Autizmus si väčšina ľudí spája najmä s odlišnosťami v komunikácii, sociálnom kontakte alebo správaní. Čoraz viac sa veda snaží pochopiť aj to, čo sa pri autizme deje na úrovni buniek. Jednou z oblastí, ktorá priťahuje veľkú pozornosť, je oxidačný stres – stav, pri ktorom sa naruší rovnováha medzi tvorbou reaktívnych molekúl a schopnosťou organizmu tieto molekuly neutralizovať.
Porucha autistického spektra, skrátene ASD, patrí medzi neurovývinové poruchy. Jej prejavy vznikajú už v ranom vývine a týkajú sa najmä sociálnej komunikácie, sociálnej interakcie a opakujúcich sa či obmedzených vzorcov správania a záujmov. Autizmus však nie je jedna presne definovaná biologická porucha s jedinou príčinou. Naopak, ide o veľmi rôznorodý stav, pri ktorom sa pravdepodobne stretávajú genetické predispozície s množstvom ďalších faktorov.
Práve táto rôznorodosť je jedným z dôvodov, prečo je výskum autizmu taký náročný. Veda preto nehľadá iba „gén pre autizmus“ alebo jediný mechanizmus, ktorý by vysvetlil všetky prípady. Namiesto toho skúmajú viacero biologických procesov, ktoré by mohli byť významné aspoň pre časť ľudí s ASD. Jedným z nich je oxidačný stres.
Čo je vlastne oxidačný stres?
Každá bunka v našom tele potrebuje energiu. Pri jej výrobe prirodzene vznikajú reaktívne formy kyslíka a dusíka. Často sa o nich hovorí ako o voľných radikáloch, hoci toto označenie nie je úplne presné pre všetky tieto molekuly. Tieto látky nie sú samy osebe nepriateľom organizmu. V primeranom množstve sa podieľajú napríklad na bunkovej signalizácii a obranných reakciách. Problém nastáva až vtedy, keď ich je priveľa alebo keď ich telo nedokáže dostatočne neutralizovať pomocou vlastných antioxidantov.
Vtedy vzniká oxidačný stres - nerovnováha medzi reaktívnymi formami kyslíka a dusíka na jednej strane a antioxidačným systémom na strane druhej. Ak takáto nerovnováha pretrváva, môže ovplyvniť energetický metabolizmus bunky, poškodzovať jej membrány, bielkoviny či DNA a zasahovať do génovej regulácie.
Najjednoduchšie si to možno predstaviť ako systém výroby a upratovania odpadu. Bunky pri bežnej prevádzke vytvárajú určité množstvo reaktívnych látok. Kým ich „upratovací tím“ stíha neutralizovať, je všetko v poriadku. Ak sa však odpadu začne tvoriť priveľa alebo upratovací systém zoslabne, látky sa hromadia a môžu začať poškodzovať okolie.
Prečo je mozog na oxidačný stres obzvlášť citlivý?
Mozog patrí medzi energeticky najnáročnejšie orgány ľudského tela. Spotrebúva veľké množstvo kyslíka a jeho bunkové membrány obsahujú vysoký podiel polynenasýtených mastných kyselín. Práve tieto tuky sú pomerne náchylné na oxidačné poškodenie. Mozog he preto voči oxidačnému stresu prirodzene zraniteľnejší. Vysoká spotreba energie znamená aj vyššiu produkciu reaktívnych molekúl a zároveň mozgové tkanivo nemá v porovnaní s niektorými inými tkanivami mimoriadne robustnú antioxidačnú ochranu. To však ešte neznamená, že oxidačný stres automaticky spôsobuje autizmus. Znamená to iba to, že ak sa redoxná rovnováha naruší počas citlivého obdobia vývoja nervového systému, teoreticky môže mať významný biologický dosah.
Autizmus, mitochondrie a zápal: jeden proces ovplyvňuje druhý
Oxidačný stres pri autizme nemožno vnímať izolovane. Je úzko prepojený najmä s dvoma ďalšími procesmi: mitochondriálnou dysfunkciou a zápalom.
Mitochondrie sú malé štruktúry v bunkách, ktoré vyrábajú veľkú časť energie potrebnej na ich fungovanie. Často sa preto prirovnávajú k bunkovým elektrárňam. Pri výrobe energie však prirodzene vznikajú aj reaktívne formy kyslíka. Ak mitochondrie nepracujú optimálne, môže ich vznikať viac. Vyššia hladina reaktívnych molekúl potom môže mitochondrie ďalej poškodzovať.
Vzniká teda kruh: poškodená mitochondria vytvára viac oxidačného stresu a oxidačný stres môže mitochondriu poškodzovať ešte viac.
