孤独症谱系障碍神经生理学、生物化学、免疫学研究进展

刘小燕，张风华

(1青岛大学，山东青岛 266071；2青岛市妇女儿童医院)

孤独症谱系障碍(ASD)是自幼儿阶段即表现出社会交往及沟通障碍、重复刻板的行为兴趣模式的一组神经发育障碍，其中社会交往障碍为核心障碍[1]。全国0～6岁残疾儿童抽样调查结果显示，ASD在致残原因中占首位，高达78%。ASD已经成为儿童慢性疾病之首，超过儿童肿瘤、白血病、艾滋病、糖尿病发生率的总和。75%的ASD患儿智力低下，成年后依然有50%～70%的患者社会适应不良，生活不能自理，终生需要照顾，从而给社会和家庭带来了巨大的经济和精神负担。ASD致病机制仍未明确，其临床症状复杂多变表明其并非单因素致病，目前认为其致病可能与遗传、脑发育、社会心理等多种因素有关。近年来随着医学技术的发展，对ASD神经生理学、生物化学及免疫学方面的研究出现新的进展，为揭示ASD致病机制及指导ASD早期诊断、早期干预提供了新思路。现将孤独症谱系障碍神经生理学、生物化学、免疫学研究进展情况综述如下。

1　神经生理学

1.1脑电图(EEG) 大多研究认为，ASD患儿脑电图出现异常活动。Kanemura等对比21例ASD患儿的EEG数据，发现52.4%的患儿出现异常脑电活动，表现为癫痫样波[2]。Ertürküetin等[3]对19例ASD患儿进行EEG检测，发现31.3%的患儿出现痫样放电。EEG异常活动与ASD患儿的临床表现相关。Simon等[4]研究同胞患ASD患儿的EEG图像及感官体验问卷结果，发现18月龄的ASD患儿低反应性与左侧α和θ波增多及振幅增高有关。Gabard-Durnam等[5]研究了6～18月龄ASD高风险与低风险儿童的EEG图像，发现低风险儿童6月龄、12月龄双侧额叶α波不对称，高风险儿童呈α波双侧对称，两组在18月龄的EEG检查未见差异。

1.2 脑磁图(MEG) MEG反映脑磁场变化，与神经影像学技术相比，安全性高。Kikuchi等[6]对38～92月龄ASD患儿与正常儿童分别进行MEG检测，发现患儿左前区和右后区4～8 Hzθ波段振荡相干值呈不等程度降低，其中以6 Hz θ波段振荡相干值降低最明显，提示左前区和右后区连接性降低，此结果与Datko等[7]的研究结果一致。Yoshimura等使用MEG测量听觉诱发磁场，对比40～93月龄ASD患儿与正常儿童的M50数据，发现ASD患儿左半球M50强度显著降低，提示ASD患儿大脑听觉皮层存在功能异常[8]。

2 　神经生物化学

2.1 脑脊液(CSF) 多数文献报道，ASD患儿蛛网膜下腔CSF增加。Shen等[9]发现，ASD高危儿在6～24月龄持续出现蛛网膜下腔CSF增加(即额外的轴性脑脊液)，且6～9月龄增加最为显著。Shen等[10]随后扩大样本量至221例ASD高危儿及122例ASD低风险儿童，发现6月龄蛛网膜下腔CSF增多的ASD高危患儿中69%者在24月内确诊，诊断的灵敏度为66%，特异性为68%，婴幼儿蛛网膜下腔的CSF体积可能有助于ASD早期诊断。

