Záhada jménem autismus: Může za něj epigenetika? Nebo bakterie?

Záhada jménem autismus: Může za něj epigenetika? Nebo bakterie?

Ještě před pětadvaceti lety jsme autismus znali jen díky filmu Rainman, dnes jde o poměrně častou diagnózu, která zasahuje do života mnoha rodin. Ačkoliv jeho přesnou příčinu stále neznáme, v poslední době přibývá výzkumů, jež některé mechanismy jeho vzniku objasňují. A s tím stoupá i naděje, že ho časem bude možné léčit, nebo alespoň zmírnit jeho projevy.

 

Autismus (přesněji řečeno poruchy autistického spektra, protože těch je popsána celá řada) je vývojová duševní porucha, která se projevuje zejména narušenou sociální interakcí, opakujícími se vzorci chování a problémy v oblasti komunikace. Velká část autistů obtížně reguluje své chování, jsou spíše samotářští, a při některých formách autismu (např. při Aspergově syndromu) si mnohdy vytvářejí celé imaginární světy.

Často bývá autismus spojen i s mentální retardací – dříve se uvádělo, že až v 75 % případů, dnes je ale tento odhad výrazně nižší, protože přibývá lidí, jimž je diagnostikován právě zmíněný Aspergův syndrom, jehož nositelé mají inteligenci normální, či dokonce velmi vysokou. Tito lidé byli dříve často prostě označováni jako „divní“ a teprve v posledních letech u nich bývá diagnostikován autismus.

Autismus se obvykle naplno projeví okolo třetího roku věku dítěte, některé příznaky lze však pozorovat již v prvních měsících života – tyto děti obvykle méně komunikují, nevyhledávají oční kontakt a dávají přednost věcem před obličeji. Častěji jím trpí chlapci, pokud se ale autismus vyskytne u dívek, bývá jejich postižení vážnější.

Při vzniku autismu hrají zcela jistě roli genetické vlivy. U jednovaječných dvojčat je pravděpodobnost toho, že budou postižena obě, větší než 60 % (některé studie uvádějí až 90 %). Nicméně stále chybí důkaz, že by tento problém souvisel s nějakou konkrétní genetickou odchylkou. Proto se odborníci spíše přiklánějí k názoru, že jde o kombinaci určitých genetických dispozic s dalšími vlivy. Vysoká shoda postižení u jednovaječných dvojčat pak může být způsobena například vlivy působícími v těhotenství.

A jaké faktory tedy podle posledních výzkumů mohou ke vzniku poruch autistického spektra vést?

 

V hlavní roli epigenetika

V posledních letech, s rozvojem vědního oboru jménem epigenetika, přibývá výzkumů, které hledají příčinu vzniku autismu v biochemických reakcích, které ovlivňují aktivitu genů v DNA. Mozek autistů totiž vykazuje určité odlišnosti od mozku zdravých osob, například menší velikost neuronů a jejich odlišnou hustotu v různých oblastech. Tyto rozdíly vznikají pravděpodobně z důvodů poruch v oblasti neurogeneze (tvorby nervových buněk) a apoptózy (buněčné smrti), což jsou procesy, které jsou z velké míry ovlivňovány právě epigenetickými procesy.

Rozdílů v oblasti epigenetických vzorců již byla potvrzena celá řada. U jedné z poruch autistického spektra byly například nalezeny rozdíly v metylaci hned na 55 místech genomu, potvrzeny byly i rozdíly v acetylaci histonů (zejména v oblasti histonu H3) i koncentracích některých microRNA což jsou krátké řetězce ribonukleových kyselin, které nenesou žádnou genetickou informaci, dokáží ale zcela zablokovat „čtení“ řady genů v DNA. Dokonce byly nalezeny i rozdíly v hladinách microRNA v krvi, což je velmi důležitá informace. Znamená to totiž, že by v budoucnu mohlo jít autismus diagnostikovat už v raném věku právě pomocí detekce microRNA.

