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Sulfatação e Autismo: Quais são os links?
Sulfatação e Autismo: Quais são os links?Postado por Kimberly Linderman em 15 maio de 2010
Por Rosemary H. Waring, Faculdade de Biociências, Universidade de Birmingham, Birmingham B15 2TT UKSíntese de sulfato de
Eu sempre estive interessado na via sulfatação como a adição de um grupo sulfato pode fazer mudanças dramáticas para as propriedades de ambos os fármacos e os componentes do tecido. O nosso grupo começou a trabalhar no campo do autismo cerca de 15 anos atrás, quando fomos convidados para medir o metabolismo do paracetamol em uma criança autista. Na época, eu só tinha ouvido a visão médica ortodoxa de que o autismo era "tudo na mente" e não tinha base bioquímica. Para nossa grande surpresa, descobrimos que as crianças com autismo, ao contrário dos controles pareados por idade, eram muito menos capazes de formar o conjugado sulfato de paracetamol, embora a outras vias metabólicas eram normais. Passamos a olhar para os níveis de sulfato no plasma sanguíneo, porque a capacidade de sulfatação depende tanto da quantidade de sulfato disponível e também a atividade da enzima que realiza a reação. Descobrimos que as crianças autistas em geral tinham níveis de sulfato de baixa, tipicamente cerca de 10-15% dos valores controle. Sulfato é produzido in vivo por oxidação da metionina ou cisteína, tanto de enxofre - que contém aminoácidos, que são fornecidos a partir de proteínas na dieta, e esta via, provavelmente, fornece cerca de 80% do sulfato exigidos no homem.
A primeira etapa deste processo envolve a enzima cisteína dioxigenase (CDO), ácido sulphinic cisteína é formada e sofre fissão para fornecer sulfito (SO 3 2 -) íons que são, então, oxidado a sulfato (SO 4 2 -) íons pela enzima oxidase de sulfito (SOX). Obviamente, se CDO ou SOX ter reduzido a atividade, o fornecimento de sulfato também será diminuída. O gene CDO humana é localizada no cromossomo 5 (5q22-23) e é interessante que a análise de 110 famílias multiplex com autismo, onde um irmão tinha autismo eo diagnóstico de um outro de síndrome de Asperger ou transtorno invasivo do desenvolvimento, sugeriu ligação nos cromossomos 5 e 19, enquanto um estudo sobre TDAH (déficit de atenção / hiperatividade) encontraram uma ligação com o cromossomo 5q33. A proteína é encontrada em CDO tireóide, coração e rins, bem como cérebro e do fígado, localização no SNC sendo particularmente encontrada no cerebelo e os neurônios de Purkinje, que são conhecidos por serem anormais em pacientes com transtornos do espectro autista. CDO atividade é variável em populações humanas e há sub-conjuntos com menor atividade (~ 30% da população) ou atividade nula (~ 3% da população). O nulo S-oxidantes são fortemente sobre-representados nos estados de doença crônica com um componente auto-imune, como artrite reumatóide e cirrose biliar primária, em geral auto-imune problemas são mais comuns no ambiente familiar de crianças autistas. Sabemos agora que citocinas inflamatórias, como TNF-?, Que estão em níveis relativamente altos em muitas crianças autistas e em doenças auto-imunes, pode reduzir a expressão de CDO e SOX e, portanto, reduzir o fornecimento de sulfato de conjugação com drogas e biocomponentes. Expressão de ambos os CDO e SOX foi inibido in vitro em níveis de 0,1 ng / ml de TNF-a, concentrações que possam facilmente ocorrer in vivo durante uma infecção. Este trabalho, entretanto, tem sido realizados in vitro e é difícil deduzir se os efeitos também ocorrem in vivo. Para verificar isso, um pequeno estudo piloto foi realizado neste laboratório, quando alunos e funcionários foram oferecidas a vacina contra a hepatite B (o antígeno é na verdade uma das proteínas do vírus coat). Voluntários foram convidados a tomar uma dose (1000 mg) terapêutica de paracetamol (acetaminofeno) no 1 º dia antes da vacinação que teve lugar no dia 7 e paracetamol também foi ingerida nos dias 8, 10 e 15 depois. A vacinação não teve efeitos negativos para além de ligeira vermelhidão no ponto de injeção em alguns voluntários, mas muito alterada das vias de desintoxicação de paracetamol. Em particular, a fase de reação de conjugação 2 de sulfatação foi severamente deprimidos, apenas atingindo valores de controle de cerca de uma semana mais tarde. É claro que mesmo uma simples vacina em voluntários saudáveis pode afetar drasticamente algumas vias metabólicas, pelo menos no curto prazo. É óbvio a partir destes resultados que o processo de formação de sulfato e sulfatação em si é potencialmente graves perturbações na inflamação, o vivo em achados parecem estar relacionados com as observadas in vitro, sugerindo que os sistemas de cultura de células podem atuar como modelos úteis. É interessante que as crianças autistas, que foram desafiados com uma dose pediátrica de paracetamol foram menos capazes de formar seu derivado sulfatado que os controles da mesma idade, embora a glucuronidação não foi afetado. Seu perfil metabólico geral era muito semelhante ao encontrado para a voluntários adultos com a vacinação da hepatite B. Esta parece ser uma conclusão geral que tem sido replicado no Reino Unido, Itália e populações EUA e provavelmente reflete o fato de que níveis elevados de citocinas em autismo têm efeitos secundários sobre a sulfatação de uma gama de substratos. Isto pode explicar porque algumas crianças com autismo são relatados como responder mal a dosagem com paracetamol e com outras drogas, efeitos tóxicos, obviamente, é mais provável se a depuração é prejudicada pelo metabolismo reduzido a derivados solúveis em água.Sulfato no cérebro
