中国科学:生命科学 2015年第45卷第9期:820-844 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Vitae www.scichina.comlifescichina.com SCIENCE CHINA PRESS 自闭症的病因和治疗方法研究进展 段云峰,吴晓丽°,金锋 ①中国科学院心理研究所,心理健康重点实验室,北京100101 ②中国科学院大学,北京100101 ·联系人,E-mail: jinfeng@ psych.accn 收稿日期:2015-04-10.接受日期:2015-08-28 中国博士后科学基金(批准号:2013M541072)和日本 NS BIO JAPAN株式会社和广东新日生物科技有限公司资助项目 doi:10.1360N052015-0108 摘要自闭症是一种发育障碍类疾病,病程可持续一生,难以逆转,且患病率逐年升高,已关键词 给家庭和社会造成巨大的经济和社会负担然而,自闭症的病因尚未完全明晰,缺少有效的治自闭症 疗和干预方法.自闭症是生物性疾病,受基因和环境因素共同影响,环境可能是主要影响因素病因 自闭症儿童大脑早期发育异常可能是自闭症发病的直接诱因,神经毒性物质、营养物质、代谢/本生物 肠道微 产物和神经活性物质等都可能是自闭症的病因.一些自闭症患者存在染色体异常和基因变异,菌肠脑轴 同时,更多的病例在胃肠道症状等其他方面也表现异常.自闭症患者中较高比例的胃肠道异常 症状与患者肠道微生物紊乱关系密切,因此推论,微生物、肠道与大脑构成的菌-肠-脑轴可能 在自闭症的发病过程中起重要作用.针对不同的影响因素,目前,已有多种干预方法,包括生 物和非生物疗法.生物疗法包括:抗生素、药物和饮食等,其中,以肠道微生物为靶点的检测与 干预的自闭症疗法将是未来的趋势,用益生菌和粪菌移植进行干预也日趋引起关注.虽然,这 些疗法都有患者在使用,但多数疗法并不能有效改善自闭症核心症状,仍缺乏完整有效的安全 性和有效性评估,因此,今后应加强系统性的控制研究,开展针对菌-肠-脑轴的病因探索和微 生物干预研究 自闭症(auim或 autistic disorder又称孤独症,斯伯格综合征( Asperger syndrome)、儿童期分裂障碍 是一种具有生物基础的发育障碍类疾病,包括一系( childhood disintegrative disorder)和非特异的广泛性 列复杂的神经发育障碍.最新版的美国精神疾病诊发育障碍( pervasive developmental disorder not other 断及统计手册第五版( Diagnostic and Statistical Man- wise specified, PDD-NOS)等.虽然ASD的特征和 ual of mental disorders-V,DSM-V)已将自闭症的核严重程度各异,但在各种族和经济阶层中都会出现, 心症状归结为社交障碍,沟通困难和有限的、重复和并对任何年龄段人群都可能造成影响 刻板的行为.自闭症谱系障碍( (autism spectrum 不容乐观的是自闭症的患病人数在逐年增加, disorder,ASD)是这类疾病的总称,较严重的状况称据美国疾病控制与预防中心统计,截止到2010年, 为自闭症或经典自闭症谱系障碍,其他的类型有阿美国8岁的儿童中每68人中就有一人患有ASD,并 引用格式:段云峰,吴晓丽,金锋.自闭症的病因和治疗方法研究进展.中国科学:生命科学,2015,45:820-844 Duan Y F, Wu X L, Jin F. Advance in causes and treatment of autism. SCIENTIA SINICA Vitae. 2015, 45: 820-844 doi: 10. 136/N052015-0108
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期: 820 ~ 844 SCIENTIA SINICA Vitae www.scichina.com life.scichina.com 引用格式: 段云峰, 吴晓丽, 金锋. 自闭症的病因和治疗方法研究进展. 中国科学: 生命科学, 2015, 45: 820–844 Duan Y F, Wu X L, Jin F. Advance in causes and treatment of autism. SCIENTIA SINICA Vitae, 2015, 45: 820–844, doi: 10.1360/N052015-0108 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 评 述 自闭症的病因和治疗方法研究进展 段云峰① , 吴晓丽①② , 金锋①* ① 中国科学院心理研究所, 心理健康重点实验室, 北京 100101; ② 中国科学院大学, 北京 100101 * 联系人, E-mail: jinfeng@psych.ac.cn 收稿日期: 2015-04-10; 接受日期: 2015-08-28 中国博士后科学基金(批准号: 2013M541072)和日本 NS BIO JAPAN 株式会社和广东新日生物科技有限公司资助项目 doi: 10.1360/N052015-0108 摘要 自闭症是一种发育障碍类疾病, 病程可持续一生, 难以逆转, 且患病率逐年升高, 已 给家庭和社会造成巨大的经济和社会负担. 然而, 自闭症的病因尚未完全明晰, 缺少有效的治 疗和干预方法. 自闭症是生物性疾病, 受基因和环境因素共同影响, 环境可能是主要影响因素. 自闭症儿童大脑早期发育异常可能是自闭症发病的直接诱因, 神经毒性物质、营养物质、代谢 产物和神经活性物质等都可能是自闭症的病因. 一些自闭症患者存在染色体异常和基因变异, 同时, 更多的病例在胃肠道症状等其他方面也表现异常. 自闭症患者中较高比例的胃肠道异常 症状与患者肠道微生物紊乱关系密切, 因此推论, 微生物、肠道与大脑构成的菌-肠-脑轴可能 在自闭症的发病过程中起重要作用. 针对不同的影响因素, 目前, 已有多种干预方法, 包括生 物和非生物疗法. 生物疗法包括: 抗生素、药物和饮食等, 其中, 以肠道微生物为靶点的检测与 干预的自闭症疗法将是未来的趋势, 用益生菌和粪菌移植进行干预也日趋引起关注. 虽然, 这 些疗法都有患者在使用, 但多数疗法并不能有效改善自闭症核心症状, 仍缺乏完整有效的安全 性和有效性评估, 因此, 今后应加强系统性的控制研究, 开展针对菌-肠-脑轴的病因探索和微 生物干预研究. 关键词 自闭症 病因 肠道微生物 饮食 菌-肠-脑轴 自闭症(autism 或 autistic disorder)又称孤独症, 是一种具有生物基础的发育障碍类疾病, 包括一系 列复杂的神经发育障碍. 最新版的美国精神疾病诊 断及统计手册第五版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-V, DSM-V)已将自闭症的核 心症状归结为社交障碍, 沟通困难和有限的、重复和 刻板的行为 . 自闭症谱系障碍 (autism spectrum disorder, ASD)是这类疾病的总称, 较严重的状况称 为自闭症或经典自闭症谱系障碍, 其他的类型有阿 斯伯格综合征(Asperger syndrome)、儿童期分裂障碍 (childhood disintegrative disorder)和非特异的广泛性 发育障碍(pervasive developmental disorder not otherwise specified, PDD-NOS)等[1]. 虽然 ASD 的特征和 严重程度各异, 但在各种族和经济阶层中都会出现, 并对任何年龄段人群都可能造成影响. 不容乐观的是自闭症的患病人数在逐年增加, 据美国疾病控制与预防中心统计, 截止到 2010 年, 美国 8 岁的儿童中每 68 人中就有一人患有 ASD, 并
中国科学:生命科学2015年第45卷第9期 且男性患病比例约为1/42,是女性的4-5倍而和 microRNAs等P232. 具有特定遗传或染色体特征 2013年的报告显示,在6-17岁的孩子中每50个孩子的人更容易患自闭症,如脆性Ⅹ染色体综合征或结 中就有1个患有自闭症国,增长趋势十分明显.来自节性硬化症( tuberous sclerosis}20-28.虽然,基因是自 不同国家的统计表明,自闭症在总人口的患病比例闭症的一个风险因素,然而,到目前为止尚未确定自 可达2%甚至更高34.在美国,每个自闭症儿童一闭症基因,仅报道了一些潜在的易感或致病基因,如 生的护理费用超过320万美元,全国每年的花费超过CMMP2 contactin associated protein like-2)基因、突 350亿美元然而,目前我国还缺乏官方的统计报触蛋白基因 SHANKS(SH3 and multiple ankyrin repeat 告,据世卫组织统计,中国大陆的自闭症儿童数量约 domains)和NGN4X( neuroligin4,X- linked)基因 为60-180万人,有学者则认为实际数量可能达到等-53.另外,结节性硬化症基因可能与自闭症相 260-800万人67.自闭症已经成为儿童精神类致残关,据估计,大约在1%-4%的自闭症患者中能够检 的重要疾病,随着发病率的升高,正在并将持续给家测到该基因异常23在某些自闭症儿童体内影响 庭和社会带来巨大的社会和经济负担 大脑发育的拓扑异构酶相关基因(如TOP1发生了突 自闭症由环境因素,生物和遗传因素等共同作变导致表达量降低自闭症患者表现了高度的遗 用引起,目前的治疗措施主要包括行为干预和药传异质性,仍不清楚这些基因是单独或组合影响自 物干预0-1.然而,到目前为止,人们对自闭症的致症的发生,如 NRXNI(neurexin-1)基因是维持脊椎 病机制尚未完全阐明,也还没有切实有效的针对核动物神经系统功能的细胞黏附分子和受体的一组蛋 心症状的治疗方法.本文将对近年来发现的致病因白家族基因,可能参与了自闭症和精神分裂症的形 素和自闭症的治疗方法进行综述,着重从生物学相成,然而,大规模调查并没有发现自闭症儿童体内 关的致病因素和治疗方法进行综述,特别介绍了最相应的编码序列的异常,并且这个基因单独并不会 具前景的肠道微生物相关疗法,以期为广大科研人导致自闭症,必须与其他因子一起才可能引起自闭 员、医疗工作者和相关人员提供参考. 症.据估计,大约3-12个基因协同作用才可能导 致自闭症山,并且这些可疑的基因多位于第2号、5 号、7号和16号染色体上B3-.科研人员已经构建某 1自闭症的致病因素 些神经生物学相关的基因异常的自闭症动物模型来 1.1遗传因素 进一步研究2 尽管研究认为自闭症是一种复杂的多基因控制 对自闭症患者的双生子和家庭成员的研究表明, 的遗传性疾病,然而并没有发现确切的自闭症致病 些患者存在明显的遗传易感性.同卵双生子之 基因,仍不清楚它们之间的联系机制.事实上,遗 患有自闭症,另一个的患病几率可达60%,甚至 传学因素大约能够解释10%-30%的自闭症成因,它 90%;而异卵双生子则只有5%的患病几率,结合目的发病率逐年迅速升高明显偏离哈迪-温伯格平衡 闭症的发病率,有研究推测自闭症及类似行为特征 ( Hardy- Weinberg Equilibrium),提示自闭症是遗传和 的遗传性达90%1·除此之外,直系亲属患病率也外部环境相互作用引起的疾病而环境可能更是 受遗传因素影响,自闭症患儿的兄弟姐妹患病风险值得我们关注的因素 会明显增加;家庭中有一个孩子患有自闭症,那再生 个孩子患病几率可达5%-6%5.研究者还发现,1.2环境因素 自闭症孩子的家庭成员出现较多的社交技能或重复 (1)生物异源物质重金属.杀虫剂、农药、添 性行为异常,以及某些情感障碍类精神疾患,如躁加剂和防腐剂等正常人体不存在的生物异源物质 郁症等.还有理论认为两个具有重复、刻板、注重( xenobiotics进入体内会对人体产生伤害.某些重金 秩序和规则等超系统性( hyper-systemising)行为比较属,如砷、铅、汞、镉、锑和锰等会对人体神经系统 明显的人结婚后更容易生出自闭症的孩子 产生毒害.有研究发现,重金属和生物异源物质会引 自闭症的遗传学因素主要集中在基因突变和染起硫代谢异常,氧化还原水平以及甲基化都会受到 色体异常,包括点突变、基因拷贝数变异、连锁区域影响, 821