Podobná spätná väzba existuje aj pri zápale. Zápalové procesy môžu zvyšovať tvorbu reaktívnych molekúl (voľných radikálov). Tie môžu následne aktivovať ďalšie zápalové mechanizmy. Oxidačný stres, zápal a mitochondriálna dysfunkcia sa môžu navzájom podporovať.
Tento vzťah je veľmi dôležitý aj preto, že pri ASD boli v rôznych štúdiách opísané zmeny v imunitných bunkách, aktivácii mikroglie a astrocytov (imunitných buniek v mozgu) či v produkcii zápalových cytokínov.
Oxidačný stres môže zasiahnuť viacero častí bunky
Jedným z dôvodov, prečo je tento mechanizmus taký zaujímavý, je jeho široký dosah. Oxidačný stres môže poškodzovať tuky v bunkových membránach. Tento proces sa nazýva lipidová peroxidácia. Pri ňom vznikajú látky ako malondialdehyd alebo 4-hydroxynonenal, ktoré môžu ďalej reagovať s bielkovinami a ovplyvňovať ich funkciu. Reaktívne molekuly môžu zasahovať aj DNA a RNA, meniť bielkoviny alebo ovplyvňovať neurotransmisiu. Dôležitá je aj synaptická plasticita – teda schopnosť spojení medzi nervovými bunkami meniť sa a prispôsobovať. Práve tá je kľúčová pre učenie, pamäť a vývoj nervových sietí. Narušená rovnováha medzi tvorbou reaktívnych molekúl a antioxidačnými mechanizmami môže v ranom vývine negatívne ovplyvňovať synaptickú plasticitu.
Glutatión: jeden z najdôležitejších obrancov buniek
Jednou z najčastejšie skúmaných látok je glutatión, skrátene GSH (redukovaná forma). Glutatión patrí medzi hlavné antioxidanty organizmu. Pomáha neutralizovať reaktívne molekuly a udržiavať takzvanú redoxnú rovnováhu buniek. Pri ASD bolo vo viacerých štúdiách popísané zníženie hladiny glutatiónu alebo zmenený pomer medzi jeho redukovanou (správa sa ako antioxidant) (GSH) a oxidovanou formou (nespráva sa ako antioxidant) (GSSH). Takéto zmeny boli pozorované v krvi, niektorých bunkových modeloch a aj v určitých oblastiach mozgu.
To je zaujímavé z dvoch dôvodov:
1. môže to podporovať hypotézu, že časť ľudí s ASD má zmenenú schopnosť regulovať oxidačný stres.
2. glutatión a jeho metabolity by sa mohli raz stať súčasťou diagnostických panelov.
Mohol by existovať krvný test na autizmus?
Dnes nie. Diagnóza ASD sa stanovuje podľa klinických a behaviorálnych kritérií. Neexistuje jediný biomarker, genetická mutácia ani výsledok zobrazovacieho vyšetrenia, ktorý by dokázal autizmus spoľahlivo potvrdiť. Veda sa však snaží nájsť biologické ukazovatele, ktoré by mohli diagnostiku doplniť alebo zrýchliť. Pri oxidačnom strese sa často nemerajú samotné reaktívne molekuly, pretože mnohé z nich existujú len veľmi krátko. Namiesto toho sa sledujú stabilnejšie produkty, ktoré po sebe zanechávajú, alebo stav antioxidačných systémov.
Medzi najviac skúmané patria: glutatión a oxidovaný glutatión, pomer GSH/GSSG, malondialdehyd, izoprostány, homocysteín, 4-hydroxynonenal, 8-hydroxy-2'-deoxyguanozín a viaceré antioxidačné enzýmy.
Pri niektorých boli u ľudí s ASD zistené rozdiely oproti kontrolným skupinám. Napríklad pomer GSH/GSSG (redukovaný voči oxidovanému glutatiónu) býval v niektorých štúdiách znížený, zatiaľ čo malondialdehyd či niektoré ďalšie ukazovatele oxidačného poškodenia bývali zvýšené. Problém však spočíva v tom, že tieto zmeny nie sú špecifické iba pre autizmus. Oxidačný stres sa môže objaviť pri množstve iných ochorení, zápalových stavov alebo metabolických porúch. Preto dnes nestačí povedať: „Máte zvýšený tento marker, takže máte autizmus.“
Budúcnosť možno patrí kombinácii viacerých markerov (ukazovateľov)
Namiesto jedného laboratórneho parametra sa preto čoraz viac uvažuje o komplexnejších metabolických vyšetreniach. Tie by mohli sledovať viac látok naraz a vytvoriť určitý metabolický profil. Kombinácia ukazovateľov, ako sú glutatión, pomer GSH/GSSG, izoprostány, homocysteín a vitamíny skupiny B, by mohla byť v budúcnosti zaujímavá.
