Sökandet efter autismens orsaker är en skrämmande uppgift - och forskare undersöker en rad olika faktorer som kan spela en roll. Flera studier har funnit en koppling mellan luftföroreningar och incidensen av autism - men andra har inte. Foto med tillstånd av Steinphoto

Om du bara tittar på siffrorna kanske du tror att autismsatserna spirer ur kontrollen. Satserna verkade tillräckligt höga vid 1 i 150 i 2000, när folkhälsopersonal började spåra en stadig ökning i syndromet i USA. Och vid den tidestimat som slutligen flatlinjades i 2012 vid 1 i 68 hade många föräldrar anammat ogrundade teorier att skylla på vacciner för en "epidemi" för autism, vilket hjälper till att bränna utbrott av mässling och andra en gång sällsynta sjukdomar.

Experter tilldelar dock det mesta av uppgången till ökad medvetenhet, bättre tillgång till tjänster och utökade kriterier för att diagnostisera neurodevelopmental syndromet, vilket kännetecknas av begränsade intressen eller beteenden och problem med kommunikation och sociala interaktioner.

Autism är anmärkningsvärt mångsidig och omfattar ett brett spektrum av funktionshinder och gåvor. "Om du har träffat ett barn med autism, säger föräldrar och kliniker att du har träffat ett barn med autism." Den heterogeniteten, som också innehåller en rad fysiska sjukdomar, har gjort sökandet efter autismens orsaker en skrämmande uppgift.

Data från Centers for Disease Control och Prevention Autism och Development Disabilities Monitoring Network. Grafik av Sean Quinn

De flesta studier har fokuserat på gener och föreslår att hundratals genvarianter kan öka risken. Så kallade kopiantalvariationer, som inkluderar långa sträckor av duplicerat eller borttaget DNA som kan förändra genuttryck, förefaller särskilt vanliga vid autism.

Tydliga bevis på autismens genetiska rötter kom när en 1977-studie visade att identiska tvillingar, som delar exakt samma genom, var mycket mer troligt att också dela en autismdiagnos än fraternal tvillingar. Vi vet nu att en yngre syskon av ett barn som diagnostiserats med autism står inför a högre risk att utveckla tillståndet än andra barn. Men tvillingar delar också samma miljö, inklusive livmodern. Och den delade miljön, som en 2011-studie av tvåpar rapporterade, verkar spela en större roll än tidigare uppskattat.

Envägs miljöfaktorer kan påverka autismrisken genom att ändra "epigenetiska faktorer" - proteiner och andra molekyler som påverkar sättet gener uttrycks utan att ändra DNA-sekvensen. Sådan faktorer, som är kritiska för normal hjärnans utveckling, svarar på olika exponeringar i miljön, från endokrina störare till folsyra i kosten.

Forskare hoppas att genom att identifiera gener eller genetiska profiler som ökar känsligheten för specifika miljöexponeringar, kommer de att kunna hitta sätt att lindra invalidiserande aspekter av autism. Men vetenskapen är "egentligen bara början", säger Lisa Croen, chef för Autism Research Program vid Kaiser Permanente forskningsdivisionen. Vad som orsakar autism, och hur miljömedlen interagerar med genetiska och epigenetiska faktorer för att öka risken, förblir en öppen fråga.

Casting a Wide Net

Flera faktorer som sannolikt interagerar för att orsaka ett barns sannolikhet att utveckla autism. Och även om forskare är överens om att genetiska och miljömässiga faktorer både spelar en roll, har genetikforskningen långt överträffat arbetet med miljöförbindelser.

"Fram till 2007 hade vi praktiskt taget ingen forskning om vad jag tänker på som miljömässiga faror och autism", säger Irva Hertz-Picciotto, som leder MIND Institute Program in Environmental Epidemiology of Autism and Neurodevelopment vid University of California, Davis. Från och med 2010 säger hon, "plötsligt studerade alla det."

Till forskare innehåller miljöfaror allting utanför genomet. Hittills har de undersökt en potentiell roll för luftföroreningar, bekämpningsmedel, föräldraålder, medicinska tillstånd, inklusive infektion och diabetes, prenatal vård, livsstilsfaktorer som moderns kost, rökning och alkoholkonsumtion och tid mellan graviditeter. Resultat från många av dessa studier har blivit blandade. Även när en studie finner en koppling mellan en miljöfaktor och ökad risk, betyder det inte orsakssamband, men föreslår att faktor kanske öka risken.

