摘 要: 孤獨(dú)癥譜系障礙(ASD)患病率不斷攀升,已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要挑戰(zhàn)之一。 除了社交互動(dòng)的持續(xù)損害和局限的、重復(fù)的興趣、活動(dòng)或行為模式這些核心癥狀之外,還會(huì)伴隨如胃腸道癥狀、易怒和攻擊行為、情緒問題、多動(dòng)癥狀、睡眠問題等,給照料者帶來沉重精神和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。 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(xiǎn)因素的潛在中介作用受到越來越多的關(guān)注。 臨床研究表明:改變腸道微生物生態(tài)失調(diào)不僅可改善 ASD 的胃腸癥狀,還可改善其適應(yīng)不良行為。 未來需要更多的研究探索腸道微生物對(duì)ASD 癥狀的影響,以期為臨床提供更多有力的證據(jù)。

　　關(guān)鍵詞: 孤獨(dú)癥; 腸道微生物; 益生菌; 益生元; 糞菌移植

　　孤獨(dú)癥譜系障礙 ( autism spectrum disorder,ASD)患病率不斷攀升,已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要挑戰(zhàn)之一。 在美國,2002 年時(shí)兒童中 ASD 的患病率約為1 / 150,但到 2018 年該數(shù)字已經(jīng)上升至 1 / 44[1]。 除了社交互動(dòng)的持續(xù)損害和局限的、重復(fù)的興趣、活動(dòng)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(huì)出現(xiàn)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(dòng)癥狀、睡眠問題等,給照料者帶來沉重精神和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。 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(zhǔn)的治療手段,對(duì)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(guān)鍵時(shí)期,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或人體研究均表明益生菌在兒童生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要的作用[2]。 近年來,腸道微生物作為 ASD 患者危險(xiǎn)因素的潛在中介作用受到越來越多的關(guān)注[3鄄5],有研究認(rèn)為:腸道微生物群和細(xì)菌種類的發(fā)育不足可作為預(yù)測 ASD 兒童的非侵入性標(biāo)志物[6]。 越來越多以改善腸道微生物為治療目標(biāo)的臨床研究表明:改變腸道微生物生態(tài)失調(diào)不僅可改善 ASD 的胃腸癥狀,還可改善其適應(yīng)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(yù)治療 ASD的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

　　1 微生物與 ASD

　　微生物群是居住在人體上和人體內(nèi)的整個(gè)微生物群落的統(tǒng)稱,包括細(xì)菌、真核病毒、真菌、原生動(dòng)物、古生菌和噬菌體。 由于細(xì)菌的數(shù)量比其他類群大得多,在某種程度上,微生物可以等同于細(xì)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(shù)以萬億計(jì)的微生物細(xì)胞,這些細(xì)胞的編碼基因是人類基因組的 100 倍[8鄄9]。 散布在人體內(nèi)的大量微生物對(duì)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(gè)復(fù)雜的雙向通信系統(tǒng),神經(jīng)、神經(jīng)內(nèi)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(zhì)。 胃腸道黏膜含有數(shù)百萬個(gè)神經(jīng)元,它們構(gòu)成腸神經(jīng)系統(tǒng)( enteric nervous system,ENS) 調(diào)節(jié)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(chǎn)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(fā)異常行為。 還有一些微生物群可以產(chǎn)生神經(jīng)活性化合物(如 5鄄HT和 GABA),這些神經(jīng)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(huán)中的皮質(zhì)醇水平,還可以激活腸道神經(jīng)元并通過迷走神經(jīng)影響大腦功能;此外,神經(jīng)活性化合物可以激活腸道免疫細(xì)胞,通過免疫通路與大腦互相影響。 迄今為止,已經(jīng)使用動(dòng)物模型和人類受試者進(jìn)行了有關(guān)腸道、陰道和口腔微生物組與 ASD 之間的聯(lián)系的大量研究。 孕產(chǎn)婦自身對(duì)后代早期腸道定植有重要影響,產(chǎn)前和圍生期母親微生物組的環(huán)境因素的顯著改變也會(huì)影響后代的微生物組成。