Prečo je zaujímavý moč?
Veľkou výhodou moču je jednoduchý a neinvazívny odber. To je obzvlášť dôležité pri malých deťoch. V moči možno sledovať napríklad homocysteín, izoprostány či 8-hydroxy-2'-deoxyguanozín. Niektoré z týchto látok odrážajú oxidačné poškodenie tukov alebo DNA.
Antioxidanty ako liečba? Výsledky sú zaujímavé, ale zatiaľ nie definitívne
Ak má oxidačný stres pri ASD určitú úlohu, prirodzene vzniká otázka, či by jeho ovplyvnenie mohlo zmierniť niektoré ťažkosti. Medzi skúmané látky, ktoré na ktoré sa zameriava pozornosť patria melatonín, tryptofán, L-karnozín, koenzým Q10, NAC, luteolín, kvercetín, sulforafan, resveratrol, kurkumín či ďalšie látky.
Melatonín: najjasnejšie výsledky sa týkajú spánku
Melatonín je známy predovšetkým ako hormón spánku. V štúdiách sa spájal s kratším časom zaspávania, menším počtom nočných prebudení a dlhším celkovým časom spánku. Jeho význam v tejto téme spočíva aj v tom, že má antioxidačné a protizápalové vlastnosti a môže ovplyvňovať funkciu mitochondrií. To však neznamená, že „lieči autizmus“. Skôr môže pomáhať pri konkrétnom pridruženom probléme – poruchách spánku.
NAC a glutatión
N-acetylcysteín, skrátene NAC, je látka, z ktorej si organizmus môže vytvárať cysteín, a ten je dôležitý pre tvorbu glutatiónu. Niektoré klinické štúdie opísali pri NAC zlepšenie hyperaktivity, podráždenosti alebo sociálneho uvedomovania. V malej štúdii boli zaznamenané isté zlepšenia.
Koenzým Q10, L-karnozín a flavonoidy
Pozornosť si zameriava aj na koenzým Q10, ktorý sa podieľa na produkcii energie v mitochondriách a zároveň funguje ako antioxidant. V niektorých štúdiách boli pozorované zlepšenia spánku a niektorých biochemických ukazovateľov. L-karnozín bol skúmaný pre svoje antioxidačné a metabolické účinky. Niektoré štúdie zaznamenali zlepšenie spánkových problémov. Pri luteolíne a kvercetíne sa objavili pozitívne zmeny v správaní.
Sulforafan, resveratrol a kurkumín: sľubné mechanizmy
Tieto látky sú zaujímavé najmä preto, že môžu aktivovať regulačný systém Nrf2. Nrf2 pomáha bunkám zapínať gény spojené s antioxidačnou, protizápalovou a ochrannou odpoveďou. Sulforafán, resveratrol, naringenín, kurkumín a agmatín majú vplyv na Nrf2.
Je oxidačný stres príčinou alebo následkom autizmu?
Toto je jedna z najdôležitejších otázok ktoré si dnes veda kladie. A odpoveď zatiaľ nepozná. Oxidačný stres môže ovplyvňovať mitochondrie, zápal, bunkové membrány či nervové funkcie. Zároveň však poruchy mitochondrií a zápal môžu oxidačný stres zvyšovať. Dnes nie je možné jednoznačne určiť, či oxidačný stres stojí na začiatku celého procesu alebo vzniká ako jeho dôsledok. Najpravdepodobnejšie ide o vzájomne prepojenú sieť.
Budúcnosť možno nebude patriť jednému „testu na autizmus“.
Skôr sa môže uplatniť kombinácia viacerých metabolických a biologických ukazovateľov, ktorá sa bude hodnotiť spolu s klinickým obrazom.Napr. môže sa skúmať glutatión a jeho deriváty, izoprostány a komplexnejšie metabolické procesy. Podobne je to aj s terapiou.
Niektoré antioxidanty a látky ovplyvňujúce oxidačný stres priniesli zaujímavé výsledky pri spánku, podráždenosti či ďalších pridružených symptómoch. Autizmus však zostáva skladačkou s mnohými dielmi
Koenzým Q10 kúpite tu: https://www.abczdravia.sk/medved-natural-q10-30-kapsul
L-karnozín kúpite tu: https://www.abczdravia.sk/medved-natural-l-carnosine-60-kapsul
Kvercetín kúpite tu: https://www.abczdravia.sk/medved-natural-kvercetin-komplex-60-kapsul
Zdravie nie je všetko, ale je to najdôležitejšie, čo máme
Andrej Medveď a jeho team