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Metabolismo come origine comune delle malattie

Le malattie croniche complesse – come Alzheimer, depressione, sclerosi multipla, diabete di tipo 1, malattie infiammatorie intestinali e tumori – condividono un’origine multifattoriale legata all’interazione fra genetica, ambiente e microbioma. Per anni la ricerca si è concentrata su genomica, proteomica e microbiomica, ma queste discipline da sole non riescono a spiegare l’evoluzione della malattia né a prevederne il decorso. L’aumento globale di queste condizioni, nonostante enormi investimenti scientifici, richiede un cambio di prospettiva basato sul ruolo del metabolismo come fattore scatenante, più che come semplice conseguenza dei processi patologici.

Il contributo decisivo della metabolomica

La metabolomica rappresenta l’elemento chiave mancante per comprendere davvero queste malattie. La metabolomica studia i metaboliti, molecole che riflettono l’interazione fra dieta, microbioma e genetica, offrendo un’immagine diretta dello stato di salute. In particolare, la Western-style diet (WSD), l’obesità e i disturbi metabolici modificano profondamente l’equilibrio dei metaboliti prodotti dall’intestino, favorendo condizioni infiammatorie di base che possono “preparare il terreno” allo sviluppo di malattie croniche. La metabolomica permette quindi di identificare nuovi biomarcatori, di comprendere la progressione della malattia e di individuare target terapeutici più precoci ed efficaci.

Dalla dieta al microbioma: un modello integrato di malattia

Modelli innovativi collegano i nutrienti introdotti con la dieta, gli effetti sul microbioma, la produzione di metaboliti microbici e i cambiamenti osservati nei profili metabolici dei pazienti. Questo approccio conferma il ruolo critico del microbioma come regolatore dell’infiammazione e come possibile bersaglio terapeutico. I risultati suggeriscono che solo integrando la prospettiva metabolica sarà possibile far avanzare la medicina di precisione, migliorare la prevenzione e individuare nuove strategie contro le malattie croniche complesse, superando i limiti degli approcci basati esclusivamente sulla genetica.

Per approfondire: 

Metabolismo del triptofano e vie infiammatorie

Il triptofano è un aminoacido essenziale con riserve molto limitate, facilmente soggetto a carenza e deviazione metabolica. Solo una piccola parte genera serotonina, mentre circa il 95% viene indirizzato verso la via della chinurenina, attivata dagli enzimi IDO e TDO. Quando il sistema immunitario produce citochine infiammatorie, IDO aumenta la sua attività e accelera la trasformazione del triptofano, riducendo la disponibilità per la sintesi di serotonina e generando metaboliti potenzialmente dannosi. Tra questi, un ruolo particolarmente critico è svolto dall’acido chinolinico, capace di attivare i recettori NMDA e generare stress ossidativo.

Acido chinolinico e neurodegenerazione

L’aumento dell’acido chinolinico è rilevato in diverse condizioni: depressione, Parkinson, Alzheimer, SLA e disturbi cognitivi associati ad HIV. Nei pazienti depressi i livelli nel liquido cerebrospinale sono più alti e correlano con la gravità dei sintomi. Nel Parkinson contribuisce alla morte dei neuroni dopaminergici; nell’Alzheimer si associa a infiammazione, placche e grovigli neurofibrillari; nella SLA provoca danno ai motoneuroni e disfunzione mitocondriale. Nei pazienti HIV-positivi i livelli possono aumentare fino a venti volte, causando gravi alterazioni cognitive. La sua neurotossicità deriva dall’eccessiva attivazione dei recettori NMDA, dalla produzione di radicali liberi e dall’alterazione del citoscheletro neuronale.

Prospettive terapeutiche

Le evidenze mostrano che la disregolazione del triptofano e l’eccessiva produzione di acido chinolinico contribuiscono a infiammazione, stress ossidativo e perdita di metaboliti protettivi come acido picolinico e acido chinurenico. Per questo la ricerca punta a modulare la via della chinurenina, riducendo il flusso verso i metaboliti tossici e favorendo quelli neuroprotettivi. Si studiano inibitori di IDO/TDO, antiossidanti come glutatione, curcumina o epigallocatechina, e approcci nutrizionali che garantiscano adeguati livelli di triptofano e sostengano le difese antiossidanti. Queste strategie potrebbero aiutare nella prevenzione della degenerazione cerebrale, ma richiedono studi clinici di lungo periodo.

