摘 要: 孤獨癥譜系障礙(ASD)患病率不斷攀升,已成為現代醫學的主要挑戰之一。 除了社交互動的持續損害和局限的、重復的興趣、活動或行為模式這些核心癥狀之外,還會伴隨如胃腸道癥狀、易怒和攻擊行為、情緒問題、多動癥狀、睡眠問題等,給照料者帶來沉重精神和經濟負擔。 ASD 病因尚不明確,目前 ASD 的治療主要是行為治療,尚無有效藥物可以治療其核心癥狀。 近年來,腸道微生物作為 ASD 患者危險因素的潛在中介作用受到越來越多的關注。 臨床研究表明:改變腸道微生物生態失調不僅可改善 ASD 的胃腸癥狀,還可改善其適應不良行為。 未來需要更多的研究探索腸道微生物對ASD 癥狀的影響,以期為臨床提供更多有力的證據。

　　關鍵詞: 孤獨癥; 腸道微生物; 益生菌; 益生元; 糞菌移植

　　孤獨癥譜系障礙 ( autism spectrum disorder,ASD)患病率不斷攀升,已成為現代醫學的主要挑戰之一。 在美國,2002 年時兒童中 ASD 的患病率約為1 / 150,但到 2018 年該數字已經上升至 1 / 44[1]。 除了社交互動的持續損害和局限的、重復的興趣、活動或行為模式這些核心癥狀之外,伴隨年齡的增長,ASD 患者還會出現各種各樣的伴隨癥狀,如胃腸道癥狀、易怒和攻擊行為、情緒問題、多動癥狀、睡眠問題等,給照料者帶來沉重精神和經濟負擔。 ASD 病因尚不明確,需要更好地了解這種疾病,找到治療其癥狀的方法。

　　目前 ASD 的治療主要是行為治療,尚無有效藥物可以治療其核心癥狀,由于缺乏精準的治療手段,對患者的幫助有限。 兒童特別是嬰幼兒期是正常菌群建立的關鍵時期,動物實驗或人體研究均表明益生菌在兒童生長發育過程中發揮重要的作用[2]。 近年來,腸道微生物作為 ASD 患者危險因素的潛在中介作用受到越來越多的關注[3鄄5],有研究認為:腸道微生物群和細菌種類的發育不足可作為預測 ASD 兒童的非侵入性標志物[6]。 越來越多以改善腸道微生物為治療目標的臨床研究表明:改變腸道微生物生態失調不僅可改善 ASD 的胃腸癥狀,還可改善其適應不良行為,這為該疾病的治療提供了一線希望[7]。 本文就腸道微生物干預治療 ASD的最新研究進展進行綜述。

　　1 微生物與 ASD

　　微生物群是居住在人體上和人體內的整個微生物群落的統稱,包括細菌、真核病毒、真菌、原生動物、古生菌和噬菌體。 由于細菌的數量比其他類群大得多,在某種程度上,微生物可以等同于細菌,以此類推,腸道微生物和腸道菌群也是等同的概念。人體擁有數以萬億計的微生物細胞,這些細胞的編碼基因是人類基因組的 100 倍[8鄄9]。 散布在人體內的大量微生物對健康既有治療作用,也有致病作用,這取決于微生物的組成[10]。 腸鄄腦軸是腸與腦之間的一個復雜的雙向通信系統,神經、神經內分泌、免疫和體液通路是腸道微生物與大腦之間雙向交流的潛在介質。 胃腸道黏膜含有數百萬個神經元,它們構成腸神經系統( enteric nervous system,ENS) 調節胃腸功能。

　　ASD 患者腸道通透性增加, 稱為 “ 腸漏冶。 Needham 等[11] 研究顯示,許多 ASD 患者代謝狀況存在異常,某些微生物(如乳酸桿菌)產生的代謝物如短鏈脂肪酸( short chain fatty acids, SCFAs)可穿過“腸漏冶 影響大腦功能并誘發異常行為。 還有一些微生物群可以產生神經活性化合物(如 5鄄HT和 GABA),這些神經活性化合物可直接影響下丘腦鄄垂 體鄄腎 上 腺 軸 ( hypothalamic鄄pituitary鄄adrenalaxis, HPA axis)并增加循環中的皮質醇水平,還可以激活腸道神經元并通過迷走神經影響大腦功能;此外,神經活性化合物可以激活腸道免疫細胞,通過免疫通路與大腦互相影響。 迄今為止,已經使用動物模型和人類受試者進行了有關腸道、陰道和口腔微生物組與 ASD 之間的聯系的大量研究。 孕產婦自身對后代早期腸道定植有重要影響,產前和圍生期母親微生物組的環境因素的顯著改變也會影響后代的微生物組成。

