Autyzm – co się za tym kryje? Understand article

Tłumaczenie Paulina Zastryżna. Badania prowadzone nad związkiem genów z autyzmem poszerzają naszą wiedzę na ten temat oraz mogą ułatwiać diagnozę i pracę z osobami autystycznymi.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Normę Desmond; źródło
zdjęcia Flickr

Z autyzmem spotkałem się po raz pierwszy latem 2004 roku, pracując jako doradca na obozie dla dzieci. Moją uwagę przykuł pewien chłopiec. Na imię miał Peter, ale wszyscy wołali na niego “profesor”. Peter posiadał ogromną wiedzę i dużo czytał, dlatego też inni uważali go za geniusza. To co Peterowi sprawiało trudność, to nawiązywanie kontaktów z innymi dziećmi, zazwyczaj więc bawił się sam.

Pracownicy obozu zaniepokoili się zauważywszy, iż Peter nie śmieje się z żartów, unika kontaktu wzrokowego oraz wpada w złość jeśli nie może usiąść na swoim ulubionym miejscu. Kierownik obozu doszedł do wniosku, że Peter cierpi na autyzm. Po rozmowie z rodzicami ci przyznali, że u Petera zdiagnozowano  Zespół Aspergera, nie wspomnieli jednak o tym, ponieważ ich syn bardzo chciał wziąć udział w obozie. “Profesorowi” pozwolono zostać do końca obozu, dzięki czemu wiele się od niego nauczyliśmy.

Zespół Aspergera jest jednym z całej grupy podobnych zaburzeń

Moje doświadczenie w pracy z Peterem sprawiło, iż chciałem zrozumieć i zbadać biologiczne podstawy Zespołu Aspergera. Zespół Aspergera jest jednym z trzech zaburzeń o podobnych, ale jednak odrębnych objawach (patrz tabelka na temat spectrum autystycznego), które klasyfikowane są jako spektrum autystyczne (ASD – z angielskiego Autistic Spectrum Disorder). Pierwsze objawy autyzmu pojawiają się w dzieciństwie i utrzymują się przez całe dorosłe życie. Niektórzy ludzie nie są świadomi swoich objawów. Do powszechnych objawów należą: brak kontaktu wzrokowego oraz problem z nawiązywaniem kontaktów i związków z innymi ludźmi. Objawom tym często towarzyszą problemy w nauce (ryc.1) Integracja z innymi ludźmi oraz bycie niezależnym dla osób z autyzmem często stanowią dużą trudność.

Ryc. 1: Spektrum autystyczne określane jest jako upośledzenie zdolności komunikacji, nawiązywania relacji społecznych oraz zachowania zgodnego z normami społecznymi i utożsamiane jest z wieloma symptomami. Kliknij na rysunek w celu powiększenia
Zdjęcie dzięki uprzejmości Andreasa Chiocchetti

 

Spektrum autystyczne

Spektrum autystyczne (ASD) określane jest jako trudności w komunikowaniu się, nawiązywaniu relacji społecznych oraz w zachowaniu odpowiadającemu normom społecznym (ryc. 1). ASD określane jest jako spektrum, ponieważ różne osoby doświadczają różnych objawów, które występują w różnym nasileniu. W zakresie spektrum autystycznego wyróżniamy trzy podtypy: Zespół Aspergera, autyzm wczesnodziecięcy (klasyczny) oraz całościowe zaburzenie rozwoju nie zdiagnozowane inaczej (PDD-NOS, z ang. pervasive developmental disorders not otherwise specified). Typy te różnią się objawami oraz ich nasileniem (ryc. 2 oraz tabela 1).

