Autism: Implicaþiile funcþiei serotoninergice ºi...

VOLUMUL 2, NUMERELE 3-4, OCTOMBRIE 200836

RezumatAutismul reprezintã prototipul tulburãrilor pervazive de

dezvoltare (PDD). Dovezi care sugereazã importanþa mecanis-melor neurobiologice în fiziopatologia autismului provin dinstudii despre neurochimie (5-HT, catecolamine, peptide, aminoa-cizi ºi alþi modulatori), despre receptori ai sistemului nervos cen-tral ºi plachetele sângelui, imunologie, endocrinologie, imagis-ticã cerebralã, geneticã clinicã ºi molecularã, neurologie ºi neu-rofiziologie.

Cercetãrile biologice în autism sunt frecvent limitate dediferenþa între caracteristicile grupului de studiu, iar heterogeni-tatea datelor studiului este consecinþa structurii acestui grup, deºisubiecþii au aceeaºi boalã. Aceste rezultate neconcludente suntgreu de comparat.

Cuvinte cheie: autism, imunologie, serotoninã.

AbstractAutism represents the prototypical pervasive developmen-

tal disorder (PDD). Evidence that suggests the importance ofneurobiological mechanisms in the pathophysiology of autismcomes from studies concerning neurochemistry (5-HT; cate-cholamines; peptides, amino acids and other neuromodulators),receptors in the central nervous system and on blood-platelets,immunology, endocrinology, brain imaging, clinical-and molec-ular genetics, neurology and neurophysiology. Biologicalresearch in autism is often hampered by differences in the char-acteristics of the study groups and the heterogeneity of biologicalstudy data may often be a consequence of the composition of astudy group of autistic subjects as though they all had a singledisease. This often results in inconclusive and inconsistent datathat are difficult to compare.

Key words: autism, immunology, serotonin.

1. AUTISM: FIZIOPATOLOGIE

Autismul reprezintã prototipul tulburãrilor pervazivede dezvoltare (PDD). Simptomele principale ºi criteriile dediagnostic conform DSM IV (APA, 1994) sunt 1) deficitcalitativ în ce priveºte interacþiunea socialã, 2) deficit îndezvoltarea limbajului 3) ºi un pattern restricþionat, repe-titiv ºi stereotip al comportamentului, intereselor ºi activi-tãþilor. Cel puþin unul din aceste trei criterii trebuie sãaparã înainte de vârsta de 3 ani. Prevalenþa bolii este mare

(5-15/10.000) ºi de patru ori mai frecventã la bãieþi faþã defete. În ce priveºte simptomele clinice ºi etiologia,autismul este heterogen, existând diferenþe fenotipice înfuncþie de gravitate ºi importanþa celor trei simptome prin-cipale, de frecvenþa bolilor asociate, de starea de sãnãtateºi nivelul intelectual. Studii realizate pe familii ºi gemeniau arãtat importanþa predispoziþiei genetice ºi existenþaunei evoluþiei clinice de-a lungul vieþii.

Dovezi care sugereazã importanþa mecanismelor neu-robiologice în fiziopatologia autismului provin din studiidespre neurochimie (5-HT, catecolamine, peptide,aminoacizi ºi alþi modulatori), despre receptori ai sistemu-lui nervos central ºi plachetele sângelui, imunologie,endocrinologie, imagisticã cerebralã, geneticã clinicã ºimolecularã, neurologie ºi neurofiziologie.

Cercetãrile biologice în autism sunt frecvent limitatede diferenþa între caracteristicile grupului de studiu, iarheterogenitatea datelor studiului este consecinþa structuriiacestui grup, deºi subiecþii au aceeaºi boalã.

Aceste rezultate neconcludente sunt greu de comparat.Pentru a evita problemele menþionate mai sus, inves-

tigarea unui grup mare, omogen de subiecþi cu autism tipiceste necesar. De asemenea trebuie luate în considerareaspectele cunoscute cã interferã cu condiþia biologicã, pre-cum vârstã, pubertate, sex, rasã, QI, ritm nictemeral, dietã,medicamente, stare de sãnãtate ºi boli comorbide.

Serotonina (5-HT)5-HT joacã un rol important în tulburãrile de dez-

voltare la copii datoritã rolului sãu de agent morfogenetic,de factor de diferenþiere în dezvoltarea cerebralã (Sikich ºicolab., 1990; Whitaker-Azmitia ºi colab., 1990; Loven-berg ºi colab., 1993; del Olmo ºi colab., 1994; Morilak ºicolab., 1994; Ward ºi colab., 1995) ºi neurotrasmiþãtor alsistemului nervos central.

5-HT este implicatã în reglarea comportamentuluisocial, memoriei, alimentaþiei, somnului, agresivitãþii,comportamentului stereotip ºi ritualic, anxietãþii ºireglarea afectivitãþii. Multe din aceste funcþii sunt afectateîn autism. Tratamentul a câtorva dintre simptomele

Autism: Implicaþiile funcþiei serotoninergice ºi imunologice1

JAN CROONENBERGHS2

1 Traducere din limba englezã realizatã de Dr. Alina Lazãr, medic rezident psihiatrie pediatricã, Clinica de Psihiatrie a Copilului ºi Adolescentului, Spit."Prof. Dr. Al. Obregia", Bucureºti2 Prof. J. Croonenberghs M.D.; Ph.D., University Center of Child and Adolescent Psychiatry (UKJA), University Antwerp, Belgium.

AUTISM: IMPLICAÞIILE FUNCÞIEI SEROTONINERGICE ªI IMUNOLOGICE

VOLUMUL 2, NUMERELE 3-4, OCTOMBRIE 2008 37

autismului cu agenþi farmacologici ce acþioneazã pe neuro-trasmiþãtorul serotoninergic au declanºat un interes înstudierea 5-HT. (McDougle ºi colab., 1996b; Croneneberghsºi colab., 2002e).

