자폐증이 있는 성인의 뇌에서 글루타메이트 및 글루타민 수치 증가와 성상교세포 및 도파민 전달과의 관계

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11655(2023) 이 기사 인용

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흥분성 신경 톤의 증가는 자폐증과 관련되어 있지만 그 메커니즘은 아직 파악하기 어렵습니다. 증폭된 글루타메이트 신호는 강화된 글루타메이트 회로에서 발생할 수 있으며, 이는 성상교세포 활성화 및 도파민 신경전달 신호 억제에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 우리는 전대상 피질(ACC)의 도파민 D1 수용체에 대해 11C-SCH23390을 사용한 자기 공명 분광학 및 양전자 방출 단층 촬영 스캔을 사용하여 이 가설을 테스트했습니다. 우리는 고기능 자폐증이 있는 성인 남성 18명과 일반적으로 발달된(TD) 남성 대상자 20명을 등록했습니다. 자폐증 그룹은 TD 그룹에 비해 글루타메이트, 글루타민 및 미오이노시톨(mI) 수준이 증가했으며(각각 p = 0.045, p = 0.044, p = 0.030) ACC에서 글루타민과 mI 수준 사이에는 양의 상관관계가 있었습니다( r = 0.54, p = 0.020). 자폐증 및 TD 그룹에서 ACC D1 수용체 방사성리간드 결합은 ACC 글루타민 수준과 음의 상관관계가 있었습니다(각각 r = - 0.55, p = 0.022, r = - 0.58, p = 0.008). 강화된 글루타메이트-글루타민 대사는 성상교세포 활성화와 그에 따른 자폐증 뇌의 글루타민 합성 강화로 인한 것일 수 있습니다. 글루타민 합성은 도파민성 D1 수용체 신호의 생리학적 억제 조절에 기초할 수 있습니다. 우리의 연구 결과는 자폐증의 병인에서 성상 세포 활성화와 함께 높은 신경 흥분-억제 비율을 시사합니다.

자폐증은 사회적 의사소통과 상호작용의 결함, 제한된 관심, 반복적인 행동을 특징으로 하는 발달 질환입니다. 자폐증은 높은 자살률1 및 삶의 질 저하2와 관련이 있습니다. 2018년 조사에 따르면 자폐 스펙트럼 장애 유병률은 이전에 보고된 것보다 2.3% 더 높은 것으로 나타났습니다3. 이러한 중요한 문제에도 불구하고 자폐증 치료를 위한 약물 개발은 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다4; 치료 치료법을 개발하기 위한 새로운 목표를 찾기 위해서는 세포 및 신경화학적 수준에서 자폐증의 병태생리학을 이해하는 것이 필요합니다.

뇌에서는 흥분성 뉴런과 억제성 뉴런의 집합체가 학습과 기억에 관여하며 이들 활동 간의 균형은 네트워크 발달에 매우 중요합니다5. 자폐증의 병태생리학에 대한 그럴듯한 이론 중 하나는 흥분-억제(E/I) 불균형 이론입니다6. 따라서 증가된 E/I 비율은 자폐증과 관련이 있습니다7,8. 비임상 수준에서 자폐증의 마우스 모델은 억제성 시냅스 입력에 비해 증가된 흥분성 시냅스 입력을 나타내는 것으로 보고되었습니다9,10. 또한, 마우스 신피질의 E/I 비율의 광유전학적 강화는 자폐증과 관련된 사회적 행동의 결함을 유발했습니다. 인간의 경우, 뇌파검사에서 볼 수 있듯이 억제 회로의 파괴로 인해 E/I 비율이 상승한 것으로 추정됩니다.

자기공명 분광법(MRS)을 사용하면 살아있는 피험자의 뇌에서 흥분성 신경 활동과 억제성 신경 활동 사이의 균형을 조사할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 흥분성 글루타메이트(Glu), 상대 대사 산물인 글루타민(Gln) 및 억제성 감마-아미노부티르산을 측정할 수 있습니다. 산(GABA) 농도13,14,15. 자폐증이 있는 대상에서 기존 점 분해 분광학(PRESS) 프로토콜을 사용하여 Glu 및 Gln 수준을 개별적으로 분석하려고 시도한 연구는 3개뿐입니다16,17,18. 그중 두 연구에서는 전대상피질(ACC)에서 Glu18과 Gln16 수준의 변화가 나타났습니다. 기존 MRS 프로토콜과 달리 고급 방법은 뇌 대사산물19을 보다 정확하고 민감하게 감지하지만 지금까지 자폐증에는 적용되지 않았습니다. 최근에 우리는 짧은 에코 시간(TE) 스핀 에코 전체 강도 획득 국소 단일 복셀 분광법(SPECIAL) 시퀀스가 혈장 수준과 상관관계가 있는 뇌의 Gln 수준을 강력하게 평가할 수 있음을 입증했습니다. 따라서 이 접근법은 자폐증이 있는 피험자의 ACC에 변경된 E/I 비율의 존재를 조사하는 것을 용이하게 할 수 있습니다.

0.05) (Table S2)./p> 3 experienced psychiatrists and one clinical psychologist using the Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, fourth edition text revision (DSM-IV-TR) based on the following criteria: patient’s developmental history, illness presence, life history, and family history. The final diagnosis of autistic or Asperger syndrome was made based on the consensus among the psychiatrists and the clinical psychologist. The autism group consisted of 16 adults with autistic disorder and two with Asperger syndrome. No individual was diagnosed with a pervasive developmental disorder not otherwise specified (PDD-NOS) in the present study. According to the Structured Clinical Interview for DSM-IV Axis I Disorders (SCID), none of the participants with autism met the diagnostic criteria for substance use disorder, bipolar disorder, or schizophrenia./p> 75 points in all adults with autism, we considered they had high-functioning autism. There was no difference in IQ between the autistic disorder and Asperger syndrome groups (mean [SD], 102.8 [17.1] in the autistic disorder group versus 111.0 [7.1] in the Asperger syndrome group; t = − 0.65, p = 0.52) (Fig. S1). Meanwhile, the IQ levels of individuals with TD were assessed with the Japanese version of the National Adult Reading Test (JART), which is reported to predict the full IQ score scale52. We assessed the autistic traits of adults with autism using AQ36./p>