Principalmente, a sulfatação é um caminho importante para a inativação catecolaminas, como o neurotransmissor dopamina, cerca de 80% do que é sulfatadas no homem. Normalmente, quando neurotransmissores químicos são liberados no sistema nervoso central, atuam em proteínas receptoras e depois são inativadas por sulfatação ou por FAD-linked mono-oxigenases ou, alternativamente, são transportados por proteínas transportadoras de volta para o neurônio iniciando. Fracasso de uma via principal, como sulfatação levará a um desequilíbrio de neurotransmissores e sérico elevado e os níveis de dopamina CSF e elevados níveis urinários de metabólitos da dopamina têm sido encontrados em crianças autistas. Em ratos, as concentrações de dopamina alta como esta estão associadas a comportamentos estereotipados e repetitivos, não muito diferente que, às vezes visto no autismo. Catecolaminas, tais como a noradrenalina, também controlar o comportamento e afetar o humor para que as mudanças em seus níveis podem ter efeitos óbvios.
Sulfatação também afeta a síntese de tecido cerebral. Polissacarídeos sulfatados e glicosaminoglicanos são tão importantes no desenvolvimento do cérebro fetal e neonatal que qualquer alteração em sua estrutura pode ter consequências graves - atualmente é o pensamento que estes compostos atuam como "andaime" para dirigir a direção e "fiação" dos neurônios do cérebro . Sulfato de transporte através da placenta aumenta dramaticamente em todo o momento do nascimento, quando a maioria das células gliais estão sendo formados e estes níveis elevados de sulfato estão associados com a formação de astrócitos e oligodendrócitos a partir de células progenitoras. As crianças têm níveis mais elevados de sulfato de plasma do que os adultos (0,47 nmol / l no momento do nascimento, diminuindo para 0,33 nmol / l em 36 meses; os níveis adultos são em torno de 0,27 nmol / l embora possa haver uma ampla gama). Este nível relativamente elevado de sulfato, em comparação com o estado adulto e com, por exemplo, ratos de laboratório, parece mostrar que os seres humanos têm uma exigência definitiva para a sulfatação no desenvolvimento neuronal tanto antes como depois do nascimento e que os níveis reduzidos poderia afetar a estrutura do cérebro e função,. Pesquisas recentes sugerem que o desenvolvimento do cérebro depende de determinados padrões de sulfatação ocorre na seqüência certa, mas sim como o conto de fadas de "Cachinhos Dourados e os três ursos 'precisamos' não muito pouco, não muito, mas apenas para a direita! Mas são as infecções durante a gravidez, o que seria esperado para dar os níveis de citocinas levantou e, potencialmente, reduzir a formação de sulfato, na verdade, relacionada com o desenvolvimento cerebral alterado ou função no bebê? Em uma pesquisa-piloto pequenos neste laboratório que analisou 200 mães de crianças autistas, verificou-se que eram oito vezes mais probabilidade de ter recebido tratamento com antibióticos para uma infecção durante a gravidez do que controles pareados por idade e 5 vezes mais probabilidades de ter tido terapia a longo prazo para infecções recorrentes. Certamente estudos utilizando ratos como modelo mostraram que os níveis de citocinas aumento na gravidez afeta o desenvolvimento da integração neural no recém-nascido, parece provável que um dos muitos fatores no autismo pode ser aumentado os níveis de citocinas ou outros fatores, possivelmente lançado em infecções , afetando sulfatação e do desenvolvimento neuropsicomotor.Sulfatação e do trato gastrointestinal
O processo de sulfatação também afeta o funcionamento de peptídeos e proteínas. Proteínas de mucina, que revestem o trato gastrointestinal, são sulfatadas glico-proteínas que controlam a adesão ea absorção de nutrientes. Eles têm muito backbones peptídeo com repetição de sub-unidades e também peptídeo de cadeias laterais, bastante semelhante a uma "escova de garrafa '. Essas seqüências de aminoácidos também ter cadeias de açúcares em anexo, que são sulfatadas como os peptídeos próprios. Como a adição de resíduos de sulfato (SO 4 2 -) varas na net cargas negativas, as proteínas espalhados desde as cargas negativas se repelem (Figura 1). Se os resíduos de sulfato de se perdem, isso leva a uma proteína que tem uma estrutura mais globular e oferece menos proteção para os tecidos a partir do conteúdo intestinal, pois há "lacunas" entre as proteínas. Sulfatação reduzida tem sido associada com disfunção intestinal na doença do intestino irritável e grupo Andrew Wakefield revelou que níveis mais baixos de sulfatação das mucinas ileal ocorreu em crianças com autismo, o que provavelmente explica por que a permeabilidade do intestino está aumentada em várias crianças autistas. Sulfatação de mucinas aumenta sua resistência à colonização por bactérias patogênicas (e vírus). É interessante que Helicobacter pylori, que pode colonizar o estômago, só o faz quando se produziu uma enzima sulfatase para mucinas o sulfato de-gástrico. Este sulfatação reduzida de proteínas do intestino pode tornar mais provável infecções por Candida em crianças autistas, uma vez que as taxas ligeiramente negativa em células Candida levaria a sua repulsa por grupos sulfato de carga negativa sobre o mucinas.