2.2 5-羟色胺(5-HT) 5-HT不仅是调节神经精神反应的单胺类抑制性神经递质，还是促进大脑发育的神经生长因子，是调节免疫反应的免疫调节剂。自Schain等人首次检出ASD患儿外周血5-HT水平升高(检出率26.1%)以来，研究普遍支持这一观点。Gabriele等[11]分析22项关于ASD患者外周血5-HT水平研究的数据，发现28.3%的ASD患儿外周血5-HT水平升高。5-HT转运体(5-HTT)是将5-HT重摄取再利用的脑内转运蛋白，近年大多研究认为ASD患者存在5-HTT异常。Nakamura等[12]发现，ASD患者脑内5-HTT结合率显著低于对照组，且ASD患者社会认知障碍与前扣带、后扣带回5-HTT结合率降低有关，重复和(或)强迫行为、兴趣狭窄与丘脑5-HTT结合率降低有关。

2.3 褪黑素 褪黑素是一种产生于松果体的内源性神经激素，由色氨酸通过代谢中间体合成。目前研究普遍认为，ASD患者夜间褪黑素浓度降低。Melke等[13]对比ASD患者与对照组血浆成分，发现65%的ASD患者血浆黑素浓度降低，褪黑素浓度降低与乙酰血清素甲基转移酶(ASMT)活性降低有关，并认为ASMT基因是ASD易感基因。近年来研究认为，褪黑素在ASD患者治疗中起积极作用。Zuculo等[14]发现，ASD患者经褪黑素干预后，褪黑素昼夜分泌的节律性增加4.7倍。

2.4 血清素-N-乙酰羟色胺(NAS)-褪黑素通路 Pagan C等对ASD患者和对照组进行全血5-HT、血小板NAS及血浆褪黑激素的测定，发现40%的ASD患者全血5-HT浓度升高、47%血小板NAS浓度升高、51%褪黑素浓度降低；该研究还发现血清素-N-乙酰羟色胺(NAS)-褪黑素通路中断可作为检测ASD的标志物，其诊断ASD的灵敏度和特异性分别为80%、85%[15]。

2.5 促甲状腺激素(TSH)、甲状腺激素(TH) TH是由甲状腺合成、分泌的激素，能够促进大脑生长发育，包括游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)。TSH是促进甲状腺生长和机能的激素，调节甲状腺激素的合成、释放。Biazewicz等发现，ASD患儿FT3、FT4水平较对照组降低，TSH水平较对照组升高[16]。Korzeniewski等[17]对1 105例低体质量新生儿进行出生队列研究，发现新生儿暂时性低甲状腺素血症病可作为ASD患儿早期筛查指标，诊断ASD的灵敏度为85.7%，特异性为95.4%。Yau等[18]对研究ASD患儿新生儿时期及其母亲孕中期血清样本中TSH水平，发现ASD患儿母亲孕中期TSH水平较对照组显著降低，ASD患儿新生儿时期TSH水平较对照组降低，但无统计学意义。

3　 免疫学

3.1 免疫系统 研究普遍认为，ASD与免疫系统功能紊乱有关，大多支持ASD与获得性免疫反应和固有免疫反应异常均有关。Zerbo等[19]发现，ASD患者中自身免疫性疾病、过敏患病率较对照组高(20.6% vs. 17.7%)，哮喘患病率较对照组低(13.7%与15.9%)，银屑病患病率较对照组明显增高(0.34% vs 0.15%)；该研究认为ASD患者特异性免疫相关疾病患病率升高。

3.2 免疫细胞 多数学者认为，ASD患者存在免疫细胞异常。Ashwood等对ASD患儿及对照组进行外周血血细胞数量及表型检测，发现ASD患儿白细胞数量增多，其中B细胞及NK细胞数量明显增多，其他细胞未见显著差异。B细胞亚群中CD38+B细胞显著增多，而CD5+B细胞未见明显差异。CD8+、CD4+T细胞表达的细胞活化标志物HLA-DR水平增高；该研究认为ASD患儿体内免疫反应激活，导致NK细胞数量增加，活化B细胞和活化T细胞增多，这些细胞相互作用，打破对自身蛋白的免疫耐受，引起自身免疫反应，进而产生自身抗体[20]。而López-Cacho等[21]发现，CD8+T细胞和CD8+B细胞数量增多，NKT细胞数量减少，NK细胞和NKT细胞CD25过度表达。