　　致病性口腔細菌一方面可通過異位轉移進入腸道,另一方面則借助嗅覺神經的介導,通過血液傳播,破壞血腦屏障,經由血管周圍空間和室周器官進入大腦,導致大腦的神經炎癥和代謝紊亂,這是口腔微生物引起 ASD 生態失調的可能作用機制。 口咽在 ASD 的病理中有重要的作用,因此Olsen 等[12] 認為,另一種關于腸道微生物鄄大腦軸的交換通路也可能是由口咽介導的。 Fiorentino 等[13]研究顯示,一些 ASD 患者血腦屏障存在異常滲透,這會使一些有毒的細菌副產品進入血液并到達大腦。 總之,ASD 疾病背景下,微生物組與大腦的相互作用機制復雜,包括遺傳因素與各種環境因素之間的相互作用,其中有一些可以通過 SCFAs 和腦源性神經 營 養 因 子 ( brain鄄derived neurotrophic factors,BDNFs)等表觀遺傳機制來解釋。

　　2 腸道微生物干預在 ASD 中的應用

　　根據美國食品和藥品監督管理局(FDA)和世界衛生組織(WHO)的定義,益生菌是適量使用可使宿主健康受益的活性微生物。 益生菌在單獨使用或在配方中使用時,會表現出不同的效果,并且存在個體差異。 最常用的益生菌包括乳酸菌和雙歧桿菌,酵母菌類、鏈球菌類和乳球菌類的非致病性物種也比較常用。 益生元指一些不被宿主消化吸收卻能夠選擇性地促進體內有益菌的代謝和增殖,從而改善宿主健康的有機物質。 許多研究證明,益生菌有助于調整腸道細菌的豐度,穩定腸道屏障,調節免疫系統,降低腸道炎癥,改善炎癥性腸病的胃腸道癥狀和行為[14鄄16]。 還有兩項研究證實了益生元在 ASD 癥狀改善中的積極作用[17鄄18]。 ASD 動物模型研究和臨床研究均表明,腸道微生物干預可能是一種頗具潛力的治療方法。

　　2.1 動物研究

　　大量的基礎研究結果支持益生菌對 ASD 相關胃腸道癥狀的積極作用。 Benton 等[19]研究顯示,乳酸菌能夠通過降低新生大鼠腸道 IL鄄8水平,影響腸道炎癥細胞因子和趨化因子的產生,改善新生幼鼠體內脂多糖誘導的腸道炎癥。 在同樣的背景下,Wang 等[20] 進行的一項研究表明,在小鼠中,懷孕期間口服益生菌可以防止其后代出現 ASD相關行為。 該研究中,每 24 小時給予雙歧桿菌和乳酸菌1 次,持續21 天,可降低子代 ASD 的發病率,并抑制促炎因子的干擾素鄄6 和干擾素鄄17A 的產生,這些促炎因子是通過母體免疫激活誘導 ASD 的關鍵細胞因子。 Chen[21] 等發現,對 ASD 小鼠模型進行體外腸道菌群移植后,其焦慮樣行為和重復行為明顯改善,并且血清趨化因子水平顯著提高。Ansary 等[22]對 50 只幼齡倉鼠進行了一項有趣的實驗,在實驗中,先用克林霉素和丙酸(PPA)誘發了類似 ASD 的行為,然后研究補充雙歧桿菌和乳酸桿菌混合菌的效果。

　　結果發現:益生菌可以重建腸道微 生 物 平 衡, 減 少 ASD 樣 的 興 奮/ 抑 制 失 衡。Hsiao 等[23]也進行了類似的研究探索母親的免疫激活與使用益生菌可以逆轉的 ASD 行為之間的聯系。該研究表明,給懷孕的小鼠注射免疫刺激劑后,其后代的腸道屏障完整性受到影響,這種不平衡在其血清代謝物中表現也很明顯,表現出 ASD 行為。 每日注射擬桿菌成功地使子代血清代謝物、腸道微生物群組成和行為癥狀恢復正常。 Buffington 等[24] 的研究發現,宿主遺傳學和微生物組相互共同作用可調節神經發育障礙小鼠模型中的不良適應行為。 此外,該研究還證明,精確的微生物治療(羅伊氏乳桿菌)或微生物誘導的代謝物為基礎的治療,可改善ASD 小鼠的社交缺陷,但對其過度活動行為無改善作用。 這些結果均支持了 ASD 小鼠模型中腸道微生物群與大腦的聯系,為腸道微生物干預在 ASD 患者中的應用提供了理論基礎。

　　2.2 臨床研究

　　最初關于腸道微生物治療 ASD 的兩項研究在干預前后只評估了腸道微生物改變,未評估臨床癥狀的改善[25鄄26]。 之后有數項研究證實了腸道微生物改變不僅可改善其胃腸道癥狀,還能改善其社交和行為癥狀。 Shaaban 等對 5鄄9 歲的 30 名ASD 兒童的開放研究證實,益生菌干預后,不僅腸道微生物發生有益改變,胃腸道癥狀和臨床癥狀也有顯著改善[27]。 Grimaldi 等[18] 對 4 ~ 11 歲的 30 名ASD 開展了一項為期 6 周的隨機雙盲對照研究,該研究第一次評估限制飲食和益生元干預對 ASD 中腸道微生物成分和代謝活性的影響,發現限制飲食組益生元治療后,反社會性行為得分的顯著降低,首次證明限制飲食和益生元干預之間的協同作用。Yap 等[16]的研究證實了 ASD 患兒飲食與微生物組的重要關系,研究數據支持 ASD 診斷與其局限的興趣和飲食多樣性較低有關,ASD 的微生物群差異可能反映了與診斷特征相關的飲食偏好。