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期 821 且男性患病比例约为 1/42, 是女性的 4~5 倍[2]. 而 2013 年的报告显示, 在 6~17 岁的孩子中每 50 个孩子 中就有 1 个患有自闭症[3], 增长趋势十分明显. 来自 不同国家的统计表明, 自闭症在总人口的患病比例 可达 2%甚至更高[1,3,4]. 在美国, 每个自闭症儿童一 生的护理费用超过 320 万美元, 全国每年的花费超过 350 亿美元[5]. 然而, 目前我国还缺乏官方的统计报 告, 据世卫组织统计, 中国大陆的自闭症儿童数量约 为 60~180 万人, 有学者则认为实际数量可能达到 260~800 万人[6,7]. 自闭症已经成为儿童精神类致残 的重要疾病, 随着发病率的升高, 正在并将持续给家 庭和社会带来巨大的社会和经济负担. 自闭症由环境因素, 生物和遗传因素等共同作 用引起[8,9], 目前的治疗措施主要包括行为干预和药 物干预[10~13]. 然而, 到目前为止, 人们对自闭症的致 病机制尚未完全阐明, 也还没有切实有效的针对核 心症状的治疗方法. 本文将对近年来发现的致病因 素和自闭症的治疗方法进行综述, 着重从生物学相 关的致病因素和治疗方法进行综述, 特别介绍了最 具前景的肠道微生物相关疗法, 以期为广大科研人 员、医疗工作者和相关人员提供参考. 1 自闭症的致病因素 1.1 遗传因素 对自闭症患者的双生子和家庭成员的研究表明, 一些患者存在明显的遗传易感性. 同卵双生子之一 患有自闭症, 另一个的患病几率可达 60%, 甚至 90%; 而异卵双生子则只有 5%的患病几率, 结合自 闭症的发病率, 有研究推测自闭症及类似行为特征 的遗传性达 90%[11,14]. 除此之外, 直系亲属患病率也 受遗传因素影响, 自闭症患儿的兄弟姐妹患病风险 会明显增加; 家庭中有一个孩子患有自闭症, 那再生 一个孩子患病几率可达 5%~6%[15~19]. 研究者还发现, 自闭症孩子的家庭成员出现较多的社交技能或重复 性行为异常[20], 以及某些情感障碍类精神疾患, 如躁 郁症等[21]. 还有理论认为两个具有重复、刻板、注重 秩序和规则等超系统性(hyper-systemising)行为比较 明显的人结婚后更容易生出自闭症的孩子[22]. 自闭症的遗传学因素主要集中在基因突变和染 色体异常, 包括点突变、基因拷贝数变异、连锁区域 和 microRNAs 等[23~25]. 具有特定遗传或染色体特征 的人更容易患自闭症, 如脆性 X 染色体综合征或结 节性硬化症(tuberous sclerosis)[26~28]. 虽然, 基因是自 闭症的一个风险因素, 然而, 到目前为止尚未确定自 闭症基因, 仅报道了一些潜在的易感或致病基因, 如 CNTNAP2(contactin associated protein like-2)基因、突 触蛋白基因 SHANKs(SH3 and multiple ankyrin repeat domains)和 NLGN4X(neuroligin 4, X-linked)基因 等[29~31]. 另外, 结节性硬化症基因可能与自闭症相 关, 据估计, 大约在 1%~4%的自闭症患者中能够检 测到该基因异常[32,33]. 在某些自闭症儿童体内影响 大脑发育的拓扑异构酶相关基因(如 TOP1)发生了突 变导致表达量降低[34]. 自闭症患者表现了高度的遗 传异质性, 仍不清楚这些基因是单独或组合影响自 闭症的发生, 如 NRXN1(neurexin-1)基因是维持脊椎 动物神经系统功能的细胞黏附分子和受体的一组蛋 白家族基因, 可能参与了自闭症和精神分裂症的形 成[35], 然而, 大规模调查并没有发现自闭症儿童体内 相应的编码序列的异常, 并且这个基因单独并不会 导致自闭症, 必须与其他因子一起才可能引起自闭 症[36]. 据估计, 大约 3~12 个基因协同作用才可能导 致自闭症[11], 并且这些可疑的基因多位于第 2 号、5 号、7 号和 16 号染色体上[37~41]. 科研人员已经构建某 些神经生物学相关的基因异常的自闭症动物模型来 进一步研究[42]. 尽管研究认为自闭症是一种复杂的多基因控制 的遗传性疾病, 然而并没有发现确切的自闭症致病 基因, 仍不清楚它们之间的联系机制[43]. 事实上, 遗 传学因素大约能够解释 10%~30%的自闭症成因, 它 的发病率逐年迅速升高明显偏离哈迪-温伯格平衡 (Hardy-Weinberg Equilibrium), 提示自闭症是遗传和 外部环境相互作用引起的疾病[10]. 而环境可能更是 值得我们关注的因素. 1.2 环境因素 (1) 生物异源物质/重金属. 杀虫剂、农药、添 加剂和防腐剂等正常人体不存在的生物异源物质 (xenobiotics)进入体内会对人体产生伤害. 某些重金 属, 如砷、铅、汞、镉、锑和锰等会对人体神经系统 产生毒害. 有研究发现, 重金属和生物异源物质会引 起硫代谢异常, 氧化还原水平以及甲基化都会受到 影响[11,44~46]
段云峰等:自闭症的病因和治疗方法研究进展 起初,人们注意到自闭症儿童通常在发病前进间正是幼儿生长发育的关键时期,极易受到外界环 行过疫苗注射,并怀疑其中的防腐剂-硫柳汞境的影响.研究发现,怀孕期间的多种影响因素都有 ( thimerosal)才是导致自闭症的罪魁祸首.但后续研可能影响孩子的神经系统发育,如怀孕期子宫感染 究否定了这一发现.此外,疫苗中的抗体刺激蛋白和孕期并发症、接触化学物质、环境污染85、 和多糖与自闭症并不相关.虽然研究结果不一,但围产期和产后健康状况56606等都将增高幼儿患病 为了谨慎起见,世界卫生组织已经不再鼓励在疫苗风险 中使用硫柳汞作为防腐剂 动物研究发现,产前应激会使母鼠脑中五羟色 值得注意的是汞对人体健康的影响并不简单.胺(血清素 serotonin或5 hydroxytryptamine,5HT)的 在正常情况下,人体能够将汞代谢为乙基汞含量显著升高,而它的代谢产物五羟吲哚乙酸会在 ethylmercury),大约18天内就被排出体外.然而,在后代中积累,导致后代婴儿期出现行为缺陷2.在怀 体外,某些肠道微生物能够将汞甲基化或去甲基化,孕和围产期感染病毒也可导致后代患自闭症和精神 甲基化的汞具有神经毒性,可破坏神经系统,引起脑分裂症的风险增加有研究发现,给怀孕母鼠注射人 萎缩凹.历史上著名的环境污染事件“日本水俣事流感病毒后,其产生的后代会出现缺乏探究行为和 件”就是由于环境中的微生物将污水中的汞转化为甲交流行为等类似自闭症的异常行为6可能产前应 基汞而引起的中毒事件.此外,用抗生素清除大鼠激在人体内也会有类似的影响 ( Rattus norvegicus)肠道中的微生物后,会导致组织 有研究报道,父母生育孩子时的年龄越大孩子 中汞的含量增加,并且甲基汞的比例也明显增加.患自闭症的风险越高,并且祖父母晚育也会增加 因此,在研究物质的毒性时,需考虑微生物的影响,第三代患自闭症的风险6.最近的一项研究表明,自 某些肠道微生物可能将本身无毒的物质转化为有毒闭症儿童母亲的年龄显著高于对照组,且约有50% 的物质,对含汞疫苗的安全评价应考虑特定肠道微的患者曾经有过产前并发症M.在怀孕期间服用药 生物的代谢. 物可能增加自闭症风险,如孕期服用处方药丙戊酸 除汞外,另一种环境中常见的重金属-铅在自闭和萨力多胺等6.此外,母亲孕期接触可卡因和酒 症患儿体内的含量也显著高于对照组③.一项对精,病毒感染以及甲状腺功能减退等都可能提高孩 5-16岁的5位自闭症儿童和44位对照的研究发现,子患自闭症的风险凹.孕妇生活的环境会影响孩子, 重金属在自闭症患儿血液和尿液中含量更高,其中环境污染会增加自闭症的发生率,研究发现,怀孕期 自闭症组血液中铅的含量高于对照组41%,尿液中间以及在孩子出生后的第一年暴露于交通空气污染 的铅、铊、锡和钨含量分别比对照组高74%,77%,中高浓度的二氧化氮,PM2.5和PM10会增加孩子患 115%和44%,而血液中钙含量却比对照组低19%,自闭症的风险.因此,对自闭症的诊断和预防可能 并且,自闭症的严重程度与体内的重金属含量密切并不需要等到孩子长大,而是在孩子出生时,孕期乃 相关 至在母亲怀孕之前就应该进行后代自闭症风险评估 某些生物异源物质也可能导致自闭症.有研究和干预 通过使用致畸剂,如常用的抗痉挛( anticonvulsant)药 (3)肠脑.肠道里的神经细胞在细胞类型、神经 丙戊酸钠 (sodium valproate)处理怀孕的母鼠,丙戊酸递质及感受器方面都与大脑极其相似,与大脑的神 钠在母鼠体内生成的丙戊酸( valproic acid,ⅤPA)会导经细胞数量相当,比脊髓里的还多6,常见的5-HT 致后代出现类似自闭症症状的发育和行为异常,并多巴胺( dopamin,DA)、谷氨酸、去甲肾上腺素、一氧 持续到成年的.目前,尚未有具体的影响机制报道,化氮、阿片肽、P物质、促胃激素、促胰激素等神经 推测可能是丙戊酸通过影响叶酸代谢、组蛋白脱乙酰递质和激素在大脑和肠神经系统都有广泛分布, 作用、氧化应激、突触可塑性和神经细胞凋亡导致神因此,肠道也被称为人的“第二脑”或“肠脑.肠脑 经系统发育异常 与头脑之间双向互通,它们之间通过脑-肠轴 (2)怀孕.自闭症的发病时间通常是三岁以内,( brain- gut-axis)进行联接m.肠脑能够影响中枢神经 关键时期是出生之前、期间或出生后不久,这段时系统,进而影响人的情感,认知和行为,并且肠道 822
段云峰等: 自闭症的病因和治疗方法研究进展 822 起初, 人们注意到自闭症儿童通常在发病前进 行过疫苗注射[47], 并怀疑其中的防腐剂-硫柳汞 (thimerosal)才是导致自闭症的罪魁祸首. 但后续研 究否定了这一发现[48]. 此外, 疫苗中的抗体刺激蛋白 和多糖与自闭症并不相关[49]. 虽然研究结果不一, 但 为了谨慎起见, 世界卫生组织已经不再鼓励在疫苗 中使用硫柳汞作为防腐剂[50]. 值得注意的是汞对人体健康的影响并不简单. 在正常情况下 , 人体能够将汞代谢为乙基汞 (ethylmercury), 大约 18 天内就被排出体外. 然而, 在 体外, 某些肠道微生物能够将汞甲基化或去甲基化, 甲基化的汞具有神经毒性, 可破坏神经系统, 引起脑 萎缩[51]. 历史上著名的环境污染事件“日本水俣事 件”就是由于环境中的微生物将污水中的汞转化为甲 基汞而引起的中毒事件. 此外, 用抗生素清除大鼠 (Rattus norvegicus)肠道中的微生物后, 会导致组织 中汞的含量增加, 并且甲基汞的比例也明显增加[52]. 因此, 在研究物质的毒性时, 需考虑微生物的影响, 某些肠道微生物可能将本身无毒的物质转化为有毒 的物质, 对含汞疫苗的安全评价应考虑特定肠道微 生物的代谢. 除汞外, 另一种环境中常见的重金属-铅在自闭 症患儿体内的含量也显著高于对照组[53]. 一项对 5~16 岁的 55 位自闭症儿童和 44 位对照的研究发现, 重金属在自闭症患儿血液和尿液中含量更高, 其中 自闭症组血液中铅的含量高于对照组 41%, 尿液中 的铅、铊、锡和钨含量分别比对照组高 74%, 77%, 115%和 44%, 而血液中钙含量却比对照组低 19%, 并且, 自闭症的严重程度与体内的重金属含量密切 相关[54]. 某些生物异源物质也可能导致自闭症. 有研究 通过使用致畸剂, 如常用的抗痉挛(anticonvulsant)药 丙戊酸钠(sodium valproate)处理怀孕的母鼠, 丙戊酸 钠在母鼠体内生成的丙戊酸(valproic acid, VPA)会导 致后代出现类似自闭症症状的发育和行为异常, 并 持续到成年[55]. 目前, 尚未有具体的影响机制报道, 推测可能是丙戊酸通过影响叶酸代谢、组蛋白脱乙酰 作用、氧化应激、突触可塑性和神经细胞凋亡导致神 经系统发育异常. (2) 怀孕. 自闭症的发病时间通常是三岁以内, 关键时期是出生之前、期间或出生后不久[56], 这段时 间正是幼儿生长发育的关键时期, 极易受到外界环 境的影响. 