Zajímavé přitom je, že některé teorie dávají vznik autismu do souvislosti s působením toxinů z životního prostředí (například rtuti). Právě těžké kovy přitom způsobují kromě akutních otrav i celou řadu negativních epigenetických změn.

 

Nezbytný vitamin D

Tento vitamin byl dlouho zmiňován hlavně v souvislosti s vývojem kostí a prevencí osteoporózy, stále více výzkumů však potvrzuje, že jeho význam v organismu je mnohem zásadnější, a to i díky jeho epigenetickému působení. Jeho deficit se podílí na vzniku celé řady vážných onemocnění. A protože je vitamin D nezbytný i pro správný vývoj mozku, není překvapující, že může souviset i s rozvojem poruch autistického spektra.

Zcela klíčový je pravděpodobně význam této živiny v průběhu těhotenství. Analýza krve více než tří tisíc švédských novorozenců například ukázala, že ti, kteří mají deficit vitaminu D, mají o 33 % vyšší riziko, že budou trpět autismem. Nizozemská studie sledující více než 4 000 dětí pak zjistila, že pokud má žena nedostatek vitaminu D, tak riziko autismu jejího dítěte stoupá více než dvojnásobně.

Výzkumy rovněž ukázaly, že podávání vitaminu D může u dětí zmírnit intenzitu příznaků autismu.

 

Mohou za autismus mitochondrie?

Řada výzkumů obrací pozornost k souvislostem autismu s funkcí mitochondrií. Mitochondrie jsou malé buněčné organely, jejichž hlavní funkcí je přeměňovat živiny na energii pomocí oxidace. Právě u dětí s poruchami autistického spektra přitom byla často pozorována dysfunkce v oblasti mitochondrií, a to především v oblasti narušeného oxidačně-redukčního metabolismu uvnitř těchto organel. Některé výzkumy uvádějí výskyt těchto poruch až u 80 % autistických dětí, u jiných jsou ale výsledky výrazně nižší.

S autismem navíc obvykle souvisejí různé abnormality, například zvýšený oxidativní stres, nedostatek hormonu glutathionu či nadbytek látky TNF-alfa, a právě tyto skutečnosti mohou rovněž negativně ovlivňovat funkci mitochondrií.

Stejně jako v případě epigenetických reakcí zde navíc platí i možná souvislost s působení některých toxinů z životního prostředí. Funkci mitochondrií totiž mohou vážně narušovat například těžké kovy, polychlorované bifenyly, či pesticidů, což jsou rovněž často zmiňované možné souvislosti vzniku autismu.

 

Podceňovaný střevní mikrobiom

Řada vědců obrací svou pozornost také ke střevními mikrobiomu. Tímto termínem označujeme obrovskou populaci mikroorganismů obývajících  naše střeva, mezi něž patří bakterie, viry, kvasinky a další – dohromady je jich více  než vlastních buněk našeho těla. V posledních letech přibývá nemocí a poruch, u nichž je potvrzena souvislost s narušením střevního mikrobiomu, a právě autismus může být jednou z nich. (Více o mikrobiomu čtěte zde: https://www.epivyziva.cz/tajemny-svet-uvnitr-nasich-strev-bakterie-ovlivnuji-nase-zdravi-i-genetickou-informaci/)

K narušení rovnováhy střevního mikrobiomu přitom dochází z celé řady příčin. Může jít o vlivy působící v těhotenství a při porodu (střeva dítěte jsou totiž v právě průběhu těhotenství a porodu osídlována mikrobiomem matky), vliv výživy (zejména při absenci kojení), časté užívání antibiotik nebo nadměrná hygiena v prvních letech života, kdy kontakt dítěte s mikroorganismy podporuje správný vývoj mikrobiomu.

