孤独症与肠道菌群相关研究进展

孤独症(childhood autism) 也称自闭症，是广泛性发育障碍(pervasive developmental disorder,PDD)中最有代表性的疾病，通常起病于3岁以前，发病时会伴随着不同程度的精神发育迟滞，主要表现在社会交往障碍、言语和非言语交流障碍、重复刻板的行为模式和兴趣等方面[1]。随着孤独症患病率不断升高及其致残率高、病因复杂、无有效治疗手段等原因[2]，孤独症已成为社会各界备受关注的疾病之一。研究表明，孤独症患者普遍存在胃肠道问题，如腹绞痛、便秘、腹泻等，并且已证实肠道菌群异常与孤独症的发病、治疗均有关系[3]，这为孤独症的研究提供了新的视角和方向，本文旨在对孤独症的现状及与肠道菌群的相关性进行综述。

一、孤独症的流行病学情况

近些年，孤独症患病率呈快速上升趋势，男女患病率差异显著，总体来看孤独症患儿男多于女，但女孩症状更为严重[4]。英国2009年孤独症患病率高达157/万[5]，美国儿童孤独症总体患病率2008年约为113/万[6]，到2012年已上升至146/万[7]，日本孤独症患病率则从1996年的21.1/万增加至2008年的181/万[8]，韩国自闭症患病率高达264/万[9]。我国尚缺乏全国性的流行病学调查数据，据估计目前有500万左右的儿童孤独症患者[10]。全国第二次残疾人抽样调查结果显示，孤独症已成为儿童精神残疾的最大病种，在2006年中国残联正式将孤独症列入精神类残疾，国家也开始实施早期自闭症(3～6岁)抢救性康复工程[11]。

二、孤独症的病因

孤独症由美国儿童精神科医生Leo Kanner于1943年首次提出，一直以来研究人员都在为该病的防治而不懈努力，孤独症与遗传、免疫异常、肠道菌群异常、环境因素、孕产期不良因素及父母年纪过大等方面都可能有关系[3-4]。遗传病因学说认为是遗传学因素导致了与神经发育有关的蛋白质、受体、神经递质等的表达异常，引起神经元增殖分化异常，从而形成了孤独症易感性的生物学基础，再在其他因素如环境、围产期并发症、免疫异常、代谢异常等因素的作用下表现出孤独症症状[12]。现代研究证实肠道菌群对人类许多复杂的行为诸如情感、社会功能、类似焦虑的行为及婴幼儿大脑的发育和功能都有影响，有学者认为肠道菌群与孤独症的发生发展有着密切的关系，但其具体机制还有待研究[13]。

三、孤独症的治疗方法

目前针对孤独症仍缺乏有效的治疗方法，只能采取相应的干预措施使得其症状得以控制。现阶段主要有行为干预疗法、特殊教育方法、药物治疗、生物医学干预和心理疗法等治疗方法；在药物治疗方面国内外还处于探索阶段，临床上应用较多的药物有抗精神病药、抗抑郁药、情绪稳定剂及针对儿童注意缺陷多动障碍的药物等。目前普遍认为通过家庭、社会支持干预加以药物辅助是较为理想的综合治疗方案，但以上治疗方法的效果评价、规范化操作和实证依据等仍有待完善[2,4]。研究显示服用益生菌可促进肠道菌群平衡，并能够改善人类情绪[14]，这为孤独症治疗提供了新的研究思路和方法。

四、孤独症相关胃肠道问题

研究表明，孤独症患者普遍存在胃肠道问题(gastrointestinal disorders,GI)[15]。Kohane等[16]在2012年一项超过14 000名自闭症谱系障碍的多中心调查中发现，与医院全体患者相比，孤独症患者有着更高的肠炎患病率。Buie等[17]认为胃肠道症状的严重程度与孤独症症状严重程度有一定的相关性。Horvath等[18]研究发现有胃肠道症状的孤独症患儿52%伴有睡眠障碍和夜间惊醒，有反流性食管炎的孤独症患儿更经常表现为不可解释的易激惹性(43%)，显著多于无反流性食管炎的患儿(13%)。

孤独症儿童常见的胃肠道问题症状和体征为慢性便秘、便秘和腹泻交替出现、腹痛、腹胀、肠激惹综合征、胃肠道炎症及双糖酶缺乏等[19]。此外，还可以典型地或非典型地表现为非胃肠道表现，包括行为改变和/或问题行为[19-20]。但孤独症相关胃肠道问题发病机制尚不完全清楚，有研究报告可能与孤独症患者肠道菌群失调有关[21-22]，Heijtz等[23]的研究指出，肠道菌群可能参与了生命早期神经系统的发育，从而对生命体的脑和行为模式产生了持久性的影响。

五、孤独症与肠道菌群的相关研究

在人的胃肠道共生着数量庞大的微生物，可达1014数量级，是人体自身细胞数的10倍，编码的基因数量至少是人体自身基因的100倍，可视为人体的第二基因组[24-25]。在正常生理状态下，肠道菌群在保持着动态平衡并不对机体产生损害，当这种平衡因某些因素被打破而致使肠道菌群发生紊乱时，机体的代谢及稳态会随之发生变化，从而引起相应的临床症状及疾病。