研究发现, 怀孕期间的多种影响因素都有 可能影响孩子的神经系统发育, 如怀孕期子宫感染 和孕期并发症[57]、接触化学物质[46]、环境污染[58,59]、 围产期和产后健康状况[56,60,61]等都将增高幼儿患病 风险. 动物研究发现, 产前应激会使母鼠脑中五羟色 胺(血清素 serotonin 或 5-hydroxytryptamine, 5-HT)的 含量显著升高, 而它的代谢产物五羟吲哚乙酸会在 后代中积累, 导致后代婴儿期出现行为缺陷[62]. 在怀 孕和围产期感染病毒也可导致后代患自闭症和精神 分裂症的风险增加. 有研究发现, 给怀孕母鼠注射人 流感病毒后, 其产生的后代会出现缺乏探究行为和 交流行为等类似自闭症的异常行为[63]. 可能产前应 激在人体内也会有类似的影响. 有研究报道, 父母生育孩子时的年龄越大孩子 患自闭症的风险越高[64], 并且祖父母晚育也会增加 第三代患自闭症的风险[65]. 最近的一项研究表明, 自 闭症儿童母亲的年龄显著高于对照组, 且约有 50% 的患者曾经有过产前并发症[66]. 在怀孕期间服用药 物可能增加自闭症风险, 如孕期服用处方药丙戊酸 和萨力多胺等[59,67]. 此外, 母亲孕期接触可卡因和酒 精, 病毒感染以及甲状腺功能减退等都可能提高孩 子患自闭症的风险[11]. 孕妇生活的环境会影响孩子, 环境污染会增加自闭症的发生率, 研究发现, 怀孕期 间以及在孩子出生后的第一年暴露于交通空气污染 中高浓度的二氧化氮, PM2. 5 和 PM10 会增加孩子患 自闭症的风险[58]. 因此, 对自闭症的诊断和预防可能 并不需要等到孩子长大, 而是在孩子出生时, 孕期乃 至在母亲怀孕之前就应该进行后代自闭症风险评估 和干预. (3) 肠脑. 肠道里的神经细胞在细胞类型、神经 递质及感受器方面都与大脑极其相似, 与大脑的神 经细胞数量相当, 比脊髓里的还多[68], 常见的 5-HT、 多巴胺(dopamin, DA)、谷氨酸、去甲肾上腺素、一氧 化氮、阿片肽、P 物质、促胃激素、促胰激素等神经 递质和激素在大脑和肠神经系统都有广泛分布[69], 因此, 肠道也被称为人的“第二脑”或“肠脑”[70]. 肠脑 与头脑之间双向互通 , 它们之间通过脑 - 肠 轴 (brain-gut-axis)进行联接[71]. 肠脑能够影响中枢神经 系统, 进而影响人的情感, 认知和行为[69], 并且肠道
中国科学:生命科学2015年第45卷第9期 微生物可能在其中具有重要作用2.自闭症可能也杆菌门 Bacteriodetes)和厚壁菌门( Firmicutes,并且 受脑-肠轴的影响 可以大致聚类为以拟杆菌属( Bacteroides)、普氏菌属 肠道是人体最大的消化器官,负责营养物质的( Prevotella)和瘤胃球菌属( Ruminococcus)3个属的微 消化和吸收,小分子物质能够被肠道直接吸收,某些生物为主的类型,称为肠型 (enterotypes).肠型是 大分子物质需要通过特定的通道或受体才能被人体稳定的,几乎不受饮食等因素的影响,可用于区分个 吸收.自闭症患者通常伴有肠道异常,当肠道出现炎体的肠道微生物特征,研究发现,自闭症儿童具有 症时,会引起肠道细胞肿胀,细胞间隙变大,引起肠其独特的肠型,他们大多为拟杆菌属和瘤胃球菌属 漏( gut leakage),导致大分子物质能够穿透肠璧进入肠型,而缺少普氏菌属肠型∞ 体内,此外,严重的肠道问题可能伴随肠道的破损和 肠道微生物可通过血液系统,内分泌系统和神 溃疡,大分子物质就更容易进入肠道 经系统影响大脑和行为,它们之间相互影响构成了 研究发现,2002010年,美国3-17岁的自闭症微生物肠道大脑轴( microbiome-gut-brain axis,也称 儿童患有腹泻或结肠炎的比例是正常人的7倍最菌肠-脑轴y.02.肠道微生物不仅影响人体的生理 近的一项研究发现,61%的自闭症儿童同时伴有至少健康,并可能通过神经化学物质的变化0,影响人 种胃肠道症状,并且所有伴有消化道症状的儿童的心理和行为0肠道微生物还能够影响记忆的 情感问题都比较严重此外,不同群体自闭症患者形成m,因而推论,自闭症也受菌肠-脑轴的影响 同时伴随胃肠道症状的比例不同,大约为9%~有研究发现,自闭症样小鼠( Mus musculus)肠道通透 91%,这种巨大差异可能是由于调查过程中,自闭性增大,肠道中微生物的代谢产物能够进入血液循 症患者语言和沟通障碍造成的.自闭症的胃肠道症环系统并且可以改变宿主特定的行为 状主要包括:淋巴结节性增生、小肠结肠炎、胃 个体的发育不仅由父母垂直传递的基因决定 炎、食管炎、肠道通透性增加、双糖酶活性不还受水平传递的、定植于肠道的微生物影响.个体肠 足闆、淋巴细胞种群密度较高3、异常的细胞因道菌群有自己的生长发育规律,婴儿出生后微生物 子和免疫球蛋白(1gG)3等.有研究发现,患有逐渐定植,一岁左右肠道微生物趋于稳定,3岁左右 自闭症的儿童中有1/4伴有腹泻,1/4伴有便秘,并且与成人类似或一致0早期研究认为婴儿在母体子 胃肠道炎症影响患者对营养物质的吸收,有宫中是完全无菌的,随着测序技术的发展,在胎 36.7%的自闭症儿童肠道通透性增加,而进行无酪蛋盘中也可检测到微生物,它们有可能很早就定植在 白/谷蛋白饮食控制的患者相比没有进行饮食控制的胎儿肠道中.此外,出生方式不同会导致婴儿体 患者和对照,他们肠漏症状显著减轻 内定植的微生物群不同1,剖腹产和顺产的婴儿其 (4)肠道微生物.近年来的研究发现,人体携肠道菌群差异显著口214.不同出生方式使婴儿接触 带有1-2kg的微生物,这些微生物总数量达人体自微生物的时机和部位不同,导致肠道中微生物定植 身细胞数量的10-100倍,编码的基因数量是人体自的差异.喂养方式也会导致微生物的差异,出生后采 身的300多倍,被称为人体的“第二基因组”或“被遗用母乳喂养与吃配方奶的婴儿的肠道微生物构成也 忘的器官肠道微生物能够帮助人体消化和吸存在显著差异.母亲直接哺乳可通过乳头和乳汁 收营养物质,通过分泌各种酶类,合成某些维生素和向婴儿传递有益细菌,而吃配方奶或使用奶瓶奶嘴 生物活性物质影响人体代谢、控制体重、塑造人体免则使婴儿无法从母亲体内获取特定的有益微生物, 疫系统以及帮助抵御病原微生物的侵入”,并且因此,微生物的传递被阻碍可能导致健康和大脑发 血液中大约70%的物质来自于肠道,其中36%的育异常等一系列问题 小分子物质是由肠道微生物产生肠道微生物的 自闭症儿童的消化道症状可由特定的肠道微生 平衡对人体健康至关重要,这种平衡一旦被打破将物引起,并且肠道早期定植的微生物出现异常可能 可能导致多种疾病 会干扰大脑发育,引起或促进后代出现自闭症症状16 最近的研究显示,粪便中有超过90%的DNA序值得注意的是,自闭症儿童在一岁以前开始出现症 列来自肠道微生物,这些微生物主要属于两个门:拟状,大多数发病都是在3岁以内,这与婴儿肠道菌群
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期 823 微生物可能在其中具有重要作用[72]. 自闭症可能也 受脑-肠轴的影响[73]. 肠道是人体最大的消化器官, 负责营养物质的 消化和吸收, 小分子物质能够被肠道直接吸收, 某些 大分子物质需要通过特定的通道或受体才能被人体 吸收. 自闭症患者通常伴有肠道异常, 当肠道出现炎 症时, 会引起肠道细胞肿胀, 细胞间隙变大, 引起肠 漏(gut leakage), 导致大分子物质能够穿透肠壁进入 体内, 此外, 严重的肠道问题可能伴随肠道的破损和 溃疡, 大分子物质就更容易进入肠道[74]. 研究发现, 2006~2010 年, 美国 3~17 岁的自闭症 儿童患有腹泻或结肠炎的比例是正常人的7倍[75]. 最 近的一项研究发现, 61%的自闭症儿童同时伴有至少 一种胃肠道症状, 并且所有伴有消化道症状的儿童 情感问题都比较严重[76]. 此外, 不同群体自闭症患者 同时伴随胃肠道症状的比例不同, 大约为 9%~ 91%[77], 这种巨大差异可能是由于调查过程中, 自闭 症患者语言和沟通障碍造成的. 自闭症的胃肠道症 状主要包括: 淋巴结节性增生[78]、小肠结肠炎[79]、胃 炎、食管炎[80]、肠道通透性增加[81]、双糖酶活性不 足[82]、淋巴细胞种群密度较高[83,84]、异常的细胞因 子[85]和免疫球蛋白(IgG)[86,87]等. 有研究发现, 患有 自闭症的儿童中有 1/4 伴有腹泻, 1/4 伴有便秘, 并且 胃肠道炎症影响患者对营养物质的吸收[88,89], 有 36.7%的自闭症儿童肠道通透性增加, 而进行无酪蛋 白/谷蛋白饮食控制的患者相比没有进行饮食控制的 患者和对照, 他们肠漏症状显著减轻[74]. (4) 肠道微生物. 近年来的研究发现, 人体携 带有 1~2 kg 的微生物, 这些微生物总数量达人体自 身细胞数量的 10~100 倍, 编码的基因数量是人体自 身的 300 多倍, 被称为人体的“第二基因组”或“被遗 忘的器官”[90~92]. 肠道微生物能够帮助人体消化和吸 收营养物质, 通过分泌各种酶类, 合成某些维生素和 生物活性物质影响人体代谢、控制体重、塑造人体免 疫系统以及帮助抵御病原微生物的侵入[93~95], 并且 血液中大约 70%的物质来自于肠道[96], 其中 36%的 小分子物质是由肠道微生物产生[97]. 肠道微生物的 平衡对人体健康至关重要, 这种平衡一旦被打破将 可能导致多种疾病. 最近的研究显示, 粪便中有超过 90%的 DNA 序 列来自肠道微生物, 这些微生物主要属于两个门: 拟 杆菌门(Bacteriodetes)和厚壁菌门(Firmicutes), 并且 可以大致聚类为以拟杆菌属(Bacteroides)、普氏菌属 (Prevotella)和瘤胃球菌属(Ruminococcus) 3 个属的微 生物为主的类型, 称为肠型(enterotypes)[98]. 肠型是 稳定的, 几乎不受饮食等因素的影响, 可用于区分个 体的肠道微生物特征[99], 研究发现, 自闭症儿童具有 其独特的肠型, 他们大多为拟杆菌属和瘤胃球菌属 肠型, 而缺少普氏菌属肠型[100]. 肠道微生物可通过血液系统, 内分泌系统和神 经系统影响大脑和行为, 它们之间相互影响构成了 微生物-肠道-大脑轴(microbiome-gut-brain axis, 也称 菌-肠-脑轴) [101,102]. 肠道微生物不仅影响人体的生理 健康, 并可能通过神经化学物质的变化[103], 影响人 的心理和行为[104~106]. 肠道微生物还能够影响记忆的 形成[107], 因而推论, 自闭症也受菌-肠-脑轴的影响. 有研究发现, 自闭症样小鼠(Mus musculus)肠道通透 性增大, 肠道中微生物的代谢产物能够进入血液循 环系统并且可以改变宿主特定的行为[108]. 个体的发育不仅由父母垂直传递的基因决定, 还受水平传递的、定植于肠道的微生物影响. 个体肠 道菌群有自己的生长发育规律, 婴儿出生后微生物 逐渐定植, 一岁左右肠道微生物趋于稳定, 3 岁左右 与成人类似或一致[109]. 早期研究认为婴儿在母体子 宫中是完全无菌的[109], 随着测序技术的发展, 在胎 盘中也可检测到微生物, 它们有可能很早就定植在 胎儿肠道中[110]. 此外, 出生方式不同会导致婴儿体 内定植的微生物群不同[111], 剖腹产和顺产的婴儿其 肠道菌群差异显著[112~114]. 不同出生方式使婴儿接触 微生物的时机和部位不同, 导致肠道中微生物定植 的差异. 喂养方式也会导致微生物的差异, 出生后采 用母乳喂养与吃配方奶的婴儿的肠道微生物构成也 存在显著差异[115]. 母亲直接哺乳可通过乳头和乳汁 向婴儿传递有益细菌, 而吃配方奶或使用奶瓶奶嘴 则使婴儿无法从母亲体内获取特定的有益微生物, 因此, 微生物的传递被阻碍可能导致健康和大脑发 育异常等一系列问题. 自闭症儿童的消化道症状可由特定的肠道微生 物引起, 并且肠道早期定植的微生物出现异常可能 会干扰大脑发育, 引起或促进后代出现自闭症症状[116]. 值得注意的是, 自闭症儿童在一岁以前开始出现症 状, 大多数发病都是在 3 岁以内, 这与婴儿肠道菌群
