLUME 2, NUMBER 9, DOI: 10.1089/wound.2012.0379.
202. Functional genetics, Giovanna Marchetti, Mirko Pinotti, Barbara Lunghi, Caterina Casari, Francesco Bernardi, Mini Review, Thrombosis Research 129 (2012) 336–340, doi:10.1016/j.thromres.2011.10.028.
203. Studying human and nonhuman primate evolutionary biology with powerful in vitro and in vivo functional genomics tools, Kathleen E. Grogan and George H. Perry, Evolutionary Anthropology. 2020;1–16, DOI: 10.1002/evan.21825.
204. Functional Genomics, Shalini Kaushik, Sandeep Kaushik and Deepak Sharma, Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology 2018, doi:10.1016/B978-0-12-809633-8.20222-7.
205. EMBL-EBI, https://www.ebi.ac.uk/training.
206. Markus M. Rinschen, Julijana Ivanisevic, Martin Giera, and Gary Siuzdak, Identification of bioactive metabolites using activity metabolomics, Nat Rev Mol Cell Biol. 2019 Jun; 20(6): 353–367. doi: 10.1038/s41580-019-0108-4.
207. Caroline H. Johnson, Julijana Ivanisevic, and Gary Siuzdak, Metabolomics: beyond biomarkers and towards mechanisms, Nat Rev Mol Cell Biol. 2016 Jul; 17(7): 451–459. doi: 10.1038/nrm.2016.25.
208. David P Marciano, Michael P Snyder, Personalized Metabolomics, Methods Mol Biol. 2019;1978:447-456. doi: 10.1007/978-1-4939-9236-2_27.
209. Qi Jin, Alicen Black, Stefanos N Kales, Dhiraj Vattem, Miguel Ruiz-Canela, Mercedes Sotos-Prieto, Metabolomics and Microbiomes as Potential Tools to Evaluate the Effects of the Mediterranean Diet, Nutrients. 2019 Jan 21;11(1):207. doi: 10.3390/nu11010207.
210. Harvard Health Magazine, May – June 2011.