Ryc. 2: Trzy podtypy autyzmu różnią się od siebie nasileniem objawów oraz zaburzeniami umysłowymi. U osób, u których zdiagnozowano autyzm wczesnodziecięcy (klasyczny) występują symptomy zebrane w tabeli 1. Zespół Aspergera charakteryzuje się podobnymi objawami co autyzm wczesnodziecięcy, jednak nie towarzyszy mu zaburzenie rozwoju mowy i języka, ani niższy iloraz inteligencji. PDD-NOS jest najłagodniejszą formą autyzmu i nazywane jest często autyzmem atypowym lub podprogowym.
Zdjęcie dzięki uprzejmości Andreasa Chiocchetti
Tabela 1: Różnice pomiędzy trzema podtypami spektrum autystycznego
 

Autyzm wczesnodziecięcy (klasyczny)

Zespół Aspergera

Całościowe zaburzenie rozwoju nie zdiagnozowane inaczej

Początek choroby

Okres wczesnodziecięcy

Zazwyczaj późniejsze pojawienie się objawów

Nie sprecyzowane

Poziom społeczny

Zaburzenia

Zaburzenia

Zaburzenia pojawiają się w co najmniej dwóch z trzech poniższych sfer

Język / mowa

Zaburzenia

Brak zaburzeń

Zachowanie

Zaburzenia

Zaburzenia

IQ

Autyzm wysokofunkcjonujący: IQ > 70; niskofunkcjonujący: IQ < 70

IQ > 70

IQ > 35


 

Wstążka Solidarności z
Autyzmem. Wzór puzzli
symbolizuje złożoność
spektrum autystycznego.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Melesse; źródło zdjęcia:
Wikimedia Commons

Autyzm ma podłoże zarówno genetyczne jak i środowiskowe

Autyzm występuje u około 1% populacji, jednak procent ten wzrasta, co spowodowane jest lepszą diagnostyką oraz szerszą wiedzą na ten temat. Szacuje się, że u około 80% osób z autyzmem powodem zaburzeń są wadliwe geny (zobacz: tabelka na temat dziedziczności autyzmu). Genetycy sądzą, iż autyzm spowodowany jest kombinacją różnych wariacji w obrębie kilku genów, a nie pojedynczą mutacją czy odmiennym genem.

Jeśli więc autyzm u 80% osób ma podłoże genetyczne, pozostałe 20% musi mieć podłoże środowiskowe. Do czynników środowiskowych o udowodnionym wpływie na wzrost ryzyka autyzmu należą: wiek rodziców oraz zakażenie różyczką w trakcie ciąży. Pomimo powszechnej obawy, wywołanej w Wielkiej Brytanii poprzez artykuły w prasie, nie ma dowodów na to, aby szczepionki podwyższały ryzyko autyzmu w1, w2.

Kolejnym czynnikiem ryzyka jest płeć: autyzm u chłoców diagnozowany jest cztery razy częściej niż u dziewczynek. Możliwe jest, że czynnikiem ryzyka jest w tym przypadku chromosom X (u chłopców występuje tylko jeden chromosom X, co oznacza, że nie mają oni drugiego, zdrowego chromosomu, który mógłby rownoważyć ten uszkodzony) lub geny, które aktywują się w trakcie rozwoju osobnika płci męskiej.

Niektóre zaburzenia, takie jak zespół łamliwego chromosomu X, mają objawy podobne do autyzmu: około 50% osób z zespołem łamliwego chromosomu X ma objawy podobne do autyzmu. U pacjentów z zespołem łamliwego chromosomu X występuje mutacja genu FMR1, na skutek której zmianie ulega białko niezbędne do normalnego funkcjonowania mózgu.

 

Dziedziczność autyzmu

Badania na bliźniakach pokazują, iż autyzm jest często dziedziczony genetycznie (około 80%). W badaniach tych skupiono się na parach bliźniaków, w których przynajmniej jedno dziecko cierpiało na autyzm. Bliźnięta jednojajowe (identyczne) mają takie same geny, natomiast bliźnięta dwujajowe (nie identyczne) przypominają typowe rodzeństwo: mniej więcej połowa ich genów jest taka sama, a dzieci podlegają wielu identycznym czynnikom środowiskowym (np. rodzice czy wychowanie).