　　致病性口腔細(xì)菌一方面可通過異位轉(zhuǎn)移進(jìn)入腸道,另一方面則借助嗅覺神經(jīng)的介導(dǎo),通過血液傳播,破壞血腦屏障,經(jīng)由血管周圍空間和室周器官進(jìn)入大腦,導(dǎo)致大腦的神經(jīng)炎癥和代謝紊亂,這是口腔微生物引起 ASD 生態(tài)失調(diào)的可能作用機(jī)制。 口咽在 ASD 的病理中有重要的作用,因此Olsen 等[12] 認(rèn)為,另一種關(guān)于腸道微生物鄄大腦軸的交換通路也可能是由口咽介導(dǎo)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(huì)使一些有毒的細(xì)菌副產(chǎn)品進(jìn)入血液并到達(dá)大腦。 總之,ASD 疾病背景下,微生物組與大腦的相互作用機(jī)制復(fù)雜,包括遺傳因素與各種環(huán)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(jīng) 營 養(yǎng) 因 子 ( brain鄄derived neurotrophic factors,BDNFs)等表觀遺傳機(jī)制來解釋。

　　2 腸道微生物干預(yù)在 ASD 中的應(yīng)用

　　根據(jù)美國食品和藥品監(jiān)督管理局(FDA)和世界衛(wèi)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(dú)使用或在配方中使用時(shí),會(huì)表現(xiàn)出不同的效果,并且存在個(gè)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(jìn)體內(nèi)有益菌的代謝和增殖,從而改善宿主健康的有機(jī)物質(zhì)。 許多研究證明,益生菌有助于調(diào)整腸道細(xì)菌的豐度,穩(wěn)定腸道屏障,調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),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(xiàng)研究證實(shí)了益生元在 ASD 癥狀改善中的積極作用[17鄄18]。 ASD 動(dòng)物模型研究和臨床研究均表明,腸道微生物干預(yù)可能是一種頗具潛力的治療方法。

　　2.1 動(dòng)物研究

　　大量的基礎(chǔ)研究結(jié)果支持益生菌對(duì) ASD 相關(guān)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(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生,改善新生幼鼠體內(nèi)脂多糖誘導(dǎo)的腸道炎癥。 在同樣的背景下,Wang 等[20] 進(jìn)行的一項(xiàng)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(xiàn) ASD相關(guān)行為。 該研究中,每 24 小時(shí)給予雙歧桿菌和乳酸菌1 次,持續(xù)21 天,可降低子代 ASD 的發(fā)病率,并抑制促炎因子的干擾素鄄6 和干擾素鄄17A 的產(chǎn)生,這些促炎因子是通過母體免疫激活誘導(dǎo) ASD 的關(guān)鍵細(xì)胞因子。 Chen[21] 等發(fā)現(xiàn),對(duì) ASD 小鼠模型進(jìn)行體外腸道菌群移植后,其焦慮樣行為和重復(fù)行為明顯改善,并且血清趨化因子水平顯著提高。Ansary 等[22]對(duì) 50 只幼齡倉鼠進(jìn)行了一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中,先用克林霉素和丙酸(PPA)誘發(fā)了類似 ASD 的行為,然后研究補(bǔ)充雙歧桿菌和乳酸桿菌混合菌的效果。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn):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(jìn)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(zhuǎn)的 ASD 行為之間的聯(lián)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(xiàn)也很明顯,表現(xiàn)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(fù)正常。 Buffington 等[24] 的研究發(fā)現(xiàn),宿主遺傳學(xué)和微生物組相互共同作用可調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)育障礙小鼠模型中的不良適應(yīng)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(dǎo)的代謝物為基礎(chǔ)的治療,可改善ASD 小鼠的社交缺陷,但對(duì)其過度活動(dòng)行為無改善作用。 這些結(jié)果均支持了 ASD 小鼠模型中腸道微生物群與大腦的聯(lián)系,為腸道微生物干預(yù)在 ASD 患者中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