Peptídeos também podem ser sulfatadas, geralmente em resíduos de tirosina, e os hormônios gastrina e colecistoquinina gástrica são bons exemplos desta via. Ambos estão envolvidos no processo digestivo e ambos são ativados por sulfatação. Em uma complexa cascata, gastrina é sulfatados e, com ácido clorídrico do estômago, provoca a liberação de colecistoquinina, que também requer a sulfatação. Juntamente com fragmentos de peptídeos liberados a partir de proteínas por ácido clorídrico no estômago, esta atua com a secretina hormônio peptídeo no tecido pancreático para induzir a secreção de uma variedade de enzimas proteolíticas e também amilase e lipases. (Figura 2). Sem o processo de sulfatação para desencadear a liberação de proteases pancreáticas, como tripsina e quimotripsina, a digestão completa de proteínas para seus blocos de aminoácidos de construção (proteólise) não pode ter lugar, de modo que os peptídeos, ao invés de aminoácidos, são encontrados no trato gastrointestinal . Como sulfatação reduzido de mucinas pode ter feito o intestino mais permeável, o palco está montado para permitir que os peptídeos para penetrar na corrente sanguínea. Ao mesmo tempo, a redução dos níveis de amilase pancreática alterar a digestibilidade dos alimentos à base de amido e permitir fermentação aumento de bactérias patogênicas, enquanto a diminuição da atividade da lipase pancreática promove a formação de mau cheiro fezes gordurosas que contém triglicerídeos não digeridos. Alguns peptídeos que atravessam a parede do intestino, particularmente aqueles derivados de caseína e glúten, foram encontrados para ser neuroactive com efeitos sobre o cérebro, onde eles agem em receptores opióides, afetando o humor, comportamento e respostas a estímulos físicos, como dor. Essa hipótese 'intestino permeável, portanto, as ligações com a teoria de opióides para explicar por que existem peptídeos na circulação, em vez de aminoácidos e por que eles têm essa facilidade de acesso ao sistema nervoso central. Embora a barreira sangue-cérebro é normalmente visto como sendo não-permeáveis a muitos compostos, pode, como o intestino, ser "furado" no autismo. Vários estudos relataram a presença de derivado do cérebro proteínas e anticorpos, como os da mielina, dentro da circulação periférica. Se as proteínas relativamente grandes podem cruzar a partir do cérebro, parece possível que os peptídeos e proteínas poderiam ser transportados para o cérebro, embora os mecanismos envolvidos não são conhecidos. Difusão simples através de "leaky" junções pode ser tudo o que é necessário.Enzimas Sulphotransferase no autismo
Não só existe um nível de deficiência de sulfato, em muitos casos de autismo, há também muitas vezes uma correspondente falta de atividade sulphotransferase. Estas são as enzimas que realizam a sulfatação de uma vasta gama de substratos. Eles pertencem a uma família super-que usa PAPS (3'-5'-phosphoadenosine phosphosulphate) como um co-fator e são amplamente distribuídas por todo o corpo, sulfatação componentes dos tecidos e moléculas sinalizadoras, tais como esteróides, hormônios da tireóide e neurotransmissores. As principais enzimas responsáveis pela sulfatação de fenóis e catecolaminas são chamados SULT1A1 e 1A3, respectivamente. Sulphotransferase atividade é conhecida por ser alterada em alguns estados disfuncionais, por exemplo, a maioria dos pacientes com enxaqueca têm SULT1A1 baixa e atividade SULT1A3 às vezes baixa. Eles são, portanto, menos capazes de sulfato de fenóis alimentares e de catecolaminas. Sulfatação inativa aminas - muitos pacientes com enxaqueca são sensíveis a alimentos que contêm cérebro ativo aminas (queijo / tiramina, chocolate / feniletilamina, bananas / serotonina) ou inibir as enzimas Sult. O aumento nos níveis sanguíneos de aminas / fenóis com a atividade dos neurotransmissores são pensados para 'gatilho' enxaqueca em pessoas que já estão suscetíveis. Tem sido demonstrado que indivíduos que são suscetíveis à enxaqueca são metabolicamente instáveis (com excitotoxic levantados os níveis de aminoácidos), para que mudanças muito pequenas no sangue e níveis de catecolaminas cerebrais são suficientes para provocar uma crise de enxaqueca. SULT1A1 1A3 e pode ser inibida por flavonóides e alimentos que contêm estes compostos que ocorrem normalmente em frutas e vegetais. Comer frutas cítricas, especialmente laranja, muitas vezes é relatado como sendo 'gatilho' a enxaqueca e os flavonóides componente (especialmente naringina) são inibidores de ambas as SULT1A1 e SULT1A3. Os efeitos inibitórios dos flavonóides na SULT1A1 pode ser parcialmente superada pela presença de íons de magnésio que aumentam a atividade da enzima.
