Differenze nei recettori del glutammato riscontrate nel cervello delle persone autistiche / Glutamate Receptor Differences Found in the Brains of Autistic People

Differenze nei recettori del glutammato riscontrate nel cervello delle persone autistiche / Glutamate Receptor Differences Found in the Brains of Autistic People

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno scoperto una differenza molecolare nel cervello delle persone autistiche rispetto a quello delle persone neurotipiche.

Gli scienziati della Yale School of Medicine (YSM) hanno scoperto una differenza molecolare nel cervello delle persone autistiche rispetto a quello delle loro controparti neurotipiche.

L'autismo è una condizione neuroevolutiva associata a differenze comportamentali, tra cui difficoltà nell'interazione sociale, interessi restrittivi od intensi e movimenti o linguaggio ripetitivi. Ma non è chiaro cosa renda diversi i cervelli degli autistici.

Ora, un nuovo studio pubblicato  sull'American Journal of Psychiatry  ha scoperto che il cervello delle persone autistiche presenta una quantità inferiore di uno specifico tipo di recettore per il glutammato, il neurotrasmettitore eccitatorio più comune nel cervello. La ridotta disponibilità di questi recettori potrebbe essere associata a diverse caratteristiche legate all'autismo.

"Abbiamo scoperto questa differenza davvero importante e mai compresa prima nell'autismo, che è significativa, ha implicazioni per l'intervento e può aiutarci a comprendere l'autismo in un modo più concreto di quanto abbiamo mai fatto prima", afferma  James McPartland, PhD, professore di psichiatria e psicologia infantile presso il Child Study Center presso YSM e co-ricercatore principale dello studio.

Squilibrio della segnalazione nell'autismo

I neuroni nel cervello comunicano tra loro tramite segnali elettrici e messaggeri chimici chiamati neurotrasmettitori. Quando una corrente elettrica si propaga attraverso un neurone, stimola il rilascio di neurotrasmettitori che trasmettono un segnale ad altri neuroni. Questa segnalazione nel cervello può essere eccitatoria od inibitoria. La segnalazione eccitatoria innesca principalmente il rilascio del neurotrasmettitore glutammato, che agisce come un segnale di allarme che segnala agli altri neuroni di attivarsi. La segnalazione inibitoria, invece, agisce come un freno che sopprime l'attività.

Il cervello necessita di un preciso equilibrio tra questi due tipi di segnalazione per funzionare correttamente. Una delle principali ipotesi sulle cause sottostanti l'autismo è uno squilibrio tra la segnalazione eccitatoria e quella inibitoria nel cervello. I ricercatori propongono che il coinvolgimento di questo meccanismo centrale potrebbe spiegare l'ampia gamma di differenze osservate tra gli individui autistici.

Sulla base di questa ipotesi, i ricercatori hanno utilizzato la risonanza magnetica (RM) e la tomografia ad emissione di positroni (PET) per individuare differenze nel cervello di 16 adulti autistici e di 16 persone considerate neurotipiche. Le scansioni MRI hanno permesso ai ricercatori di esaminare l'anatomia del cervello di ciascuno dei partecipanti, mentre le scansioni PET hanno rivelato il funzionamento del cervello a livello molecolare.

"Le scansioni PET possono aiutarci ad individuare una mappa molecolare di ciò che accade in questo sistema del glutammato", afferma  David Matuskey, MD , professore associato di radiologia e imaging biomedico presso lo YSM e co-ricercatore principale dello studio.

I cervelli autistici hanno una ridotta disponibilità di un recettore cruciale

Queste analisi hanno rivelato una minore disponibilità a livello cerebrale di uno specifico tipo di recettore del glutammato, noto come recettore metabotropico del glutammato 5 (mGlu5), nei partecipanti autistici. I risultati supportano l'idea che uno squilibrio tra segnali eccitatori ed inibitori nel cervello potrebbe contribuire ai tratti associati all'autismo, affermano i ricercatori.

Quindici dei partecipanti autistici sono stati sottoposti anche a un elettroencefalogramma (EEG), una misurazione dell'attività elettrica del cervello. Sulla base dell'EEG, i ricercatori hanno identificato che queste misurazioni elettriche erano associate a livelli più bassi di recettori mGlu5.