I en senaste omdömet av epidemiologiska studier av nongenetiska autismfaktorer rapporterade forskare avancerad föräldraålder och prematur födsel som etablerade riskfaktorer och korta mellanrum mellan graviditet och prenatal exponering för luftförorening som potentiella riskfaktorer. De drog slutsatsen att en lång lista över andra möjliga miljöfaktorer, inklusive hormonförstöring, motiverar ytterligare undersökning.

Endokrina störare har kommit under granskning eftersom de kan störa hormonella vägar som är involverade i hjärnans utveckling. Men studier av hormonförstörande kemikalier, inklusive flamskyddsmedel och perfluorerade föreningar, har skapat motstridiga resultat.

"Det finns inte en konsekvent bevisbas än," säger Croen.

Bevis på ökad risk framträder starkare för ftalater, kemikalier som finns i olika konsumentprodukter från kosmetika till tandvårdringar. Ändå varierar dessa resultat. "Skälen till dessa olika fynd gäller att studera design, metodik, hur exponeringar fastställs, hur människor studeras, hur fallen fastställs", säger Croen. "Det är snuskigt."

Luftföroreningar har hittills fått mest granskning, säger Hertz-Picciotto. Och även om luftföroreningar innehåller många kända neurotoxiska medel, det finns också lite av a streetlight effekt: Det är där uppgifterna är. Federal, statliga och lokala myndigheter har övervakat en rad luftföroreningar sedan passagen av Clean Air Act i 1970, vilket ger forskare en skattkista av data för att kartlägga mot var gravida kvinnor bor och släpper ut potentiella exponeringar.

Flera väldesignade studier har funnit en koppling mellan luftförorening och autism, inklusive barns autismsrisker från genetik och miljö, eller AVGIFT, studera, vilken Hertz-Picciotto har körts sedan 2002. Men några lika stabila studier har inte. "Jag tror att juryn fortfarande är ute på luftföroreningar, säger Hertz-Picciotto.

I en CHARGE-studie av exponering för organofosfatpesticid under graviditeten fann Hertz-Picciottos lag att kvinnor som bodde inom 1.5 kilometer (bara mindre än en mil) behandlade jordbruksfält under graviditeten hade en 60-procent högre risk att ha ett barn diagnostiserat med autism. Bekämpningsmedlet klorpyrifos var förknippat med ökad risk under andra och tredje trimestern.

Nya studier i musmodeller har utvecklats för att studera autismfaktorer (t.ex. här. och här.) rapporterade att prenatal exponering för pesticider, inklusive klorpyrifos, kan störa djurens normala sociala, utforskande och vokalbeteenden. Extrapolering från möss till människor är berömd, men forskare hoppas att modellerna kommer att hjälpa dem att skärpa på exponeringar som stör autismsgenerationsgener och identifiera genmiljöinteraktioner kopplade till ökad risk. Forskare med US Environmental Protection Agency rekommenderad begränsning alla användningar av klorpyrifos i 2015 baserat på bevis på att den neurotoxiska bekämpningsmedlet skulle kunna placera spädbarn och barn i riskzonen. EPA-administratören Scott Pruitt vred det beslutet i mars.

Eftersom gravida kvinnor som lever i jordbrukssamhällen inte helt kan undvika exponering för bekämpningsmedel, har forskare tittat på faktorer som kan minska risken för pesticidrelaterad autism. Hertz-Picciottos lag ansåg folsyra som en potentiell förmildrande faktor baserat på bevis på att det bidrar till att buffra de toxiska effekterna av miljöföroreningar. Och flera studier har rapporterat att mödrar som tog folsyratillskott var mindre benägna att få barn med autism än de som inte gjorde det, även om en stor studie hittades ingen sådan förening.

I en publicerat papper Tidigare denna månad rapporterade Hertz-Picciotto och hennes kollegor bevis som tyder på att folsyratillskott verkligen kan minska autismrisken i samband med exponering av pesticider. För kvinnor utsatta för bekämpningsmedel före befruktning eller under de första tre månaderna av graviditeten, fann de att det var folsyratillskott under den första månaden av graviditet som verkade minska sannolikheten för att ett barn diagnostiserats med autism. Huruvida kosttillskott verkligen ändrar skadliga effekter av bekämpningsmedel kvarstår att se.

