Разстройствата от аутистичния спектър включват състояния, които могат да варират и по отношение на клиничните прояви, и по отношение на тежестта си. Търсенето на биологичните механизми, които стоят в основата на аутизма е актуално още от времето, когато аутизмът е бил описан за първи път. В дискусията за биомаркерите особено значение има явната хетерогенност на групата – не можем да открием две деца с аутизъм, които са напълно еднакви. Всеки човек с аутизъм притежава уникална комбинация от симптоми, които имат различна тежест и се представя с разнообразна смесица от допълнителни и съпъстващи състояния. Тази съществена клинична хетерогенност при аутизма и наличието в тази група едновременно на хора, които се нуждаят от постоянни грижи и на хора с много високо функциониране по отношение на интелектуалните способности, които постигат огромни успехи в образователно отношение и самостоятелен живот, водят до идеята, че аутизмът е по-скоро спектър от състояния, отколкото едно единствено нарушение. Заслужава да се отбележи също, че леки нарушения на езиковите способности и социалната комуникация се наблюдават като нормална вариация и в общата популация и често се срещат при роднините на хората с аутизъм, което също само по себе си казва, че аутизмът се състои от спектър от фенотипни вариации, Abrahams, Geschwind, 2008.

Търсенето на биологични маркери при хората с разстройства от аутистичния спектър представлява интерес поради много причини. От една страна стои възможността за откриване на етиологията на състоянието, от друга страна биологичните маркери могат да бъдат използвани за реализиране на скрининг, диагностика, превенция, но като цяло този процес би могъл да допринесе за цялостното поведение по отношение на аутизма и дори да го предотврати в някои или във всички случаи. Широката дефиниция на биомаркери е „характеристика, която е обективно измерима и може да бъде оценена като индикатор на нормален биологичен процес, патогенен процес или фармакологичен отговор на терапевтична интервенция”. По този начин става ясно, че биомаркерите включват вариации в ДНК последователности, изображения от ЯМР или други изобразителни методи, метаболити в кръвта и урината, които могат да се използват като индикатори за висок риск, диагноза или прогноза, Atkinson, et al., 2001. Съществува и предположението, че поради различното разстространение на разстройствата от аутистичния спектър при момчетата и при момичетата, подлежащите биологични механизми поне до известна степен могат да бъдат и полово специфични, Werling, Geschwind, 2013

Генетика

Някои наследствени състояния са доказано свързани със симптоми и прояви на аутизъм - CNTNAP2 (синдром на епилепсия и кортикална дисфазия), CACNA1C (Тимъти синдром), MECP2 (синдром на Рет), FMR1 (чуплива Х хромозома). Тези състояния са свързани с прояви на разстройства от аутистичния спектър в повече от 50% от случаите, Abrahams, Geschwind, 2008. Изследванията при близнаци показват, че съвпадението между монозиготните (еднояйчни) близнаци при разстойтвата от ауистичния спектър е 70–90%, а при монозиготните е 6–10%, Steffenburg, et al., 1989. Генетичните изследвания показват определени вариации – микроделеции и микродупликации при 5–10%, Beaudet, 2013.

Обиколка на главата 

По-голямата обиколка на главата при децата с аутизъм е описана още от Канер в средата на 20-ти век. Дискутира се въпроса за прозореца, в който растежа на главата е променен при някои от случаите на разстройства от аутистичния спектър. Като цяло, през първите три години от живота, аутизмът се асоциира с по-високи темпове на растеж на главата, които водят до макроцефалия, Barton, et al., 2013. Подлагат се на обсъждане, обаче и по-високите темпове на растежа на целия организъм през първите години на живота при децата с аутизъм.

Митохондрии и метаболитни маркери 

Митохондриалната болест се среща по-често при хората с разстройства от аутистичния спектър. Предполага се дори, че съчетанието на разстройства от аутистичния спектър и митохондриални нарушения може да формира отделна субгрупа, Rossignol, Frye, 2012. Наблюдавани са промени в метаболизма на порфирин /пента порфирин и копропорфирин/, което вероятно се дължи на експозиция на токсини от заобикалящата среда. Установяват се също и високи нива на уринен таурин и ниски нива на уринен глутамат при децата с разстройства от аутистичния спектър, Yap, et al., 2010. Търсенето на промени в метаболизма на аминокиселини при хората с аутизъм също има дълга история, като голяма част от тях са свързани и с множеството изследвания за проблеми в хранителните поведения и наличие на храносмилателни симптоми, както и опитите  за повлияване на симптомите на аутизъм с премахването на определени храни от менюто на детето и добавяне на хранителни добавки и вещества. 

