Determination of oxidative stress biomarkers and cortisol in saliva samples of children with Autism Spectrum Disorders (ASD) for the evaluation of cognitive damage and response to psycological stress

Abstract

[ES] Los Trastornos del Espectro Autista (TEA) son un conjunto de alteraciones en el neurodesarrollo. Se caracterizan por la dificultad en la comunicación y las relaciones sociales, y la presencia de patrones estereotipados del comportamiento. En los últimos años ha aumentado los casos de estos trastornos en la población infantil de 1 de cada 150 niños (2000) a 1 de cada 68 (actualidad). A pesar de la creciente incidencia de estos trastornos, el conocimiento de los principios biológicos es muy limitado, aunque en algunos estudios se ha establecido una relación directa entre TEA y estrés oxidativo (desequilibrio fisiológico entre las especies oxidantes y antioxidantes que provoca daño a nivel tisular y celular). Además de los problemas cognitivos, los niños con TEA presentan una baja tolerancia al estrés psicológico, debido a una reactividad anormal del eje hipotálamo hipófisis adrenal, provocando un aumento en los niveles de cortisol. El objetivo principal de este estudio preliminar, es la evaluación del daño cognitivo y la tolerancia al estrés en niños con TEA mediante la detección de compuestos de peroxidación lipídica (proceso desencadenado por estrés oxidativo) y cortisol en muestras de saliva con el fin de determinar potenciales biomarcadores de forma no invasiva, que permitan un diagnóstico objetivo de los daños asociados al trastorno y que nos ayuden a definir un grupo de población. El estudio de estos biomarcadores de estrés oxidativo en muestras de saliva se va a realizar mediante la aplicación de diferentes métodos de análisis previamente validados, y la evaluación de la tolerancia al estrés se llevará a cabo mediante una tarea de tiempos de reacción y la determinación de los niveles de cortisol antes y después de la inducción de frustración. Experimentalmente, la determinación de los biomarcadores de estrés oxidativo (isoprostanos, neuroprostanos, isofuranos, neurofuranos, dihomoisoprostanos, dihomoisofuranos) y cortisol, se realizará mediante un método analítico basado en cromatografía-espectrometría de masas. Los resultados que se obtengan serán significativos a nivel internacional, atendiendo a las necesidades psicosociales actuales debido a la creciente incidencia del TEA. La falta de conocimiento biológico restringe el diagnóstico, que actualmente se basa en observaciones del comportamiento y herramientas psicométricas, ya que no existen biomarcadores generales validados para el diagnóstico de trastorno. Por lo tanto, la determinación de estos marcadores de estrés oxidativo y cortisol, permitirá detectar el daño neurológico de forma temprana, la evaluación del grado del mismo a nivel molecular, y la cuantificación de la capacidad de regulación del estrés en estos niños.

[EN] Autism Spectrum Disorders (ASD) are a set of complex developmental brain disorders. They are characterized by difficulties in communication and social skills, and the presence of stereotyped patterns in behavior. In the last few years, the number of cases of these disorders in child population have increased notably, from 1 out of 150 children (2000) to 1 out of 68 children (currently). Despite the rising incidence of these disorders, the knowledge of biological principles is very limited, although in some studies a direct relationship has been established between ASD and oxidative stress (physiological imbalance between oxidizing and antioxidant species that causes tissue and cellular damage). Besides the cognitive problems, children with ASD have low tolerance to psychological stress, due to an abnormal reactivity of the hypothalamic pituitary adrenal axis, causing a raise in cortisol levels. The main objective of this preliminary study is the assessment of cognitive damage and tolerance to stress in children with ASD by the detection of lipid peroxidation compounds (process triggered by oxidative stress) and cortisol in saliva samples in order to determine potential biomarkers in a non-invasive way, allowing an objective diagnosis of the damages associated with the disorder and helping us to define a population group. The study of these biomarkers of oxidative stress in saliva samples will be performed through the application of different analysis methods previously validated, and the assessment of stress tolerance will be carried out by means of a task of reaction times and the determination of cortisol levels before and after the induction of frustration. Experimentally, the determination of the biomarkers of oxidative stress (isoprostanes, neuroprostanes, isofurans, neurofurans, dihomoisoprostanes, dihomoisofurans) and cortisol, will be carried out by means of an analytical method based on chromatography-mass spectrometry. The results obtained will be significant internationally, attending to the current psychosocial needs due to the increasing incidence of ASD. The lack of biological knowledge restricts the diagnosis, which is currently based on behavioral observations and psychometric tools, since there are no validated general biomarkers for the diagnosis of the disorder. Furthermore, the determination of these markers of oxidative stress and cortisol will allow the early detection of neurological damage, the evaluation of its degree at molecular level, and the quantification of the stress regulation capacity in these children.

[CA] Els trastorns de l'espectre autista (TEA) són un conjunt d'alteracions del neurodesenvolupament. Es caracteritzen per la dificultat en la comunicació i les relacions socials, i la presència de patrons estereotipats del comportament. En els últims anys han augmentat els casos d'aquests trastorns en la població infantil. L'any 2000 es va estimar que 1 de cada 150 xiquets patien TEA. Actualment, el nombre de casos és de 1 de cada 68. Malgrat la creixent incidència d'aquests trastorns, el coneixement dels principis biològics és molt limitat, tot i que en alguns estudis s'ha establert una relació directa entre TEA i estrès oxidatiu (desequilibri fisiològic entre les espècies oxidants i antioxidants que provoca dany a nivell tissular i cel·lular). A més dels problemes cognitius, els nens amb TEA presenten una baixa tolerància a l'estrès psicològic, a causa d'una reactivitat anormal de l'eix hipotàlem hipòfisi adrenal, provocant un augment en els nivells de cortisol. Per tant, l'objectiu principal d'aquest estudi preliminar, és l'avaluació del dany cognitiu i la tolerància a l'estrès en xiquets amb Trastorn de l'espectre autista (TEA) mitjançant la detecció de compostos de peroxidació lipídica (procés desencadenat per estrès oxidatiu) i cortisol en mostres de saliva amb la finalitat de determinar potencials biomarcadors de forma no invasiva, que permeten un diagnòstic objectiu dels danys associats al trastorn i que ens ajuden a definir un grup de població. L'estudi d'aquests biomarcadors d'estrès oxidatiu en mostres de saliva es va a realitzar mitjançant l'aplicació de diferents mètodes d'anàlisi prèviament validats, i l'avaluació de la tolerància a l'estrès es durà a terme mitjançant una tasca de temps de reacció i la determinació dels nivells de cortisol abans i després de la inducció de frustració. Experimentalment, la determinació dels biomarcadors d'estrès oxidatiu (isoprostans, neuroprostans, isofurans, neurofurans, dihomoisoprostans, dihomoisofurans) i cortisol, es realitzarà mitjançant un mètode analític basat en cromatografia-espectrometria de masses. Els resultats que s'obtinguen seran significatius a nivell internacional, atenent a les necessitats psicosocials actual a causa de la creixent incidència del TEA. La manca de coneixement biològic restringeix el diagnòstic, que actualment es basa en observacions del comportament i eines psicomètriques, ja que no existeixen biomarcadors generals validats per al diagnòstic del trastorn. Per tant, la determinació d'aquests marcadors d'estrès oxidatiu i cortisol, permetrà detectar el dany neurològic de forma primerenca, l'avaluació del grau del mateix a nivell molecular, i la quantificació de la capacitat de regulació de l'estrès en aquests xiquets.