孤独谱系障碍患者的嗅觉功能☆

沈屹东董慧茜赵靖平

·综 述·

孤独谱系障碍患者的嗅觉功能☆

沈屹东*董慧茜*赵靖平*

孤独谱系障碍 嗅觉 生物标记

孤独谱系障碍（autistic spectrum disorder，ASD）是一类以人际交往与沟通困难、兴趣狭窄和重复刻板行为模式为核心症状的神经发育性疾病，其病因和发病机制尚未明[1]。ASD包括孤独症（autism）、阿斯伯格综合征（Asperger syn⁃drome，AS）及未分型广泛性发育障碍（pervasive develop⁃mental disorder-not otherwise specified，PDD-NOS）。嗅觉（sense of smell）是人类最基本的感觉之一，与神经发育过程有直接联系[2]。近年研究发现，精神分裂症、注意缺陷多动障碍、帕金森病等疾病患者均存在嗅觉功能障碍[3-5]。有研究表明，在神经精神疾病中嗅觉功能可以作为疾病早期诊断或判断预后的生物标记[4-5]。本文将对ASD患者嗅觉功能的研究现状进行综述，并简要介绍与此有关的嗅觉信息处理通路（olfactory information processing）及目前研究中常用的嗅觉测验工具。

1 嗅觉信息处理通路

鼻腔内嗅觉神经元嗅纤毛上的嗅觉受体与相应气味分子接触，将化学信号转化为电信号，通过嗅神经汇聚至嗅球处的嗅小体内，这称为嗅觉信息初级处理阶段。该过程中嗅觉信号接受的加工与修饰在很大程度上决定了嗅觉敏感性（sensitivity）及辨别能力（discrimination）。嗅觉信号在嗅球换元，通过投射神经元直接投射至前嗅核、梨状皮层、杏仁核及内嗅皮层等皮质或皮质下结构；次级投射由上述区域发出，与眶额叶皮质、扣带回等区域建立联系，该过程影响个体对气味的识别（identification），属嗅觉信号的高级处理阶段。另外，嗅觉识别能力与额下回、外侧及内侧颞区的语义记忆、联想记忆功能也有联系，牵涉到短时记忆及工作记忆[6]。

神经影像学及尸检研究发现，ASD患者嗅觉相关的脑区存在结构改变或功能障碍。例如已有大量研究证实，ASD患儿的杏仁核存在体积增大[7]、神经元细胞减少[8]等一系列异常改变，而在嗅觉处理过程中，杏仁核不仅参与对气味刺激特性的编码，还可能在嗅觉信号传递过程中起到“信息集散中心”的作用[9]；此外，ASD患者尸检研究发现，与气味识别关系密切的眶额叶皮质受到氧化应激作用的影响显著[10]；磁共振研究也表明ASD患者的眶额叶皮质与杏仁核功能连接存在异常[11]。虽然目前尚无针对ASD患者脑功能或结构异常与其嗅觉关系的直接研究，但以上这些发现间接地提示ASD患者可能存在嗅觉功能障碍，甚至这种障碍可能与ASD病理机制有关。

2 常用嗅觉功能测试

嗅觉功能的检查可分为主观测试法和客观测试法。这些测试方法不同于由家长提供信息的量表，属于在实验室条件下开展的测试，可避免回忆偏倚及家长对相关症状缺乏认识导致的偏倚，能够更加精确、一致地测量ASD患者的嗅觉功能。以下对研究常用的测试方法进行概述。

2.1 主观嗅觉检测主观嗅觉检测又称嗅觉心理生理测试，是指使用规范的工具及流程给予受试者特定气味的刺激，通过受试者的回答来判断其嗅觉功能。目前研究中最常用的主观嗅觉测试工具有德国学者Kobal等[12]开发的嗅探棒测试（sniffin’sticks test，SST）以及宾夕法尼亚大学嗅觉识别测验（University of Pennsylvania smell identification test，UPSIT）[13]，其它常用的检测工具还有中国科学院研发的五味试嗅液测试、康涅狄格化学感觉临床研究测试（Connect⁃icut chemosensory clinical research test，CCCRT）以及由UP⁃SIT简化而来的简易嗅觉识别测验（brief smell identifica⁃tion test，BSIT）等。有研究在比较以上方法后发现，UPSIT（BSIT）、SST等目前常用的主观嗅觉测试工具虽然在测试内容、施测方式上存在一定差别，但测试结果之间存在正相关，且均能准确反映受试者整体嗅觉功能[14]。