段云峰等:自闭症的病因和治疗方法研究进展 的发育过程的时间节点重叠,推测婴儿的大脑发育 美国哥伦比亚大学的研究人员发现,有超过1/ 需要伴随肠道微生物的正常定植而完成.所以,自闭的伴有胃肠功能障碍的自闭症儿童肠道中存在另 症可能为婴儿早期肠道微生物的发育异常导致.目种肠道微生物——萨特菌,而正常人中没有发现23 前,已经发现了一些疑似与自闭症密切相关的肠道萨特菌属于产碱菌科( Alcaligenaceae)可抵抗胆碱,约 微生物或菌群组成紊乱,一些在正常人体内出现的占肠道中全部细菌的1%-7%12425.然而,目前还不 细菌缺失,或者出现了正常人体内没有的菌群,或者清楚其影响机制 各种菌群的比例发生了明显变化,有益菌减少,有害 酵母菌( Yeast).白色念球菌( Candida albicans)属 菌增加 于酵母菌,是引起肠炎和阴道炎的一种致病真菌120 梭菌属( Clostridium)细菌.最初,人们怀疑梭菌有研究认为自闭症与真菌的过度增殖有关,制霉菌 属细菌可能跟自闭症关系密切,如破伤风梭菌素( nystatin)、氟康唑( Fluconazole)和酮康唑( (ketocona ( Clostridium tetani)、产气荚膜梭菌( Clostridium zole)等抗真菌素类药物或酵母抑制剂 (yeast inhibitor) perfringens)以及梭状芽孢杆菌( Clostridium bolteae可改善自闭症症状1.白色念球菌能够产生一种类 novo sp)等.梭菌是肠道中的坏菌”,可产生酚类、对似y氨基丁酸( y-aminobutyric acid,GABA)的阝两氨 甲酚或某些吲哚衍生物等毒性物质或前体物质.研酸2,可越过血脑屏障与GABA进行竞争,干扰 究发现,在晚发型自闭症 late-onset/regressive autism)GABA的正常功能.有研究发现,自闭症患者体 患者中,肠道菌群明显紊乱,由梭菌产生的破伤风毒内阝-丙氨酸显著高于正常人吗,可能是由于自闭症 素 etanus antitoxin)的浓度异常高11肠道中梭患者肠道中的白色念球菌产生了大量阝-丙氨酸,透 菌和瘤胃球菌属细菌数量明显高于对照组,自闭症过血脑屏障后与抑制性神经递质GABA进行拮抗, 儿童粪便中25种不同的梭菌,有9种梭菌在对照组导致大脑加速产生GABA,最终导致自闭症患者在 中不存在,而对照组中有3种校菌在自闭症组中也没社会交往能力方面受到抑制132 有发现,且自闭症儿童的消化道上游和下游的微生 其他肠道微生物.除了上述几种微生物在自闭 物发生了明显改变.然而,这一研究主要基于细菌症患者和正常人之间存在差异,最近的研究还发现 培养,也不能排除饮食干预的影响.另有研究发现,自闭症患者肠道中的厚壁菌门( Firmicutes)和拟杆菌 自闭症患者体内的梭状芽孢杆菌( Clostridium门 Bacteroidetes)的比例比正常人低13,而放线菌门 bolted)是正常对照组的46倍,梭状芽孢杆菌和变形菌门在严重自闭症患者中明显增多,脱硫弧 ( Clostridium clusters)和X/则分别是正常对照组菌属和普通拟杆菌( Bacteroides vulgatus)的比例也都 的9倍和35倍.自闭症儿童肠道中的溶组织梭菌显著高于对照组.此外,粪杆菌属( Faecalibact ( Clostridium histolyticum比例也明显偏高,溶组织梭 erium)和瘤胃球菌属( ruminococcus在 PDD-NOS患 菌产生的毒素可能导致肠道异常和功能紊乱,并且儿和健康对照儿童粪便样品中含量更多,而喜热菌 还可能进入血液系统,再透过血脑屏障影响大脑属( Caloramator)、八叠球菌属( sarcina)和梭状芽胞杆 发育120 菌属在自闭症儿童粪便中最多;与健康对照相比,毛 脱硫弧菌属( Desulfovibrio)和萨特菌属( Sutter-螺旋菌科( Lachnospiraceae)的组成与 PDD-NOS患儿 ela)细菌.除梭菌外,最近也发现了其他可能与自闭显著不同,特别是与自闭症儿童差异更大;除了惰性 症相关的细菌.如脱硫弧菌属( Desulfovibrio和萨特真杆菌( Eubacterium siraeun外,真杆菌科 菌属( Sutterella.在自闭症儿童中,大约50%的患者( Eubacteriaceae)在自闭症儿童粪便中最少;拟杆菌属 中存在脱硫弧菌,其兄弟姐妹中有一部分存在,而正和一些 Alistipes和 Akkermansia菌在 PDD-NOS和自 常人中几乎没有2.这种硫酸盐还原菌属于革兰氏闭症患儿粪便中最高;几乎所有确认的萨特菌科 阴性厌氧弧菌,能够引起硫代谢异常,通过检测自闭( Sutterellaceae)和肠杆菌科( Enterobacteriaceae)在自闭 症患者的血液和尿液,确实发现自闭症儿童血液中症儿童粪便中均为最多,而与健康对照相比,自闭症 硫含量较低,而尿液中硫含量较高□2,推测脱硫弧儿童粪便中双歧杆菌却明显减少35. 菌可能通过影响儿童体内的硫代谢过程引起自闭症. 另有研究发现,自闭症儿童粪便中除了萨特菌 824
段云峰等: 自闭症的病因和治疗方法研究进展 824 的发育过程的时间节点重叠, 推测婴儿的大脑发育 需要伴随肠道微生物的正常定植而完成. 所以, 自闭 症可能为婴儿早期肠道微生物的发育异常导致. 目 前, 已经发现了一些疑似与自闭症密切相关的肠道 微生物或菌群组成紊乱, 一些在正常人体内出现的 细菌缺失, 或者出现了正常人体内没有的菌群, 或者 各种菌群的比例发生了明显变化, 有益菌减少, 有害 菌增加. 梭菌属(Clostridium)细菌. 最初, 人们怀疑梭菌 属细菌可能跟自闭症关系密切 , 如破伤风梭菌 (Clostridium tetani)、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)以及梭状芽孢杆菌(Clostridium bolteae novo sp.)等. 梭菌是肠道中的“坏菌”, 可产生酚类、对 甲酚或某些吲哚衍生物等毒性物质或前体物质. 研 究发现, 在晚发型自闭症(late-onset/regressive autism) 患者中, 肠道菌群明显紊乱, 由梭菌产生的破伤风毒 素(tetanus antitoxin)的浓度异常高[94,117,118], 肠道中梭 菌和瘤胃球菌属细菌数量明显高于对照组, 自闭症 儿童粪便中 25 种不同的梭菌, 有 9 种梭菌在对照组 中不存在, 而对照组中有 3 种梭菌在自闭症组中也没 有发现, 且自闭症儿童的消化道上游和下游的微生 物发生了明显改变[94]. 然而, 这一研究主要基于细菌 培养, 也不能排除饮食干预的影响. 另有研究发现, 自闭症患者体内的梭状芽孢杆菌(C l o s t r i d i u m bolteae )是正常对照组的 46 倍, 梭状芽孢杆菌 (Clostridium clusters)Ⅰ和ⅩⅠ则分别是正常对照组 的 9 倍和 3.5 倍[119]. 自闭症儿童肠道中的溶组织梭菌 (Clostridium histolyticum)比例也明显偏高, 溶组织梭 菌产生的毒素可能导致肠道异常和功能紊乱, 并且 还可能进入血液系统, 再透过血脑屏障影响大脑 发育[120]. 脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和萨特菌属(Sutterella)细菌. 除梭菌外, 最近也发现了其他可能与自闭 症相关的细菌. 如脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和萨特 菌属(Sutterella). 在自闭症儿童中, 大约 50%的患者 中存在脱硫弧菌, 其兄弟姐妹中有一部分存在, 而正 常人中几乎没有[121]. 这种硫酸盐还原菌属于革兰氏 阴性厌氧弧菌, 能够引起硫代谢异常, 通过检测自闭 症患者的血液和尿液, 确实发现自闭症儿童血液中 硫含量较低, 而尿液中硫含量较高[122], 推测脱硫弧 菌可能通过影响儿童体内的硫代谢过程引起自闭症. 美国哥伦比亚大学的研究人员发现, 有超过 1/2 的伴有胃肠功能障碍的自闭症儿童肠道中存在另一 种肠道微生物—萨特菌, 而正常人中没有发现[123]. 萨特菌属于产碱菌科(Alcaligenaceae)可抵抗胆碱, 约 占肠道中全部细菌的 1%~7%[124,125]. 然而, 目前还不 清楚其影响机制. 酵母菌(Yeast). 白色念球菌(Candida albicans)属 于酵母菌, 是引起肠炎和阴道炎的一种致病真菌[126]. 有研究认为自闭症与真菌的过度增殖有关, 制霉菌 素(nystatin)、氟康唑(fluconazole)和酮康唑(ketoconazole)等抗真菌素类药物或酵母抑制剂(yeast inhibitor) 可改善自闭症症状[127]. 白色念球菌能够产生一种类 似-氨基丁酸(-aminobutyric acid, GABA)的-丙氨 酸[128], 可越过血脑屏障[129]与 GABA 进行竞争, 干扰 GABA 的正常功能[130]. 有研究发现, 自闭症患者体 内-丙氨酸显著高于正常人[131], 可能是由于自闭症 患者肠道中的白色念球菌产生了大量-丙氨酸, 透 过血脑屏障后与抑制性神经递质 GABA 进行拮抗, 导致大脑加速产生 GABA, 最终导致自闭症患者在 社会交往能力方面受到抑制[132]. 其他肠道微生物. 除了上述几种微生物在自闭 症患者和正常人之间存在差异, 最近的研究还发现 自闭症患者肠道中的厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌 门(Bacteroidetes)的比例比正常人低[133], 而放线菌门 和变形菌门在严重自闭症患者中明显增多, 脱硫弧 菌属和普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)的比例也都 显著高于对照组[134]. 此外, 粪杆菌属(Faecalibacterium)和瘤胃球菌属(Ruminococcus)在 PDD-NOS 患 儿和健康对照儿童粪便样品中含量更多, 而喜热菌 属(Caloramator)、八叠球菌属(Sarcina)和梭状芽胞杆 菌属在自闭症儿童粪便中最多; 与健康对照相比, 毛 螺旋菌科(Lachnospiraceae)的组成与 PDD-NOS 患儿 显著不同, 特别是与自闭症儿童差异更大; 除了惰性 真杆菌 (Eubacterium siraeum) 外 , 真杆菌科 (Eubacteriaceae)在自闭症儿童粪便中最少; 拟杆菌属 和一些 Alistipes 和 Akkermansia 菌在 PDD-NOS 和自 闭症患儿粪便中最高; 几乎所有确认的萨特菌科 (Sutterellaceae)和肠杆菌科(Enterobacteriaceae)在自闭 症儿童粪便中均为最多, 而与健康对照相比, 自闭症 儿童粪便中双歧杆菌却明显减少[135]. 另有研究发现, 自闭症儿童粪便中除了萨特菌