1.孤独症患者肠道菌群改变情况：孤独症患者肠道菌群的异常改变已得到了研究证实[26]，主要表现为肠道细菌易位及梭状芽孢杆菌种类及数量明显增多，脱硫弧菌属数量增加，双歧杆菌属减少[27]。对孤独症儿童的肠道症状、饮食构成和自闭症严重程度与肠道菌群改变的相关性进行研究发现，肠道菌群多样性和数量的降低均与自闭症严重程度显著相关，而与肠道症状和饮食构成无显著相关性[28-29]。Bolte[30]则认为孤独症可能是由于个体胃肠道长期感染亚急性破伤风梭菌 (致病性梭状芽孢杆菌的一种)，其释放的神经毒素通过迷走神经侵入中枢神经系统，抑制神经递质的释放，导致脑、认知行为的改变，引起了孤独症相关的各种行为症状。

因此，孤独症儿童肠道菌群的有效建立逐渐引起研究人员的关注，加州理工学院的研究人员通过触发怀孕母鼠的免疫应答，首次建立了孤独症相关胃肠道问题的临床前动物模型。子代小鼠不仅表现出了孤独症典型的行为症状及常见的孤独症的神经病理学特征，同时还有着与人类患者类似的胃肠道症状及肠道屏障完整性的损坏、肠道通透性增加、肠道共生菌组成改变及血清代谢物改变(如血清对甲酚、吲哚丙酮等代谢物的增加)等特征[3]。

2.孤独症的治疗与益生菌：益生菌是指对宿主有益的活性微生物，主要包括乳酸菌、双歧杆菌和革兰氏阳性球菌三大类。现有大量研究证实益生菌具有改善情绪和调节宿主行为的有益作用，在治疗肠-脑疾病及中枢神经系统疾病方面有着广阔的应用前景，研究显示肠易激综合征、炎性肠道疾病、自闭症、多发性硬化症和阿尔兹海默症患者服用益生菌后，患者的消化道症状、神经症状、焦虑抑郁情绪和认知能力均得到改善，生活质量得到明显提高[14]。为了验证微生物是否对改善孤独症胃肠道问题有效，研究人员给断奶后的孤独症小鼠口服益生菌脆弱拟杆菌(B.fragilis)进行治疗，结果显示，孤独症小鼠口服脆弱拟杆菌后，肠道屏障的完整性、肠道通透性异常、肠道共生菌菌群组成异常均得到改善，血清对甲酚、吲哚丙酮等代谢物的异常增加得到纠正，同时发现孤独症小鼠类似焦虑的行为、刻板重复的行为及交流障碍行为均有不同程度的好转，口服多形拟杆菌治疗后可得到类似的效果[3]。以上结果表明在孤独症小鼠体内，通过益生菌治疗后，肠道共生菌病理性组成得到纠正，益生菌在肠道内定植，通过微生物调节的机体代谢产物可以进入血液循环，进而影响小鼠的行为，改善小鼠孤独症症状。从而推测肠道菌群可能是通过影响免疫系统、神经系统及影响血清代谢物等来引起一些孤独症症状，具体机制还待进一步研究。

综上所述，在以后的研究中可尝试从肠道菌群出发，寻找孤独症干预相关的主要功能菌属，分析肠道菌群结构与宿主代谢的共变化特征，研究肠道菌群中与孤独症发生发展相关成分的可能作用途径，揭示以肠道菌群为靶点对儿童孤独症进展的延缓机制，为我国孤独症有效防治提供基础理论依据。

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图1　胎盘绒毛滋养细胞中内脂素表达阳性(免疫组化SABC，×200)

图2　胎盘蜕膜细胞中内脂素表达阳性(免疫组化SABC，×200)

注：A 接种后24 h(×200)；B 接种后48 h(×200)；C 接种后72 h(×200)
图1　原代胎鼠骨骼肌卫星细胞的形态

注：A 诱导分化24 h(×100)；B 诱导分化48 h(×100)；C 诱导分化72 h(×100)
图3　胎鼠骨骼肌卫星细胞的肌管诱导分化

注：A 骨骼肌卫星细胞(×400)；B 成纤维细胞(×400)
图4　胎鼠骨骼肌卫星细胞的免疫组化鉴定

注：正常体重(A、B：SP染色，×200倍)，小于孕龄儿(C、D：SP染色，×400倍)
图1　胎盘FTO基因的表达情况

注：合并GDM正常体重(A、B：SP染色，×200倍)，合并GDM巨大儿组(C、D：SP染色，×400倍)
图2　胎盘FTO基因的表达情况

图1　Giemsa染色 *1000染色体核型 46,XX,?ins(11;?)(q13;?)

注：11号染色体长臂存在11.15 Mb重复，存在37个OMIM致病基因，临床表现为智力发育迟缓等，为致病性片段。
图2　array-CGH检测结果