虽然主观嗅觉测试简单易行，但也有其局限性：该类方法难以为研究或临床测试提供准确的定量数据，更重要的是对低龄儿童或患有发育障碍的儿童施测时具有一定限制。目前尚无针对儿童开发的嗅觉主观测验工具，实际工作中通常是借用成人测试工具进行检测，缺少标准化的常模，这无疑影响了结果的可靠性及有效性[15]。此外年龄较小的儿童因注意持续的能力较差，语言技能发育不完善，配合程度也较差，使得测试结果可能缺乏可靠性。因此有学者建议应尽量选择操作简便灵活，测试内容相对少的工具来检测儿童的嗅觉功能，对于5岁以下的儿童，则应采用客观嗅觉测试法[14]。

2.2 客观嗅觉测验客观嗅觉检测是指不需要受试者主动回答，不依赖受试者注意力、语言技能的一类测试方法，例如通过被试接受气味刺激后相关电生理变化或相关行为变化以评价嗅觉功能[16]。较具代表性的客观测验法有嗅量级测试（sniff magnitude test，SMT）和嗅觉事件相关电位（olfactory event-related potentials，OERPs）。其它客观嗅觉测验还包括使用近红外光谱技术检测受试者在接受气味刺激后脑部血氧水平变化等[17]。

一般认为主观测试法倾向于反映受试者嗅觉记忆、语言处理等高级神经认知功能，而客观测试法反映的是嗅觉系统调节人类简单探索行为、对有害刺激做出保护反应等更加基础的功能[18]。

3 ASD患者嗅觉功能研究现状

3.1 ASD患者的嗅觉障碍虽然临床医生很早就意识到，与嗅觉相关的行为异常是ASD患者常见的症状之一[19]，但在2003年Suzuki等[20]最早使用UPSIT及CCCRT（类似SST嗅觉阈值测试的方法）进行相关分析之前，一直缺乏系统性、实证性的研究。

Suzuki等[20]分析12例成年男性AS患者的嗅觉异常情况，结果发现患者组与正常对照相比，嗅觉识别能力降低[UPSIT得分：（29.1±4.6）vs.（36.2±1.6），P＜0.001]，而嗅觉敏感性无统计学差异（P=0.39）。之后Bennettob等[21]使用SST也发现10～18岁的孤独症儿童嗅觉识别能力较发育正常的儿童低（P=0.007），并就此推测孤独症患者嗅觉异常发生于感觉相关皮质。然而Dudova等[22]在2011年发表的一项研究纳入31例患者及35名正常对照，却发现患者组嗅觉识别能力与对照组相比无明显差异[SST气味识别得分：（10.7±2.6）vs.（10.6±2.8），P=0.799]，而在嗅觉敏感性方面存在差异[SST阈值得分：（6.3±3.1）vs.（7.9±2.0），P=0.025]。May等[23]分析24例高功能孤独症（high functioning autism，HFA）及AS患者的嗅觉识别功能，结果发现AS患者UPSIT总分与对照组儿童相比无统计学差异（P＞0.05），但HFA患者UPSIT总分低于对照组（P=0.006），提示HFA患者存在嗅觉识别功能障碍。

相较于嗅觉识别能力，针对嗅觉阈值及嗅觉辨别能力的研究不多。Tavassoli等[24]测试38例“孤独谱系症状”（au⁃tism spectrum condition，ASC）患者及42名正常对照的嗅觉阈值，结果发现两组间无统计学差异[SST阈值得分：（9.38 ±3.26）vs.（9.97±2.67），P=0.39]；最近一项严格匹配的病例对照研究首次对8～18岁儿童及青少年孤独谱系障碍患者的气味辨别能力进行测试，发现患者可能存在气味辨别功能障碍，但除此之外，在嗅觉阈值、气味识别能力方面未发现明显异常[25]。