90% din 5-HT se gãseºte la nivelul mucoasei gastro-intestinale, 8-10% în sânge, majoritar in trombocite ºi 1-2% cerebral. Periferic 5-HT este sintetizatã în sistemulAPUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxylation) amucoasei gastro-intestinale (fig.1). Prima etapã constã inhidroxilarea L-triptofanului (TPH) în L-5-hidroxitriptofan(L-5-HTP) urmatã de decarboxilare în 5-HT . Pterinele ºipiridoxal fosfatul sunt co-factori în prima ºi respectiv adoua etapã în sinteza 5-HT (fig. 2). Triptofanul provine dinabsorbþia intestinalã a aminoacizilor esenþiali din alimen-taþie. 5-HT este eliberatã din sistemul APUD în circulaþiaportã, unde este preluatã de plachete, depozitatã ºi elibe-ratã ulterior. Peste 95% din totalul 5-HT aflat în sânge segãseºte în plachete (Anderson ºi colab., 1987b).

La nivelul creierului 5-HT este sintetizatã în celuleleserotoninergice localizate în nucleul rafeului ºi formaþi-unea reticulatã (fig. 3). Doar TPH ºi 5-HTP trec barierahematoencefalicã, nu ºi 5-HT (fig. 1). TPH circulã liber însânge într-un procent mic, în timp ce 70-90% este legat dealbumina sericã.

Se crede cã atunci când trece bariera hematoencefali-cã, transportorul triptofanului ºi aminoacizilor sãi compe-titivi va elibera albumina. Disponibilitatea TPH la nivelcerebral ºi de aici pentru sinteza 5-HT depinde de concen-traþia sericã liberã ºi totalã a TPH, de concentraþia albu-minei ºi raportului TRP/CAA (Moire ºi colab., 1968;Pardridge, 1979; Yuwiler ºi colab., 1977; Fernstrom ºicolab., 1984). Dupã eliberarea din terminalul presinaptic,5-HT este inactivatã prin recaptarea presinapticã, undeeste depozitatã în granulele sinaptice sau metabolizatã.

Recaptarea 5-HT în neuroni, captarea 5-HT în pla-chete (plasma-platelet membrane transporter sau PPMT) ºiîn granulele plachetare (vesicular membrane transportersau VTM) are loc la nivelul transportorilor 5-HT (5-HTT)(fig.1 ºi fig.3). Acest transport al 5-HT depinde de co-transportul Na/K ATP dependent, determinând influxul Naca urmare a gradientului de concentraþie. Aceste procesedepind de numãrul de 5-HTT (B max) ºi afinitatea 5-HTTpentru 5-HT (kd) ºi sunt reglate de transducþia semnaluluila nivelul 5-HT2 ºi alþi receptori 5-HT. Eiberararea 5-HTdin vezicule (granulele dense) în plachete ºi neuroni,datoritã activãrii membranei plachetare sau neuronale, areloc dupã fuziunea veziculei cu membrana plachetarãrespectiv neuronalã; este un proces de exocitozã, favorizatde creºterea Ca intracelular.


JAN CROONENBERGHS

38

Peste 95% din 5-HT au rol de substrat pentru mono-amino-oxidazei A (MAO-A) catalizând oxidarea sa înintermediarul 5-hidroxi-indolacetaldefidã urmat de oxi-darea, catalizatã de aldehid-dehidrogenazã, în 5-HIAA lanivelul neuronilor, ficatului, plãmânilor ºi celulelorendoteliale (Udenfriend ºi colab., 1959). 5-HT este, însã,un substrat sãrac pentru mono-amino-oxidaza B (MAO-B)aflatã în citoplasma plachetelor.

Studii cu privire la legarea radioligand-zilor au arãtatexistenþa unor multipli receptori pentru 5-HT la nivelulplachetelor (fig. 1) ºi cerebral pre- ºi postsinaptic (fig. 3).Receptorii presinaptici (somatodendritic ºi autoreceptoriterminali) ºi plachetari 5-HT au o funcþie reglatoare însinteza ºi captarea 5-HT. Receptorii postsinaptici regleazãefectul serotoninergic asupra organelor efectoare. Axoniiserotoninergici inerveazã toate pãrþile sistemului nervoscentral, dar în deosebi cortexul cerebral, structurile lim-bice, ganglionii bazali ºi substanþa cenusie a mãduveispinãrii.

Sistemul imunologicÎn ultimii 30 de ani au fost gãsite numeroase dovezi

despre legãtura dintre sistemul imun ºi sistemul nervoscentral pe de-o parte ºi fenomene psihologice precumcomportamentul autist pe de altã parte. Pentru cã mulþisubiecþi cu autism au regresie a dezvoltãrii, multe studii auexaminat posibilitatea unor funcþii imunologice anormale.

Dereglãri timpurii în dezvoltarea normalã a funcþieiimune, inducerea autoimunitãþii în faza timpurie a dez-voltãrii imunologice, pot avea efecte importante asupradezvoltãrii sistemului nervos central ºi sistemuluiendocrin, influenþând astfel în mod indirect comportamen-tul ºi exprimarea emoþiilor ulterior în viaþã (Todd, 1986,Stein ºi colab., 1988). Studii efectuate de Warren et. al(1986, 1995), Singh ºi colab. (1988), Ferrari ºi colab.(1988), Gupta ºi colab. (1996) ºi Shaw (1998) aratã cãmajoritatea copiilor cu autism prezintã o importantã anor-malitate a sistemului imun. Alterarea imunitãþii celulare(citokine) ºi umorale (imunoglobuline) poate juca un rolîn fiziopatologia autismului.

Figure 2. Production and metabolism of serotonin. (adapted from Marsden C.A. 1991)

Figure 3. Diagram of a serotonin neurone showing the main steps in thelife cycle of serotonin. (adapted from Cooper JR. et al 1982)



Importanþa studiilorStudiile biologice cu privire la turnover-ul serotonin-

ergic în autism sunt necesare pentru cã pot duce la apariþiaunor indicatori specifici ºi importanþi, realizând astfel oîmbunãtãþire a diagnosticului, o explicare a fiziopatologieiºi aplicarea unor tratamente utile ºi consilierea subiecþilorºi familiei lor.