Muitas crianças com autismo, particularmente aqueles com gi problemas no trato, têm um histórico familiar de enxaqueca e em um pequeno estudo piloto, descobrimos que algumas crianças com autismo também tinha redução da atividade sulphotransferase. Eles devem reagir mal aos alimentos contendo fenóis, catecolaminas ou flavonóides e esta resposta pode ser a base dos benefícios da dieta Feingold (low-fenol) e fornecer uma explicação para a intolerâncias alimentares que podem ser encontrados no autismo. Curiosamente, muitos pais de crianças autistas relatam que sua condição é agravada pelos mesmos alimentos que afetam pacientes com enxaqueca e que chocolate e bananas exacerbar os problemas de comportamento. Em 'enxaqueca' as crianças muitas vezes afeta o trato gastro-intestinal, causando cólicas e cãibras. Este desaparece em torno da puberdade para se tornar a síndrome de dor de cabeça clássico e é possível que alguns dos disfunção intestinal visto no autismo pode ser uma versão desta apresentação juvenil da enxaqueca.
Sulphotransferases outros também podem ser afetados. A enzima tyrosylprotein sulphotransferase (TPST) é ligada à membrana e encontrado na maioria dos tecidos do corpo, incluindo o de plaquetas e do trato gastrointestinal. TPST é a enzima responsável pela sulfatação de gastrina e colecistoquinina, bem como a sulfatação de mucinas por isso é obviamente importante na função gitract. É interessante que a colecistocinina sulfatadas (CS) tem receptores no cérebro, bem como do intestino e é necessário para a liberação do hormônio oxitocina peptídeo. Níveis de CS pode ser baixo em mães de crianças autistas como estudos têm mostrado que eles são mais propensos a exigir ocitocina (um análogo da ocitocina sintética) durante o processo de nascimento. Crianças com autismo têm níveis mais baixos de oxitocina si e como esse hormônio provoca o comportamento social de qualquer deficiência pode contribuir para os déficits sociais em transtornos do espectro autista. Os sistemas digestivo e neurológico são, portanto, dependente de um fornecimento adequado de sulfato (geralmente baixa no autismo) e em uma forma suficientemente ativa de TPST estar presente para catalisar processo "em cascata" do aparelho digestivo e também ativar as defesas do organismo contra infecções. Trabalho relativamente pouco tem sido feito sobre esta enzima, mas um estudo-piloto neste laboratório com crianças autistas mostraram uma atividade TPST dizer que foi de 33% do valor controle. Houve uma ampla gama de atividade, algumas crianças terem quase não detectáveis valores TPST de plaquetas, enquanto um pequeno número (20/03) apresentaram níveis quase normais. Nenhum deste último grupo tinha g.i. disfunção do trato, enquanto as crianças que tinham problemas de intestino, incluindo diarréia e constipação, todos caíram na categoria de "atividade TPST baixo.Conclusão
A evidência até agora é incompleta, mas é, certamente, de acordo com a visão de que, enquanto defeitos de sulfatação pode não ser a principal causa do autismo, eles são responsáveis por grande parte da desregulação dos processos bioquímicos e fisiológicos. Talvez a resposta completa pode estar em algum lugar as complexas interações do sistema auto-imune com o desenvolvimento neuronal. Autismo pode, então, refletir tanto em danos utero de citocinas maternas ou dano perinatal causado pelas acções de infecções e vacinas em uma criança com defeito respostas auto-imunes. A etiologia da doença pode ser semelhante ao de respostas eczema, asma e alergia, todos os quais parecem estar cada vez mais comum em crianças. O autismo é heterogêneo, mas é claro uma melhor compreensão da bioquímica envolvidos devem levar a novas abordagens terapêuticas. Potencialmente, também, devemos ser capazes de identificar as crianças "em risco" (talvez medição dos níveis de citocinas no nascimento ou antes da vacinação?). Eles poderiam, então, seguir uma dieta controlada e, possivelmente, uma programação diferente das vacinas, enquanto as infecções seriam evitadas sempre que possível.
Figura 1
Diagrama esquemático mostrando a estrutura da mucina. A linha grossa horizontal representa a "espinha dorsal" polipeptídeo e as linhas verticais curtas o polissacarídeo de cadeias laterais, que são ornamentados com sulfato (~) e ácido siálico (™) resíduos.
Figura 2
O papel da sulfatação na digestão. Alongamento mecânica das paredes do estômago juntamente com estímulos químicos do alimento causar a gastrina hormônio polipeptídeo a ser secretada pelas glândulas do piloro no estômago. Gastrina é ativado pela sulfatação e desencadeia a produção de ácido clorídrico e da pepsina enzima proteolítica. Estes, em combinação com produtos digestivo, estimular a liberação de dois hormônios mais: a colecistoquinina polipeptídeo (que também exige sulfatação antes de ativação) e secretina que estimula o pâncreas a produzir bicarbonato que neutraliza o ácido do estômago e as enzimas necessárias para a digestão para continuar no intestino delgado.
