孤独症谱系障碍的病因学研究进展

侯梅，孙殿荣，王珂

孤独症谱系障碍(autistic spectrum disorders,ASD)代表了广泛性发育障碍谱系，特征性功能障碍涉及3个行为领域：社会交往；语言、沟通和想象性活动；兴趣和活动范围。ASD诊断主要基于临床行为学，参照美国精神病协会精神疾病诊断和统计手册第4版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,DSM-Ⅳ)[1-2]，ASD分为3个亚群：孤独症(autistic disorder,AD)、Asperger综合征(Asperger syndrome,AS)以及不典型发育障碍(pervasive developmental disorder-not otherwise specified,PDD-NOS)。

ASD的病因学特点与智力残疾和脑瘫的病因学特点类似，涉及多种遗传学和非遗传学因子，临床表现为原发性单纯性ASD或多种综合征性ASD。ASD个体的病因学诊断较困难，病因明确者仅占少数，75%～80%的患者病因不明。

1 环境因素

与ASD有关的环境因素包括孕期母亲感染、宫内重金属和药物暴露、电离辐射以及疫苗接种等[3-6]。

1.1 宫内暴露 孕期母亲暴露于丙戊酸(VPA)、反应停、米索前列醇、有机汞等可以引起ASD。利物浦和曼彻斯特发育小组近来对孕期长期暴露于抗癫痫药物(AEDs)的632例患儿进行随防研究[4]，结果显示，宫内暴露于VPA的儿童孤独症患病率是无AEDs暴露者的7倍；对于推荐孕期服用VPA的妇女，医生应该告知其子代潜在孤独症高风险。此外，助孕技术[5]、抗分娩药物(如特布他林)也增加子代ASD风险[6]。

表观遗传(epigenetics)学证据显示[7-8]，环境因素可以通过基因修饰改变表型，包括DNA甲基化、RNA相关性沉默、组蛋白修饰等，在综合征以及非综合征性ASD中发挥病因学作用。

1.2 疫苗接种 倒退性起病的孤独症一度成为人们关注的焦点，认为与疫苗接种有关。注射性疫苗，尤其是麻疹-腮腺炎-风疹(measles-mumps-rubella,MMR)疫苗含有的防腐剂邻乙汞硫基苯酸钠可能诱发ASD[9]。但多项研究证实，免疫和孤独症之间的关系没有支持证据[10-11]。

2 遗传学因素

双胎和家系研究确定，ASD遗传学因素占90%以上[12-13]。目前能够确定遗传学病因者见于20%～25%的孤独症患儿。已知的ASD遗传学病因包括细胞遗传学上可见的染色体异常(5%)、拷贝数变异(10%～20%)、单基因病(5%)。

2.1 染色体异常 染色体非整倍性见于5%左右的ASD患儿。不平衡的染色体异常主要见于ASD伴有畸形学异常的综合征[14-15]。

Prader-Willi/Angelman综合征母系来源的15q11-q13重复是孤独症最常见的染色体异常，见于1%～3%的ASDs患儿；Trisomy 21患儿常有ASDs，发生率至少7%；另有报道[16-21]，2q37、18q、22q13.3、Xp22.3的缺失，以及性染色体非整倍性(47,XYY)、(47,XXY)和(45,X)也见于ASDs患儿。不明原因的ASDs中，对22q13.3最小关键区以及Xp22.3缺失进行分析，确认分别存在SHANK3基因和NLGNX4基因突变[22-23]。

尽管几乎每条染色体上都发现了ASD的细胞遗传学异常，但仅有少数可能作为孤独症致病基因位点[24]，遗传结果解释时应谨慎。

2.2 拷贝数变异(copy number variants,CNVs) 阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization,aCGH)技术正在取代高分辨染色体分析和FISH技术。临床上aCGH用于完全基因组加末端着丝粒(sub telomeric)区域中检测已知的删除/重复综合征，使用不同的分子学标记密度和类型(BAC、SNP以及寡聚核苷酸克隆)，并随着新的CNVs热点而不断升级。

采用aCGH技术分析不明原因的ASDs患者，其中7%～10%存在临床相关性新生不平衡基因组[25-27]。有些CNVs有助于识别高度外显的病因性突变，而其他则可帮助发现协调作用的多个常见遗传性变异，这些变异可能因环境触发引起ASD。与ASDs候选基因有关的CNVs包括16p11.2、15q13.3、13q31.1缺失，10q23.32、3p26.3、7p21.3、15q24.1重复等，它们不仅见于ASD患者，也见于其他精神疾病、语言障碍、发育延迟和智力障碍患者，其与ASD的绝对关系尚不确定。

2.3 单基因病 单基因病常引起综合征性ASD。

2.3.1 脆性X综合征 是由于FMR1基因突变(CGG三核苷酸重复延伸达200次或以上)引起，至少半数患儿表现为孤独症行为[28]。研究发现，相当数量的孤独症患儿存在FMR1前突变(55-200次CGG重复)[29-30]。Farzin等研究14例前突变男孩，其中71%符合ASD诊断标准；10/488(2%)的孤独症专科门诊患者存在FMR1全突变或前突变；5例全突变中仅1例诊断ASD，其余4例不符合ASD诊断；而5例前突变者4例诊断ASD，1例诊断PDD-NOS。分子学研究提示，FMR1基因可以通过两种机制引起孤独症表型：RNA的神经元毒性和基因沉默影响神经元连接性[31]。

2.3.2 巨头综合征PTEN基因是与PTEN错构瘤综合征有关的一种肿瘤抑制基因。最近发现，PTEN在脑发育中起重要作用，包括神经元存活和突触可塑性。PTEN基因突变与孤独症伴巨头有关[32-33]。孤独症伴巨头患儿PTEN基因突变率为1%～17%，包括新生突变和家族型PTEN突变。