2. INDICATORI AI FUNCÞIEI SEROTONINERGICE

2.1. Indicatori periferici ai funcþiei serotoniner-gice: 5-HT în sângele total la baseline

Cea mai importantã descoperire este hiperserotonine-mia la 25% dintre copii cu autism, definitã ca nivelul 5-HTîn sângele total, care este mai mare cu 1,67 deviaþie stan-dard (95% interval de încredere) peste nivelul 5-HT însânge mediu la grupul de control. Mediile grupului obser-vate la indivizi cu autism au fost 121% faþã de 237% lagrupul de control. Deºi mediile grupului sunt crescutesemnificativ, diferenþa faþã de populaþia normalã aratãimportanþa nivelului 5-HT în sânge ca indicator pentrudiagnosticul autismului.

Variabile cunoscute a avea o influenþã asupraserotoninemiei

Cercetãri privind cantitatea 5-HT în sânge ºi plachetesubliniazã importanþa potrivirii grupurilor de studiu înfuncþie de inteligenþã, vârstã, rasã, stadiu pubertãþii, folo-sirea de medicamente ºi periodicitatea, toate variabileleavând o influenþã asupra serotoninemiei. Necontrolareaacestor variabile ºi diferenþele în tehnica analiticã vor ducela supraestimarea hiperserotoninemiei la indivizii cuautism. (McBride ºi colab., 1997).

InteligenþaHiperserotoninemia nu este specificã autismului.

Anormalitãþiile 5-HT mãsurate în studiile sângelui suntgãsite ºi în întârzierea mintalã. Hanley ºi colab. (1977) aarãtat cã jumãtate dintre copii care nu au autism dar auretard sever au hiperserotoninemie. Pacienþii cu întârzieremintalã de diferite cauze au hiperserotoninemie (icternuclear, leucoencefalopatie, lipidozã, mucopolisarcoidozã,disautonomi, boala Schilder, rubeola congenitala, hipo-tiroidism infantil, spasme infantile, scleroza tuberoasã) sauhiposerotoninemie (trisomia 21, fenilketonuria) (Coleman,1973). Pentru cã subiecþii din studiile despre 5-HT laautiºti includ ºi copii cu retard funcþional, rezultatele pot fidatorate ºi întârzierii mintale, nu numai autismului.

Cum autismul este frecvent asociat cu retardul mintal,studii diferite s-au concentrat asupra relaþiei dintre 5-HT ºiinteligenþã ºi aspecte specifice ale funcþiei cognitive la

indivizi cu autism. Corelaþii negative au fost gãsite între5-HT în sângele total ºi complexitatea vocabularului(Cook, 1990) ºi 5-HT în sângele total ºi expresii verbale/abilitãþi simbolice. (Cuccaro ºi colab., 1993). Relaþia din-tre hiperserotoninemie ºi QI total la subiecþii cu autism nua putut fi demonstratã (Kuperman ºi colab., Cook 1990,Leventhal ºi colab., 1990). Aceste studii aratã cã relaþiadintre 5-HT ºi QI la indivizi cu autism poate fi datoratãcapacitãþilor lor verbale scãzute. Nu am gãsit niciun studiuîn care un grup cu autism înalt funcþional (QI>70) post-pubertal sã fie comparat cu un grup de control potrivit.Chiar ºi în studiul lui McBride ºi colab. (1998) în caregrupurile de studiu sunt potrivite în funcþie de stadiulpubertãþii, vârstã, sex, subiecþii din grupul cu autiºti post-pubertali aveau întârziere mintalã, în timp ce grupul con-trol erau înalt funcþionali.

Vârstã, sex, rasã, stadiu pubertalSistemul serotoninergic trece printr-o serie de modi-

ficãri de-a lungul vieþii, autismul putând fi caracterizat deanormalitãþiile ce apar în maturizarea psihosocialã(McBride ºi colab., 1990, Anderson 1990, Martineau,1992).

Studiul PET-scan (Chugani, 1997) folosind alfa-(11C) ce marca metil-l-triptofanul ca trasor pentru sinteza5-HT a arãtat cã capacitatea de sintezã a 5-HT la copii cuautism de ambele sexe creºte treptat de la vârsta de 2 ani la15 de 1,5 ori din valoarea normalã la adult. La copii fãrãautism, capacitatea de sintezã a 5-HT a fost mai mult de200% decât valoarea la adulþi pânã la vârsta de 5 ani,scãzând ulterior la valoarea întâlnitã la adulþi. A sugerat cãoamenii trec printr-o perioadã de capacitate mare de sin-tezã la nivel cerebral a 5-HT în timpul copilãriei ºi acestproces de dezvoltare este întrerupt la autiºti (Chugani1999). Takahashi (1976) a demonstrat cã valori mari de5-HT în plachete sunt prezente la copii de 3 ani, în timp cela copii mai în vârstã tind spre normal. La bãieþi de 1-6 anifãrã autism a fost observat un nivel semnificativ crescut de5-HT faþã de fete sau faþã de bãieþi/fete mai în vârstã(Anderson, 1987a).

În studiul McBride (1998) au fost demonstrate efectesemnificative ale stadiului de pubertate. Grupul de autiºtiprepubertali prezintã o creºtere a nivelului mediu de 5-HTcomparat cu grupul control, iar în grupul cu autiºti postpu-bertali nivelul mediu nu era semnificativ crescut faþã decontrol. Acest lucru demonstreazã cã hiperserotoninemiaeste mai frecventã prepubertal decât postpubertal. Acesterezultate susþin ipoteza cã pubertatea ºi nu vârsta per seeste corelatã hotãrâtor cu maturizarea. Corelaþiile întrevârstã ºi 5-HT din plachete nu au fost semnificative nici lagrupul pre- nici la cel post pubertal.

Unele studii au încercat sã arate importanþa rasei în


JAN CROONENBERGHS

40

determinarea serotoninemiei la autiºti (Leventhal, 1990,Cuccaro, 1993). În studiul McBride (1998), copiii albi pre-pubertali aveau un nivel scãzut de 5-HT faþã de copii negrisau latino, indiferent de diagnostic. Diferenþele rasiale alenivelului 5-HT au fost mai evidente la grupul de bãieþi pre-pubertali faþã de cei postpubertali. Diferenþe rasiale au fostobservate ºi la numãrul ºi volumul mediu al plachetelor lacopii prepubertali, copiii negri având plachete mai maridar în numãr mai mic faþã de albi.