　　2.2 臨床研究

　　最初關(guān)于腸道微生物治療 ASD 的兩項(xiàng)研究在干預(yù)前后只評(píng)估了腸道微生物改變,未評(píng)估臨床癥狀的改善[25鄄26]。 之后有數(shù)項(xiàng)研究證實(shí)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(duì) 5鄄9 歲的 30 名ASD 兒童的開放研究證實(shí),益生菌干預(yù)后,不僅腸道微生物發(fā)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(duì) 4 ~ 11 歲的 30 名ASD 開展了一項(xiàng)為期 6 周的隨機(jī)雙盲對(duì)照研究,該研究第一次評(píng)估限制飲食和益生元干預(yù)對(duì) ASD 中腸道微生物成分和代謝活性的影響,發(fā)現(xiàn)限制飲食組益生元治療后,反社會(huì)性行為得分的顯著降低,首次證明限制飲食和益生元干預(yù)之間的協(xié)同作用。Yap 等[16]的研究證實(shí)了 ASD 患兒飲食與微生物組的重要關(guān)系,研究數(shù)據(jù)支持 ASD 診斷與其局限的興趣和飲食多樣性較低有關(guān),ASD 的微生物群差異可能反映了與診斷特征相關(guān)的飲食偏好。

　　Wang 等[17]對(duì) 5 ~ 9 歲的 ASD 兒童進(jìn)行安慰劑對(duì)照研究發(fā)現(xiàn),益生菌和益生元聯(lián)合干預(yù) 12 個(gè)月后,患兒言語、交流和社交得分顯著改善。 Kong 等[28]對(duì) 35 名年齡在3 ~ 20 歲(中位數(shù) = 10郾 30 歲)的 ASD 患者進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照、兩階段試驗(yàn)。 受試者被隨機(jī)分配服用植物乳桿菌 PS128 益生菌組或安慰劑組,研究持續(xù) 28 周;從第 16 周開始,兩組患者均開始加用催產(chǎn)素。 該研究發(fā)現(xiàn),與安慰劑組的患者相比,益生菌和催產(chǎn)素聯(lián)合治療組患者孤獨(dú)癥行為評(píng)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(xiàng)有關(guān)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(xì)菌和萬古霉素、標(biāo)準(zhǔn)化人類腸道微生物群和低劑量胃酸抑制劑 4 個(gè)關(guān)鍵部分。

　　研究結(jié)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(tuán)隊(duì)兩年后對(duì)參與者的隨訪結(jié)果提示,大部分被試胃腸道癥狀的改善繼續(xù)維持,ASD 相關(guān)癥狀在治療結(jié)束后得到了更大的改善[30]。 但有三項(xiàng)研究[14, 31鄄32]認(rèn)為,腸道微生物干預(yù)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(yù)最多,益生元干預(yù)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(jié)構(gòu),重建其生態(tài)平衡,下調(diào)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(bǔ)充劑在形式、劑量、菌株和菌株組合方面有所不同,但多數(shù)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(yàn)中干預(yù)兒童的年齡范圍不同,無法得出明確的結(jié)論,但卻揭示了一個(gè)明確的趨勢(shì),即腸道微生物干預(yù)可能有益于ASD 臨床癥狀的改善。

　　3 小 結(jié)

　　ASD 患病率增長令人震驚,疾病給家庭和社會(huì)帶來巨大的負(fù)擔(dān)。 近年來,腸道微生物成為 ASD 的重要研究領(lǐng)域之一,以腸道微生物為靶目標(biāo)的干預(yù)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(yù)所使用的有益菌種類、菌株比例、劑量和干預(yù)時(shí)間不一致,這就無法明確哪種有益菌株對(duì)ASD 患者幫助最大,以及使用多大劑量、治療多長時(shí)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(duì)比高低不同劑量療效的差異,比較不同干預(yù)時(shí)長對(duì)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(nèi),實(shí)現(xiàn) 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(shí)施糞菌移植供體選擇成本高,且供體腸道菌群的異質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致不同的臨床反應(yīng),如何實(shí)現(xiàn)有效的移植具有挑戰(zhàn)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(huì)伴隨更多的適應(yīng)不良行為;ASD 的 特 殊 類 型 如 阿 斯 伯 格 綜 合 征 ( AspergerSyndrome),其臨床表現(xiàn)與典型孤獨(dú)癥有諸多異同,目前腸道微生物干預(yù)研究并未對(duì) ASD 的亞型加以區(qū)分,少數(shù)腸道微生物干預(yù)研究未得出陽性結(jié)果,可能是因?yàn)槟c道微生物干預(yù)僅對(duì)其某些亞型有效。 此外,目前對(duì)腸道微生物干預(yù)時(shí)間總體較短,需要長期的縱向研究探索腸道微生物干預(yù)對(duì) ASD 的長遠(yuǎn)益處。

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　　作者：趙英欣1,2,何凡1,2,鄭毅1,2