中国科学:生命科学2015年第45卷第9期 ( Sutterella spp.)比对照组明显增多,伴随有功能性胃结果,或者只是混淆因素,因此,肠道菌群的研究仍 肠疾病的自闭症儿童粪便中毛圈瘤胃球菌( Rumin-需时日 ococcus torques)相比无功能性胃肠疾病的自闭症儿 (5)饮食和营养.患有自闭症的儿童通常对 童也明显增多 味道、质地和气味等感官刺激极端敏感,并对吃的东 通过比较3-16岁的自闭症儿童和正常儿童(每西极其挑剔.据估计,有超过90%的自闭症儿童存在 组20位)的肠道菌群、肠道症状和自闭症症状,发现饮食问题19.有一些父母反映他们患有自闭症的孩 自闭症儿童肠道菌群中普氏菌属( Prevotella)、粪球菌子只吃五六种食物,更喜欢富含脂肪、淀粉类食物、 属( Coprococcus)和未分类的韦荣球菌科( Veillon-零食和加工食物,而厌恶大多数水果、蔬菜和蛋白 ellaceae')明显减少;自闭症儿童肠道菌群多样性与自质l-l2.然而,父母有限的时间、繁重的工作和巨 闭症症状相关性更强;菌群整体的多样性和个体菌大的心理和经济压力都有可能影响孩子的饮食习惯, 属丰度与自闭症相关症状相关,而与他们的饮食模目前,还不清楚自闭症儿童的饮食特点是否受到其 式没有相关性ω表明肠道菌群丰度与自闭症症状照料和监管人的人为影响 联系更紧密,肠道菌群丰度低或肠道菌群紊乱可能 婴儿时期的饮食习惯会对其身体健康状况产生 导致自闭症 持续的、长期的影响.挑食的儿童纤维素类营养更缺 干预研究表明,通过调节或干预肠道微生物能乏,而缺乏纤维素会导致胃肠道功能紊乱,尤其是便 够对自闭症症状有所改善.在人类中,严重的病毒感秘4有限的食物种类必然导致营养不良,缺乏必 染会导致怀孕母亲生出患有自闭症的孩子,来自美需的营养和一些酶类,会进一步降低对食物的消化 国的研究人员通过模拟病毒感染引起母鼠出现免疫吸收能力,从而形成恶性循环.自闭症儿童与正常儿 反应,出生的小鼠会出现自闭症样行为.通过这样的童相比,营养物质摄入水平要显著低很多,骨密度也 处理构建的自闭症模型小鼠同时出现胃肠道异常症比正常孩子低,自闭症患者摄入维生素B6,B12, 状,主要为通透性增加,而这种症状同样存在于一些维生素E,D和C;微量元素镁、铁、锌和钙以及叶酸 自闭症儿童中.研究人员用益生菌-脆弱拟杆菌等严重不足,明显低于推荐摄入量4自闭症儿童 ( Bacteroides fragilis)来处理自闭症样小鼠,结果小的这种饮食特点并不是在患病之后才出现的,往往 的肠道通透性得到明显改善,自闭症样行为也有从婴儿时期就开始并持续很长时间 所改善不仅在动物实验中,在自闭症儿童体内 除了缺乏营养物质,食物中的某些成分也可能 也发现了类似的结果,在给予10名自闭症儿童和9引起食物不耐受或过敏.自闭症患者的免疫球蛋白 名他们的兄弟姐妹以及10名对照益生菌之后,自闭抗体,如lgG,1gE和IgA等水平普遍偏高4.人们发 症儿童体内拟杆菌门/厚壁菌门的比例,脱硫弧菌属现,通过减少或杜绝某些食物能够减轻自闭症的某 和双歧杆菌属细菌的比例均得以恢复13.这几项研些症状,严格限制食物中的酪蛋白和谷蛋白后自闭 究既发现自闭症患者肠道菌群的不同,又通过益生症患者症状明显改善14,148.可能由于自闭症患者本 菌干预了肠道菌群,并改善了自闭症样行为,表明肠身对这些食物成分不耐受或过敏,也有人认为这两 道菌群异常可能是引发自闭症重要原因. 种蛋白质在自闭症孩子体内会被分解成某些引起大 肠道微生物对宿主的影响除了肠道微生物本身,脑异常的类神经递质,包括具有阿片活性的多肽或 还包括肠道微生物的代谢对宿主的影响,后续的研短的氨基酸聚合物外啡肽( exorphins),如谷啡肽 究除了需要检测肠道微生物的差异,还要检测肠道( gluteomorphins)和β-酪啡肽 (beta-casomorphins4y 微生物的代谢物的变化,肠道的pH、氧化还原水平、然而,目前对其具体的机制还不是很清楚 氧气、氢气、短链脂肪酸和生物活性肽的含量等都会 食物在塑造和维持肠道微生物方面具有决定性 影响肠道微生物的分布和构成口3.尽管发现自闭症作用.有研究发现,母乳中含有多种共生微生物,是 与肠道菌群有关,这些研究难以排除一些干扰因素,婴儿体内常见的乳酸菌和双歧杆菌等有益微生物的 如种族、饮食、并发症和病人的信息反馈等3.目绝佳来源130151.要儿出生时,母乳提供婴儿发育所 前,尚不能确定肠道菌群是自闭症的发病原因还是需的各种营养物质,以及一些保护性因子,而配方奶
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期 825 (Sutterella spp.)比对照组明显增多, 伴随有功能性胃 肠疾病的自闭症儿童粪便中毛圈瘤胃球菌(Ruminococcus torques)相比无功能性胃肠疾病的自闭症儿 童也明显增多[136]. 通过比较 3~16 岁的自闭症儿童和正常儿童(每 组 20 位)的肠道菌群、肠道症状和自闭症症状, 发现 自闭症儿童肠道菌群中普氏菌属(Prevotella)、粪球菌 属 (Coprococcus) 和未分类的韦荣球菌科 (Veillonellaceae)明显减少; 自闭症儿童肠道菌群多样性与自 闭症症状相关性更强; 菌群整体的多样性和个体菌 属丰度与自闭症相关症状相关, 而与他们的饮食模 式没有相关性[100]. 表明肠道菌群丰度与自闭症症状 联系更紧密, 肠道菌群丰度低或肠道菌群紊乱可能 导致自闭症. 干预研究表明, 通过调节或干预肠道微生物能 够对自闭症症状有所改善. 在人类中, 严重的病毒感 染会导致怀孕母亲生出患有自闭症的孩子, 来自美 国的研究人员通过模拟病毒感染引起母鼠出现免疫 反应, 出生的小鼠会出现自闭症样行为. 通过这样的 处理构建的自闭症模型小鼠同时出现胃肠道异常症 状, 主要为通透性增加, 而这种症状同样存在于一些 自闭症儿童中. 研究人员用益生菌-脆弱拟杆菌 (Bacteroides fragillis)来处理自闭症样小鼠, 结果小 鼠的肠道通透性得到明显改善, 自闭症样行为也有 所改善[108]. 不仅在动物实验中, 在自闭症儿童体内 也发现了类似的结果, 在给予 10 名自闭症儿童和 9 名他们的兄弟姐妹以及 10 名对照益生菌之后, 自闭 症儿童体内拟杆菌门/厚壁菌门的比例, 脱硫弧菌属 和双歧杆菌属细菌的比例均得以恢复[133]. 这几项研 究既发现自闭症患者肠道菌群的不同, 又通过益生 菌干预了肠道菌群, 并改善了自闭症样行为, 表明肠 道菌群异常可能是引发自闭症重要原因. 肠道微生物对宿主的影响除了肠道微生物本身, 还包括肠道微生物的代谢对宿主的影响, 后续的研 究除了需要检测肠道微生物的差异, 还要检测肠道 微生物的代谢物的变化, 肠道的 pH、氧化还原水平、 氧气、氢气、短链脂肪酸和生物活性肽的含量等都会 影响肠道微生物的分布和构成[137]. 尽管发现自闭症 与肠道菌群有关, 这些研究难以排除一些干扰因素, 如种族、饮食、并发症和病人的信息反馈等[138]. 目 前, 尚不能确定肠道菌群是自闭症的发病原因还是 结果, 或者只是混淆因素, 因此, 肠道菌群的研究仍 需时日. (5) 饮食和营养. 患有自闭症的儿童通常对 味道、质地和气味等感官刺激极端敏感, 并对吃的东 西极其挑剔. 据估计, 有超过 90%的自闭症儿童存在 饮食问题[139]. 有一些父母反映他们患有自闭症的孩 子只吃五六种食物, 更喜欢富含脂肪、淀粉类食物、 零食和加工食物, 而厌恶大多数水果、蔬菜和蛋白 质[140~142]. 然而, 父母有限的时间、繁重的工作和巨 大的心理和经济压力都有可能影响孩子的饮食习惯, 目前, 还不清楚自闭症儿童的饮食特点是否受到其 照料和监管人的人为影响. 婴儿时期的饮食习惯会对其身体健康状况产生 持续的、长期的影响. 挑食的儿童纤维素类营养更缺 乏, 而缺乏纤维素会导致胃肠道功能紊乱, 尤其是便 秘[143]. 有限的食物种类必然导致营养不良, 缺乏必 需的营养和一些酶类, 会进一步降低对食物的消化 吸收能力, 从而形成恶性循环. 自闭症儿童与正常儿 童相比, 营养物质摄入水平要显著低很多, 骨密度也 比正常孩子低[144], 自闭症患者摄入维生素 B6, B12, 维生素 E, D 和 C; 微量元素镁、铁、锌和钙以及叶酸 等严重不足, 明显低于推荐摄入量[145]. 自闭症儿童 的这种饮食特点并不是在患病之后才出现的, 往往 从婴儿时期就开始并持续很长时间. 除了缺乏营养物质, 食物中的某些成分也可能 引起食物不耐受或过敏. 自闭症患者的免疫球蛋白 抗体, 如 IgG, IgE 和 IgA 等水平普遍偏高[146]. 人们发 现, 通过减少或杜绝某些食物能够减轻自闭症的某 些症状, 严格限制食物中的酪蛋白和谷蛋白后自闭 症患者症状明显改善[147,148]. 可能由于自闭症患者本 身对这些食物成分不耐受或过敏, 也有人认为这两 种蛋白质在自闭症孩子体内会被分解成某些引起大 脑异常的类神经递质, 包括具有阿片活性的多肽或 短的氨基酸聚合物外啡肽 (exorphins), 如谷啡肽 (gluteomorphins)和 -酪啡肽 (beta-casomorphins)[149]. 然而, 目前对其具体的机制还不是很清楚. 食物在塑造和维持肠道微生物方面具有决定性 作用. 有研究发现, 母乳中含有多种共生微生物, 是 婴儿体内常见的乳酸菌和双歧杆菌等有益微生物的 绝佳来源[150,151]. 婴儿出生时, 母乳提供婴儿发育所 需的各种营养物质, 以及一些保护性因子, 而配方奶
段云峰等:自闭症的病因和治疗方法研究进展 中缺乏这些物质,尤其是母乳中的共生微生物.此( indole)或粪臭素( skatole,也称三甲基吲哚 外,肠道菌群的紊乱会导致代谢异常,细菌产生的维3- methy- indole)特有的气味1这些臭味物质是 生素B12、维生素H和维生素K等会严重缺乏,也会肠道中的细菌代谢色氨酸产生的,一旦食物中的色 导致明显的营养不良32] 氨酸或酪氨酸进入大肠,就会在尿中检测到大量的 食品添加剂也可能增加儿童患自闭症的风险.吲哚苷( indican)和吲哚3乙酸.通过检测尿液中这 人工色素、防腐剂等常用的食品添加剂对儿童的大脑些物质的含量能够间接反映自闭症患者体内氨基酸 发育有不利影响,食品中的色素或苯甲酸钠等能够代谢水平,可用于自闭症的筛查和检测,但其检测准 使3岁和8-9岁的儿童出现多动症13.一项来自美确性有待验证 国的调查显示,从2005-2010年的5年间,在6-21 5-HT是重要的神经递质,可调节大脑发育,包 岁的人群中,自闭症患者升高了91%,但这种升高跟括细胞分裂、神经元迁移、细胞分化以及突触发 汞的摄入没有关系,而与一种食品添加剂—果葡生160.30%-40%的自闭症儿童全血的5-HT水平明显 糖浆( high fructose corn syrup,HFCS)的消费密切相升高6大脑发育过程需要大量5HT来满足大脑发 关,过多的果葡糖浆摄入会导致锌、钙、铜和磷等微育,因此,儿童期5HT的合成能力非常强,是成年 量元素的摄入失衡 人的2倍,到5岁逐渐降低到与成年人类似的水平, (6)代谢。自闭症患者的营养状况不仅取决于且女孩5Hr合成能力比男孩下降较早,而自闭症儿 他们从食物中摄取的营养物质,还在于自身的代谢.童的5HT合成能力明显异常162.自闭症儿童体内的 自闭症患者的氧化应激水平升高,能量运输能力下5HT明显增多,大量合成的5HT如果不能被及时有 降、硫酸盐化作用和解毒能力降低,血液中存在低水效地代谢掉,反而会影响大脑的发育,会引起下丘脑 平的生物素、谷胱甘肽、红细胞活性腺苷甲硫氨酸、室旁核中催产素的降低,并增加杏仁核中降血钙素 血尿苷、血三磷酸腺苷( adenosine triphosphate,ATP)、相关基因多肽 calcitonin gene-related peptide,CGRP, 红细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine从而影响到对自闭症儿童至关重要的社会互动行 dinucleotide,NADH)、红细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸为J6此外,自闭症患者大脑中的5HT转运绑定能 磷酸( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,力低于对照组,而DA转运绑定能力高于对照组 NADPH)、血硫酸盐以及血色氨酸,还存在高水平的5HT的水平可直接影响自闭症的某些症状,如睡眠 氧化应激生物标记物和血谷氨酸3.只是到目前为障碍和情感障碍6,并且自闭症患者体内的褪黑素 止还没有找到明确的自闭症的生物标记物 含量也低于对照组65 氨基酸代谢.色氨酸是参与神经发育和突触发 硫酸盐代谢.硫酸盐可由半胱氨酸代谢产生,在 生的5HT、喹啉酸和犬尿酸的前体物质.喹啉酸是体内参与解毒,儿茶酚胺的失活和合成脑组织黏蛋 构成脱氢烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD')的前体,而白的硫酸盐化等多种代谢途径,还影响血液中的神 NAD'是线粒体中重要的能量载体,是NADH的前经递质、类固醇、黏多糖、酚类、氨基酸和多肽等物 体喹啉酸和犬尿酸可影响免疫系统的活性,色氨酸质的含量.通常自闭症儿童血液中的硫酸盐含量较 的代谢异常可能会影响这些物质的产生,进而影响正常人低6,尿液中硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸 大脑的发育,神经免疫活性和线粒体功能.研究发盐比正常人高,硫氰酸盐的含量则比正常人低2 现,自闭症患者的色氨酸代谢明显减少,导致脑中大量的硫酸盐随尿液排出体外,而没有进入血液系 NADH的产生减少,影响线粒体的能量代谢,神经细统供人体利用,可能是自闭症儿童血液中硫酸盐含 胞的发育,轴突的生长以及神经的可塑性.从食量较正常人低的原因 物中摄入的色氨酸约有99%是通过犬尿氨酸代谢途 还原型谷胱甘肽( reduced glutathione,GSH)是含 径( kynurenine pathway)进行再加工,作为5-HT和褪有巯基的三肽,其活性基团是半胱氨酸的巯基,具有 黑素的主要前体,色氨酸的代谢直接影响它们的含抗氧化和解毒作用,可转化为氧化型谷胱甘肽 量.此外,很多父母反映自闭症患儿的排泄物有 oxidized glutathione,GSSG)GSH一旦缺乏,会减弱 樟脑球的气味( mothball-like odor),这是粪便中吲哚机体的抗氧化能力,损伤机体,多数自闭症儿童体内 826