Per approfondire: 

Friedman M. Analysis, Nutrition, and Health Benefits of Tryptophan. Int J Tryptophan Res. 2018 Sep 26;11:1178646918802282. doi: 10.1177/1178646918802282.

Hestad K, et al. The Role of Tryptophan Dysmetabolism and Quinolinic Acid in Depressive and Neurodegenerative Diseases. Biomolecules. 2022 Jul 18;12(7):998. doi: 10.3390/biom12070998.

O’Mahony SM, et al. Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis. Behav Brain Res. 2015 Jan 15;277:32-48. doi: 10.1016/j.bbr.2014.07.027.

Origini e produzione dell’acido butirrico

Le malattie neurodegenerative, come Alzheimer e Parkinson, sembrano essere influenzate anche dall’intestino. Il microbiota, ossia l’insieme dei microrganismi che popolano il nostro intestino, svolge infatti un ruolo fondamentale nella comunicazione con il cervello attraverso l’asse microbiota-intestino-cervello. Quando questo ecosistema si altera (disbiosi), cambia anche la produzione di metaboliti utili al benessere dell’organismo, favorendo l’infiammazione e contribuendo allo sviluppo di disturbi neurologici.

Ruolo dell’acido butirrico nel microbioma, nella segnalazione cellulare e nel sistema immunitario

Nel colon, l’acido butirrico sostiene la funzione delle cellule intestinali, regola la differenziazione cellulare, modula l’infiammazione e contribuisce a prevenire squilibri del microbioma. Agisce come molecola di segnalazione, attivando recettori come HCA2 e PPAR, fondamentali per il metabolismo dei grassi e per processi che possono influire sulla crescita delle cellule tumorali. Ha inoltre un ruolo chiave nella regolazione dell’immunità, favorendo l’azione dei linfociti T regolatori e contribuendo al controllo dell’infiammazione cronica. Studi clinici mostrano effetti positivi in malattie come colite, diabete e disturbi infiammatori intestinali.

Effetti su cervello, metabolismo, apparato cardiovascolare e cancro

Le ricerche evidenziano un legame tra acido butirrico e salute cerebrale: può influire su ansia, stress e patologie come Alzheimer, Parkinson, autismo e depressione, grazie alla sua azione su mitocondri, epigenetica e omeostasi del microbioma. È coinvolto anche nel metabolismo energetico, migliorando sensibilità all’insulina e controllo del peso. In studi animali riduce lesioni aterosclerotiche e può contribuire a regolare la pressione arteriosa. La nostra comprensione dei meccanismi molecolari sottostanti è destinata ad aumentare con il progresso delle tecnologie omiche, in particolare la metabolomica. Poiché l’acido butirrico è un sottoprodotto della fermentazione delle fibre, ciò potrebbe spiegare perché le diete ricche di fibre aiutano a proteggere dal cancro del colon-retto, dall’obesità, dall’ictus, dal diabete di tipo 2 e da altre patologie.

Per approfondire: 

Borycka-Kiciak K, et al. Butyric acid – a well-known molecule revisited. Prz Gastroenterol. 2017;12(2):83-89. doi: 10.5114/pg.2017.68342.

Bourassa MW, et al. Butyrate, neuroepigenetics and the gut microbiome: Can a high fiber diet improve brain health? Neurosci Lett. 2016 Jun 20;625:56-63. doi: 10.1016/j.neulet.2016.02.009.

Morrison DJ, Preston T. Formation of short chain fatty acids by the gut microbiota and their impact on human metabolism. Gut Microbes. 2016 May 3;7(3):189-200. doi: 10.1080/19490976.2015.1134082.

Ríos-Covián D, et al. Intestinal Short Chain Fatty Acids and their Link with Diet and Human Health. Front Microbiol. 2016 Feb 17;7:185. doi: 10.3389/fmicb.2016.00185.