Cu medicaþie versus fãrã medicaþieMedicamentele psihotrope influenþeazã neurotrans-

miterea la nivel pre- ºi/sau postsinaptic. 5-HT este cel maimult implicatã în acþiunea acestor medicamente, astfeldacã în studiu sunt grupuri formate din subiecþi amestecaþicu ºi fãrã medicaþie, pot apãrea erori.

Anderson (1987a) a arãtat cã nivelul 5-HT total erasemnificativ mai mare la autiºti fãrã medicaþie (N=21)decât normali, dar autiºti cu medicaþie au avut un nivelscãzut faþã de autiºti fãrã medicaþie.

SimptomatologiaÎn studii anterioare nivelul 5-HT a fost rar corelat cu

diferite subclase de autism conform cu preponderenþa anu-mitor simptome autiste sau cu alte comportamentefrecvent asociate, dar aceste studii nu au folosit instru-mente sigure pentru a evalua simptomele, precum AutismDiagnostic Interview (Lord, 1994). Takahashi (1976) adescoperit nivele 5-HT semnificativ crescute la indivizifãrã autism cu un scor mare de hiperactivitate. Anderson(1987a) a gãsit o distribuþie gausianã a nivelurilor 5-HT însânge, sugerând cã creºterea medilor grupului nu sedatorau unui subgrup de subiecþi cu autiºti. Posibilitateaunei distribuþii bimodale nu a putut fi evidenþiatã datoritãgrupului prea mic (n=22).

Diferenþe în tehnica de analizãStudii în ce priveºte serotoninemia la autiºti au fost

fãcute începând cu anii '60 ceea ce înseamnã cã tehnicianalitice diferite au fost folosite. Metodele clasice spectro-fluorimetrice erau incerte pentru frecventa discriminareproastã dintre 5-HT ºi alte 5-hidroxi-indoli. Luând împre-unã capacitatea de a distinge a HPLC (High PerformanceLiquid Chromatographic) cu sensibilitatea detectorilorelectrochimici ºi fluorescenþi, se va obþine o specificitatemai mare decât clasicele extrageri de solvenþi non-cro-matografice. Badcock (1987) a gãsit corelaþii excelenteprin compararea nivelurilor de 5-HT în sânge folosindHPLC-proceduri electrochimice (Korpi, 1984), cu HPLC-proceduri fluorescente (Anderson, 1981) ºi metode spec-trofluorimetrice (Yuwiler 1970) la grupuri de adulþi nor-mali. În ciuda acestor corelaþii excelente, concentraþia

5-HT în sânge a fost semnificativ diferitã la cele 3 metode.Nivele 5-HT obþinute cu spectrofluorimetru sunt semni-ficativ mai mari decât cele obþinute cu ambele metodeHPLC. Aceste precauþii ar trebui luate în considerare atuncicând sunt comparate în laborator nivelurile 5-HT, mai alescând sunt folosite metode diferite.

Variaþia în timpul zilei ºi sezonalitateaBadcock (1987) nu a gãsit variaþii deosebite ale

nivelului 5-HT în sânge în timpul zilei, la 12 adulþi nor-mali, mãsurând valorile 5-HT de 4 ori în 24 de ore în tim-pul verii ºi iarna. În acelaºi studiu, diferenþe semnificativeau fost gãsite cu variaþii sezoniere semnificative alenivelului de 5-HT la copii cu autism. Valoarea medie anivelului de 5-HT vara a fost semnificativ scãzutã faþã decele din iarna precedentã ºi urmãtoare.

2.2. Markeri periferici a 5-HT: 5-HIAA; Caracte-risticile plachetelor; THP

5-HIAA, numãrul ºi volumul plachetelor, forma pla-chetelor, captarea, depozitarea ºi eliberarea plachetarã a5-HT; activitatea MAO plachetarã ºi TPH sunt indicatoriimportanþi ai turnover-ul serotoninergic la nivel periferic.

2.2.1. 5-HIAA ºi catabolismul 5-HT5-HIAA a fost studiat atât în urinã cât ºi în sânge la

pacienþi cu autism ºi nu au fost evidenþiate anormalitãþi încatabolismul 5-HT (Gillberg, 1991, Anderson, 1990).Testarea urinii timp de 24 de ore a ridicat numeroase difi-cultãþi la pacienþii cu autism din afara spitalului, rezultatelefiind analizate cu grijã. Clearence-ul renal al 5-HIAA estefoarte mare, ceea ce face posibilã neobservarea anumitordiferenþe dintre concentraþia în sânge a 5-HIAA la grupulcu autism ºi la grupul control.

2.2.2. Caracteristicile plachetelorNumãrul ºi volumul plachetelor, forma plachetelor;

captarea, depozitarea ºi eliberarea 5-HT, activitatea MAODatele privind numãrul plachetelor (Ritvo, 1970,

Anderson, 1984, 1987b, Geller, 1988, McBride, 1988),volumul (Geller, 1988), captarea 5-HT de plachete(Yuwiler, 1985, Brammer, 1987, Siva Sankar, 1977,Boullin, 1970, Lucas, 1971, Yuwiler, 1975) ºi eliberarea5-HT de plachete ( Boullin, 1970, Yuwiler, 1975,Bursztejn, 1988) la autiºti sunt contradictorii ºi neconclu-dente probabil datoritã diferenþei între caracteristicilesubiecþiilor ºi metodelor folosite (Yuwiler, 1975). Uniicercetãtori, precum Boullin (1975), Takahashi (1977),Lake (1977), Campbell (1976), Cohen (1977a, b) ºiBursztejn (1988) nu au observat diferenþe semnificativeîntre control ºi copii cu autism în activitatea MAO pla-chetarã. Niciun studiu nu a fost fãcut în ce priveºte modi-

ficarea formei plachetelor în condiþiile de bazã sau dupãstimulare cu diferiþi agoniºti sau antagoniºti ai funcþieiserotoninergice în autism. Nu am gãsit studii în legãturã cudepozitarea 5-HT în granulele dense ale plachetelor laautiºti.