段云峰等: 自闭症的病因和治疗方法研究进展 826 中缺乏这些物质, 尤其是母乳中的共生微生物. 此 外, 肠道菌群的紊乱会导致代谢异常, 细菌产生的维 生素 B12、维生素 H 和维生素 K 等会严重缺乏, 也会 导致明显的营养不良[152]. 食品添加剂也可能增加儿童患自闭症的风险. 人工色素、防腐剂等常用的食品添加剂对儿童的大脑 发育有不利影响, 食品中的色素或苯甲酸钠等能够 使 3 岁和 8~9 岁的儿童出现多动症[153]. 一项来自美 国的调查显示, 从 2005~2010 年的 5 年间, 在 6~21 岁的人群中, 自闭症患者升高了 91%, 但这种升高跟 汞的摄入没有关系, 而与一种食品添加剂—果葡 糖浆(high fructose corn syrup, HFCS)的消费密切相 关, 过多的果葡糖浆摄入会导致锌、钙、铜和磷等微 量元素的摄入失衡[154]. (6) 代谢. 自闭症患者的营养状况不仅取决于 他们从食物中摄取的营养物质, 还在于自身的代谢. 自闭症患者的氧化应激水平升高, 能量运输能力下 降、硫酸盐化作用和解毒能力降低, 血液中存在低水 平的生物素、谷胱甘肽、红细胞活性腺苷甲硫氨酸、 血尿苷、血三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)、 红细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotid, NADH)、红细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 磷 酸 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH)、血硫酸盐以及血色氨酸, 还存在高水平的 氧化应激生物标记物和血谷氨酸[155]. 只是到目前为 止还没有找到明确的自闭症的生物标记物. 氨基酸代谢. 色氨酸是参与神经发育和突触发 生的 5-HT、喹啉酸和犬尿酸的前体物质. 喹啉酸是 构成脱氢烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+ )的前体, 而 NAD+ 是线粒体中重要的能量载体, 是 NADH 的前 体. 喹啉酸和犬尿酸可影响免疫系统的活性, 色氨酸 的代谢异常可能会影响这些物质的产生, 进而影响 大脑的发育, 神经免疫活性和线粒体功能. 研究发 现, 自闭症患者的色氨酸代谢明显减少, 导致脑中 NADH 的产生减少, 影响线粒体的能量代谢, 神经细 胞的发育, 轴突的生长以及神经的可塑性[156]. 从食 物中摄入的色氨酸约有 99%是通过犬尿氨酸代谢途 径(kynurenine pathway)进行再加工, 作为 5-HT 和褪 黑素的主要前体, 色氨酸的代谢直接影响它们的含 量[157]. 此外, 很多父母反映自闭症患儿的排泄物有 樟脑球的气味(mothball-like odor), 这是粪便中吲哚 (indole) 或粪臭素 (skatole, 也称三甲基吲哚 (3-methyl-indole))特有的气味[158]. 这些臭味物质是 肠道中的细菌代谢色氨酸产生的, 一旦食物中的色 氨酸或酪氨酸进入大肠, 就会在尿中检测到大量的 吲哚苷(indican)和吲哚 3 乙酸[159]. 通过检测尿液中这 些物质的含量能够间接反映自闭症患者体内氨基酸 代谢水平, 可用于自闭症的筛查和检测, 但其检测准 确性有待验证. 5-HT 是重要的神经递质, 可调节大脑发育, 包 括细胞分裂、神经元迁移、细胞分化以及突触发 生[160]. 30%~40%的自闭症儿童全血的 5-HT 水平明显 升高[161]. 大脑发育过程需要大量5-HT来满足大脑发 育, 因此, 儿童期 5-HT 的合成能力非常强, 是成年 人的 2 倍, 到 5 岁逐渐降低到与成年人类似的水平, 且女孩 5-HT 合成能力比男孩下降较早, 而自闭症儿 童的5-HT合成能力明显异常[162]. 自闭症儿童体内的 5-HT 明显增多, 大量合成的 5-HT 如果不能被及时有 效地代谢掉, 反而会影响大脑的发育, 会引起下丘脑 室旁核中催产素的降低, 并增加杏仁核中降血钙素 相关基因多肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP), 从而影响到对自闭症儿童至关重要的社会互动行 为[163]. 此外, 自闭症患者大脑中的 5-HT 转运绑定能 力低于对照组, 而 DA 转运绑定能力高于对照组[160]. 5-HT 的水平可直接影响自闭症的某些症状, 如睡眠 障碍和情感障碍[164], 并且自闭症患者体内的褪黑素 含量也低于对照组[165]. 硫酸盐代谢. 硫酸盐可由半胱氨酸代谢产生, 在 体内参与解毒, 儿茶酚胺的失活和合成脑组织黏蛋 白的硫酸盐化等多种代谢途径, 还影响血液中的神 经递质、类固醇、黏多糖、酚类、氨基酸和多肽等物 质的含量. 通常自闭症儿童血液中的硫酸盐含量较 正常人低[166], 尿液中硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸 盐比正常人高, 硫氰酸盐的含量则比正常人低[122]. 大量的硫酸盐随尿液排出体外, 而没有进入血液系 统供人体利用, 可能是自闭症儿童血液中硫酸盐含 量较正常人低的原因. 还原型谷胱甘肽(reduced glutathione, GSH)是含 有巯基的三肽, 其活性基团是半胱氨酸的巯基, 具有 抗氧化和解毒作用 , 可转化为氧化型谷胱甘肽 (oxidized glutathione, GSSG). GSH 一旦缺乏, 会减弱 机体的抗氧化能力, 损伤机体, 多数自闭症儿童体内
中国科学:生命科学2015年第45卷第9期 GSH的量偏低,而GSSG的比例偏高, GSH/GSSG则症的氧化还原甲基化假说( redox/ methylation hypoth 明显降低16.有研究发现甲基代谢和叶酸代谢过程esis)认为环境因素在遗传上敏感的个体更易引起氧 能够影响 GSH/GSSG的比例,对稳定氧化还原状态化应激反应异常,导致异常的甲基化,引起神经系统 至关重要,并且能够影响自由基的清除、体内氧化还发育延迟,注意力缺陷和神经网络同步能力受损 原的平衡、维持蛋白质氧化还原状态、酶的活性、细等4.除了自闭症孩子,患有自闭症孩子的父母本 胞膜的完整性、信号转导、解毒,以及细胞的分化和身就代谢异常,他们的甲基化能力和依赖GSH的抗 凋亡68 氧化和解毒能力都出现了异常173 脂肪酸代谢.有研究发现自闭症患者血液中脂 S-腺苷甲硫胺酸(S- adenosylmethionine,SAM是 肪酸水平明显异常.一旦脂肪酸代谢出现异常,或摄甲基供体,脱去甲基后生成S-腺苷高半胱氨酸 入脂肪酸不足将会导致大脑发育异常,增加患自闭( S-adenosylhomocysteine,SAH, SAM/SAH的比例可 症的风险,脂肪酸代谢过程能够为机体提供大量以作为甲基化能力的指标,在自闭症患儿体内,SAM 能量,并且涉及多种脂肪酸的转变,其中,中、短链和 SAM/SAH都显著降低, SAMSAH的降低引起 脂肪酸不需载体可直接进入线粒体进行能量代谢,DNA,RNA,蛋白质和磷脂的低甲基化hypo 而长链脂酰CoA需要肉毒碱转运才能进入线粒体参 methylation,导致基因和蛋白表达下降,酶活性降 与能量代谢 低和膜磷脂含量减少,进而影响正常的细胞功能168 丙酸( propionic acid,PPA)是一种由肠道微生物SAH继续代谢可生成同型半胱氨酸 (homocysteine)和 代谢产生的短链脂肪酸( short chain fatty acid,SCFA),腺苷( adenosine),约有1/2的同型半胱氨酸会通过依 在日常生活中通常被用作食物防腐剂.有研究发现,赖叶酸的甲基化循环途径分解为胱硫醚和半胱氨酸, 给大鼠注射丙酸能引起类似自闭症的社会行为障碍,而GSH是通过蛋氨酸转硫基途径合成的,半胱氨酸 其他类型的短链脂肪酸,如乙酸也可引起类似的行是GSH合成的限制氨基酸,因此,GSH的合成需要足 为异常此外,自闭症患者血清中肉毒碱(can-够的叶酸、蛋氨酸和SAM提供的半胱氨酸.自闭 ine)和丙酮酸( pyruvic acid)的含量明显降低,而丙氨症儿童体内的叶酸、蛋氨酸合成酶活性、GSH水平 酸和氨的量明显升高.肉毒碱在能量代谢中发挥明显降低,而同型半胱氨酸和SAH明显升高,且男 重要作用,线粒体的异常可能导致能量代谢异常,而孩体内GSH比女孩更低,同型半胱氨酸比女孩更高 丙氨酸和氨能够影响大脑的正常工作.通过磁共振这可能是男性患病率更高的一个原因m.SAM和 波谱分析( magnetic resonance spectroscopy,MRS)发GsH具有协同作用,它们之间相互影响决定了体内 现,自闭症儿童体内的能量代谢异常,患儿血液中乳的氧化还原水平,而体内氧化还原失去平衡可能导 酸明显增加,而脑中的N乙酰-天冬氨酸致自闭症17氧化还原失衡会引起活性氧 reactive ( N-acetyl- asparate,NAA)含量明显降低,表明自闭症 oxygen species.Ros)的产生,ROS在体内积累会对 儿童脑中出现神经代谢紊乱并且神经系统已经受到DNA、RNA、蛋白质、脂质、碳水化合物等产生化 定程度的损伤.此外,理论上认为在怀孕后期学修饰和功能改变,从而导致细胞功能出现障碍,而 到出生后早期,孩子需要大量的不饱和脂肪酸来维ROs能够被谷胱甘肽过氧化物酶及谷胱甘肽还原酶 持大脑的正常发育,然而,有研究发现自闭症患者血等GSH相关的酶清除I68.因此,改变自闭症患者体 液中 omega-3多不饱和脂肪酸,特别是二十二碳六烯内的氧化还原状态可能有助于自闭症的恢复 酸( docosahexaenoic acid,DHA)的量明显升高 (7)过敏和自体免疫自闭症与免疫关系密切, omega3/6的比例也明显升高13,但由于其选取的被约有60%的自闭症患者伴有一定程度的免疫异常症 试年龄多为12-18岁,并不能很好地说明自闭症发病状61,并有可能作为新的治疗靶点研究发现 早期的状况,其结果只能提示家长,要慎重考虑,是自体免疫性疾病与自闭症有关,自闭症患者家庭成 否给孩子补充不饱和脂肪酸 员中患有自体免疫性疾病的比例明显增多,约有 氧化还原平衡.自闭症患者体内的氧化水平要46%的自闭症患儿家庭成员中有两名以上曾患有自 高于正常人,而甲基化活动则明显比正常人少.自闭体免疫性疾病,患病人数越多则儿童患自闭症的几