Silva YP, et al. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020 Jan 31;11:25. doi: 10.3389/fendo.2020.00025.

Il ruolo del microbiota: un equilibrio delicato

Le malattie neurodegenerative, come Alzheimer e Parkinson, sembrano essere influenzate anche dall’intestino. Il microbiota, ossia l’insieme dei microrganismi che popolano il nostro intestino, svolge infatti un ruolo fondamentale nella comunicazione con il cervello attraverso l’asse microbiota-intestino-cervello. Quando questo ecosistema si altera (disbiosi), cambia anche la produzione di metaboliti utili al benessere dell’organismo, favorendo l’infiammazione e contribuendo allo sviluppo di disturbi neurologici.

Barriere che si indeboliscono: un viaggio dall’intestino al cervello

La disbiosi può danneggiare la barriera intestinale, rendendola più permeabile e permettendo a sostanze tossiche di entrare nel sangue. Allo stesso modo, anche la barriera emato-encefalica può indebolirsi. Questo duplice cedimento facilita il passaggio di molecole infiammatorie e microrganismi verso il cervello, attivando cellule immunitarie e favorendo processi di neuroinfiammazione, un elemento chiave nella progressione delle malattie neurodegenerative. Le vie coinvolte sono tre: nervosa, endocrina e immunitaria, che insieme formano un sistema di comunicazione continuo tra intestino e cervello.

Nuove prospettive terapeutiche: il microbiota come bersaglio

Le recenti ricerche suggeriscono che intervenire sul microbiota potrebbe aiutare a rallentare o mitigare le malattie neurodegenerative. I campioni di feci di individui con Parkinson rivelano che i livelli di acidi grassi a catena corta, ovvero acetato, butirrato e propionato, mostrano una marcata diminuzione.

Approcci come probiotici, prebiotici, postbiotici, trapianto di microbiota fecale e modifiche alimentari stanno mostrando risultati promettenti. In particolare, il butirrato è considerato un postbiotico con un ampio profilo terapeutico, che contribuisce al mantenimento dell’integrità dell’epitelio intestinale e della barriera emato-encefalica, alla motilità e al transito intestinale, agli effetti antinfiammatori, e alla funzione neuronale. Inoltre, può invertire il declino cognitivo, migliorando così i processi neurodegenerativi. 

Nonostante le sfide ancora aperte, queste terapie rappresentano una nuova frontiera nella comprensione e nella gestione delle malattie neurodegenerative.

Per approfondire: 

Nie T, You L, Tang F, Duan Y, Nepovimova E, Kuca K, Wu Q, Wei W. Microbiota-Gut-Brain Axis in Age-Related Neurodegenerative Diseases. Curr Neuropharmacol. 2025;23(5):524-546.

Che cos’è il morbo di Parkinson e perché è difficile diagnosticarlo

Il morbo di Parkinson è una malattia del cervello che colpisce soprattutto, ma non solo, le persone anziane e provoca problemi nei movimenti, come tremori, lentezza e rigidità muscolare, ma anche disturbi non motori come depressione e difficoltà digestive. Attualmente, la diagnosi si basa principalmente sull’osservazione clinica, ma spesso può essere sbagliata, perché i sintomi sono simili a quelli di altre malattie. Anche le immagini del cervello, come la risonanza magnetica, non sempre aiutano in modo decisivo. Per questo motivo, molti studiosi stanno cercando nuovi metodi più affidabili, come l’uso di biomarcatori nel sangue o nelle urine, cioè sostanze chimiche che possono indicare con maggiore precisione se una persona ha il Parkinson.

