BACKGROUND Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition with hallmark behavioral manifestations including impaired social communication and restricted repetitive behavior. In addition, many affected individuals display metabolic imbalances, immune dysregulation, gastrointestinal dysfunction, and altered gut microbiome compositions. METHODS We sought to better understand nonbehavioral features of ASD by determining molecular signatures in peripheral tissues through mass spectrometry methods (ultrahigh performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry) with broad panels of identified metabolites. Herein, we compared the global metabolome of 231 plasma and 97 fecal samples from a large cohort of children with ASD and typically developing control children. RESULTS Differences in amino acid, lipid, and xenobiotic metabolism distinguished ASD and typically developing samples. Our results implicated oxidative stress and mitochondrial dysfunction, hormone level elevations, lipid profile changes, and altered levels of phenolic microbial metabolites. We also revealed correlations between specific metabolite profiles and clinical behavior scores. Furthermore, a summary of metabolites modestly associated with gastrointestinal dysfunction in ASD is provided, and a pilot study of metabolites that can be transferred via fecal microbial transplant into mice is identified. CONCLUSIONS These findings support a connection between metabolism, gastrointestinal physiology, and complex behavioral traits and may advance discovery and development of molecular biomarkers for ASD.

中文翻译：

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自闭症谱系障碍中的血浆和粪便代谢物谱

背景自闭症谱系障碍（ASD）是一种具有标志性行为表现的神经发育病症，包括社交交流障碍和受限的重复行为。此外，许多受影响的个体表现出代谢失衡、免疫失调、胃肠功能障碍和肠道微生物组组成的改变。方法 我们试图通过质谱法（超高效液相色谱-串联质谱法）测定外周组织中的分子特征以及广泛的已鉴定代谢物，从而更好地了解 ASD 的非行为特征。在这里，我们比较了来自一大群患有 ASD 和通常发育的对照儿童的 231 份血浆和 97 份粪便样本的全球代谢组学。结果 氨基酸、脂质、和外源性代谢区分 ASD 和典型的开发样本。我们的结果涉及氧化应激和线粒体功能障碍、激素水平升高、血脂变化和酚类微生物代谢物水平的改变。我们还揭示了特定代谢物谱与临床行为评分之间的相关性。此外，还提供了与 ASD 胃肠功能障碍适度相关的代谢物的总结，并确定了可通过粪便微生物移植到小鼠体内的代谢物的初步研究。结论 这些发现支持新陈代谢、胃肠生理学和复杂行为特征之间的联系，并可能促进 ASD 分子生物标志物的发现和开发。我们的结果涉及氧化应激和线粒体功能障碍、激素水平升高、血脂变化和酚类微生物代谢物水平的改变。我们还揭示了特定代谢物谱与临床行为评分之间的相关性。此外，还提供了与 ASD 胃肠功能障碍适度相关的代谢物的总结，并确定了可通过粪便微生物移植到小鼠体内的代谢物的初步研究。结论 这些发现支持新陈代谢、胃肠生理学和复杂行为特征之间的联系，并可能促进 ASD 分子生物标志物的发现和开发。我们的结果涉及氧化应激和线粒体功能障碍、激素水平升高、血脂变化和酚类微生物代谢物水平的改变。我们还揭示了特定代谢物谱与临床行为评分之间的相关性。此外，还提供了与 ASD 胃肠功能障碍适度相关的代谢物的总结，并确定了可通过粪便微生物移植到小鼠体内的代谢物的初步研究。结论 这些发现支持新陈代谢、胃肠生理学和复杂行为特征之间的联系，并可能促进 ASD 分子生物标志物的发现和开发。我们还揭示了特定代谢物谱与临床行为评分之间的相关性。此外，还提供了与 ASD 胃肠功能障碍适度相关的代谢物的总结，并确定了可通过粪便微生物移植到小鼠体内的代谢物的初步研究。结论 这些发现支持新陈代谢、胃肠生理学和复杂行为特征之间的联系，并可能促进 ASD 分子生物标志物的发现和开发。我们还揭示了特定代谢物谱与临床行为评分之间的相关性。此外，还提供了与 ASD 胃肠功能障碍适度相关的代谢物的总结，并确定了可通过粪便微生物移植到小鼠体内的代谢物的初步研究。结论 这些发现支持新陈代谢、胃肠生理学和复杂行为特征之间的联系，并可能促进 ASD 分子生物标志物的发现和开发。