Jeżeli zaburzenie ma charakter genetyczny, wówczas obydwoje z bliźniąt jednojajowych będzie nim dotknięte. W przypadku bliźniąt dwujajowych, jeśli jedno z nich dotknięte jest zaburzeniem genetycznym istnieje 50% prawdopodobieństwo, iż drugie z bliźniąt również będzie cierpiało na to samo zaburzenie. Badania wykazały, że jeśli jedno z bliźniąt cierpi na autyzm, to istnieje 80% prawdopodobieństwa, iż drugie z bliźniąt jednojajowych również będzie miało autyzm. W przypadku bliźniąt dwujajowych prawdopodobieństwo to sięga 30%. W badaniach tych wzięto pod uwagę zarówno czynnik genetyczny jak i środowiskowy. Z danych tych wynika więc, że w 50-80% autyzm ma podłoże genetyczne, reszta to natomiast czynniki środowiskowe. Dlatego też, aby u danej osoby rozwinął się autyzm, potrzebna jest zarówno predyspozycja genetyczna jak i przyczyna środowiskowa.


 

Autyzm powiązany jest
z plastycznością synaps,
która odpowiada za pamięć,
naukę, rozpoznawanie
emocji i mowę.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
illuminaut; źródło zdjęcia:
Flickr

Powiązanie autyzmu z plastycznością synaps

Badania genetyczne nad autyzmem skupiają się na rozpoznaniu wariacji genetycznych z nim powiązanych. Badacze określają genotyp osób cierpiących na autyzm oraz ich rodziców w celu zidentyfikowania dziedzicznego wzorca konkretnych alleli, mogących w znacznym stopniu przyczyniać się do pojawienia się autyzmu. Ja również, razem z moimi współpracownikami, porównujemy DNA osób zdrowych z DNA osób cierpiących na autyzm.

Na podstawie badań zidentyfikowano kilka rzadkich mutacji oraz polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP, z ang. single nucleotide polymorphism, zobacz ramka) powiązane z autyzmem. Genetycy odkryli także, że u osób cierpiących na autyzm polimorfizmy typu CNV (CNV, z ang. copy number variation, zobacz ramka na temat wariacji genetycznych) mają wpływ na kodowanie regionów DNA znacznie częściej niż w przypadku osób zdrowych.

Dzięki analizie białek zakodowanych w tych genach wykazaliśmy, iż geny te odgrywają istotną rolę w metabolizmie, syntezie białek oraz przesyłaniu impulsów między neuronami. Wydaje się, że powyższe wariacje wpływają na zdolność mózgu do tworzenia i podtrzymywania połączeń między neuronami. Proces ten, nazywany plastycznością synaps, odgrywa istotną role w procesie uczenia się, zapamiętywania, rozpoznawania emocji oraz używania mowy.

 

Wariacja  genetyczna

Materiał genetyczny każdego z nas zawiera wariacje. Wariacje te obejmują polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) oraz polimorfizmy typu CNV, a także rzadkie mutacje występujące jedynie u osób cierpiących na autyzm. Mutacje to zmiany kodu genetycznego polegające między innymi na wypadnięciu, wstawieniu lub zastąpieniu nukleotydów. Polimorfizm pojedynczego nukleotydu polega na zmianie jednego nukleotydu, np. w określonym miejscu genomu u jednej osoby występować będzie adenina (A), a u innej guanina (G).

Większość osób posiada dwie kopie każdego genu, po jednej od każdego z rodziców. Jednak u niektórych osób występują polimorfizmy typu CNV: osoby te mogą mieć więcej lub mniej niż dwie kopie genu bądź też zanik całej sekwencji.

Polimorfizmy obudwu typów są dosyć częste (zwłaszcza w DNA niekodującym) i zazwyczaj nie wywołują zaburzeń. Jednak niektóre z wariacji, zwłaszcza jeśli znajdują się w ważnym genie lub jego pobliżu, mogą wywołać chorobę. Niektóre rzadkie mutacje, a także szkodliwe polimorfizmy łączone są z autyzmem (ryc. 3).