2.3.3 脑性巨人症(Sotos综合征) 80%～90%的患儿存在NSD1基因突变或缺失，呈常染色体显性遗传。临床特点为典型面部表现、过度生长(身高和头围高于平均值+2 SD)、轻度学习困难(可以入普通学校、能够独立)或严重智力残疾(终生监护、需要支持)、行为问题等。尽管该病可能不是典型孤独症的重要病因[34]，但伴有行为问题，如社交障碍、缺乏对社交线索的觉察，可能被转介到孤独症门诊。

2.3.4 Rett综合征 96%典型Rett综合征存在X-连锁的MECP2基因突变[35]，女孩多发，男孩病例占1%～2%。MECP2突变引起的Rett综合征有一个相对正常的发育期，继而语言丧失，出现刻板的手部运动和其他孤独症行为。通常在儿童早期出现头围生长速度变慢、进行性步态障碍和搓手。2个Rett综合征资料库的研究结果显示，17.6%(55/313)MECP2突变Rett综合征女孩早期被诊断孤独症[36]。这些女孩Rett综合征症状轻，能步行，保留某些功能性手，以后才出现特征性症状。MECP2基因复活技术可能有利于孤独症治疗[37]。

2.3.5 结节性硬化症复合体(tuberous sclerosis complex,TSC) 存在智力残疾的TSC患儿中，25%～50%符合孤独症诊断标准；而ASD患者中只有1.1%～1.3%患有TSC[38]。伴早发性婴儿痉挛和磁共振显示颞叶结节的TSC患儿，ASD风险明显增加。对TSC患儿前瞻性研究显示，66%的婴儿在18个月、54%在24个月、46%在36个月、50%在60个月龄时满足ASD诊断标准，TSC伴有ASD者比单纯TSC认知障碍更重[39]。TSC患者出现ASD的机制不明，致病基因包括TSC1和TSC2。

2.3.6 Timothy综合征 遗传方式为常染色体显性遗传，由CACNA1C基因突变引起，特点为严重的Q-T间期延长、并指畸形、心脏缺陷、面部畸形、发育延迟以及孤独症行为[40]。

2.3.7 其他单基因病 孤独症或孤独症样表现见于很多单基因遗传病，多数伴有严重智力残疾和明显畸形，如Cohen综合征、Cole Hughes巨头综合征、San Filippo综合征、Angelman综合征、Williams综合征、17p11.2重复综合征、22q11.1缺失综合征、WAGR综合征等。

3 代谢性疾病

ASD患者中，先天性代谢性疾病的效应占5%[41]。由于酶的缺陷引起代谢性神经毒性物质在体内蓄积，造成发育中的脑损伤，引起ASD。

3.1 线粒体病(mitochondrial disorders) 是遗传缺损引起线粒体代谢酶缺陷，致使ATP合成障碍、能量来源不足导致的一组异质性病变，其与ASD的关系近年来引起广泛关注[42-44]。基于人口普查的资料显示，69例ASDs儿童中，20%(14/69)血浆乳酸浓度升高；5/11例患儿肌活检存在1种或多种呼吸链复合物缺陷，常见复合体Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ缺陷，酶活性低于正常20%[43]。线粒体mtDNA G8363A transfer RNA(tRNAlys)突变、mtDNA点突变或缺失、核基因SLC23A12单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP,rs2056202与rs2292813)等都与ASD有关[42]。线粒体疾病更可能见于不典型孤独症患儿，尤其伴有低张力、生长障碍、间歇性倒退发作者[44]。应对此类患儿进行线粒体疾病的相关筛查。

3.2 苯丙酮尿症(phenylketonuria,PKU) 未治疗的PKU患儿ASD发生率20%，常伴有严重智力残疾；早期筛查和早期饮食干预后，发生率降为6%。

3.3 腺苷酸琥珀酸裂解酶缺乏 为罕见的常染色体病，新生的嘌呤合成导致体液内琥珀酰嘌呤蓄积。半数患者存在不同临床表现，包括发育延迟、癫痫、孤独症症状(没有眼神接触、重复性刻板行为、兴奋、发脾气、攻击性行为等)[45]。

3.4 肌酸缺乏综合征 为先天性肌酸代谢缺陷，包括胍基乙酸甲基转移酶缺陷和精氨酸甘氨酸脒基转移酶缺陷。80%的患儿表现为孤独症行为和自残，45%存在锥体/锥体外系表现[46]。

3.5 Smith-Lemli-Opitz综合征(SLOS) 为常染色体隐性遗传多发性先天性畸形和智力残疾综合征，为7-脱氢胆固醇还原酶缺乏。SLOS患者孤独症行为发生率50%～86%[42,47]。

4 其他病因未明的发育性综合征

Moebius综合征或其序列征为第6和第7对颅神经单侧或双侧麻痹导致眼球运动障碍、流泪、癫痫发作、听力丧失、肢体畸形。大约30%Moebius综合征患儿发展为ASD，尤其是伴有智力残疾者[48]。可能的原因是早期胚胎血流供应中断引起脑干损伤。

5 结语

ASD已成为儿科临床医生关注的疾病，报道的患病率明显增加。由于ASD复杂的行为表型以及遗传学特点，病因学诊断十分困难，进行遗传学结果解释时必须谨慎。ASD是多病因性的，环境因素通过基因修饰作用促发ASD；尽管相关致病基因不断被认识，目前能够确定遗传学病因者仅见于20%～25%的孤独症患儿，大多数ASD的确切病因、发病机制、致病基因仍未明确，有待更多的研究。

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