Una nuova via: la metabolomica per studiare il Parkinson

In un recente studio del 2024, i ricercatori hanno usato la metabolomica, che analizza i metaboliti, cioè le piccole molecole prodotte dal nostro corpo. Questa tecnica ha permesso di confrontare il sangue di persone sane con quello di pazienti affetti da Parkinson. Sono stati identificati 15 metaboliti alterati, e 11 di questi sono stati segnalati per la prima volta come possibili segnali della malattia. Le alterazioni riguardano in particolare il metabolismo della caffeina, degli acidi biliari e dell’acido arachidonico, tutte sostanze coinvolte in funzioni importanti del corpo. Inoltre, è stato creato un modello con intelligenza artificiale in grado di distinguere i malati dai sani con un’accuratezza del 94%, molto più alta rispetto alla diagnosi fatta solo dal medico.

Cosa significa questa scoperta per la diagnosi precoce?

I risultati mostrano che alcuni metaboliti presenti nei fluidi corporei (come il sangue, ma anche altri fluidi come le urine) possono diventare strumenti utili per una diagnosi più precisa e precoce del morbo di Parkinson. L’uso di modelli automatici come gli alberi decisionali consente anche di rendere le analisi facili da interpretare, aiutando i medici a prendere decisioni migliori. Queste scoperte possono portare non solo a una diagnosi più efficace, ma anche a nuove cure personalizzate, migliorando la qualità della vita delle persone affette da questa complessa malattia.

Per approfondire: 

Santos WT, Katchborian-Neto A, Viana GS, Ferreira MS, Martins LC, Vale TC, Murgu M, Dias DF, Soares MG, Chagas-Paula DA, Paula ACC. Metabolomics Unveils Disrupted Pathways in Parkinson’s Disease: Toward Biomarker-Based Diagnosis. ACS Chem Neurosci. 2024 Sep 4;15(17):3168-3180. 

Cos’è la metabolomica e perché è importante

La metabolomica è lo studio delle sostanze chimiche nei nostri fluidi corporei (come urine o sangue), chiamate metaboliti, che derivano dal funzionamento del corpo. Un recente studio ha analizzato 1.400 metaboliti per capire se alcuni di essi sono collegati alla depressione. I ricercatori hanno scoperto che diversi metaboliti possono aumentare o ridurre il rischio di depressione. Ad esempio, sostanze come la N6-acetil-lisina sembrano proteggerci dalla malattia, mentre altre, come il LysoPE(18:0/0:0), possono favorirne l’insorgenza. Queste scoperte suggeriscono che analizzare i metaboliti potrebbe aiutare a capire meglio cosa causa la depressione.

I percorsi del corpo coinvolti nella depressione

I metaboliti trovati sono collegati a percorsi importanti del corpo, come la digestione dei grassi, la produzione di energia, la difesa dallo stress ossidativo e il funzionamento del cervello. Alcuni metaboliti influenzano anche il sistema immunitario e il microbiota intestinale, elementi che sempre più ricerche collegano alla salute mentale. Questi risultati mostrano che la depressione non dipende solo da fattori emotivi o chimici del cervello, ma anche da come funziona il corpo a livello metabolico.

Nuove possibilità per diagnosi e cure

Grazie alla metabolomica, potremmo diagnosticare la depressione prima che compaia, semplicemente analizzando urine o sangue. Inoltre, potremmo personalizzare le cure in base ai metaboliti presenti in ogni persona. Lo studio apre anche nuove strade per sviluppare farmaci che agiscono su specifici processi metabolici, migliorando i risultati e riducendo gli effetti collaterali. In sintesi, la metabolomica è uno strumento nuovo e promettente per capire, prevenire e curare meglio la depressione.

Per approfondire: 

Dong T, Wang X, Jia Z, Yang J, Liu Y. Assessing the associations of 1,400 blood metabolites with major depressive disorder: a Mendelian randomization study. Front Psychiatry. 2024 Jun 6;15:1391535. doi: 10.3389/fpsyt.2024.1391535. eCollection 2024.

Un’alleanza tra cervello e intestino

L’autismo, o disturbo dello spettro autistico (ASD), è una condizione complessa che colpisce lo sviluppo neurologico e si manifesta con difficoltà nella comunicazione, nei comportamenti e nelle interazioni sociali. Oltre alle basi genetiche già individuate, un elemento sempre più rilevante è il ruolo del cosiddetto asse intestino-cervello (GBA), un sistema di comunicazione bidirezionale tra il tratto gastrointestinale e il cervello. In particolare, il microbioma intestinale, ovvero l’insieme dei microrganismi che vivono nell’intestino, sembra influenzare l’equilibrio immunitario, neurologico e metabolico, contribuendo potenzialmente allo sviluppo dell’autismo. 