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Por Rosemary H. Waring, Faculdade de Biociências, Universidade de Birmingham, Birmingham B15 2TT UKSíntese de sulfato de
Eu sempre estive interessado na via sulfatação como a adição de um grupo sulfato pode fazer mudanças dramáticas para as propriedades de ambos os fármacos e os componentes do tecido. O nosso grupo começou a trabalhar no campo do autismo cerca de 15 anos atrás, quando fomos convidados para medir o metabolismo do paracetamol em uma criança autista. Na época, eu só tinha ouvido a visão médica ortodoxa de que o autismo era "tudo na mente" e não tinha base bioquímica. Para nossa grande surpresa, descobrimos que as crianças com autismo, ao contrário dos controles pareados por idade, eram muito menos capazes de formar o conjugado sulfato de paracetamol, embora a outras vias metabólicas eram normais. Passamos a olhar para os níveis de sulfato no plasma sanguíneo, porque a capacidade de sulfatação depende tanto da quantidade de sulfato disponível e também a atividade da enzima que realiza a reação. Descobrimos que as crianças autistas em geral tinham níveis de sulfato de baixa, tipicamente cerca de 10-15% dos valores controle. Sulfato é produzido in vivo por oxidação da metionina ou cisteína, tanto de enxofre - que contém aminoácidos, que são fornecidos a partir de proteínas na dieta, e esta via, provavelmente, fornece cerca de 80% do sulfato exigidos no homem.
A primeira etapa deste processo envolve a enzima cisteína dioxigenase (CDO), ácido sulphinic cisteína é formada e sofre fissão para fornecer sulfito (SO 3 2 -) íons que são, então, oxidado a sulfato (SO 4 2 -) íons pela enzima oxidase de sulfito (SOX). Obviamente, se CDO ou SOX ter reduzido a atividade, o fornecimento de sulfato também será diminuída. O gene CDO humana é localizada no cromossomo 5 (5q22-23) e é interessante que a análise de 110 famílias multiplex com autismo, onde um irmão tinha autismo eo diagnóstico de um outro de síndrome de Asperger ou transtorno invasivo do desenvolvimento, sugeriu ligação nos cromossomos 5 e 19, enquanto um estudo sobre TDAH (déficit de atenção / hiperatividade) encontraram uma ligação com o cromossomo 5q33. A proteína é encontrada em CDO tireóide, coração e rins, bem como cérebro e do fígado, localização no SNC sendo particularmente encontrada no cerebelo e os neurônios de Purkinje, que são conhecidos por serem anormais em pacientes com transtornos do espectro autista. CDO atividade é variável em populações humanas e há sub-conjuntos com menor atividade (~ 30% da população) ou atividade nula (~ 3% da população). O nulo S-oxidantes são fortemente sobre-representados nos estados de doença crônica com um componente auto-imune, como artrite reumatóide e cirrose biliar primária, em geral auto-imune problemas são mais comuns no ambiente familiar de crianças autistas. Sabemos agora que citocinas inflamatórias, como TNF-?, Que estão em níveis relativamente altos em muitas crianças autistas e em doenças auto-imunes, pode reduzir a expressão de CDO e SOX e, portanto, reduzir o fornecimento de sulfato de conjugação com drogas e biocomponentes. Expressão de ambos os CDO e SOX foi inibido in vitro em níveis de 0,1 ng / ml de TNF-a, concentrações que possam facilmente ocorrer in vivo durante uma infecção. Este trabalho, entretanto, tem sido realizados in vitro e é difícil deduzir se os efeitos também ocorrem in vivo. Para verificar isso, um pequeno estudo piloto foi realizado neste laboratório, quando alunos e funcionários foram oferecidas a vacina contra a hepatite B (o antígeno é na verdade uma das proteínas do vírus coat). Voluntários foram convidados a tomar uma dose (1000 mg) terapêutica de paracetamol (acetaminofeno) no 1 º dia antes da vacinação que teve lugar no dia 7 e paracetamol também foi ingerida nos dias 8, 10 e 15 depois. A vacinação não teve efeitos negativos para além de ligeira vermelhidão no ponto de injeção em alguns voluntários, mas muito alterada das vias de desintoxicação de paracetamol. Em particular, a fase de reação de conjugação 2 de sulfatação foi severamente deprimidos, apenas atingindo valores de controle de cerca de uma semana mais tarde. É claro que mesmo uma simples vacina em voluntários saudáveis pode afetar drasticamente algumas vias metabólicas, pelo menos no curto prazo. É óbvio a partir destes resultados que o processo de formação de sulfato e sulfatação em si é potencialmente graves perturbações na inflamação, o vivo em achados parecem estar relacionados com as observadas in vitro, sugerindo que os sistemas de cultura de células podem atuar como modelos úteis. É interessante que as crianças autistas, que foram desafiados com uma dose pediátrica de paracetamol foram menos capazes de formar seu derivado sulfatado que os controles da mesma idade, embora a glucuronidação não foi afetado. Seu perfil metabólico geral era muito semelhante ao encontrado para a voluntários adultos com a vacinação da hepatite B. Esta parece ser uma conclusão geral que tem sido replicado no Reino Unido, Itália e populações EUA e provavelmente reflete o fato de que níveis elevados de citocinas em autismo têm efeitos secundários sobre a sulfatação de uma gama de substratos. Isto pode explicar porque algumas crianças com autismo são relatados como responder mal a dosagem com paracetamol e com outras drogas, efeitos tóxicos, obviamente, é mais provável se a depuração é prejudicada pelo metabolismo reduzido a derivados solúveis em água.Sulfato no cérebro
Principalmente, a sulfatação é um caminho importante para a inativação catecolaminas, como o neurotransmissor dopamina, cerca de 80% do que é sulfatadas no homem. Normalmente, quando neurotransmissores químicos são liberados no sistema nervoso central, atuam em proteínas receptoras e depois são inativadas por sulfatação ou por FAD-linked mono-oxigenases ou, alternativamente, são transportados por proteínas transportadoras de volta para o neurônio iniciando. Fracasso de uma via principal, como sulfatação levará a um desequilíbrio de neurotransmissores e sérico elevado e os níveis de dopamina CSF e elevados níveis urinários de metabólitos da dopamina têm sido encontrados em crianças autistas. Em ratos, as concentrações de dopamina alta como esta estão associadas a comportamentos estereotipados e repetitivos, não muito diferente que, às vezes visto no autismo. Catecolaminas, tais como a noradrenalina, também controlar o comportamento e afetar o humor para que as mudanças em seus níveis podem ter efeitos óbvios.