Биомаркери на оксидативен стрес 

Антиоксидантните процеси и приемането на вещества, които ги подобряват, също са обект на изследване при търсенето на биомаркери, свързани с аутизъм. Проследява се продължителността и ефективността на процесите на възстановяване на клетките и като цяло устойчивостта и приспособимостта на организма към средата, както към норамалните ефекти от нея, така и към патогенните влияния, замърсявания и токсини. Тук, при децата с аутизъм се наблюдават снижени нива на глутатион, глутатион пероксидаза, метионин, цистеин и повишени плазмени нива на редуциран глутатион, Frustaci, et al., 2012

Мозъчни изобразителни изследвания 

Изобразителните изследвания се прилагат често, особено при съчетание на интелектуални нарушения и симптоми на аутизъм. В търсенето на особености в мозъчните структури, усилията са насочени предимно към определени мозъчни области, които процесират емоциите, екзекутивните функции, вземането на решения, реализацията на двигателните функции и прехвърлянето на информацията между двете хемисфери. Находки, свързани с изследвания на мозъчните структури при индивидите с разстройствата от аутистичния спектър включват повишен обем на фронталния лоб, повишена дебелина на кортекса в темпоралните и париетални лобове при децата и по-малка кортикална дебелина при младежите и при възрастните, както и структурни различия в корпус калозум, базалните ганглии, амигдалата и церебелума,  Stigler, McDougley, 2013. Нито една от тези находки, обаче, не е достатъчно надеждна и не се потвърждава при всички индивиди с разстройства от аутстичния спектър, за да бъде обявена за надежден маркер за диагнозата.

Функционалните изобразителни методи

показват моделите на мозъчната активност, особено при ситуации на изпълнение на определени задачи. Изследванията на мозъчната активност по време на задачи за социална когниция, показват промени в гирус фузиформис, чиято функция е свързана с разпознаване на човешките лица /при изпълнение на такъв тип задачи/, снижена активност в областта на амигдалата при задачи свързани с разпознаване на емоциите, отпечатани върху човешките лица, Corbett, et al., 2009, нарушена активация в системата на огледалните неврони, Dapretto, et al., 2006. Установени са и различия в хемисфериалната латерализация при деца с разстройства от аутистичния спектър и езикови нарушения, Redcay, Courchesne, 2008. Децата с аутизъм и езикови нарушения по-често са леворъки и имат леворъки роднини и роднини, които са проговорили по-късно или имат езикови нарушения в настоящия живот или в ранното развитие.

ЕЕГ изследвания 

Изследването с ЕЕГ е сравнително лесно изпълнимо и безопасно за индивида. Търсенето на специфичи ЕЕГ находки е обект на интерес за множество проблеми в развитието, но за съжаление все още не се открива специфична находка, която би могла да бъде използвана за диагностика с изключение на случаите, в които се установява съчетание на клинична картина на аутизъм и епилепсия. Някои изследвания показват, че мозъчният отговор при представяне на човешки лица е забавен при децата с разстройства от аутистичния спектър, Dawson, et al., 2012.  Откриват се и забавени слухови евокирани отговори в супериорния темпорален гирус, Roberts,   et al., 2010, което отново насочва внимането към мозъчните структури свързани с развитието на социалните взаимоотношения, разпознаването на човешките емоции и разбирането и обработката на информацията от говоримия език. 

Биомаркери за променен имунен отговор 

По отношение на променения имунен отговор при хората с разстройства от аутистичния спектър са установени абнормности в плазмените интерлевкини IL-1, IL-6, IL-8, и IL-12, γ-интерферон, инхибиторен фактор на макрофагната миграция и снижени нива на TGF-β, Ashwood, , et al.,  2011. Установени са също и повишени нива на плазмени IgG имуноглобулини и абнормна активация на NK клетки, Croonenberghs, et al., 2002. За съжаление много от тези данни са отново неспецифични за дискутираното състояние, част от тях показват наличие на възпалителни процеси с неясна етиология и не се откриват при всички изследвани лица. Установяват се също и автоантитела в плазмата на децата с разстройства от аутистичния спектър срещу клетките в мозъчната тъкан, Rossi, van de Water, Rogers, Amaral, 2011. Голяма част от тези находки се установяват с методи, които се препоръчват само за изследователски цели и нямат особена клинична и терапевтична стойност към настоящия момент.

Серотонин 

Хиперсеротонинемията е един от първите кръвни маркери, които са наблюдавани при хората с разстройства от аустичния спектър. Повишени нива на серотонин в кръвта се наблюдават при 25–35% от случаите, Mulder, et al., 2004. Предполага се, че нивата на серотонин са генетично предопределени и регулирани от генетични варианти на серотонин рецепторните гени. В последните години се полагат големи усилия за откриване на аномалии в метаболизма на прекурсорите на серотонина и изследване на нивата на метаболити в урината, което може да даде информация не само за диагностиката, но и за подходящи терапевтични поведения и възможности.   

Източници:

Abrahams, B. S., Geschwind, D. H. (2008) Advances in autism genetics: on the threshold of a new neurobiology, Nature Reviews Genetics, vol. 9, no. 5, pp. 341–355.