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期 827 GSH 的量偏低, 而 GSSG 的比例偏高, GSH/GSSG 则 明显降低[167]. 有研究发现甲基代谢和叶酸代谢过程 能够影响 GSH/GSSG 的比例, 对稳定氧化还原状态 至关重要, 并且能够影响自由基的清除、体内氧化还 原的平衡、维持蛋白质氧化还原状态、酶的活性、细 胞膜的完整性、信号转导、解毒, 以及细胞的分化和 凋亡[168]. 脂肪酸代谢. 有研究发现自闭症患者血液中脂 肪酸水平明显异常. 一旦脂肪酸代谢出现异常, 或摄 入脂肪酸不足将会导致大脑发育异常, 增加患自闭 症的风险[169]. 脂肪酸代谢过程能够为机体提供大量 能量, 并且涉及多种脂肪酸的转变, 其中, 中、短链 脂肪酸不需载体可直接进入线粒体进行能量代谢, 而长链脂酰 CoA 需要肉毒碱转运才能进入线粒体参 与能量代谢. 丙酸(propionic acid, PPA)是一种由肠道微生物 代谢产生的短链脂肪酸(short chain fatty acid, SCFA), 在日常生活中通常被用作食物防腐剂. 有研究发现, 给大鼠注射丙酸能引起类似自闭症的社会行为障碍, 其他类型的短链脂肪酸, 如乙酸也可引起类似的行 为异常[170]. 此外, 自闭症患者血清中肉毒碱(carnitine)和丙酮酸(pyruvic acid)的含量明显降低, 而丙氨 酸和氨的量明显升高[171]. 肉毒碱在能量代谢中发挥 重要作用, 线粒体的异常可能导致能量代谢异常, 而 丙氨酸和氨能够影响大脑的正常工作. 通过磁共振 波谱分析(magnetic resonance spectroscopy, MRS)发 现, 自闭症儿童体内的能量代谢异常, 患儿血液中乳 酸明显增加 , 而脑中的 N- 乙 酰 - 天冬氨酸 (N-acetyl-asparate, NAA)含量明显降低, 表明自闭症 儿童脑中出现神经代谢紊乱并且神经系统已经受到 一定程度的损伤[172]. 此外, 理论上认为在怀孕后期 到出生后早期, 孩子需要大量的不饱和脂肪酸来维 持大脑的正常发育, 然而, 有研究发现自闭症患者血 液中 omega-3 多不饱和脂肪酸, 特别是二十二碳六烯 酸 (docosahexaenoic acid, DHA) 的量明显升高 , omega-3/6 的比例也明显升高[173], 但由于其选取的被 试年龄多为 12~18 岁, 并不能很好地说明自闭症发病 早期的状况, 其结果只能提示家长, 要慎重考虑, 是 否给孩子补充不饱和脂肪酸. 氧化还原平衡. 自闭症患者体内的氧化水平要 高于正常人, 而甲基化活动则明显比正常人少. 自闭 症的氧化还原甲基化假说(redox/methylation hypothesis)认为环境因素在遗传上敏感的个体更易引起氧 化应激反应异常, 导致异常的甲基化, 引起神经系统 发育延迟, 注意力缺陷和神经网络同步能力受损 等[174]. 除了自闭症孩子, 患有自闭症孩子的父母本 身就代谢异常, 他们的甲基化能力和依赖 GSH 的抗 氧化和解毒能力都出现了异常[175]. S-腺苷甲硫胺酸(S-adenosylmethionine, SAM)是 甲基供体, 脱去甲基后生成 S-腺苷高半胱氨酸 (S-adenosylhomocysteine, SAH), SAM/SAH 的比例可 以作为甲基化能力的指标, 在自闭症患儿体内, SAM 和 SAM/SAH 都显著降低, SAM/SAH 的降低引起 DNA, RNA, 蛋白质和磷脂的低甲基化 (hypomethylation), 导致基因和蛋白表达下降, 酶活性降 低和膜磷脂含量减少, 进而影响正常的细胞功能[168]. SAH 继续代谢可生成同型半胱氨酸(homocysteine)和 腺苷(adenosine), 约有 1/2 的同型半胱氨酸会通过依 赖叶酸的甲基化循环途径分解为胱硫醚和半胱氨酸, 而 GSH 是通过蛋氨酸转硫基途径合成的, 半胱氨酸 是GSH合成的限制氨基酸, 因此, GSH的合成需要足 够的叶酸、蛋氨酸和 SAM 提供的半胱氨酸[176]. 自闭 症儿童体内的叶酸、蛋氨酸合成酶活性、GSH 水平 明显降低, 而同型半胱氨酸和 SAH 明显升高, 且男 孩体内 GSH 比女孩更低, 同型半胱氨酸比女孩更高, 这可能是男性患病率更高的一个原因[177]. SAM 和 GSH 具有协同作用, 它们之间相互影响决定了体内 的氧化还原水平, 而体内氧化还原失去平衡可能导 致自闭症[178]. 氧化还原失衡会引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生, ROS 在体内积累会对 DNA、RNA、蛋白质、脂质、碳水化合物等产生化 学修饰和功能改变, 从而导致细胞功能出现障碍, 而 ROS 能够被谷胱甘肽过氧化物酶及谷胱甘肽还原酶 等 GSH 相关的酶清除[168]. 因此, 改变自闭症患者体 内的氧化还原状态可能有助于自闭症的恢复. (7) 过敏和自体免疫. 自闭症与免疫关系密切, 约有 60%的自闭症患者伴有一定程度的免疫异常症 状[86,179], 并有可能作为新的治疗靶点[180]. 研究发现 自体免疫性疾病与自闭症有关, 自闭症患者家庭成 员中患有自体免疫性疾病的比例明显增多, 约有 46%的自闭症患儿家庭成员中有两名以上曾患有自 体免疫性疾病, 患病人数越多则儿童患自闭症的几
段云峰等:自闭症的病因和治疗方法研究进展 率也越大,常见的自体免疫性疾病包括I型糖尿 hygiene hypothesis)”是建立在对农村和城市疾病分布 病、甲状腺机能低下症、乳糜泻、风湿性关节炎、系差异的观察之上的普遍哮喘和过敏性疾病的病因理 统性红斑狼疮、多发性硬化症等.推测自闭症也是自论9,流行病学调查显示,相对于发展中国家,清 体免疫性疾病的一种,其他如精神分裂症、抑郁症和洁环境条件较好的西方发达国家哮喘和过敏性疾病 强迫症等心理相关疾病也都与自体免疫相关18283,的发病率更高,提示过于清洁的环境使儿童远离微 并且在自闭症患者体内已检测到自体免疫相关抗体,生物和寄生虫,人体缺少微生物和寄生虫的刺激会 如神经轴突丝蛋白( neuron- axon filament protein)、胶影响免疫系统的发育,导致过敏和哮喘,而微生物是 质纤维酸性蛋白( glial fibrillary acidic protein)和髓鞘其中重要的影响因素93-.值得注意的是自闭症与 碱性蛋白( myelin basic protein)等物质的自体抗体,可过敏和哮喘具有相近的发病趋势、性别偏好和城乡差 能是自体抗体和细菌抗体相互作用引起的免疫反应异,并且都跟免疫系统密切相关,很可能是“太干净” 导致自闭症8.此外,一项大型研究对比了2431导致的.其机理可能是自闭症儿童从小生活的环 位自闭症患儿的母亲和653位未经选择的育龄妇女境过于干净,被微生物“接种”的机会变少,导致免疫 血液中脑反应性抗体的水平,发现自闭症患者母亲系统刺激不足,发育受阻碍,引起大脑发育异常,进 体内脑反应性抗体的水平可达对照组的4倍,且抗体而导致行为错乱、发育迟缓,影响语言和社会交往 多集中在与自闭症关系密切的额叶皮质、海马和小脑最终引发自闭症.自闭症的致病因素见图1 区1,较高的脑反应性抗体表明自体免疫水平较高 可能自闭症儿童的母亲的自体免疫水平会影响孩子 的自体免疫状态,进而引发自闭症 2自闭症的治疗方法 自闭症可能还与免疫因子和精氨酸加压素 目前,还没有治疗自闭症核心障碍的有效方法 ( arginine vasopressIn)等神经肽相关~,自闭症患儿然而,医生、科研人员和患儿家长尝试了多种治疗方 相比对照组血浆中细胞转化生长因子-β1法,积累了很多经验.常见的治疗方法有行为干预 ( transforming growth factor beta,TGFβ1)和白介素-法、特殊教育法、药物治疗法、生物医学干预法以及 23( interleukin23,IL-23)水平明显降低,并且TGFβ1,心理干预法等,其中,常用的是使用高度结构化的和 Ⅱ23和白介素-17(17, interleukin17)的含量与自密集的技巧性训练来帮助儿童发展社会和语言技能 闭症的严重程度负相关1,而热休克蛋白0heat的行为干预法,如应用行为分析.此外,还有 shock protein70,HSP-70)、细胞转化生长因子些有争议的治疗或干预方法,如补充和替代疗法 β2( transforming growth factor beta2,TGF阝2)、半胱天 ( complementary and alternative medicines).其中生物 显升商最近的一项研究再次表明,自闭症患者相关疗法包括:抗生素、抗真菌、抗病毒药物,同肠 血液中TGFB1的量显著低于对照组,自闭症与道药物,营养补充剂疗法,限制或特殊饮食疗法,分 TGF-B1的含量负相关.TGF-B1作为一种免疫抑制 泌素疗法,螯合疗法,高压氧疗法,静脉注射免疫球 细胞因子是维持体内免疫内稳态的关键,能够诱导蛋白疗法等,其他非生物相关疗法包括:听觉整合培 和激活T细胞,因此,TGF-B1在自闭症患者血液中的训、针灸疗法、颅骨疗法、器械辅助沟通疗法、按摩 低含量显示体内免疫状态异常1 和气功疗法、互动节拍器疗法、灵气疗法、自然疗法 免疫球蛋白水平在自闭症患者体内也存在异常,经颅刺激疗法和瑜伽等"0.据统计,约有 如免疫球蛋白IgG4在自闭症患者体内显著高于对照50%-70%的自闭症患者会采用生物相关疗法,但大 组,而IgG4是一种类似于lgE的与过敏有关的抑制多缺乏完整有效的安全性和有效性评估,仍需更多 性单价抗体,在慢性应激过程中发挥免疫调节作的系统性的研究和评估98.随着对人体微生物和自 用虽然,在过去的10年里,发现了很多与自闭闭症关系研究的发展,与之相对应的干预或治疗方 症相关的免疫异常,但还没有确切的生物标记物能法,如食物干预、益生菌以及粪菌移植等逐步显示出 够用于自闭症检测9n 其独特的安全性和有效性,是具有广泛应用前景的 自闭症也有可能与“讲卫生”有关.“卫生假说he生物干预方法 828
段云峰等: 自闭症的病因和治疗方法研究进展 828 率也越大[181], 常见的自体免疫性疾病包括Ⅰ型糖尿 病、甲状腺机能低下症、乳糜泻、风湿性关节炎、系 统性红斑狼疮、多发性硬化症等. 推测自闭症也是自 体免疫性疾病的一种, 其他如精神分裂症、抑郁症和 强迫症等心理相关疾病也都与自体免疫相关[182,183], 并且在自闭症患者体内已检测到自体免疫相关抗体, 如神经轴突丝蛋白(neuron-axon filament protein)、胶 质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein)和髓鞘 碱性蛋白(myelin basic protein)等物质的自体抗体, 可 能是自体抗体和细菌抗体相互作用引起的免疫反应 导致自闭症[184,185]. 此外, 一项大型研究对比了 2431 位自闭症患儿的母亲和 653 位未经选择的育龄妇女 血液中脑反应性抗体的水平, 发现自闭症患者母亲 体内脑反应性抗体的水平可达对照组的 4 倍, 且抗体 多集中在与自闭症关系密切的额叶皮质、海马和小脑 区[186], 较高的脑反应性抗体表明自体免疫水平较高, 可能自闭症儿童的母亲的自体免疫水平会影响孩子 的自体免疫状态, 进而引发自闭症. 自闭症可能还与免疫因子和精氨酸加压素 (arginine vasopressin)等神经肽相关[179], 自闭症患儿 相比对照组血浆中细胞转化生长因子 - 1 (transforming growth factor beta 1, TGF-1)和白介素- 23(interleukin 23, IL-23)水平明显降低, 并且 TGF-β1, IL-23 和白介素-17(IL-17, interleukin 17)的含量与自 闭症的严重程度负相关[187], 而热休克蛋白-70(heat shock protein 70, HSP-70) 、细胞转化生长因子 2(transforming growth factor beta 2, TGF-2)、半胱天 冬酶-7(caspase-7)以及干扰素-(interferon-, INF-)明 显升高[188]. 最近的一项研究再次表明, 自闭症患者 血液中 TGF-β1 的量显著低于对照组, 自闭症与 TGF-1 的含量负相关[66]. TGF-1 作为一种免疫抑制 细胞因子是维持体内免疫内稳态的关键, 能够诱导 和激活 T 细胞, 因此, TGF-1 在自闭症患者血液中的 低含量显示体内免疫状态异常[189]. 免疫球蛋白水平在自闭症患者体内也存在异常, 如免疫球蛋白 IgG4 在自闭症患者体内显著高于对照 组, 而 IgG4 是一种类似于 IgE 的与过敏有关的抑制 性单价抗体, 在慢性应激过程中发挥免疫调节作 用[190]. 