Sulfatação também afeta a síntese de tecido cerebral. Polissacarídeos sulfatados e glicosaminoglicanos são tão importantes no desenvolvimento do cérebro fetal e neonatal que qualquer alteração em sua estrutura pode ter consequências graves - atualmente é o pensamento que estes compostos atuam como "andaime" para dirigir a direção e "fiação" dos neurônios do cérebro . Sulfato de transporte através da placenta aumenta dramaticamente em todo o momento do nascimento, quando a maioria das células gliais estão sendo formados e estes níveis elevados de sulfato estão associados com a formação de astrócitos e oligodendrócitos a partir de células progenitoras. As crianças têm níveis mais elevados de sulfato de plasma do que os adultos (0,47 nmol / l no momento do nascimento, diminuindo para 0,33 nmol / l em 36 meses; os níveis adultos são em torno de 0,27 nmol / l embora possa haver uma ampla gama). Este nível relativamente elevado de sulfato, em comparação com o estado adulto e com, por exemplo, ratos de laboratório, parece mostrar que os seres humanos têm uma exigência definitiva para a sulfatação no desenvolvimento neuronal tanto antes como depois do nascimento e que os níveis reduzidos poderia afetar a estrutura do cérebro e função,. Pesquisas recentes sugerem que o desenvolvimento do cérebro depende de determinados padrões de sulfatação ocorre na seqüência certa, mas sim como o conto de fadas de "Cachinhos Dourados e os três ursos 'precisamos' não muito pouco, não muito, mas apenas para a direita! Mas são as infecções durante a gravidez, o que seria esperado para dar os níveis de citocinas levantou e, potencialmente, reduzir a formação de sulfato, na verdade, relacionada com o desenvolvimento cerebral alterado ou função no bebê? Em uma pesquisa-piloto pequenos neste laboratório que analisou 200 mães de crianças autistas, verificou-se que eram oito vezes mais probabilidade de ter recebido tratamento com antibióticos para uma infecção durante a gravidez do que controles pareados por idade e 5 vezes mais probabilidades de ter tido terapia a longo prazo para infecções recorrentes. Certamente estudos utilizando ratos como modelo mostraram que os níveis de citocinas aumento na gravidez afeta o desenvolvimento da integração neural no recém-nascido, parece provável que um dos muitos fatores no autismo pode ser aumentado os níveis de citocinas ou outros fatores, possivelmente lançado em infecções , afetando sulfatação e do desenvolvimento neuropsicomotor.Sulfatação e do trato gastrointestinal
O processo de sulfatação também afeta o funcionamento de peptídeos e proteínas. Proteínas de mucina, que revestem o trato gastrointestinal, são sulfatadas glico-proteínas que controlam a adesão ea absorção de nutrientes. Eles têm muito backbones peptídeo com repetição de sub-unidades e também peptídeo de cadeias laterais, bastante semelhante a uma "escova de garrafa '. Essas seqüências de aminoácidos também ter cadeias de açúcares em anexo, que são sulfatadas como os peptídeos próprios. Como a adição de resíduos de sulfato (SO 4 2 -) varas na net cargas negativas, as proteínas espalhados desde as cargas negativas se repelem (Figura 1). Se os resíduos de sulfato de se perdem, isso leva a uma proteína que tem uma estrutura mais globular e oferece menos proteção para os tecidos a partir do conteúdo intestinal, pois há "lacunas" entre as proteínas. Sulfatação reduzida tem sido associada com disfunção intestinal na doença do intestino irritável e grupo Andrew Wakefield revelou que níveis mais baixos de sulfatação das mucinas ileal ocorreu em crianças com autismo, o que provavelmente explica por que a permeabilidade do intestino está aumentada em várias crianças autistas. Sulfatação de mucinas aumenta sua resistência à colonização por bactérias patogênicas (e vírus). É interessante que Helicobacter pylori, que pode colonizar o estômago, só o faz quando se produziu uma enzima sulfatase para mucinas o sulfato de-gástrico. Este sulfatação reduzida de proteínas do intestino pode tornar mais provável infecções por Candida em crianças autistas, uma vez que as taxas ligeiramente negativa em células Candida levaria a sua repulsa por grupos sulfato de carga negativa sobre o mucinas.