Zajímavý je přitom i fakt, že některé bakterie, které jsou součástí střevního mikrobiomu, produkují látky, které následně ovlivňují funkci mitochondrií. Jde zejména o mastné kyseliny s krátkým řetězcem, konkrétně o butyrát a propionát.

Velkou roli zde může hrát zejména propionát. Jedna z často zmiňovaných hypotéz totiž říká, že když je organismus v určitých obdobích vývoje vystaven zvýšené koncentraci této látky, vede to k odchylkám v jeho vývoji mozku a v chování, které jsou typické právě pro poruchy autistického spektra. Tomu by napovídala i skutečnosti, že stolici autistů přitom bylo nalezeno zvýšené množství propionátu.

Propionát je ve střevech produkován některými druhy bakterií, zejména bakteriemi rodu Clostridia a Desulfovibrio, které jej vyrábějí ze sacharidů a aminokyselin, zejména těch obsažených v pšenici. V této souvislosti je zajímavé, že dětem s autismem bývá některými výživovými směry doporučována bezlepková (popř. i bezmléčná) strava. Účinnost těchto opatření však zatím nebyla dostatečně vědecky prokázána.

 

Je autismus infekční?

U lidí s autismem byl opakovaně ve střevech potvrzen zvýšený výskyt právě bakterií Clostridia a Desulfovibrio, což vede k domněnce, že tato porucha může mít rovněž infekční příčinu. Oba typy bakterií mají přitom vysokou míru rezistence vůči antibiotikům.

A když už mluvíme o antibioticích, tak některé hypotézy dávají zvýšené riziko autismu do souvislosti právě s nadužíváním antibiotik, která narušují rovnováhu střevní mikroflóry.

Jde autismus léčit?

Přes všechny výše uvedené informace bohužel stále nemůžeme říci, že dokážeme autismus vyléčit. Nadějné ovšem je, že prakticky všechny výše uvedené faktory jde alespoň částečně zvrátit. Určitě se tedy v případě autistických dětí (a také v případě žen, které jsou těhotné nebo se otěhotnět chystají) vyplatí mít pod kontrolou faktory, které ovlivňují průběh epigenetických reakcí v těle a stav střevního mikrobiomu – zaměřit se na ozdravění jídelníčku, zejména ve smyslu snížení příjmu sacharidů, nasycených tuků a potravních aditiv a vyhledávání zdravého životního prostředí. Pokud je to možné, určitě se vyplatí preferovat kojení před umělou výživou, nepřehánět to s hygienou a vyhnout se nadužívání antibiotik.

Pokud jde o přírodní substance užívané jako doplňky stravy, spolehlivě zatím jejich účinnost potvrzena nebyla. Uvádíme tedy aspoň ty, které z pohledu dosud uskutečněných studií vypadají nadějně.

Butyrát

Jde o látku produkovanou některými typy střevních bakterií, která má epigenetické účinky a výrazně ovlivňuje funkci mitochondrií, a to včetně mitochondrií mozkových buněk. Její podávání se ukázalo účinné u řady psychiatrických diagnóz, například u depresí, tak i u některých typů demencí (včetně Alzheimerovy choroby), a dokonce i při poškození mozku vlivem zranění. První výzkumy na toto téma (zatím provedené jen na zvířecích modelech) pak ukazují, že by mohl být prospěšný i pro osoby s autismem.

Vitamin D3

Jak už jsme uvedli výše, nedostatek tohoto vitaminu pravděpodobně hraje při vzniku autismu velkou roli a jeho podávání může též zmírnit jeho příznaky. Proto je jeho doplňování důležité nejen u dětí do jednoho roku (v ČR jej ostatně všichni kojenci dostávají na předpis), ale především také u těhotných žen a těch, které se otěhotnět chystají. Trojka v názvu vitaminu znamená, že jde o živočišnou formu vitaminu D, která je ve srovnání s rostlinnou formou D2 pro tělo lépe využitelná.