Questa scoperta potrebbe avere implicazioni cliniche significative, affermano i ricercatori. Sebbene la PET sia uno strumento potente per studiare il cervello, è anche costosa e comporta l'esposizione a radiazioni. L'EEG potrebbe rappresentare un metodo più economico e accessibile per approfondire lo studio della funzione eccitatoria nel cervello.

"L'EEG non sostituirà completamente le scansioni PET, ma potrebbe aiutarci a capire come questi recettori del glutammato potrebbero contribuire all'attività cerebrale in corso in una persona", afferma  Adam Naples, PhD, professore associato presso il Child Study Center presso lo YSM e primo autore dello studio.

Lo studio fornisce ai ricercatori una nuova visione meccanicistica di come il cervello degli individui autistici differisca da quello delle persone neurotipiche. Poiché le basi molecolari dell'autismo sono ancora poco comprese, oggi i medici si affidano all'osservazione comportamentale per diagnosticarlo. Chiarire la "spina dorsale molecolare" dell'autismo, affermano i ricercatori, potrebbe potenzialmente portare a migliori strumenti diagnostici e modalità di supporto per le persone autistiche.

"Oggi entro in una stanza e gioco con un bambino per diagnosticare l'autismo", afferma McPartland. "Ora abbiamo scoperto qualcosa di significativo, misurabile e diverso nel cervello autistico".

Attualmente non esistono farmaci in grado di trattare le difficoltà riscontrate da molti pazienti autistici. I risultati potrebbero anche aiutare i ricercatori a sviluppare terapie per l'autismo che colpiscano il recettore mGlu5. Sebbene molte persone neurodivergenti non siano affette da autismo e potrebbero non aver bisogno o non desiderare farmaci, nuovi trattamenti potrebbero aiutare le persone nello spettro che presentano sintomi che incidono sulla loro qualità di vita.

Direzioni future della ricerca

Lo studio attuale ha incluso solo adulti autistici. Non è ancora chiaro se la minore disponibilità di recettori sia una causa scatenante dell'autismo od il risultato di decenni di convivenza con questa patologia. In precedenza, la ricerca che coinvolgeva la PET era limitata agli adulti a causa dei rischi associati all'esposizione alle radiazioni. Ma Matuskey, il co-ricercatore  Richard Carson, PhD , ed i loro colleghi hanno sviluppato  tecniche più sofisticate  che aprono la strada ad un'esposizione alle radiazioni molto più bassa.

In studi futuri, il gruppo prevede di condurre ricerche con queste nuove tecnologie su bambini ed adolescenti. "Vogliamo iniziare a creare una storia evolutiva ed a capire se ciò che stiamo osservando sia la radice dell'autismo od una conseguenza neurologica dell'aver sofferto di autismo per tutta la vita", afferma McPartland.

Tutti i partecipanti autistici allo studio presentavano capacità cognitive nella media o superiori alla media. McPartland ed i suoi collaboratori stanno inoltre collaborando allo sviluppo di altri approcci alla PET che consentiranno loro di includere soggetti con disabilità intellettive in studi futuri.

ENGLISH

Researchers have discovered a molecular difference in the brains of autistic people compared to neurotypical people.

Yale School of Medicine (YSM) scientists have discovered a molecular difference in the brains of autistic people compared to their neurotypical counterparts.

Autism is a neurodevelopmental condition associated with behavioral differences including difficulties with social interaction, restrictive or intense interests, and repetitive movements or speech. But it’s not clear what makes autistic brains different.

Now, a new study in The American Journal of Psychiatry has found that brains of autistic people have fewer of a specific kind of receptor for glutamate, the most common excitatory neurotransmitter in the brain. The reduced availability of these receptors may be associated with various characteristics linked to autism.

“We have found this really important, never-before-understood difference in autism that is meaningful, has implications for intervention, and can help us understand autism in a more concrete way than we ever have before,” says James McPartland, PhD, Harris Professor of Child Psychiatry and Psychology in the Child Study Center at YSM and the study’s co-principal investigator.