Peptídeos também podem ser sulfatadas, geralmente em resíduos de tirosina, e os hormônios gastrina e colecistoquinina gástrica são bons exemplos desta via. Ambos estão envolvidos no processo digestivo e ambos são ativados por sulfatação. Em uma complexa cascata, gastrina é sulfatados e, com ácido clorídrico do estômago, provoca a liberação de colecistoquinina, que também requer a sulfatação. Juntamente com fragmentos de peptídeos liberados a partir de proteínas por ácido clorídrico no estômago, esta atua com a secretina hormônio peptídeo no tecido pancreático para induzir a secreção de uma variedade de enzimas proteolíticas e também amilase e lipases. (Figura 2). Sem o processo de sulfatação para desencadear a liberação de proteases pancreáticas, como tripsina e quimotripsina, a digestão completa de proteínas para seus blocos de aminoácidos de construção (proteólise) não pode ter lugar, de modo que os peptídeos, ao invés de aminoácidos, são encontrados no trato gastrointestinal . Como sulfatação reduzido de mucinas pode ter feito o intestino mais permeável, o palco está montado para permitir que os peptídeos para penetrar na corrente sanguínea. Ao mesmo tempo, a redução dos níveis de amilase pancreática alterar a digestibilidade dos alimentos à base de amido e permitir fermentação aumento de bactérias patogênicas, enquanto a diminuição da atividade da lipase pancreática promove a formação de mau cheiro fezes gordurosas que contém triglicerídeos não digeridos. Alguns peptídeos que atravessam a parede do intestino, particularmente aqueles derivados de caseína e glúten, foram encontrados para ser neuroactive com efeitos sobre o cérebro, onde eles agem em receptores opióides, afetando o humor, comportamento e respostas a estímulos físicos, como dor. Essa hipótese 'intestino permeável, portanto, as ligações com a teoria de opióides para explicar por que existem peptídeos na circulação, em vez de aminoácidos e por que eles têm essa facilidade de acesso ao sistema nervoso central. Embora a barreira sangue-cérebro é normalmente visto como sendo não-permeáveis a muitos compostos, pode, como o intestino, ser "furado" no autismo. Vários estudos relataram a presença de derivado do cérebro proteínas e anticorpos, como os da mielina, dentro da circulação periférica. Se as proteínas relativamente grandes podem cruzar a partir do cérebro, parece possível que os peptídeos e proteínas poderiam ser transportados para o cérebro, embora os mecanismos envolvidos não são conhecidos. Difusão simples através de "leaky" junções pode ser tudo o que é necessário.Enzimas Sulphotransferase no autismo
Não só existe um nível de deficiência de sulfato, em muitos casos de autismo, há também muitas vezes uma correspondente falta de atividade sulphotransferase. Estas são as enzimas que realizam a sulfatação de uma vasta gama de substratos. Eles pertencem a uma família super-que usa PAPS (3'-5'-phosphoadenosine phosphosulphate) como um co-fator e são amplamente distribuídas por todo o corpo, sulfatação componentes dos tecidos e moléculas sinalizadoras, tais como esteróides, hormônios da tireóide e neurotransmissores. As principais enzimas responsáveis pela sulfatação de fenóis e catecolaminas são chamados SULT1A1 e 1A3, respectivamente. Sulphotransferase atividade é conhecida por ser alterada em alguns estados disfuncionais, por exemplo, a maioria dos pacientes com enxaqueca têm SULT1A1 baixa e atividade SULT1A3 às vezes baixa. Eles são, portanto, menos capazes de sulfato de fenóis alimentares e de catecolaminas. Sulfatação inativa aminas - muitos pacientes com enxaqueca são sensíveis a alimentos que contêm cérebro ativo aminas (queijo / tiramina, chocolate / feniletilamina, bananas / serotonina) ou inibir as enzimas Sult. O aumento nos níveis sanguíneos de aminas / fenóis com a atividade dos neurotransmissores são pensados para 'gatilho' enxaqueca em pessoas que já estão suscetíveis. Tem sido demonstrado que indivíduos que são suscetíveis à enxaqueca são metabolicamente instáveis (com excitotoxic levantados os níveis de aminoácidos), para que mudanças muito pequenas no sangue e níveis de catecolaminas cerebrais são suficientes para provocar uma crise de enxaqueca. SULT1A1 1A3 e pode ser inibida por flavonóides e alimentos que contêm estes compostos que ocorrem normalmente em frutas e vegetais. Comer frutas cítricas, especialmente laranja, muitas vezes é relatado como sendo 'gatilho' a enxaqueca e os flavonóides componente (especialmente naringina) são inibidores de ambas as SULT1A1 e SULT1A3. Os efeitos inibitórios dos flavonóides na SULT1A1 pode ser parcialmente superada pela presença de íons de magnésio que aumentam a atividade da enzima.