Datele obþinute în plachete izolate (Campbell, 1974,Takahashi, 1976, Anderson, 1987b) ºi în plachetele dinplasmã sãracã (Anderson, 1987b, Cook, 1988) sunt contra-dictorii ºi neconcludente.

Din punct de vedere tehnic, mãsurãtori directe alenivelului 5-HT în plachete sunt greu de realizat, necesitândmai multe etape care pot duce la erori, inclusiv distrugereaplachetelor, eliberarea 5-HT din plachete, modificãri aleformei ºi mãrimii lor.

O trecere în revistã a studiilor cu 5-HT (Cook, 1996)sugereazã rezultate ºi mai slabe atunci când plachetele suntstudiate direct dupã separarea centrifugalã.

Datoritã limitãrii tehnice ºi a faptului cã toatã 5-HTdin sânge este depozitatã în plachete (Anderson, 1987b)înseamnã cã nivelurile de 5-HT din sânge ºi plachete suntinterschimbabile, ceea ce face ca cea mai exactã metodã demãsurare a 5-HT plachetar sã fie aceea mãsuratã în sângeleîntreg.

Trasportorul 5-HT (5-HTT)Studiile cu privire la legarea radioligand-zilor au arã-

tat situsuri de legare a 5-HT în plachetele umane.Imipramina ºi paroxetina sunt molecule competitive cu 5-HT pentru acelaºi transportor. Situsul de legare aimipraminei în plachete a fost studiatã ca o unitate demãsurã pentru situsul de racaptare a 5-HT: nu a fost gãsitãnicio diferenþã între caracteristicile de legare a imi-praminei la autiºti ºi control (Andeson, 1984, Weizman,1987). Situsul de legare a paroxetinei poate da informaþiimai bune decât imipramina despre recaptarea 5-HT(Laruelle, 1988). Marazziti (2000) a arãtat o densitate sem-nificativ crescutã a situsurilor de legare a (3H)-paroxetinãla un grup de 20 de copii ºi adolescenþi cu autism comparatcu subiecþi sãnãtoºi. Rezultatele arãtau o tulburare a sis-temului plachetar 5-HTT la autiºti ºi de aici un studiudespre gena 5-HTT ar fi de un mare interes. Sunt câtevastudii preliminare, dar cu rezultate contradictorii desprelinkage ºi legãtura dintre gena 5-HTT ºi autism (Cook,1997, Klauck, 1997, Persico, 2000, Tordjman, 2001,Yirmiya, 2001).

Receptorii palchetari 5-HT Similaritãþi între receptorii plachetari ºi neuronali

5-HT2A au fost demonstrate (Cook, 1994) ºi au generat oserie de studii cu scopul de a determina funcþionalitatea lorîn cadrul bolii, dar rezultatele au fost controversate (Safai-Kutti, 1985, McBride, 1989 ºi 1991).

Rãmâne incert dacã sau în ce mãsurã schimbarea ca-racteristicilor plachetelor joacã un rol în hiperserotonine-mia observatã frecvent la autiºti.

Cook (1993a) a postulat existenþa a douã subgrupuria 12 subiecþi de gradul I de rudenie cu pacienþi autiºti ceaveau hiperserotninemie; un grup prezentat o afinitate pla-chetarã crescutã a (3H)-paroxetinei, iar celãlalt grup o den-sitate scãzutã a situsurilor de legare plachetarã a recepto-rilor 5-HT2. Nu a fost fãcutã nicio comparaþie a caracte-risticilor ºi funcþionalitãþii plachetare între autiºtii cuhiperserotoninemine ºi normoserotoninemie.

2.2.3. TriptofanulTehnicile de depletie a TPH, precursorul 5-HT, au

arãtat o creºtere semnificativã la autiºti. (McDougle,1996a). Rezultatele în ce priveºte TPH ºi aminoacizii com-petitivi (CAA), împãrþind acelaºi transportor, cel al TPHcare-l transportã la creier ºi la nivelul celulelor APUD, aufost inconsistente. (Johnson 1974, Jakson 1987, Perry1978, Winsberg 1980, Anderson 1987, Hamberger 1992,Hoshino 1986, Minderaa 1989, Visconti 1994, D'Eufemia1995, McDougle, 1996a). Deºi nivelul total de TPH nu afost demonstrat a fi crescut la autiºti, TPH liber a fost gãsitcrescut la grupul de copii autiºti cu retard mintal (Hoshino,1984a). Nivelul liber al TRP în plasmã a fost pozitiv core-lat cu severitatea bolii ºi scorul din scala de hiperactivitateºi invers corelat cu coeficientul de dezvoltare (DQ). Nus-au gãsit corelaþii între TRP liber în plasmã ºi nivelul5-HT în sânge.

Diferenþele în concentraþia TPH pot fi rezultatul tul-burãrilor în metabolismul TPH (TPH pirolazã, calea kinu-reninicã ºi chinoleinicã). Heeley (1966) sugera posibili-tatea unei deficienþe in metabolismul kinureninic la autiºti.Nicio schimbare semnificativã a concentraþiei paroxetinei,cofactor în calea kinureninicã, nu a fost gãsitã la autiºti(Siva Sankar, 1979). Tratamentul cu vitamina B6 a dus lao ameliorare a simptomelor la un grup de copii cu autism(Gillberg, 1992). Acest deficit al metabolismului kinu-reninei a fost observat atât la copii cu retard mental cât ºila cei cu autism. Nu existã studii în autism în legãturã cucreºterea catabolismului L-TRP în urma pirolazei lanivelul ficatului sau indolamindioxigenazã (IDO), o enzi-mã cu rol de catalizator în calea kinureninicã.

2.3. Metabolismul 5-HT: 5-HT în sângele total încondiþiile unui test de provocare

Mãsurând serotonina perifericã la fiecare 30 de mi-nute timp de 4 ore în urma administrãrii de agonist 5-HT,numit test de provocare, se obþin informaþii despre meta-bolismul ºi funcþia serotoninergicã.