Chlorela

Některé výzkumy například popisují pozitivní účinky dlouhodobého užívání chlorely. Tato mikroskopická sladkovodní řasa totiž dokáže z organismu efektivně odstraňovat rtuť a také ovlivňovat metabolismus sloučenin síry, který často bývá u autistů narušen. Chlorela také chrání hormon glutathion před oxidací volnými radikály a rovněž vykazuje ochranný efekt na střevní sliznici. K prokázání účinnosti chlorely v případě autismu jsou však zapotřebí ještě další výzkumy.

EGCG

Zajímavě vypadají také výzkumy zaměřené na využití extraktu ze zeleného čaje, který je bohatým zdrojem epigalokatechin galátu. Tato látka například dokázala u pokusných potkanů odstranit autistické příznaky vyvolané působením valpronátu.

Omega-3

Ačkoliv již byly popsány případy, kdy po podávání těchto nenasycených mastných kyselin vedlo ke zlepšení příznaků autismu, jejich účinnost v tomto směru nebyla zatím spolehlivě prokázána. Jde však o zcela stěžejní živinu pro vývoj mozku, takže je její užívání (nejen) u autistických dětí žádoucí. Její dostatečný příjem je pak zcela klíčový v době těhotenství.

 

 

Zdroje informací

Frye RE, et al. Approaches to studying and manipulating the enteric microbiome to improve autism symptoms. Microb. Ecol. Health Dis. 2015;26:26878.

Slattery J, MacFabe DF, Frye RE. The significance of the enteric microbiome on the development of childhood disease: a review of prebiotic and probiotic therapies in disorders of childhood. Clin. Med. Insights Pediatr. 2016;10:91–107.

Frye RE, Rose S, Slattery J, MacFabe DF. Gastrointestinal dysfunction in autism spectrum disorder: the role of the mitochondria and the enteric microbiome. Microb. Ecol. Health Dis. 2015;26:27458.

Frye RE, Melnyk S, Macfabe DF. Unique acyl-carnitine profiles are potential biomarkers for acquired mitochondrial disease in autism spectrum disorder. Transl. Psychiatry. 2013;3:e220.

Frye RE, Rossignol DA. Identification and treatment of pathophysiological comorbidities of autism spectrum disorder to achieve optimal outcomes. Clin. Med. Insights Pediatr. 2016;10:43–56.

Rossignol DA, Frye RE. A review of research trends in physiological abnormalities in autism spectrum disorders: immune dysregulation, inflammation, oxidative stress, mitochondrial dysfunction and environmental toxicant exposures. Mol. Psychiatry. 2012;17:389–401.

Rossignol DA, Frye RE. Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: a systematic review and meta-analysis. Mol. Psychiatry. 2012;17:290–314.

Frye RE. Biomarker of abnormal energy metabolism in children with autism spectrum disorder. North Am. J. Med. Sci. 2012;5:141–147.

Parikh S, et al. Patient care standards for primary mitochondrial disease: a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genet. Med. 2017;19:1–18.

Williams BL, et al. Impaired carbohydrate digestion and transport and mucosal dysbiosis in the intestines of children with autism and gastrointestinal disturbances. PLoS. ONE. 2011;6:e24585.

Finegold SM, et al. Gastrointestinal microflora studies in late-onset autism. Clin. Infect. Dis. 2002;35:S6–S16.

Takuma K, et al. Chronic treatment with valproic acid or sodium butyrate attenuates novel object recognition deficits and hippocampal dendritic spine loss in a mouse model of autism. Pharmacol. Biochem. Behav. 2014;126:43–49.

Kratsman N, Getselter D, Elliott E. Sodium butyrate attenuates social behavior deficits and modifies the transcription of inhibitory/excitatory genes in the frontal cortex of an autism model. Neuropharmacology. 2016;102:136–145.

Sun J, et al. Antidepressant-like effects of sodium butyrate and its possible mechanisms of action in mice exposed to chronic unpredictable mild stress. Neurosci. Lett. 2016;618:159–166.