Det har visat sig utmanande att lösa upp flera sätt som gener och miljö kan interagera för att bidra till autism. Hertz-Picciotto säger fortfarande att kvinnor i reproduktionsåldern bör ta folsyra-tillskott. Goda bevis visar att intagande av prenatala vitaminer berikade med folsyra före och under första trimestern hjälper till att skydda mot neuralrörsdefekter, missbildningar av hjärnan och ryggmärgen. Och genetisk variations som stör folatmetabolismen är ganska vanlig. De Amerikanska kongressen för obstetrikare och gynekologer och Eunice Kennedy Shriver National Institute för barnhälsa och mänsklig utveckling rekommendera också att kvinnor tar vitaminer med folsyra före och under graviditeten för att skydda sina barns utvecklande hjärnan och nervsystemet.

Faktorer för att minska risken

Att eliminera de många sätt som gener och miljö kan interagera för att bidra till autism har visat sig utmanande. Genetiska eller epigenetiska risker kan ligga hos barnet, mamman eller eventuellt fadern, alla interagerar i ett svimlande utbud av kombinationer med exponering för miljöfaktorer. Och dessa interaktioner kan gå i två riktningar: Genetik kan avgöra om en exponering orsakar negativa effekter, eller en exponering kan påverka hur generna uttrycks.

"Det finns många olika mekanismer som händer här, och du behöver rätt biologiska prover för att titta på alla mekanismer, säger Croen. Det är precis vad Early Autism Risk Longitudinal Investigation, ett samarbete mellan Kaiser Permanente och tre andra forskningscentra, planerade att göra.

EARLI syftar till att undersöka varför autism tenderar att springa i familjer genom att studera gravida kvinnor som har ett barn med autism och sedan följa sina nyfödda barn. Studiens design gör det möjligt för dem att identifiera potentiella riskfaktorer om det nya barnet utvecklar autism också. Forskare samlade biologiska prover från föräldrarna, bedömde barn på kliniken vid viktiga utvecklingsfönster och besökte hem för att samla damm för kemisk analys. De genomförde också fördjupade föräldraundersökningar med fokus på moderns kost, rutiner och användning av bekämpningsmedel och andra potentiellt giftiga produkter i hemmet. I ett 2015-papper, den projektlänkade epigenetiska förändringar i faderns spermier med risk för autism hos barnen. Författarna upptäckte liknande förändringar i postmortem hjärnvävnad hos personer som diagnostiserats med autism, vilket de säger föreslår att sådana epigenetiska faktorer kan vara på jobbet i barnets hjärna.

Fortfarande är Hertz-Picciotto fortfarande hoppfull att framstegen ligger i horisonten. Men EARLI och CHARGE har gått med i ett nationellt institut av hälsoinitiativ som heter Miljökonsekvenser för barnhälsopåverkan, eller ECHO. NIH-initiativet har tilldelat nästan USD 300 miljoner i bidrag sedan 2015 har studerat ett brett utbud av barns hälsotillstånd, inklusive autism. Detta initiativ syftar till att identifiera miljöfaktorer i de tidiga utvecklingsstadier som kan modifieras för att förbättra barnens hälsa.

Epidemiologer hoppas att en dag ett tekniskt genombrott kommer att tillåta dem att läsa en persons hela historia om miljöexponeringar från biologiska prover, precis som de kan bestämma en persons genetiska profil genom genom-sekvensering. Fram till dess måste epidemiologer bosätta sig för sina roliga verktyg för sin handel. Fortfarande är Hertz-Picciotto fortfarande hoppfull att framstegen ligger i horisonten.

"Jag ser tillbaka på saker som vi har studerat för 20, 30, 40 år och i vissa fall har det inte varit mycket mer framsteg än vad vi tidigare haft i 10, säger hon. Hertz-Picciotto pekar på bröstcancerforskare som nu känner igen att de förändringar som leder till cancer troligen börjar i barndomen eller puberteten. "De försöker rekonstruera saker 30 år tidigare. Vi går bara tillbaka några år. " 

Om författaren

Liza Gross är en oberoende journalist och PLOS Biology redaktör som specialiserat sig på miljö och folkhälsa, ekologi och bevarande. Hennes arbete har dykt upp i olika försäljningsställen, inklusive New York Times, Washington Post, Nationen, Upptäck och KQED. twitter.com/liza

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon