Biomonitorización de marcadores de estrés oxidativo, inflamación, microbiota intestinal y de la exposición a metales pesados en el trastorno del espectro autista en la infancia

Abstract

Esta memoria de tesis doctoral por compendio de artículos publicados en revistas con factor de impacto en los cuartiles 1 y 2, implica a los artículos que se han publicado como resultado de la investigación sobre marcadores de estrés oxidativo, inflamación, microbiota intestinal, exposición a metales pesados en el Trastorno de Espectro Autista (TEA) en la infancia así como los resultados del ensayo clínico para valorar la eficacia del ácido docosahexaenoico. Además, es el resultado del inicio de una línea de investigación inédita en la Unidad de Investigación Pediátrica del Hospital Universitario Reina Sofía, que seguirá aportando resultados en un futuro próximo. Son por tanto, muchos los subproyectos que se han derivado los cuales, en parte se incluyen en el presente documento, dado que son fruto del mismo esfuerzo y trabajo en equipo que el de los artículos publicados para elaborar la presente tesis doctoral. Es de esperar por tanto, que en los meses o años venideros aparezcan futuras publicaciones similares a las que aquí se exponen. Por tanto no solo se reseñan los resultados de estos años de investigación, sino también los trabajos que actualmente se están llevando a cabo, que se publicarán en un futuro próximo. Contenido de la investigación Se han descrito varias teorías etiopatogénicas sobre la alteración en el neurodesarrollo y la sintomatología del TEA, en las que se evalúan los mecanismos inflamatorios, estrés oxidativo y alteraciones metabólicas, en la microbiota intestinal o incluso tras la exposición a metales pesados. Por ello, se realizó un estudio de casos y controles, de pacientes TEA en edad preescolar y controles sanos de la misma edad y desarrollo neurológico típico. El grupo de pacientes TEA se clasificaron en función de la presencia o ausencia de regresión del neurodesarrollo, mediante una escala diseñada para tal fin, y basada en la descripción de la regresión de la Autism Diagnostic InterviewRevised (ADI-R). Se determinaron en muestras de sangre periférica en los grupos de estudio los principales indicadores de inflamación y estrés oxidativo así como los principales metabolitos y el perfil metabolómico. Además, se llevó a cabo en muestras fecales, la determinación de la microbiota intestinal, mediante un estudio metagenómico para comparar los tres grupos. Resultados En relación con los marcadores inflamatorios, se observaron niveles más altos del Factor de Crecimiento Nervioso (NGF) en el grupo TEA en comparación con el grupo control. En el análisis de los subgrupos de TEA, se encontraron niveles más bajos en plasma de la molécula NCAM y niveles más elevados de NGF en el grupo de niños TEA sin regresión en el neurodesarrollo. Por otro lado, detectamos niveles más elevados de Actinobacteria, Proteobacteria y Bacilli, además de Erysipelotrichi y Gammaproteobacteria en heces de niños TEA en comparación con el grupo control. Los pacientes con regresión en el neurodesarrollo presentaron niveles más altos de proteobacterias. De igual modo, hallamos diferencias significativas en los perfiles metabolómicos implicados en el metabolismo de los aminoácidos, lípidos y nicotinamida entre el grupo TEA y control y entre ambos subgrupos de TEA con y sin neuroregresión.Conclusiones Nuestros resultados indican que en el desarrollo del TEA podrían estar involucrados diferentes mecanismos etiopatogénicos, y que incluso dentro del amplio espectro de pacientes que representa el TEA, podrían existir diferentes subgrupos de TEA con distinta fisiopatología. Se necesitarían realizar estudios multicéntricos amplios que trataran de profundizar más en los diferentes mecanismos fisiopatológicos implicados en el desarrollo del TEA, así como en los diferentes subgrupos de niños con TEA, para poder desarrollar dianas terapéuticas específicas.

Background This doctoral thesis report by compendium of articles published in journals with impact factor in quartiles 1 and 2, implies a result of research on markers of oxidative stress, inflammation, intestinal microbiota, or metal exposure in Autism Spectrum Disorder (ASD) in childhood as well as the results of the clinical trial to assess the efficacy of docosahexaenoic acid suplemmentation. In addition, it is the result of the beginning of a new research line in the Pediatric Research Unit of the Reina Sofía University Hospital, which will continue to provide results in the near future. Therefore, there are many subprojects that have been developed which, in part, are included in this document, since they are the result of the same effort and team work. So, not only the results of these years of research are reviewed, but also the works that are currently being carried out, which will be published in the near future. Research Content Several etiopathogenic theories about neurodevelopmental alteration and ASD symptomatology have been described, in which inflammatory mechanisms, oxidative stress and metabolic alterations are evaluated in the intestinal microbiota or even after exposure to heavy metals. So, a case-control study of ASD patients in preschool age and healthy controls of the same age and typical neurological development was performed. The group of ASD patients was classified according to the presence or absence of neurodevelopmental regression, using a scale designed for this purpose, and based on the description of the regression of the Autism Diagnostic Interview-Revised (ADIR). The main indicators of inflammation and oxidative stress as well as the main metabolites and metabolomic profile were determined in peripheral blood samples in the study groups. In addition, the determination of the intestinal microbiota was carried out in faecal samples by means of a metagenomic study, comparing both groups. Results In relation to inflammatory markers, higher levels of the Nerve Growth Factor (NGF) were observed in the ASD group compared to the control group. In the analysis of the subgroups of ASD, lower plasma levels of the NCAM molecule and higher levels of NGF were found in the group of ASD children without regression in neurodevelopment. On the other hand, we detected higher levels of Actinobacteria, Proteobacteria and Bacilli, in addition to Erysipelotrichi and Gammaproteobacteria in feces of ASD children compared to the control group. Patients with neurodevelopmental regression showed higher levels of Proteobacteria. Similarly, significant differences in the metabolomic profiles involved in the metabolism of amino acids, lipids and nicotinamide between the ASD and control group and between both ASD subgroups with and without neuroregression, were found. Conclusions Our results indicate that different etiopathogenic mechanisms may be involved in the development of ASD, and that even within the broad spectrum of patients represented by ASD, there may be different subgroups of ASD with different pathophysiology. Extensive multicentric studies would be needed to try to investigate more in the different pathophysiological mechanisms involved in the development of ASD, as well as in the different subgroups of ASD, in order to develop specific therapeutic targets.