　　Wang 等[17]對 5 ~ 9 歲的 ASD 兒童進行安慰劑對照研究發現,益生菌和益生元聯合干預 12 個月后,患兒言語、交流和社交得分顯著改善。 Kong 等[28]對 35 名年齡在3 ~ 20 歲(中位數 = 10郾 30 歲)的 ASD 患者進行了一項隨機、雙盲、安慰劑對照、兩階段試驗。 受試者被隨機分配服用植物乳桿菌 PS128 益生菌組或安慰劑組,研究持續 28 周;從第 16 周開始,兩組患者均開始加用催產素。 該研究發現,與安慰劑組的患者相比,益生菌和催產素聯合治療組患者孤獨癥行為評定量表(Autism Behavior Checklist,ABC)和臨床總體印象量表(Clinical Global Impress Scale,CGI)得分顯著改善。 Kang 等[29]開展了一項有關糞菌移植(fecalmicrobiota transplant,FMT)的開拓性研究,使用正常兒童糞便制劑治療 7 ~ 16 歲 ASD 兒童,治療方案包括口服萬古霉素、口服沖腸劑以去除大部分腸道細菌和萬古霉素、標準化人類腸道微生物群和低劑量胃酸抑制劑 4 個關鍵部分。

　　研究結果顯示,治療后ASD 核心癥狀(包括社交技能缺陷、行為癥狀等)顯著改善。 更加振奮的是,該研究團隊兩年后對參與者的隨訪結果提示,大部分被試胃腸道癥狀的改善繼續維持,ASD 相關癥狀在治療結束后得到了更大的改善[30]。 但有三項研究[14, 31鄄32]認為,腸道微生物干預后,ASD 臨床癥狀無改善。總體來說,目前腸道微生物治療 ASD 的研究中,益生菌干預最多,益生元干預和糞菌移植研究較罕見。 這些研究證明了益生菌通過改善腸道微生物的結構,重建其生態平衡,下調胃腸道炎癥和腸道屏障通透性,從而改善 ASD 的胃腸道癥狀和行為癥狀。 盡管研究中使用的益生菌補充劑在形式、劑量、菌株和菌株組合方面有所不同,但多數研究都顯示了有益的效果,包括顯著改善 ASD 胃腸道癥狀和社交行為等核心癥狀。 此外,不同年齡段兒童腸道微生物組成有所差異,而在不同的臨床試驗中干預兒童的年齡范圍不同,無法得出明確的結論,但卻揭示了一個明確的趨勢,即腸道微生物干預可能有益于ASD 臨床癥狀的改善。

　　3 小 結

　　ASD 患病率增長令人震驚,疾病給家庭和社會帶來巨大的負擔。 近年來,腸道微生物成為 ASD 的重要研究領域之一,以腸道微生物為靶目標的干預研究已取得了初步成果,為臨床治療提供了極有前景的視角。 盡管前景看好,但研究存在諸多問題,目前研究中干預所使用的有益菌種類、菌株比例、劑量和干預時間不一致,這就無法明確哪種有益菌株對ASD 患者幫助最大,以及使用多大劑量、治療多長時間更有益于癥狀的改善。 未來研究中可明確不同菌株的確切比例,對比高低不同劑量療效的差異,比較不同干預時長對療效的影響等。 糞菌移植通過將健康供體的腸道微生物移植到患者體內,實現 ASD 患兒腸道微生物組正常化,是改善 ASD 兒童胃腸道癥狀和行為癥狀的潛在途徑,但實施糞菌移植供體選擇成本高,且供體腸道菌群的異質性會導致不同的臨床反應,如何實現有效的移植具有挑戰性。 ASD患兒中約 3 / 4 存在智力落后,相比智力正常的 ASD患兒,智力落后本身會伴隨更多的適應不良行為;ASD 的 特 殊 類 型 如 阿 斯 伯 格 綜 合 征 ( AspergerSyndrome),其臨床表現與典型孤獨癥有諸多異同,目前腸道微生物干預研究并未對 ASD 的亞型加以區分,少數腸道微生物干預研究未得出陽性結果,可能是因為腸道微生物干預僅對其某些亞型有效。 此外,目前對腸道微生物干預時間總體較短,需要長期的縱向研究探索腸道微生物干預對 ASD 的長遠益處。

　　參考文獻

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　　作者：趙英欣1,2,何凡1,2,鄭毅1,2