Le firme microbiche dell’autismo 

Uno studio recente ha utilizzato un approccio avanzato basato su dati provenienti da diverse fonti (microbioma, dieta, espressione genica, immunologia) per identificare segnali comuni tra individui con ASD. Lo studio, che ha visto la partecipazione di numerosi ricercatori provenienti da centri molto diversi per collocazione geografica, ha analizzato 25 set di dati omici, confrontando bambini con ASD con coetanei non ASD, abbinati per età e sesso per ridurre distorsioni statistiche. Sono stati identificati 591 microrganismi più presenti nei bambini con autismo e altri 169 sovrapponibili a quelli dei bambini non ASD. Tra i generi microbici più rilevanti figurano Prevotella, Bifidobacterium, Bacteroides e Desulfovibrio. Inoltre, questi batteri sono legati ad alterazioni nei profili genici cerebrali, a diete selettive spesso povere di aminoacidi fondamentali per la sintesi di neurotrasmettitori, e a cambiamenti nei livelli di citochine infiammatorie come IL-6 e TGF-β. Tali relazioni suggeriscono un’architettura funzionale comune che collega intestino e cervello. Altri studi mettono in evidenza il ruolo importante dei Clostridi e una carenza di Lactobacilli e Bifidobatteri. È possibile che alcune differenze siano legate al tipo di alimentazione (selettiva verso alcuni alimenti o meno). Non tutti i bambini con disturbo dello spettro autistico sono uguali. In ogni caso il microbiota intestinale sembra svolgere un ruolo di attore protagonista.

Implicazioni terapeutiche e prospettive future 

Un aspetto particolarmente interessante di questi studi è l’osservazione dei cambiamenti del microbioma dopo trattamenti con trapianto di microbiota fecale (FMT), che hanno portato a miglioramenti nei sintomi comportamentali nei bambini autistici. Va peraltro segnalato che non si tratta di una procedura routinaria. Inoltre, è stato riscontrato che i microbi associati all’ASD tendono a diminuire nel tempo dopo l’intervento. Sebbene non sia ancora possibile affermare una relazione causale diretta, questi risultati pongono le basi per strategie terapeutiche che mirano a modulare il microbioma per migliorare i sintomi dell’autismo. 

Per approfondire: 

Morton JT, Jin DM, Mills RH, Shao Y, Rahman G, McDonald D, Zhu Q, Balaban M, Jiang Y, Cantrell K, Gonzalez A, Carmel J, Frankiensztajn LM, Martin-Brevet S, Berding K, Needham BD, Zurita MF, David M, Averina OV, Kovtun AS, Noto A, Mussap M, Wang M, Frank DN, Li E, Zhou W, Fanos V, Danilenko VN, Wall DP, Cárdenas P, Baldeón ME, Jacquemont S, Koren O, Elliott E, Xavier RJ, Mazmanian SK, Knight R, Gilbert JA, Donovan SM, Lawley TD, Carpenter B, Bonneau R, Taroncher-Oldenburg G. Multi-level analysis of the gut-brain axis shows autism spectrum disorder-associated molecular and microbial profiles. Nat Neurosci. 2023 Jul;26(7):1208-1217. doi: 10.1038/s41593-023-01361-0.

Le vie metaboliche alterate nella malattia

Sebbene il morbo di Parkinson non sia il risultato di un disturbo metabolico, l’alterazione dell’energia cellulare e i cambiamenti metabolici svolgono un ruolo importante nello sviluppo della malattia. Il morbo di Parkinson è una malattia neurodegenerativa progressiva caratterizzata da sintomi motori e non motori. Il morbo di Parkinson è il più comune disturbo neurodegenerativo del movimento. Con l’aumento dell’aspettativa di vita, si prevede un aumento della prevalenza e dell’incidenza del morbo di Parkinson. Nel 1990, 2,5 milioni di persone nel mondo erano affette dal morbo di Parkinson. Il numero è aumentato a 6,1 milioni nel 2016, con un ulteriore raddoppio previsto entro il 2040. Comprendere come i cambiamenti nei metaboliti portino alla progressione del morbo di Parkinson può consentire l’identificazione degli individui nella fase più precoce della malattia e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. 