Hoshino (1984b) a examinat efectele L-5HTP asuprametabolismului 5-HT. Dupã administrare, s-a observat o



micã creºtere a 5-HT în sânge la copiii cu autism faþã decontrol, deºi la copiii cu autism erau de la început crescutesemnificativ în sânge 5-HT.

Watanabe (1980) a observat cã dupã administrareaoralã de L-5-HTP, are loc o creºte semnificativã a 5-HT însânge dupã 120 de minute la adulþi normali, dar nu la copiicu autism. A sugerat posibilitatea unui defect în procesul deabsorbþie intestinalã a L-5-HTP sau în procesul de transfor-mare în 5-HT de cãtre 5-HTP decarboxilazã la copii cuautism. Este posibil ca diferite caracteristici ale grupului destudiu sã fie responsabile de aceste rezultate, deoarece îngrup preponderent se gãseau autiºti cu retard mintal. Cook(1992) a arãtat cã administrarea oralã a 50-100mg/kg aTRP ºi intravenos a 7g de TRP nu au dus la o creºtere sem-nificativã a 5-HT în sângele total la adulþi autiºti cu normo-ºi hiperserotoninemie, la rudele lor ºi la control. Rezultateleau arãtat cã hiperserotoninemia în sângele total la autiºti ºirudele lor nu sunt probabil cauzate de o tulburare în sinteza5-HT din precursorul sãu TRP. Alimentaþia nu a dus la ocreºtere a 5-HT în sângele total la autiºti (Anderson, 1985)sugerând cã hipersertoninemia nu este cauzatã de o tulbu-rare în absorbþia intestinalã a TRP.

2.4. Indicatorii centrali ai funcþiei serotoninergiceNu existã niciun studiu care sã arate o hiperactivitate

a funcþiei serotoninergice la copii cu autism. Pe de altãparte, existã numeroase studii care aratã o hipoactivitate afuncþiei centrale serotoninergice în autism. Dovezi cuprivire la reducerea responsivitãþii centrale a 5-HT laautiºti vin din studiile de neurochimie ºi farmacologie,imagisticã cerebralã ºi studii anatomo-patologice ºi neu-roendocrinologice.

Rezultate neuroendocrinologiceEliberarea unor hormoni pe axa hipotalamo-pituitar-

andrenale (axa HPA), precum prolactina, hormonul de elibe-rare a corticotropinei(CRH), hormonul adrenocorticotropic(ACTH) ºi cortizonul, fiind cunoscutã a fi mediatã de efec-tul 5-HT asupra unor receptori hipotalamici ºi rãspunsurileneuroendocrinologice la stimularea serotoninergicã au dusla o analizare a sensibiltãþii receptorului 5-HT în hipotala-mus ºi funcþiei centrale a sistemului serotoninergic.

Stimularea serotoninergicã constã în stimularea neu-ronilor centrali 5-HT cu medicamente care cresc eliberareade 5-HT ºi în mãsurarea consecinþelor neuroendocrine.Alterarea amplitudinii rãspunsului hormonal dupã ingera-rea de agoniºti 5-HT va duce la o schimbare a funcþiei sis-temului serotoninergic central. Nivelele hormonale debazã ºi dupã stimulare au fost studiate la autiºti, ca o "fe-reastrã" spre neurochimia 5-HT central.

Existã rezultate ce aratã cã în autism rãspunsul 5-HTeste redus, bazate pe studii despre alterarea rãspunsurilor

mediate de 5-HT a hormonilor induºi din axa hipotalamo-pituitar.

Unele studii subliniazã rolul difuncþiei axei HPA. Înciuda nivelelor hormonale de bazã (McBride, 1989,Minderaa, 1989), la grupuri de copii cu autism au fostgãsite rãspunsuri discontinue la fenfluraminã, o moleculãcu proprietãþi agoniste 5-HT de scurtã duratã.

Hashino (1984b) a examinat efectele L-5-HTP asupraprolactinei plasmatice la copii autiºti. Dupã administrare aapãrut un rãspuns discontinuu a prolactinei la copii cuautism faþã de control. Sverd (1978) nu a observat modi-ficãri comportamentale dupã o administrare timp de 20 desãptãmâni de L-5-HT la 3 copii cu autism. McBride (1989)nu a gãsit nicio diferenþã în rãspunsul la cortizol dupãadmisitrarea fenfluraminã la copii autiºti faþã de control.

Anormalii în axa HPA pot fi demonstrate ºi prinabsenþa supresãrii secreþiei cortizolului ca rãspuns la de-xametazonã. La grupuri de copii cu autism au fost obser-vate o proporþie mare de cortizol non-supresat dupãadministrarea de dexametazonã. Non-supresarea cortizolu-lui dupã testul de supresie cu dexametazonã (DST) a fostobservat la copii cu autism jos funcþional (low-function-ing) (Hoshino, 1987, Jensen, 1985), dar nu ºi la grupul decopii cu autism înalt funcþional (Hoshino, 1987). Sandman(1985) a observat cã o proporþie importantã de adulþi cuîntârziere mintalã au prezentat anormalii ale axei HPA, înurma eºecului de a supresa secreþia cortizolului ca rãspunsla dexametazonã.

Pacienþii cu autism prezintã o creºtere a rãspunsuluihormonal la sumitriptan, un agonist a receptorului5-HT1d, comparat cu grupul control (Novotny, 2000).Hollander (2000) a descoperit cã severitatea comporta-mentelor repetitive este pozitiv corelatã cu creºterea vâr-fului delta a rãspunsului hormonal ºi aria de sub curbacreºterii rãspunsului hormonal la sumatriptan. Investigaþiiîn neuroendocrinologia autismului au adus date neconclu-dente în ce priveºte valorile hormonale de bazã ºi dupãteste de provocare, iar faptul cã subiecþii cu non-supresiesunt de cele mai multe ori copii low-functioning sugereazãcã aceste rezultate sunt mai mult legate de gradul deîntârziere mintalã ºi/sau deteriorãri cerebrale organice ºimai puþin de autism.