虽然, 在过去的 10 年里, 发现了很多与自闭 症相关的免疫异常, 但还没有确切的生物标记物能 够用于自闭症检测[191]. 自闭症也有可能与“讲卫生”有关. “卫生假说(the hygiene hypothesis)”是建立在对农村和城市疾病分布 差异的观察之上的普遍哮喘和过敏性疾病的病因理 论[192], 流行病学调查显示, 相对于发展中国家, 清 洁环境条件较好的西方发达国家哮喘和过敏性疾病 的发病率更高, 提示过于清洁的环境使儿童远离微 生物和寄生虫, 人体缺少微生物和寄生虫的刺激会 影响免疫系统的发育, 导致过敏和哮喘, 而微生物是 其中重要的影响因素[193~195]. 值得注意的是自闭症与 过敏和哮喘具有相近的发病趋势、性别偏好和城乡差 异, 并且都跟免疫系统密切相关, 很可能是“太干净” 导致的[192]. 其机理可能是自闭症儿童从小生活的环 境过于干净, 被微生物“接种”的机会变少, 导致免疫 系统刺激不足, 发育受阻碍, 引起大脑发育异常, 进 而导致行为错乱、发育迟缓, 影响语言和社会交往, 最终引发自闭症. 自闭症的致病因素见图 1. 2 自闭症的治疗方法 目前, 还没有治疗自闭症核心障碍的有效方法. 然而, 医生、科研人员和患儿家长尝试了多种治疗方 法, 积累了很多经验. 常见的治疗方法有行为干预 法、特殊教育法、药物治疗法、生物医学干预法以及 心理干预法等, 其中, 常用的是使用高度结构化的和 密集的技巧性训练来帮助儿童发展社会和语言技能 的行为干预法, 如应用行为分析[196]. 此外, 还有一 些有争议的治疗或干预方法, 如补充和替代疗法 (complementary and alternative medicines). 其中生物 相关疗法包括: 抗生素、抗真菌、抗病毒药物, 胃肠 道药物, 营养补充剂疗法, 限制或特殊饮食疗法, 分 泌素疗法, 螯合疗法, 高压氧疗法, 静脉注射免疫球 蛋白疗法等, 其他非生物相关疗法包括: 听觉整合培 训、针灸疗法、颅骨疗法、器械辅助沟通疗法、按摩 和气功疗法、互动节拍器疗法、灵气疗法、自然疗法、 经颅刺激疗法和瑜伽等 [196,197]. 据统计 , 约 有 50%~70%的自闭症患者会采用生物相关疗法, 但大 多缺乏完整有效的安全性和有效性评估, 仍需更多 的系统性的研究和评估[198]. 随着对人体微生物和自 闭症关系研究的发展, 与之相对应的干预或治疗方 法, 如食物干预、益生菌以及粪菌移植等逐步显示出 其独特的安全性和有效性, 是具有广泛应用前景的 生物干预方法
中国科学:生命科学2015年第45卷第9期 21药物 每次中断都会复发,可能肠道中的某些微生物导致 目前,还没有针对自闭症的特效药.现用的药物了自闭症症状,如在万古霉素治疗后,肠道中的厌氧 并非针对自闭症的核心症状,而主要是一些抗精神球菌(4 naerobic cocci消失了,口服万古霉素不能 病药物,用于治疗焦虑、抑郁或强迫性精神障碍等, 进入血液系统,几乎不被人体吸收,而主要通过影响 用于改变5-HT和DA等神经生化系统,并且只是针 肠道微生物发挥作用,停药之后出现反复可能是肠 对部分自闭症症状.其中,利培酮( risperidone)和阿 道微生物产生了孢子,当停止使用万古霉素时,孢子 立哌唑 (aripiprazole)是唯一通过美国食品药品监督管活化为细菌继续影响肠道和神经系统,可产生孢子 理局( Food and Drug Administration,FDA认证的仅可的梭菌属最值得怀疑 用于5-16岁儿童的自闭症药物,其他选择性5HT再 需要注意的是,虽然某些抗生素不能被人体吸 摄取抑制剂西酞普兰( citalopram)、艾司西酞普兰收,但当肠道出现炎症、溃疡等异常时,它们也会进 入血液.此外,万古霉素和庆大霉素 gentamycin)通 ( escitalopram)和氟西汀( fluoxetine)等可以用于治疗自 常用于其他抗生素无效时的严重疾病,被认为是对 伤行为和重复行为等严重的行为问题20.治疗癫抗耐药菌的最后一道防线,一旦错误使用很容易引 痫症状的抗痉挛药物和治疗注意力缺陷障碍的药物起细菌耐药性所以,应慎重选择此类抗生素应用于 可有效地帮助自闭症患者减少冲动和多动,抗过敏自闭症治疗 的药物赛庚啶 cyproheptadine对自闭症症状也有所自闭为 缓解0.据估计,有47%的患儿使用这些药物2023食物 1998年曾报道使用分泌素( secretin)来干预自闭 对自闭症的常规治疗通常是基于行为疗法、饮食 症,并取得了一定的效果,但由于只有三个样本 疗法与药物治疗的组合疗法.而饮食疗法相比其他 随后的研究发现分泌素的效果并不显著,可能存在疗法易于掌握,风险和副作用相对较小,能够与其他 安慰剂效应,因此,并没有得以推广020.但是,疗法同时使用,所以更易被采用.适当的饮食能够帮 可能这种产生于肠道的激素将人们的关注点最终引助患者减轻痛苦,改善心理和胃肠道症状1.目前, 向了肠道对大脑的影响,为自闭症的治疗带来了新的已有多种饮食干预方法和理论,主要包括无麸质/无 希望. 酪蛋白饮食( gluten-free/casein- free diet,GF/CF)、特殊 虽然,医生会给自闭症患者开药,但药物并不能碳水化合物饮食( the specific carbohydrate diet,SCD)、 对自闭症的核心缺陷,即社交和沟通障碍起实质治肠道和心理综合征饮食( gut and psychology syndrome 疗作用.这些药物的有效性也低于其他类疾病,且都det,GAPS)、低草酸饮食 (low oxalate diet)、生酮饮食 具有一定的副作用,在儿童用药方面仍欠缺足够的( ketogenic diet)和法因戈尔德饮食 the Feingold diet) 临床经验,因此,有必要限制对自闭症患者做大等0.某些饮食方式对自闭症有一定的改善作用, 规模和长期用药治疗9 获得了一些患者家庭的认可,但其机制仍缺乏科学 根据,相应的研究也较欠缺,因此,只选取其中部分 2抗生素 饮食干预方法加以介绍 在发现一些自闭症的肠道症状后,人们开始尝 (1)无麸质/无酪蛋白饮食.自闭症儿童常伴有 试使用抗生素治疗肠道症状,并对自闭症症状也有食物不耐受或过敏,需要去除食谱中可能引起食物 所帮助.一些自闭症病人口服两种广泛用于厌氧菌不耐受和过敏的食物.人们发现减少或杜绝含有谷 感染的万古霉素 vancomycin)和甲硝锉( metronidazole蛋白和酪蛋白的食物能够减轻自闭症症状 或fagy)后都有一定的治疗效果.其中,万古霉GFCF饮食干预法就是从食物中去除面粉、小麦 素可能主要通过影响革兰氏阳性厌氧菌发挥作用,( Triticum aestivum)、大麦( Hordeum vulgare)、燕麦 高浓度的万古霉素还会清除艰难梭菌和大部分革兰( Avena sativa)可能含有谷蛋白的食物,并且杜绝所有 氏阴性厌氧菌2 奶和奶制品,包括牛奶、酸奶、奶酪以及奶昔等可能 万古霉素用于自闭症治疗时其有效性是短期的,含有酪蛋白的食物.有研究显示,有超过1/2的父母 旦停用后就会出现反复,并且在治疗的每个疗程,在严格限制孩子食物中的这两种蛋白质后自闭症症
中国科学: 生命科学 2015 年 第 45 卷 第 9 期 829 2.1 药物 目前, 还没有针对自闭症的特效药. 现用的药物 并非针对自闭症的核心症状, 而主要是一些抗精神 病药物, 用于治疗焦虑、抑郁或强迫性精神障碍等, 用于改变 5-HT 和 DA 等神经生化系统, 并且只是针 对部分自闭症症状. 其中, 利培酮(risperidone)和阿 立哌唑(aripiprazole)是唯一通过美国食品药品监督管 理局(Food and Drug Administration, FDA)认证的仅可 用于 5~16 岁儿童的自闭症药物, 其他选择性 5-HT 再 摄取抑制剂西酞普兰(citalopram)、艾司西酞普兰 (escitalopram)和氟西汀(fluoxetine)等可以用于治疗自 伤行为和重复行为等严重的行为问题[199,200]. 治疗癫 痫症状的抗痉挛药物和治疗注意力缺陷障碍的药物 可有效地帮助自闭症患者减少冲动和多动, 抗过敏 的药物赛庚啶(cyproheptadine)对自闭症症状也有所 缓解[201]. 据估计, 有 47%的患儿使用这些药物[202]. 1998 年曾报道使用分泌素(secretin)来干预自闭 症, 并取得了一定的效果, 但由于只有三个样本[203], 随后的研究发现分泌素的效果并不显著, 可能存在 安慰剂效应, 因此, 并没有得以推广[204,205]. 但是, 可能这种产生于肠道的激素将人们的关注点最终引 向了肠道对大脑的影响, 为自闭症的治疗带来了新的 希望. 虽然, 医生会给自闭症患者开药, 但药物并不能 对自闭症的核心缺陷, 即社交和沟通障碍起实质治 疗作用. 这些药物的有效性也低于其他类疾病, 且都 具有一定的副作用, 在儿童用药方面仍欠缺足够的 临床经验[206], 因此, 有必要限制对自闭症患者做大 规模和长期用药治疗[196]. 2.2 抗生素 在发现一些自闭症的肠道症状后, 人们开始尝 试使用抗生素治疗肠道症状, 并对自闭症症状也有 所帮助. 一些自闭症病人口服两种广泛用于厌氧菌 感染的万古霉素(vancomycin)和甲硝锉(metronidazole 或 flagyl)后都有一定的治疗效果[207]. 其中, 万古霉 素可能主要通过影响革兰氏阳性厌氧菌发挥作用, 高浓度的万古霉素还会清除艰难梭菌和大部分革兰 氏阴性厌氧菌[207]. 万古霉素用于自闭症治疗时其有效性是短期的, 一旦停用后就会出现反复, 并且在治疗的每个疗程, 每次中断都会复发, 可能肠道中的某些微生物导致 了自闭症症状, 如在万古霉素治疗后, 肠道中的厌氧 球菌(Anaerobic cocci)消失了[207]. 口服万古霉素不能 进入血液系统, 几乎不被人体吸收, 而主要通过影响 肠道微生物发挥作用, 停药之后出现反复可能是肠 道微生物产生了孢子, 当停止使用万古霉素时, 孢子 活化为细菌继续影响肠道和神经系统, 可产生孢子 的梭菌属最值得怀疑. 需要注意的是, 虽然某些抗生素不能被人体吸 收, 但当肠道出现炎症、溃疡等异常时, 它们也会进 入血液. 此外, 万古霉素和庆大霉素(gentamycin)通 常用于其他抗生素无效时的严重疾病, 被认为是对 抗耐药菌的最后一道防线, 一旦错误使用很容易引 起细菌耐药性. 所以, 应慎重选择此类抗生素应用于 自闭症治疗. 2.3 食物 对自闭症的常规治疗通常是基于行为疗法、饮食 疗法与药物治疗的组合疗法. 而饮食疗法相比其他 疗法易于掌握, 风险和副作用相对较小, 能够与其他 疗法同时使用, 所以更易被采用. 适当的饮食能够帮 助患者减轻痛苦, 改善心理和胃肠道症状[208]. 目前, 已有多种饮食干预方法和理论, 主要包括无麸质/无 酪蛋白饮食(gluten-free/casein-free diet, GF/CF)、特殊 碳水化合物饮食(the specific carbohydrate diet, SCD)、 肠道和心理综合征饮食(gut and psychology syndrome diet, GAPS)、低草酸饮食(low oxalate diet)、生酮饮食 (ketogenic diet)和法因戈尔德饮食(the Feingold diet) 等[208]. 某些饮食方式对自闭症有一定的改善作用, 获得了一些患者家庭的认可, 但其机制仍缺乏科学 根据, 相应的研究也较欠缺, 因此, 只选取其中部分 饮食干预方法加以介绍. (1) 无麸质/无酪蛋白饮食. 自闭症儿童常伴有 食物不耐受或过敏, 需要去除食谱中可能引起食物 不耐受和过敏的食物. 人们发现减少或杜绝含有谷 蛋白和酪蛋白的食物能够减轻自闭症症状 [209]. GF/CF 饮食干预法就是从食物中去除面粉、小麦 (Triticum aestivum)、大麦(Hordeum vulgare)、燕麦 (Avena sativa)可能含有谷蛋白的食物, 并且杜绝所有 奶和奶制品, 包括牛奶、酸奶、奶酪以及奶昔等可能 含有酪蛋白的食物. 有研究显示, 有超过 1/2 的父母 在严格限制孩子食物中的这两种蛋白质后自闭症症