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肠道菌群失调或与孤独症的发病有关?

2021-04-08 14:21:04 来源:新华每日电讯

由于个体差异大,病因和发病机制尚未明确,孤独症(即自闭症)被国际学术期刊《Science》列为全球最前沿的125个科学问题之一。

语言交流和社会交往能力受损、重复刻板行为、兴趣狭窄……每一个孤独症患者的背后,是对这一疑难杂症的顽强抗争。

抗争的不仅是一个个普通家庭,还有各国科学家——肠道菌群失调或与孤独症的发病有关,是当前研究中的一派观点。

不久前,北京大学基础医学院和中国科学院北京基因组研究所研究团队,在国际学术期刊《科学进展》上发表论文指出,孤独症儿童肠道菌群失衡,导致其肠道解毒功能受损和机体毒素蓄积,进而导致线粒体功能障碍,这或与孤独症的发病原因有关。

这一研究成果是怎样发现的?肠道菌群失衡“致病”新机制的发现,有着怎样的意义?在孤独症的治疗上给人以怎样的启示和可能?带着一系列问题,新华每日电讯记者深入采访了权威专家。

孤独症儿童肠道菌群存在明显缺陷

孤独症谱系障碍(autismspectrumdisorder,ASD)是一类复杂的神经发育障碍,患者常见智力障碍、语言发育障碍、胃肠道问题、睡眠障碍和癫痫等症状。

近年来,在孤独症、阿尔茨海默症、抑郁症等疾病研究领域,一个较前沿的方向是将发病原因聚焦在“脑-肠轴”的影响机制,探索肠道菌群对神经系统疾病的影响。研究发现,孤独症儿童的肠道菌群通常失调,但肠道菌群失调和孤独症是怎样的因果关系?肠道菌群如何参与孤独症的发病机制?一系列问题亟待探索。

2岁半时被确诊为孤独症的丁丁,有敲头、打人等严重自伤和伤人行为,在肠绞痛时表现得最为严重。北京大学基础医学院医学生物信息学系副教授王娟介绍,经过两年的肠道调整,丁丁目前能够在幼儿园普通班独立上学了。

王娟认为,肠道就像人体健康的守护屏障,健康的肠道菌群能分解毒素,保护线粒体功能免受损伤。失衡的肠道菌群因为不能有效分解一些毒素,使得线粒体功能受损。王娟团队与中国科学院北京基因组研究所副研究员康禹团队近期合作的研究发现,孤独症儿童肠道菌群在解毒酶和通路方面有明显缺陷。

研究人员发现,环境毒素暴露是孤独症致病的重要环境因素。肠道菌群对人体来说是一道重要的解毒屏障。孤独症儿童肠道菌群解毒功能的降低,可以导致其对环境毒素暴露更敏感,毒素蓄积进入血液,损伤细胞的线粒体功能,进而导致孤独症的相关症状。患儿体内的解毒酶越少,线粒体功能紊乱的标志物检出越多,患儿表现出的孤独症症状越严重。

宏基因组测序研究开启新方向

宏基因组也称微生物环境基因组,是指环境中全部微小生物遗传物质的总和,也有“人类第二基因组之称”。目前一些研究发现,除了单基因遗传病,其他大部分疾病都能在宏基因组方面找到异常。

王娟、康禹等人的研究基于宏基因组测序开展,研究团队招募了39名孤独症儿童,以及3至8岁年龄性别相匹配的40名对照组儿童,对这79份肠道菌群样本进行了采样和宏基因组测序。

王娟介绍,即使在健康人群中,肠道菌群也在不同个体间存在高度异质性,研究团队开发了一种新型的宏基因组分析策略——“类配对分析法”,将具有相似代谢背景的孤独症组和对照组个体一一配对。这种配对分析方法,类似于基因研究中的双胞胎分析(twinsstudy),降低了个体之间饮食、遗传因素导致的肠道菌群差异。分析发现,在孤独症儿童中肠道菌群解毒功能受损,解毒酶缺乏。

研究者定量测量了两组儿童的尿液有机酸浓度,并将该浓度与肠道微生物解毒酶做了相关性分析。结果显示,一些线粒体标记物与孤独症儿童肠道微生物解毒酶呈显著负相关,因此认为肠道微生物解毒酶与线粒体保护、解毒功能有关。在孤独症中,肠道菌群解毒功能的缺失,可能影响机体的线粒体功能,而线粒体功能受损被证实是主要的生理功能障碍。