3.3 细胞因子 细胞因子是免疫细胞分泌、能调节免疫系统功能的细胞信号分子，是炎症的主要调节因子，参与多种生物过程。细胞因子刺激、调节免疫系统活性，并诱导自身及其他细胞因子的合成。Abdallah等[22]对359例ASD患儿与741例正常儿童进行细胞因子检测，主要测定GM-CSF、IFN-γ、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL8、TNF-α、TNF-β；先利用Tobit模型分析组间IL-1β、sIL-6rα、IL-8、IL-10、IL-12、IL-18、TNF-α、TNF-β的差异，发现ASD组IL-1β、IL-10水平较对照组低，其余6种细胞因子两组间未见明显差异；又利用Logistic回归分析前述16中细胞因子，发现ASD组GM-CSF、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-6、IL-12水平较对照组低，而sIL-6rα、IL-8水平较对照组高。Singh等[23]对30例ASD患儿与30例正常儿童的血清成分进行研究，发现ASD患儿血清IL-8水平较对照组高；11种有表达差异的血清蛋白，尤以TSH和IL-8意义较大；血清IL-8水平诊断ASD的灵敏度为94%、特异性为55%、准确率为74%，TSH诊断的灵敏度为94%、特异性为60%、准确率为76%，联合两指标诊断的灵敏度为89%、特异性为75%、准确率为82%。Krakowiak等[24]对ASD患儿和对照组出生48 h内储存的血液样本进行细胞因子检测分析，发现新生儿期血清IL-1β及IL-4水平增高者，患ASD风险增大。IL-1β水平升高与轻中度ASD患病相关(OR=53.02，95%CI1.43～6.38)，轻中度ASD风险增加三倍；IL-4水平增高与重度ASD患病相关(OR=51.40，95%CI1.03～1.91)，重度ASD患病风险增加1.4倍。

3.4 母体免疫激活 母体免疫激活是指母亲的免疫系统对入侵病原体的防御性反应。研究普遍认为，母体妊娠期免疫激活增加后代患ASD风险。Atladóttir等研究了96 736例8～14岁的丹麦儿童(ASD患儿占1%)，对儿童母亲怀孕及产后感染、发热和抗生素使用情况进行分析，发现孕期感染流感者后代患ASD风险增加一倍，长期发热者后代患ASD风险增加3倍，孕期各种抗生素的使用是ASD的潜在危险因素[25]。

Jiang等[26]对15个研究中涉及的4万余例ASD患儿数据进行Meta分析，发现母亲孕期感染与后代患ASD风险增加呈正相关(OR=1.13，95%CI1.03～1.23)，母亲感染需住院治疗与后代患ASD风险增加相关性更高(OR=1.30，95%CI1.14～1.50)；该研究还认为感染类型、感染暴露时间和感染部位可能影响后代患ASD的风险。并提出其机制为病原体及炎症反应对大脑发育造成影响。Mahic等对孕期感染流感病毒A及流感病毒B的母亲进行血清分析，发现母亲血清学阳性与后代患ASD风险增加无相关性；ASD患病风险增高与母体感染后免疫激活有关，而不是病原体对胎儿大脑发育造成的直接损伤。

3.5 胎儿反应性抗体 以往研究[27]证实，11.5%的ASD患儿母亲血浆中检出胎儿脑蛋白反应性IgG抗体，可能会成为产前诊断的参考指标。Heuer等发现，9%ASD患儿母亲检出抗胎儿大脑蛋白抗体，母体抗胎儿大脑蛋白抗体与rs1858830 C等位基因相关。

综上所述，ASD是一种非常复杂的神经发育性疾病。ASD致病机制与遗传、生物、社会等多种因素有关，其临床表现的异质性为ASD早期诊断、早期干预带来挑战。

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