Ferrante RJ, et al. Histone deacetylase inhibition by sodium butyrate chemotherapy ameliorates the neurodegenerative phenotype in Huntington’s disease mice. J. Neurosci. 2003;23:9418–9427.

Govindarajan N, Agis-Balboa RC, Walter J, Sananbenesi F, Fischer A. Sodium butyrate improves memory function in an Alzheimer’s disease mouse model when administered at an advanced stage of disease progression. J. Alzheimer’s Dis. 2011;26:187–197.

Sharma B, Singh N. Attenuation of vascular dementia by sodium butyrate in streptozotocin diabetic rats. Psychopharmacology. 2011;215:677–687.

Li H, et al. Sodium butyrate exerts neuroprotective effects by restoring the blood-brain barrier in traumatic brain injury mice. Brain Res. 2016;1642:70–78.

Wiśniowiecka-Kowalnik, B. & Nowakowska, B. A. Genetics and epigenetics of autism spectrum disorder—current evidence in the fieldJournal of Applied Genetics (2019).

Shannon RoseSirish C. BennuriJakeira E. DavisRebecca WynneJohn C. SlatteryMarie TippettLeanna DelheyStephan MelnykStephen G. KahlerDerrick F. MacFabe, and Richard E. Frye. Butyrate enhances mitochondrial function during oxidative stress in cell lines from boys with autism. Transl Psychiatry. 2018; 8: 42.

Derrick F. MacFabe, MD. Short-chain fatty acid fermentation products of the gut microbiome: implications in autism spectrum disorders. Microb Ecol Health Dis. 2012; 23: 10.3402/mehd.v23i0.19260.

Cody H, Pelphrey K, Piven J. Structural and functional magnetic resonance imaging of autism. Int J Dev Neurosci. 2002;20:421–38.

Bauman ML, Kemper TL. Neuroanatomic observations of the brain in autism: a review and future directions. Int J Dev Neurosci. 2005;23:183–7.

Vali S, Mythri RB, Jagatha B, Padiadpu J, Ramanujan KS, Andersen JK, et al. Integrating glutathione metabolism and mitochondrial dysfunction with implications for Parkinson’s disease: a dynamic model. Neuroscience. 2007;149:917–30. [

Samavati L, Lee I, Mathes I, Lottspeich F, Huttemann M. Tumor necrosis factor alpha inhibits oxidative phosphorylation through tyrosine phosphorylation at subunit I of cytochrome c oxidase. J Biol Chem. 2008;283:21134–44.

Vempati UD, Diaz F, Barrientos A, Narisawa S, Mian AM, Millan JL, et al. Role of cytochrome C in apoptosis: increased sensitivity to tumor necrosis factor alpha is associated with respiratory defects but not with lack of cytochrome C release. Mol Cell Biol. 2007;27:1771–83.

Suematsu N, Tsutsui H, Wen J, Kang D, Ikeuchi M, Ide T, et al. Oxidative stress mediates tumor necrosis factor-alpha-induced mitochondrial DNA damage and dysfunction in cardiac myocytes. Circulation. 2003;107:1418–23.

Hiura TS, Li N, Kaplan R, Horwitz M, Seagrave JC, Nel AE. The role of a mitochondrial pathway in the induction of apoptosis by chemicals extracted from diesel exhaust particles. J Immunol. 2000;165:2703–11.

Sherer TB, Richardson JR, Testa CM, Seo BB, Panov AV, Yagi T, et al. Mechanism of toxicity of pesticides acting at complex I: relevance to environmental etiologies of Parkinson’s disease. J Neurochem. 2007;100:1469–79.

Astiz M, de Alaniz MJ, Marra CA. Effect of pesticides on cell survival in liver and brain rat tissues. Ecotoxicol Environ Saf. 2009;72:2025–32.