Ryc. 3: Wariacje genetyczne i badania nad autyzmem. Badacze skupiają się nad trzema typami wariacji genetycznych – polimorfizmami pojedynczego nukleotydu, polimorfizmami typu CNV oraz rzadkimi mutacjami, aby określić czy zwiększają one ryzyko występowania autyzmu. Rysunek ten pokazuje, iż pewne wariacje, które występują także u populacji kontrolnej (zdrowej), pojawiają się częściej u osób z autyzmem. Niektóre wariacje występują bardzo często i nie zwiększaja ryzyka występowania autyzmu, inne natomiast są bardzo rzadkie i znacznie to ryzyko zwiększają. Prawdopodobieństwo wystąpienia autyzmu jest tym wyższe im wyższe jest narażenie danej osoby na czynniki ryzyka (genetyczne i środowiskowe). Kliknij na rysunek w celu powiększenia.
Zdjęcie dzięki uprzejmości Andreasa Chiocchetti


 

Neuron (zabarwiony na
zielono) w kulturze
tkankowej. Mutacje, które
mają wpływ na pojawienie
się autyzmu prawdopodobnie
wpływają też na zdolność
mózgu do tworzenia i
podtrzymywania połączeń
nerwowych.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
GerryShaw; źródło zdjęcia:
Wikimedia Commons

Diagnoza genetyczna daje szansę na skuteczniejsze leczenie

W chwili obecnej diagnozowanie autyzmu polega na przeprowadzeniu wywiadu z rodzicami oraz obserwacji osoby z podejrzeniem autyzmu. Z tego też powodu wpływ na diagnozę mają rodzice oraz nastawienie psychiatry. Proces ten jest także bardzo czasochłonny. Istnieje więc potrzeba stworzenia szybkiego, obiektywnego i rzetelnego narzędzia diagnostycznego.

Wiedza na temat genów i wariacji genetycznych odpowiadających za występowanie autyzmu może pomóc w stworzeniu takiego narzędzia. Natomiast wiedza na temat mechanizmów molekularnych może pomóc w stworzeniu nowych metod leczenia.

Powodem, dla którego zaangażowałem się w te badania było wyjaśnienie biologicznych podstaw autyzmu, zarówno osobom na autyzm cierpiącym jak i wszystkim zainteresowanym w nadziei, iż pomoże to zmniejszyć piętno towarzyszące autyzmowi.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Resources

Author(s)

Dr Andreas Chiocchetti urodził się w Południowym Tyrolu, we Włoszech. Obecnie zajmuje stanowisko dyrektora laboratorium genetyki molekularnej w Uniwersyteckim Szpitalu Psychiatrii, Psychosomatyki i Psychoterapii Dziecięcej i Młodzieńczej we Frankfurcie, w Niemczech. Jego badania skupiają się na charakterystyce wariacji genetycznych u dzieci i rodzin, u których występują zaburzenia psychiczne, takie jak ADHD i autyzm. W roku 2007 ukończył studia biotechnologiczne i genetyczne na Uniwersytecie Salzburskim w Austrii, a następnie obronił tytuł doktora w Niemieckim Centrum Badań nad Rakiem w Heidelbergu z zakresu biomarkerów proteomowych w autyzmie.


Review

Powyższy artykuł opisuje spektrum autystyczne oraz jego różnorodne objawy. Zawarte w nim informacje mogą okazać się przydatne dla nauczycieli, którzy uczą osoby z autyzmem oraz w celu lepszego zrozumienia mutacji genetycznych powiązanych z autyzmem, jak i wpływu genetyki i środowiska na fenotyp.

Artykuł może zostać wykorzystany na lekcjach biologii na temat mózgu lub zachowania, bądź też w trakcie dyskusji na temat plastyczności synaps. Przykładowe pytania sprawdzające zrozumienie artykułu:

  1. W jaki sposób badania wykazują iż autyzm jest często chorobą dziedziczną?
  2. Wymień czynniki ryzyka przyczyniające się do wystąpienia autyzmu?
  3. Które z wariacji genetycznych mają związek z autyzmem?

Shaista Shirazi, Wielka Brytania




License

CC-BY-NC-ND