Muitas crianças com autismo, particularmente aqueles com gi problemas no trato, têm um histórico familiar de enxaqueca e em um pequeno estudo piloto, descobrimos que algumas crianças com autismo também tinha redução da atividade sulphotransferase. Eles devem reagir mal aos alimentos contendo fenóis, catecolaminas ou flavonóides e esta resposta pode ser a base dos benefícios da dieta Feingold (low-fenol) e fornecer uma explicação para a intolerâncias alimentares que podem ser encontrados no autismo. Curiosamente, muitos pais de crianças autistas relatam que sua condição é agravada pelos mesmos alimentos que afetam pacientes com enxaqueca e que chocolate e bananas exacerbar os problemas de comportamento. Em 'enxaqueca' as crianças muitas vezes afeta o trato gastro-intestinal, causando cólicas e cãibras. Este desaparece em torno da puberdade para se tornar a síndrome de dor de cabeça clássico e é possível que alguns dos disfunção intestinal visto no autismo pode ser uma versão desta apresentação juvenil da enxaqueca.
Sulphotransferases outros também podem ser afetados. A enzima tyrosylprotein sulphotransferase (TPST) é ligada à membrana e encontrado na maioria dos tecidos do corpo, incluindo o de plaquetas e do trato gastrointestinal. TPST é a enzima responsável pela sulfatação de gastrina e colecistoquinina, bem como a sulfatação de mucinas por isso é obviamente importante na função gitract. É interessante que a colecistocinina sulfatadas (CS) tem receptores no cérebro, bem como do intestino e é necessário para a liberação do hormônio oxitocina peptídeo. Níveis de CS pode ser baixo em mães de crianças autistas como estudos têm mostrado que eles são mais propensos a exigir ocitocina (um análogo da ocitocina sintética) durante o processo de nascimento. Crianças com autismo têm níveis mais baixos de oxitocina si e como esse hormônio provoca o comportamento social de qualquer deficiência pode contribuir para os déficits sociais em transtornos do espectro autista. Os sistemas digestivo e neurológico são, portanto, dependente de um fornecimento adequado de sulfato (geralmente baixa no autismo) e em uma forma suficientemente ativa de TPST estar presente para catalisar processo "em cascata" do aparelho digestivo e também ativar as defesas do organismo contra infecções. Trabalho relativamente pouco tem sido feito sobre esta enzima, mas um estudo-piloto neste laboratório com crianças autistas mostraram uma atividade TPST dizer que foi de 33% do valor controle. Houve uma ampla gama de atividade, algumas crianças terem quase não detectáveis valores TPST de plaquetas, enquanto um pequeno número (20/03) apresentaram níveis quase normais. Nenhum deste último grupo tinha g.i. disfunção do trato, enquanto as crianças que tinham problemas de intestino, incluindo diarréia e constipação, todos caíram na categoria de "atividade TPST baixo.Conclusão
A evidência até agora é incompleta, mas é, certamente, de acordo com a visão de que, enquanto defeitos de sulfatação pode não ser a principal causa do autismo, eles são responsáveis por grande parte da desregulação dos processos bioquímicos e fisiológicos. Talvez a resposta completa pode estar em algum lugar as complexas interações do sistema auto-imune com o desenvolvimento neuronal. Autismo pode, então, refletir tanto em danos utero de citocinas maternas ou dano perinatal causado pelas acções de infecções e vacinas em uma criança com defeito respostas auto-imunes. A etiologia da doença pode ser semelhante ao de respostas eczema, asma e alergia, todos os quais parecem estar cada vez mais comum em crianças. O autismo é heterogêneo, mas é claro uma melhor compreensão da bioquímica envolvidos devem levar a novas abordagens terapêuticas. Potencialmente, também, devemos ser capazes de identificar as crianças "em risco" (talvez medição dos níveis de citocinas no nascimento ou antes da vacinação?). Eles poderiam, então, seguir uma dieta controlada e, possivelmente, uma programação diferente das vacinas, enquanto as infecções seriam evitadas sempre que possível.
Figura 1
Diagrama esquemático mostrando a estrutura da mucina. A linha grossa horizontal representa a "espinha dorsal" polipeptídeo e as linhas verticais curtas o polissacarídeo de cadeias laterais, que são ornamentados com sulfato (~) e ácido siálico (™) resíduos.
Figura 2
O papel da sulfatação na digestão. Alongamento mecânica das paredes do estômago juntamente com estímulos químicos do alimento causar a gastrina hormônio polipeptídeo a ser secretada pelas glândulas do piloro no estômago. Gastrina é ativado pela sulfatação e desencadeia a produção de ácido clorídrico e da pepsina enzima proteolítica. Estes, em combinação com produtos digestivo, estimular a liberação de dois hormônios mais: a colecistoquinina polipeptídeo (que também exige sulfatação antes de ativação) e secretina que estimula o pâncreas a produzir bicarbonato que neutraliza o ácido do estômago e as enzimas necessárias para a digestão para continuar no intestino delgado.
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