Depleþia TPHO dietã fãrã TPH duce rapid la o depleþie centralã de

5-HT, observatã prin creºterea evidentã a comportamentu-lui autist (McDougle, 1996a). Starea clinicã s-a îmbunã-tãþit rapid dupã administrarea de TPH.

5-HIAA în lichidul cefalo-rahidianNarayan (1993) nu a gãsit nicio alterare a 5-HIAA în

LCR la autiºti. Cohen (1974, 1977a, b, c) pe de altã parte


JAN CROONENBERGHS

42



a observat cã dupã tratamentul cu probenecid nivelul5-HIAA în LCR este semnificativ scãzut la copii cu autismfaþã de alþi copii cu tulburãri psihotice ºi retard mintal.Pânã în prezent nu s-a ajuns la nicio înþelegere asupraacestui aspect. Nivelul 5-HIAAA în LCR asigurã doar omãrime constantã a unui singur component din sitemul5-HT.

Neurotransmiterea 5-HT Inhibitorii selectivi de recaptare a serotoninei (SSRI)

au efecte benefice în tratamentul indivizilor cu autism(McDougle, 1996b). Administrarea fenfluraminei, o mole-culã cu proprietãþi agoniste 5-HT pre- ºi postsinaptice adus la îmbunãtãþirea pe termen scurt a simptomelor autiste(Aman, 1989). Folosirea antagoniºtilor receptorilor 5-HT-dopaminergici, precum risperidona a dus la o îmbunãtãþirenu numai a simptomelor comportamentale asociate, dar ºia simptomelor principale autiste (Croonenberghs 1996,2002e, Casaer 2003). Cum a fost meþionat ºi înainte, maimulte studii sugereazã o tulburare la nivelul sistemuluiplachetar 5-HTT în autism. Studii cu privire la caracteris-ticile plachetelor, precum receptorul de densitate (B max)ºi receptorul afinitate (Kd) la nivelul transportorului pla-chetar 5-HT ºi situsului de legare a receptorului plachetar5-HT2 sunt relevante pentru studiul neuronilor centrali ºineurotransmisiei serotoninergice centrale. Mecanismul decaptare, depozitare ºi eliberare a 5-HT de cãtre placheteeste asemãnãtor cu cel al neuronilor centrali 5-HT (Stahl,1977). (3H) paroxetina se leagã cu mare afinitate de o seriede situsuri de legare localizate pe membrana plachetarã ºineuronalã asociat cu mecanismul de captare a 5-HT(Cheetham, 1993). A fost gãsit cã transportorul plachetarpentru 5-HT este identic cu cel cerebral pentru 5-HT.Descoperirile lui Fichtner (1994) care a gãsit un rãspunspozitiv la fluoxetinã (un SSRI) la pacienþi cu tulburare destress post-traumaticã ºi valori (3H) paroxetinã Bmaxscãzute, sugereazã cã rezultatele privind legarea plachetarãa (3H) paroxetinei poate fi relevantã pentru activitatea cen-tralã serotoninergicã.

Pe de altã parte, plachetele, spre deosebire de neuroni,nu comunicã cu celelalte celule ºi prin urmare nu suntreglate în acelaºi mod ca neuroni. (Yatham ºi Steiner,1993). Plachetele, de asemenea, sunt influenþate directschimbãrile ce au loc în compoziþia sângelui. Deºi struc-tura 5-HTT la nivelul membranei plachetare ºi neuronalela ºoareci este identicã, în þesutul uman existã cel puþin treitipuri diferite de transportori. (Lesch, 1997). Care dintreaceºtia sunt cei mai comuni pentru plachete ºi neuroni laoameni, nu se cunoaºte, prin urmare sunt necesare pre-cauþii în formularea supoziþiilor despre relevanþa schim-bãrilor 5-HTT plachetar la nivelul cerebral.

Studii de neuroimagisticãPentru studiul aspectelor neurochimice la autiºti,

SPECT ºi PET-scan sunt folositoare. Folosirea recepto-rilor agoniºti ºi antagoniºti ºi precursori analogi neu-rochimic marcaþi permite un studiu direct in vivo desprereglarea neurochimicã ºi turnover-ul central al 5-HT.

Studiile cu PET-scan (Chugani, 1997) folosind metiltriptofan alfa-11(C) marcat relevã asimetria sintezei cere-brale a 5-HT, important pentru limbaj ºi integrare senzorialãla bãieþii cu autism (sintezã scãzutã 5-HT în cortexul frontalºi talamus, dar crescutã în nucleul dentat contralateral).

Studii anatomice ºi anatomo-patologiceProbabil anomalii ale funcþiei centrale serotoniner-

gice la indivizi cu autism sunt prezente deja prenatal cuimparitãþi larg rãspândite pe arii multiple sau circuite lanivel SNC, influenþând dezvoltarea cerebralã. Mai multestudii au arãtat cã aproximativ 25% dintre subiecþii cuautism au rezultate nespecifice ceea ce aratã anormalitãþiale neurodezvoltãrii timpurii (Piven, 1995, 1996, 1997,Jacobson, 1988, Davidovitch, 1996, Fombonne, 1999,Woodhouse, 1996, Lainhart, 1997, Couchesne, 1994,Hashimoto, 1993, 1995). Un exemplu concret, ramificaþiineuronale scãzute au fost observate în hipocamp la autism(Raymond, 1996).

5-HT poate juca un rol în dezvoltarea anonaliiloranatomice ºi neuropatologice gãsite în hipocamp,amigdalã ºi cerebel în autism (Kemper, 1993). Toateaspectele formaþiunilor corticale (proliferarea, migrarea,organizarea) prezintã tulburãri la cel puþin un studiu cucopii autiºti (Hendren, 2000). Mecanismele serotoniner-gice ºi autoimune pot fi responsabile pentru aceste tul-burãri timpurii în dezvoltarea cerebralã. Chugani (1999)ridica ipoteza cã rezultatele neuropatologice precumcreºterea numãrului celulelor neuronale (în hipocamp, veziKemper, 1993) pot fi datorate depleþiei serotoninergice înperioada criticã de dezvoltare fetalã. Acest lucru explicãcreierul megaloencefalic (Kemper, 1993) ºi macrocrania(Skjeddal, 1998) observate la autiºti. Aceastã macrocranienu este gãsitã sau doar într-o proporþie micã la pacienþii cuautism mai în vârstã (Kemper, 1993, Courchesne, 1999).