Atkinson, J., Colburn, W. A., DeGruttola, V. G.,  et al., (2001) Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework, Clinical Pharmacology and Therapeutics, vol. 69, no. 3, pp. 89–95

Ashwood, P.,  Krakowiak, P.,  Hertz-Picciotto, I.,  Hansen, R., Pessah, I., Van de Water, J. (2011) Elevated plasma cytokines in autism spectrum disorders provide evidence of immune dysfunction and are associated with impaired behavioral outcome, Brain, Behavior, and Immunity, vol. 25, no. 1, pp. 40–45

Barton, M. L., et al., (2013) Early manifestations of autism spectrum disorders in The Neuroscience of autism Spectrum Disorders, pp. 39–53

Beaudet, A. L. (2013) The utility of chromosomal microarray analysis in developmental and behavioral pediatrics, Child Development, vol. 84, no. 1, pp. 121–132

Corbett, B. A^., Carmean, V., Ravizza, S., Wendelken, C., Henry, M. L., Carter, C., Rivera, S. M. (2009) A functional and structural study of emotion and face processing in children with autism, Psychiatry Research, vol. 173, no. 3, pp. 196–205

Croonenberghs, J.,  Wauters, A.,  Devreese, K.,  Scharpe, S., Bosmans, E., Egyed, B., Deboutte, D., Maes, M. (2002) Increased serum albumin, γ globulin, immunoglobulin IgG, and IgG2 and IgG4 in autism, Psychological Medicine, vol. 32, no. 8, pp. 1457–1463

Dapretto, M. Davies, M. S., Pfeifer, J. H., Scott, A. A, Sigman, M., Bookheimer, S. Y., Iacoboni, M. (2006) Understanding emotions in others: mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders, Nature Neuroscience, vol. 9, no. 1, pp. 28–30

Dawson, G., Jones, E. J., Merkle, K., Venema, K., Lowy, R., Faja, S., Kamara, D., Murias, M., Greenson, J., Winter, J., Smith, M., Rogers, S. J., Webb, S. J. (2012) Early behavioral intervention is associated with normalized brain activity in young children with autism, Journal of the American Academy of Child & Adolescent Psychiatry, vol. 51, no. 11, pp. 1150–1159

Frustaci, A., Neri, M., Cesario, A., Adams, J. B., Domenici, E., Bernadina, B. D., Bonassi, S. (2012) Oxidative stress-related biomarkers in autism: systematic review and meta-analyses, Free Radical Biology and Medicine, vol. 52, no. 10, pp. 2128–2141

Mulder, E. J. Anderson, G. M., Kema, I. P., de Bildt, A., van Lang, N. D., den Boer, J. A., Minderaa, R. B. (2004) Platelet serotonin levels in pervasive developmental disorders and mental retardation: diagnostic group differences, within-group distribution, and behavioral correlates, Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry, vol. 43, no. 4, pp. 491–499

Redcay, E., Courchesne, E. (2008) Deviant functional magnetic resonance imaging patterns of brain activity to speech in 2-3-year-old children with autism spectrum disorder, Biological Psychiatry, vol. 64, no. 7, pp. 589–598

Roberts, T. P.L. Khan, S. Y. Rey, M., Justin, F. M., Cannon, K., Blaskey, L., Woldoff, S.,  Qasmieh, S., Gandal, M., Schmidt, G. L., Zarnow, D. M., Levy, S. E., Edgar,  J. C. (2010) MEG detection of delayed auditory evoked responses in autism spectrum disorders: towards an imaging biomarker for autism, Autism Research, vol. 3, no. 1, pp. 8–18

Rossi, C. C.,  van de Water, J.,  Rogers, S. J., Amaral, D. G. (2011) Detection of plasma autoantibodies to brain tissue in young children with and without autism spectrum disorders, Brain, Behavior, and Immunity, vol. 25, no. 6, pp. 1123–1135

Rossignol, D. A., Frye, R. E. (2012) Mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorders: a systematic review and meta-analysis, Molecular Psychiatry, vol. 17, no. 3, pp. 290–314

Steffenburg, S.,  Gillberg, C., Hellgren, L., Andersson, L., Gillberg, I. C., Jakobsson,  G., Bohman, M. (1989) A twin study of autism in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden, Journal of Child Psychology and Psychiatry and Allied Disciplines, vol. 30, no. 3, pp. 405–416

Stigler,  K. A., McDougley, C. J. (2013) Structural and functional MRI studies of autism spectrum disorders, in The Neuroscience of autism Spectrum Disorders, pp. 251–266

Werling, D. M., Geschwind, D. H. (2013) Sex differences in autism spectrum disorders, Current Opinion in Neurology, vol. 26, no. 2, pp. 146–153

Yap, I. K., Angley, M., Veselkov, K. A., Holmes, E., Lindon, J. C., Nicholson, J. K. (2010) Urinary metabolic phenotyping differentiates children with autism from their unaffected siblings and age-matched controls, Journal of Proteome Research, vol. 9, no. 6, pp. 2996–3004