Verso nuove terapie e diagnosi precoci

La diagnosi del morbo di Parkinson fino ad oggi si è basata sui sintomi clinici, sull’anamnesi medica e sulla risposta alla terapia dopaminergica. Il DATscan (scansione del trasportatore della dopamina) aiuta a differenziare il morbo di Parkinson da altri disturbi del movimento, come il tremore essenziale. Tuttavia, non distingue tra i diversi tipi di parkinsonismo atipico. Prove sempre più numerose suggeriscono che una serie di sottili cambiamenti clinici possa precedere la manifestazione motoria di anni o addirittura decenni. I meccanismi patogeni coinvolti nel morbo di Parkinson sono solo parzialmente compresi. La mancanza di misure affidabili e oggettive per l’individuazione, la diagnosi e la progressione del morbo di Parkinson costituisce un ostacolo importante. È inoltre necessario identificare gli individui nelle fasi iniziali del processo patologico, prima che si sviluppino i sintomi, al fine di ottimizzare l’intervento terapeutico.

Perché la metabolomica è utile nel Parkinson 

Vari gruppi di ricerca stanno utilizzando la metabolomica per differenziare i profili metabolici che caratterizzano la progressione motoria del morbo di Parkinson e la discinesia, l’andatura e l’equilibrio, nonché i sintomi non motori come la depressione e il declino cognitivo. La metabolomica consente l’identificazione e la quantificazione completa dei prodotti del metabolismo (il metaboloma) ed è considerata uno strumento importante per identificare i biomarcatori metabolici dello stato della malattia. Molti fattori, tra cui l’età, il sesso, la dieta, l’esposizione ai farmaci e la presenza della malattia, influenzano il metaboloma. I recenti progressi tecnologici hanno permesso di caratterizzare centinaia di metaboliti. Il profilo metabolico completo dei fluidi biologici(siero/plasma, liquor, urina, saliva)è uno strumento non invasivo che può essere utilizzato per aiutare a prevedere l’incidenza, la gravità e la progressione della malattia. Il vantaggio dell’analisi metabolomica, basata sulla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) 1H e sulla spettrometria di massa (MS), risiede nella sua capacità di discriminare più di 6500 metaboliti e piccole molecole che definiscono la firma chimica dell’attività biologica e di identificare i cambiamenti qualitativi e quantitativi. L’analisi dell’identità e delle variazioni di concentrazione dei metaboliti può essere utilizzata per comprendere meglio i cambiamenti biologici durante lo sviluppo e la progressione delle condizioni patologiche del morbo di Parkinson. 

Per approfondire: 

Ostrakhovitch EA, Ono K, Yamasaki TR. Metabolomics in Parkinson’s Disease and Correlation with Disease State. Metabolites. 2025 Mar 18;15(3):208. doi: 10.3390/metabo15030208.

Depressione e metabolismo alterato

Il disturbo depressivo maggiore (MDD, dall’inglese Major Depressive Disorder) è una condizione, spesso cronica, caratterizzata da alterazioni molecolari e disregolazione dei percorsi metabolici. Singoli metaboliti e piattaforme metabolomiche mirate hanno rivelato diverse alterazioni metaboliche nella depressione, tra cui il metabolismo energetico, la neurotrasmissione e il metabolismo dei lipidi. In uno studio sono stati identificati 820 metaboliti utilizzando la piattaforma metabolomica Metabolon in 2770 soggetti provenienti da un gruppo olandese, con caratteristiche cliniche estese (1101 soggetti con MDD attuale, 868 con MDD in remissione, 801 controlli sani).