Signaling imbalance in autism

Neurons in the brain communicate with one another using electrical signals and chemical messengers called neurotransmitters. When an electrical current propagates through a neuron, it prompts the release of neurotransmitters that relay a signal to other neurons. This signaling in the brain can be either excitatory or inhibitory. Excitatory signaling primarily triggers the release of the neurotransmitter glutamate, and it acts as a green light telling other neurons to fire. Inhibitory signaling, on the other hand, acts as a brake that suppresses activity.

The brain needs a precise balance of these two types of signaling in order to function properly. One of the leading hypotheses on the underlying causes of autism is an imbalance of excitatory and inhibitory signaling in the brain. Researchers propose the involvement of this central mechanism might explain the wide range of differences observed among autistic individuals.

Based on this hypothesis, the researchers used magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) to look for differences in the brains of 16 autistic adults and 16 people considered neurotypical. MRI scans enabled the researchers to examine the anatomy of each of the participants’ brains, while PET scans revealed how the brains were functioning at the molecular level.

“PET scans can help us pinpoint a molecular map of what’s going on in this glutamate system,” says David Matuskey, MD, associate professor of radiology and biomedical imaging at YSM, and co-principal investigator of the study.

Autistic brains have reduced availability of a crucial receptor

These analyses revealed less brain-wide availability of a specific kind of glutamate receptor, known as metabotropic glutamate receptor 5 (mGlu5) in autistic participants. The findings support the idea that an imbalance of excitatory and inhibitory signals in the brain could be contributing to traits associated with autism, the researchers say.

Fifteen of the autistic participants also underwent an electroencephalogram (EEG), a measure of electrical activity of the brain. Based on the EEG, the researchers identified that these electrical measurements were associated with lower mGlu5 receptors.

This finding could have significant clinical implications, the researchers say. While PET scans are a powerful tool for studying the brain, they are also costly and involve exposure to radiation. EEG could be a cheaper and more accessible way to further investigate excitatory function in the brain.

“EEG isn’t going to completely replace PET scans, but it might help us understand how these glutamate receptors might be contributing to the ongoing brain activity in a person,” says Adam Naples, PhD, assistant professor in the Child Study Center at YSM and the study’s first author.

The study gives the researchers novel mechanistic insight into how the brains of autistic individuals are different from those of neurotypical people. Because the molecular underpinnings of autism are still so poorly understood, clinicians today rely on behavioral observation to diagnose it. Elucidating the “molecular backbone” of autism, researchers say, could potentially lead to better diagnostic tools and ways to support autistic people.

“Today, I go into a room and play with a child to diagnose autism,” says McPartland, “Now, we’ve found something that is meaningful, measurable, and different in the autistic brain.”

There are currently no medications that treat the difficulties experienced by many with autism. The findings could also help researchers come up with therapeutics for autism that target the mGlu5 receptor. While many neurodivergent people aren’t hindered by autism and may not need or want medication, novel treatments could help those on the spectrum that experience symptoms that affect their quality of life.

Future research directions

The current study only included autistic adults. It is still unclear whether the lower receptor availability is a driver of autism or a result of living with it for decades. Previously, research involving PET scans has been limited to adults due to the risks associated with radiation exposure. But Matuskey, co-investigator Richard Carson, PhD, and their colleagues have developed more sophisticated techniques that open a pathway for much lower exposure to radiation.

In future studies, the team plans to conduct research with these new technologies in children and adolescents. “We want to start creating a developmental story and start understanding whether the things that we’re seeing are the root of autism or a neurological consequence of having had autism your whole life,” says McPartland.

All autistic participants in the study had average or above average cognitive abilities. McPartland and collaborators are also working together on developing other approaches to PET scans that will enable them to include individuals with intellectual disabilities in future studies.

Da:

https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/glutamate-receptor-differences-found-in-the-brains-of-autistic-people-408236?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz-__dN4MW1Q4sMtFaRzYe5I4wrBrrHcey1JtKSE45qfXxBrZgRawZZyHt2FiDT1y0lkAuSq4Jyqrgf8YqDvNgwuiP89R7I4mOWL4gzQfq-YUjqhzPug&_hsmi=395871896&utm_content=395871896&utm_source=hs_email