Lässt sich Autismus über den Urin diagnostizieren?

Mithilfe mikrobieller Metaboliten im Urin wollen US-amerikanische Forschende Kinder mit einem Risiko für Autismus früher als mit derzeitigen Verfahren identifizieren – und damit den Weg für eine frühzeitigere Diagnose und Behandlung ebnen.

Wissenschaftler der Arizona State University und ihre Kooperationspartner haben ein neues Screening-Verfahren entwickelt, um den Urin von Kindern im Alter von zwei bis elf Jahren auf 17 mikrobielle Metaboliten zu untersuchen. Damit gelang es ihnen, Kinder mit Autismus-Spektrum-Störung (ASS) in den Studiengruppen mit hoher Genauigkeit von normal entwickelten Kindern zu unterscheiden.

Die Studie, die in „Molecular Psychiatry“ veröffentlicht wurde, weist auf ein konsistentes biologisches Muster bei vielen Kindern mit Autismus hin, das sich unter anderem in erhöhten Konzentrationen von mikrobiellen Tyrosin-, Tryptophan- und Phenylalanin-Metaboliten manifestiert. Diese Aminosäuren sind an wichtigen Neurotransmitter-Stoffwechselwegen beteiligt.

Die Forschenden bezeichnen das neue Klassifizierungsinstrument als „Microbially-Derived Metabolite (MDM) System“. Es vergibt eine Punktzahl basierend darauf, wie viele Metaboliten im Urin eines Kindes einen typischen Referenzbereich überschreiten.

„Wir haben festgestellt, dass 80 bis 90 Prozent der Kinder mit Autismus extrem hohe Werte eines oder mehrerer mikrobiell abgeleiteter Metaboliten aufweisen“, berichtet Christina Flynn, Erstautorin der Studie. „Mit diesem Test lässt sich feststellen, bei welchen Kleinkindern ein hohes Risiko für eine Autismusdiagnose besteht, und die Behandlung derjenigen, bei denen bereits eine Diagnose vorliegt, so steuern, dass sie ein bestmögliches Leben führen können.“

Mindestens drei bis zu 1000-fach erhöhte Metaboliten

Das Team hatte die Konzentration mikrobieller Metaboliten bei 52 Kindern mit diagnostizierter ASS sowie bei 47 normal entwickelten Kindern im Alter von zwei bis elf Jahren bestimmt. Die dabei festgestellten Unterschiede waren deutlich: Bei fast allen Kindern mit ASS lag der Spiegel mindestens eines Metaboliten über dem höchsten in der Kontrollgruppe beobachteten Wert, wobei einige Werte 100- bis 1000-mal höher waren. Im Durchschnitt wiesen Kinder mit ASS etwa drei erhöhte Metaboliten auf, während bei normal entwickelten Kindern keine erhöhten Werte festgestellt wurden.

„Das wirklich Bemerkenswerte an diesen Metaboliten ist, dass sie im Grunde veränderte Formen von Serotonin und Dopamin sind“, erklärte James Adams, President’s Professor, korrespondierender Autor der Studie und Forscher am Biodesign Center for Health Through Microbiomes.

Früher zu Diagnose und Therapie

„Diese Neurotransmitter beeinflussen Stimmung, Kognition und Gedächtnis. Dies könnte viele der Symptome und Begleiterscheinungen bei Kindern mit Autismus erklären – ihre soziale Kommunikation, Angstzustände, Depressionen und Aufmerksamkeitsprobleme“, erläuterte der Forscher, der selbst Vater einer erwachsenen Tochter mit Autismus ist.

„Wir glauben, dass eine Senkung der Konzentrationen dieser Metaboliten diesen Kindern helfen könnte, ein gesünderes und glücklicheres Leben zu führen. Und wir empfehlen, Kinder früher untersuchen zu lassen, um frühzeitig intervenieren zu können“, betonte Adams.

Aktuelle Diagnosetests basieren auf Verhaltensbeobachtungen, und viele Familien müssen lange auf Antworten warten. Bessere Entwicklungsergebnisse sind mit einer frühzeitigen Erkennung und frühzeitigen Intervention verbunden, sei es medizinischer, verhaltensbezogener oder pädagogischer Art.

Ein biologischer Einblick in Autismus

Auf der Grundlage ihrer Ergebnisse schlagen die Forscher einen neuen Subtyp von Autismus vor, der als „ASD in Verbindung mit mikrobiell abgeleiteten Metaboliten“ oder ASD-MDM bezeichnet wird. Dieser Phänotyp umfasst den Wissenschaftlern zufolge etwa 90 Prozent der Fälle von ASS. Etwa zehn Prozent der Kinder in der Studiengruppe wiesen keine abnormalen Darmmetaboliten auf, die meisten von ihnen hatten jedoch andere schwerwiegende Stoffwechselprobleme, die möglicherweise mit genetischen Störungen in Verbindung stehen.

Einige vorläufige Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Interventionen wie mikrobiota-basierte Therapien die Metabolitwerte beeinflussen und die Symptome bei bestimmten Personen verbessern können. So ergab beispielsweise die erste klinische Studie des Teams zur Mikrobiota-Transplantationstherapie, dass die Behandlung zu einem erheblichen Rückgang eines mikrobiellen Metaboliten, p-Kresolsulfat, führte, begleitet von deutlichen Verbesserungen der Darm- und Verhaltenssymptome. Die Autoren betonen jedoch, dass strengere klinische Studien erforderlich sind, bevor solche Ansätze allgemein empfohlen werden können.

Vom Labor zur praktischen Anwendung

Der Test, der im Rahmen von Flynns Doktorarbeit entwickelt wurde, steht kurz vor einer breiteren Verfügbarkeit. Den Forschenden zufolge könnte er bei jüngeren Kindern als Triage-Instrument dienen. Bei bereits diagnostizierten Patienten könnte er Ärzten helfen, zugrunde liegende biologische Faktoren zu erforschen und zu beobachten, wie sich Interventionen im Laufe der Zeit auf den Körper auswirken.

Vorsichtiger Optimismus

Die Forscher betonen, dass weitere Studien erforderlich sind, um die Ergebnisse an größeren und vielfältigeren Populationen zu validieren und besser zu verstehen, wie diese Metaboliten mit der Entwicklung von Autismus zusammenhängen. Dennoch sei das Potenzial „erheblich“.

„Für viele Familien ist das Warten – das Nichtwissen – eine der größten Herausforderungen“, erklärte Flynn. „Wenn dieser Test diese Zeitspanne verkürzt, und sei es nur ein wenig, ist das von Bedeutung, denn eine frühzeitige Intervention kann wirklich helfen.“