I metaboliti rivelatori

La diagnosi di MDD si basava su interviste psichiatriche secondo il DSM-IV. La gravità della depressione è stata misurata con l’Inventario dei sintomi depressivi auto-riferiti. L’associazione tra i metaboliti, lo stato di MDD e la gravità della depressione è stata valutata all’inizio della diagnosi e al follow-up di 6 anni. Al momento della diagnosi, 139 metaboliti erano associati allo stato di MDD attuale e 126 alla gravità della depressione, con 79 metaboliti sovrapposti. 

La firma metabolomica della depressione 

Il profilo metabolomico della depressione identificato indicava un metabolismo lipidico alterato con sottoregolazione degli acidi grassi a catena lunga e sovraregolazione dei lisofosfolipidi. Questa firma metabolomica offre una finestra sulla fisiopatologia della depressione e un potenziale punto di accesso per lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici attraverso una copertura più completa del metaboloma, per specificare ulteriormente le disregolazioni metaboliche nella depressione e rivelare meccanismi ancora non individuati.

Per approfondire: 

Jansen R, Milaneschi Y, Schranner D, Kastenmuller G, Arnold M, Han X, Dunlop BW; Mood Disorder Precision Medicine Consortium; Rush AJ, Kaddurah-Daouk R, Penninx BWJH. The metabolome-wide signature of major depressive disorder. Mol Psychiatry. 2024 Dec;29(12):3722-3733. doi: 10.1038/s41380-024-02613-6.

Il contributo della metabolomica alla diagnosi precoce dell’autismo

L’autismo è un disturbo del neurosviluppo caratterizzato da difficoltà nella comunicazione sociale e comportamenti ripetitivi. A causa della grande eterogeneità clinica del disturbo, la diagnosi precoce resta complessa. La metabolomica, ovvero lo studio dei metaboliti nei fluidi corporei, sta emergendo come uno strumento promettente per identificare biomarcatori utili alla diagnosi anticipata dell’autismo, soprattutto nei soggetti a rischio come fratelli di bambini autistici o portatori di sindromi genetiche. Studi recenti hanno evidenziato alterazioni nei metabolismi degli aminoacidi, stress ossidativo, disfunzioni mitocondriali e metaboliti derivati dal microbiota intestinale nei soggetti con disturbo dello spettro autistico (ASD, Autism Spectrum Disorder). 

Metaboliti e severità del profilo clinico

La metabolomica può anche aiutare a comprendere la variabilità dei sintomi dell’autismo. Alcuni metaboliti, come il p-cresolo e l’HPHPA, sono associati alla gravità dei sintomi e prodotti da batteri intestinali (come Clostridia spp.). Alti livelli di questi composti sembrano correlare con comportamenti ripetitivi e disturbi cognitivi. Anche alterazioni nei livelli di neurotrasmettitori (come la serotonina e il GABA) sono legate a sintomi più marcati. Inoltre, nei bambini con regressione dello sviluppo, sono emersi profili metabolici distintivi, suggerendo che determinati metaboliti possano riflettere differenti traiettorie cliniche. In quest’ottica, la metabolomica potrebbe contribuire alla stratificazione fenotipica e alla personalizzazione degli interventi.

Metabolomica e comorbidità nell’autismo

Le persone con disturbo dello spettro autistico spesso presentano condizioni mediche associate, in particolare disturbi gastrointestinali e del sonno. La difficoltà di comunicazione rende queste problematiche difficili da identificare. I metaboliti prodotti dal microbiota intestinale, rilevati tramite analisi metabolomiche, possono offrire indizi biologici su questi disturbi. Per esempio, livelli anomali di serotonina, melatonina o acidi organici specifici sono stati collegati a disturbi del sonno o intestinali. In questo senso, la metabolomica può diventare un valido alleato per la gestione clinica integrata del paziente con autismo, migliorando la qualità di vita e l’efficacia dei trattamenti.

Per approfondire: 

Siracusano M, Arturi L, Riccioni A, Noto A, Mussap M, Mazzone L. Metabolomics: Perspectives on Clinical Employment in Autism Spectrum Disorder. Int J Mol Sci. 2023 Aug 29;24(17):13404. doi: 10.3390/ijms241713404.