3.2 嗅觉测验的影响因素及既往研究的缺陷影响嗅觉功能及嗅觉测验结果的因素较多，研究中未对混杂因素加以严格控制是目前研究中的主要缺陷，同时也可能是导致研究结论不能重复的原因之一。已有大量研究证实主观嗅觉测试分数与被试年龄有关，Doty等[26]发现5～9岁组儿童UPSIT得分低于相同性别的10～19岁组及20～29岁组被试得分；另一项纳入15例HFA患者的随访研究也得到类似的结论，患者UPSIT得分受到时间（年龄）因素的影响，两者呈负相关关系(r=-0.670，P=0.049)[23]。文化背景是另一个重要的影响因素，有研究发现文化背景主要影响气味辨别测验及识别测验的结果，而对嗅觉阈值测验影响相对较少[27-28]，这是因为识别和辨别测试中使用的嗅素均是工具开发者所在的文化背景环境中常能接触到的气味。此外性别、智商、药物使用及基础疾病等因素均可对测试结果产生影响。

另外值得一提的是，现有的研究样本量均相对较小，且研究对象多为HFA或AS患者，语言理解及表达功能相对较好，这可能由于嗅觉心理生理测试需要被试较高的参与程度，功能较低的ASD患者无法配合完成测试或是无法得到真实可靠的测试结果，但如此一来，必然使得研究结论的代表性受到质疑。研究功能较低患者的嗅觉功能时应采用客观嗅觉测试方法，但目前尚未有相关研究报道。

3.3 嗅觉功能作为ASD生物标记的可能性目前对于嗅觉障碍与ASD症状及预后关系的研究很少。May等[23]进行一项为期5年的小样本随访研究发现，HFA患者UPSIT得分较正常对照的变化程度更小。Dudova等[29]在分析SST嗅觉测试结果与儿童孤独症评定量表（childhood autistic rat⁃ing scale，CARS）得分后发现，SST嗅觉阈值（r=0.144）及气味识别分数（r=0.007）与CARS总分的关联系数均无统计学意义，提示孤独症患者嗅觉功能与症状严重程度无关。

另外，ASD患者出现嗅觉障碍的机制也不明确。如前文所述，ASD患者嗅球、眶额叶皮质等与嗅觉关系密切的脑结构或功能存在异常可能是嗅觉障碍的病理生理基础，但这种假设缺乏直接的证据，因为尚未有将嗅觉功能磁共振技术用于ASD患者研究的文献报道。相关分子机制的证据多来自动物研究。有研究发现，神经连接蛋白3（neu⁃roligin-3，NL-3）缺陷的小鼠表现出发声减少以及社会新奇偏好降低等孤独症样行为，同时还存在明显的嗅觉相关行为异常[30]。还有研究发现，谷氨酸脱羧酶（glutamic acid decarboxylase，GAD67）缺乏的小鼠也可能表现出与孤独症类似的社会性行为异常及嗅觉障碍[31]。

4 总结与展望

虽然有关ASD嗅觉障碍的研究存在局限性，但大多数研究结果均支持ASD患者存在嗅觉障碍。这提示嗅觉障碍作为一种明确、相对稳定、可定量测量的临床症状，具备成为ASD生物标记的可能。然而目前尝试将嗅觉功能作为ASD生物学标记的努力仍未成功，针对目前研究中存在的缺陷与不足，今后的研究在设计方案时，应注意匹配研究对象的年龄及文化背景，统一施测环境，同时评估受试者语言、认知以及智商等指标，以便对这些可能影响嗅觉功能的变量加以控制；同时需要在结合客观嗅觉测验方法的基础上纳入更多样本，加入年龄更小、功能更差的ASD患者以扩大研究的代表性。而对ASD患者的核心家系成员嗅觉功能进行分析，或许可以找到嗅觉障碍相关的遗传标记，并将其作为ASD的一个遗传特征。

除作为疾病的生物学标记外，还有学者提出研究ASD患者嗅觉功能的另一个重要意义，在于可以借助对嗅觉神经环路相对明确的认识进一步探索这些复杂疾病的神经病理机制。虽然目前缺乏系统、直接的研究，但一些间接的发现表明通过分析嗅觉功能研究ASD的神经病理机制是一个可行的研究方向[20]。在今后的研究中，将嗅觉测试与神经影像学、神经电生理学等多种方法进行联合应用，或许能够为寻找ASD病因或发病机制提供新的线索。

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R749.94(

2014-11-14）

A（责任编辑:肖雅妮）

10.3936/j.issn.1002-0152.2015.06.012

☆ 国家重点基础研究发展计划（编号：2012CB517901）

* 中南大学湘雅二医院精神卫生研究所（长沙 410011）

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