2.5. Studiile imunologice ºi relaþia lor cu autismul Existã o relaþie intensã ºi reciprocã între sistemul

imunologic ºi turnover-ul triptofanului ºi 5-HT (Navarra,1991, Maes, 1994, Fajar, 1994, Young, 1995, Ramamoorthy,1995, Clement, 1997). Unele studii cu privire la rãspunsulcelular imun la stimulare aratã o activitate imunologicã(Stubbs, 1976, 1977, 1987, Ferrari, 1988), pe când alte studiiaratã semne ale imunosupresiei (Stubbs, 1977, Warren,1986, 1990). Studii despre produºi imuni celulari în autismaratã o activitate a sistemului de rãspuns imun (IRS):


JAN CROONENBERGHS

44

creºterea nivelului urinar de neopterinã (Harrison, 1995,Messahel, 1998); creºterea producþiei de interferonului plas-matic (Stubbs, 1995); creºterea sT8 ºi IL-2 ºi alte citokineTh-1-like (Singh, 1991) ºi creºterea nivelului de IL-2 ºi IFN?(Singh, 1996).

Numeroase rezultate in autism sugereazã o incidenþãcrescutã a alterãrii autoimune ºi creºterea susceptibilitãþiila infecþii virale (Chess, 1971, Stubbs 1976, 1987). Uniipãrinþi cu copii cu autism au declarat peste 50 de infecþiide urechi consecutive la copii lor (Shaw, 1998). Bolileautoimune sunt frecvent declanºate de microorganisme ºise crede cã un rãspuns imun la antigenele cerebrale dininfecþii virale pre- postnatale joacã un rol în dezvoltareafenotipului autistic. (Singh, 1998). Auto-anticorpi asuprareceptorilor cortical-frontali 5-HT1a au fost descriºi la ungrup de copii cu autism (Singh, 1997). Cook (1993b) însã,a gãsit cã inhibarea situsurilor de legare a receptorilorserotoninergici de cãtre imunoglobuline nu este specificpentru copii cu autism. Reactivitate anormalã împotrivaproteinelor extrase din cotexul umna ºi cerebel estefrecvent gãsitã la autiºti. (Singh, 1993, Ploplys, 1989,Singh, 1988, Zimmerman, 1993). Creºterea nivelurilor decitokine poate fi rezultatul distrugerii celulelor cerebralepotrivit unei boli autoimune.

Warren (1991, 1996a, b) a arãtat cã genele care codi-ficã proteinele complexului major de histocompatibilitate(MHC) (situate pe suprafaþa celulelor ºi responsabile derecunoaºterea antigenului pe celulele prezentatoare deantigen), precum alele nule a genei C4B, haplotipul extinsB44-C30-DR4 ºi cele douã alele ale genei DR beta 1 suntde asemenea asociate cu autismul. Activarea incompletãsau parþialã a celulelor T este ireversibil corelatã cu scã-derea nivelului proteinei C4B- (Warren, 1995). O relaþiepozitivã a fost observatã între nivelul crescut de 5-HT ºitipurile MHC aociate autismului (Warren, 1996a). Acestlucru reflectã o posibilã predispoziþie geneticã pentruanomaliile imunologice în tulburarea autistã.

Activarea IRS determinã, prin producþia crescutã decitokine proinflamatoare, unele dintre simptomele com-portamentale din autism. De exemplu IFN, IL-1 ºi IL-6 pot

determina simptome precum tulburãri de somn, retrageresocialã, supresie a comportamentului social, locomotor ºiexplorator ºi anhedonie (Dantzer, 1998, Linthorst, 1998).Retragerea ºi lipsa intereselor de asemenea a fost obser-vatã la copii care au primit imunochemoterapie cu interfe-ron (Hill, 1981). Imunoterapia a dus la îmbunãtãþiri cli-nice, în vorbire, abilitãþile de învãþare, atenþie ºi ritmnictemeral la 6 din 8 pacienþi cu autism cu anticorpiîmpotriva NAFP (neuron axon filament protein) (Singh,1988). Tratamentul cu factori de transfer, care transferãimunitatea de la un donator sãnãtos la un primitor cufuncþia imunã deterioratã, duce la îmbunãtãþirea limbaju-lui, abilitãþilor de învãþare, atenþiei ºi ritm nictemeral launii pacienþi cu autism (Fudenberg , 1996).

LISTA ABREVIERILORAADC : Decarboxilaza L-aminoacizilor aromaticiABC: Inventarul comportamentelor aberante APUD: Amine content, precursor uptake, decarboxylaseBBB: Bariera hemato-encefalicãBMI: Index de masã corporalã CAA : aminoacizi competitoriCBCL: Inventarul de comportamente ale copiluluiCRH : Corticotropin releasing hormone CSF : Lichid cefalo-rahidianDSM-IV : Diagnostic and statistical manual of mental dis-

orders; 4th Edition FRAXA : Sindromul X-FragilHHB-as : Axa hipotalamo-hipofizarã5-HIAA : Acidul 5-hydroxyindoleaceticHPA-axis : Axa Hypothalamo-hipofizo-adrenalãHPLC : High performance liquid chromatography5-HT : Serotoninã5-HTP : 5-hidroxitriptofan5-HTT: Transporterul serotonineiIRS : Sistemul de rãspuns în inflamaþieL-5-HTP : L-5-hydroxytryptophan sau L-5-OH-TPHMAO : Monoamine oxidasePDD : Tulburare pervazivã de dezvoltarePRL : ProlactinãTPH : TriptofanYSR: Scalã de autoevaluare pentru tineri

Autism: Implicaþiile funcþiei serotoninergice ºi...

Documents

Transcript of Autism: Implicaþiile funcþiei serotoninergice ºi...