“此前流行病学研究发现,毒素暴露是孤独症的一个主要环境因素,孤独症儿童肠道解毒功能受损解释了为什么孤独症患者对毒素暴露更敏感,以及肠道菌群是如何参与孤独症的发病机制。”王娟说,基于解毒酶的诊断模型,对孤独症具有较好的诊断效果,这一发现可能为孤独症的研究和干预策略提供新的方向。

上海交通大学医学院附属新华医院主任医师、教授李斐认为,王娟教授课题组的研究基于孤独症人群的宏基因组数据,采用全新的分析策略,研究发现解毒酶的诊断模型可将孤独症个体与对照组准确区分开,并进一步揭示肠道菌群毒素累积和线粒体功能障碍参与孤独症发病的一种可能的新机制。

多方努力探究孤独症未解之谜

王娟对孤独症的研究,与自身的经历密不可分。

2007年底,王娟的儿子出生了,孩子虎头虎脑,很是可爱。在孩子2岁之前,聪明伶俐,学什么都快。7个月就能叫妈妈、爸爸。1周岁的时候去照相,可以按照指令摆各种姿势。

然而,到了2岁半,王娟开始发觉有些不对劲,孩子开始有一些重复刻板行为,喜欢对着空气用手指画圈,语言能力、社交能力都出现倒退,去医院却查不出原因。2011年,儿子在北京大学第六医院被诊断为孤独症,只能通过行为学干预的方式进行训练。从2014年起,王娟就把研究重心转向了孤独症方向,在基因因素之外,王娟更关心环境因素的影响。

2016年,在知名神经生理学家韩济生院士的主持下,北京大学医学部孤独症研究中心成立,中心整合了校本部、医学部及临床医院等十余家单位资源,学科覆盖神经科学、精神病学、妇幼保健学、遗传学、生物信息学、生殖医学、流行病学、药学,致力于孤独症的预防、诊断与康复,是国内率先从生物医学角度建立的孤独症研究中心。目前,王娟是该研究中心秘书长。

孤独症作为一种复杂的发育障碍,一直以来病因并不十分明确。尽管通常认为遗传因素起主导作用,但因受多个基因突变的影响,仅从人类基因测序方面对孤独症发病进行追踪解释并不容易。例如,同卵双胞胎的孤独症共同发病率约为80%到90%,但遗传因素到底起多大作用,以及与环境因素如何相互作用,仍存在较大争议。目前已找到明确的基因突变点位的孤独症患者仍属少数,孤独症的病因之谜仍然有待进一步破解。

专家建议关注患儿肠道营养护理

值得注意的是,从全球来看,孤独症发病率呈上升趋势。大部分孤独症患儿伴有不同程度智力发育落后,给家庭和社会带来沉重负担。

一项重庆市的孤独症儿童疾病负担研究显示,孤独症儿童康复训练费用与药物治疗总费用占家庭总收入的75%。黑龙江省2016年调查数据显示,孤独症儿童康复治疗总费用达到每年6.44万元。如果能够得到早期的诊断和治疗,将极大地帮助症状改善。

康禹认为,从发病机制来说,孤独症不是单纯的精神疾病,是神经和生理异常导致的发育障碍,其中重要的环境因素之一就是毒素代谢。她希望在治疗手段上,未来能探索以生物医学为基础,矫正患者神经生理障碍的对因治疗,例如修复肠道的解毒功能,为孤独症的治疗提供新思路。

在对孤独症和其他疾病的营养护理上,未来也有更多的探索空间。比如,孤独症患儿肠道内和正常人相比多糖含量更高,单糖含量低,这可能会对肠道菌群的类型产生影响。因此,在营养护理方面,还有待进一步研究和精细化。

“家长和医生应及时关注患儿的胃肠道疾病,帮助缓解生理不适,纠正消化吸收障碍,进而提高学习和生活能力。”王娟建议。

不过,王娟认为,肠道菌群的形成机制复杂,个体之间差异显著,调节肠道菌群并不容易,因此,当前研究并不支持靠简单补充市面上的益生菌保健品等对孤独症起到防治作用的观点,患儿家长还需理性解读科研进展。本报记者李斌、林苗苗

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