MacFabe DF, Cain DP, Rodriguez-Capote K, Franklin AE, Hoffman JE, Boon F, et al. Neurobiological effects of intraventricular propionic acid in rats: possible role of short chain fatty acids on the pathogenesis and characteristics of autism spectrum disorders. Behav Brain Res. 2007;176:149–69.

Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature.

Atladottir HO, Thorsen P, Ostergaard L, Schendel DE, Lemcke S, Abdallah M, et al. Maternal infection requiring hospitalization during pregnancy and autism spectrum disorders. J Autism Dev Disord. 2010;40:1423–30.

Atladottir HO, Thorsen P, Schendel DE, Ostergaard L, Lemcke S, Parner ET. Association of hospitalization for infection in childhood with diagnosis of autism spectrum disorders: a Danish cohort study. Arch Pediatr Adolesc Med. 2010;164:470–7.

Finegold SM. Desulfovibrio species are potentially important in regressive autism. Med Hypotheses. 2011;77:270–4.

Finegold SM, Dowd SE, Gontcharova V, Liu C, Henley KE, Wolcott RD, et al. Pyrosequencing study of fecal microflora of autistic and control children. Anaerobe. 2010;16:444–53.

Haska L, Andersson R, Nyman M. The effect of dietary fiber from wheat processing streams on the formation of carboxylic acids and microbiota in the hindgut of rats. J Agric Food Chem. 2011;59:3406–13.

Song Y, Liu C, Finegold SM. Real-time PCR quantitation of clostridia in feces of autistic children. Appl Environ Microbiol. 2004;70:6459–65.

Finegold SM. State of the art; microbiology in health and disease. Intestinal bacterial flora in autism. Anaerobe. 2011;17:367–8.

Guo RDu YZheng FWang JWang ZJi RChen J. Bioaccumulation and elimination of bisphenol a (BPA) in the alga Chlorella pyrenoidosa and the potential for trophic transfer to the rotifer Brachionus calyciflorus. Environ Pollut. 2017 Aug;227:460-467.

AndrzejBajguz. Blockade of heavy metals accumulation in Chlorella vulgariscells by 24-epibrassinolide. Plant Physiology and Biochemistry. Volume 38, Issue 10, October 2000, Pages 797-801.

José Joaquín MerinoJosé María Parmigiani-IzquierdoAdolfo Toledano Gasca, and María Eugenia Cabaña-Muñoz. The Long-Term Algae Extract (Chlorella and Fucus sp) and Aminosulphurate Supplementation Modulate SOD-1 Activity and Decrease Heavy Metals (Hg++, Sn) Levels in Patients with Long-Term Dental Titanium Implants and Amalgam Fillings Restorations. Antioxidants (Basel). 2019 Apr; 8(4): 101.

  1. Kumaravel, Gabriel Melchias, Vasanth Nayagam, Thamilarasan Manivasagam.Dose-Dependent Amelioration Of Epigallocatechin-3-Gallate Against Sodium Valproate Induced Autistic Rats. March 2017. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences9(4):203

Bedirli AKerem MOfluoglu ESalman BKatircioglu HBedirli NYilmazer DAlper MPasaoglu H. Administration of Chlorella sp. microalgae reduces endotoxemia, intestinal oxidative stress and bacterial translocation in experimental biliary obstruction. Clin Nutr. 2009 Dec;28(6):674-8.

Cannell JJ. Vitamin D and autism, what’s new? Rev Endocr Metab Disord. 2017 Jun;18(2):183-193.

Lee BKEyles DWMagnusson CNewschaffer CJMcGrath JJKvaskoff DKo PDalman CKarlsson HGardner RM. Developmental vitamin D and autism spectrum disorders: findings from the Stockholm Youth Cohort. Mol Psychiatry. 2019 Nov 6.

Annio Posar and Paola Visconti. Omega-3 supplementation in autism spectrum disorders: A still open question? J Pediatr Neurosci. 2016 Jul-Sep; 11(3): 225–227.

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..