维生素在孤独症谱系障碍中的作用研究进展*

李秀萍 李素水 张翠芳 袁 芳

孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder, ASD)是一种复杂的神经发育性障碍，童年早期起病，主要临床表现为交流交往障碍、刻板重复行为以及兴趣范围狭窄。目前，还无治愈的方法，主要是通过应用行为分析等方法干预核心症状，药理学仅用于特殊症状和共病的治疗。近年来关于ASD患儿机体营养状态引起了学者们的极大兴趣，原因之一是微营养素缺乏可能与其病理学机制有关，以及ASD的本质行为特征和部分患儿采取的特殊干预措施也增加了相关风险。已知机体的需求、消化吸收能力和代谢系统等因素对营养状态有显著影响，机体的营养代谢不均衡与注意缺陷障碍、学习障碍、智力发育障碍和严重反社会行为等神经发育性疾病可能有因果关系，营养问题导致了细胞危险反应[1,2]。也有报道[3,4]ASD患者存在线粒体功能失调、炎症、免疫失调和氧化应激等病理变化，这可能是其行为改变的生物学基础。维生素是一系列有机化合物的统称，它们是生物体所需要的微量营养成分，生物体自己多不能合成，需通过饮食等手段获取，对生物体的新陈代谢起调节作用，是人体健康所必需的。在临床上发现，绝大部分ASD患儿均曾使用过各种维生素的辅助治疗或正在使用中，应用极其广泛，有人认为维生素或矿物质对ASD患儿的营养状况有益，并改善其行为，支持维生素补充剂等营养素的治疗，但观点不尽一致。本文通过综述维生素在ASD中的作用，以期正确科学地评价维生素在治疗ASD中的应用以及营养干预的有效性和安全性。

1 ASD患儿机体营养状况方面的研究

1.1 ASD患儿的进食特点 研究报道与正常儿童相比，ASD儿童对食物的选择更苛刻，继而出现限定饮食模式，增加营养不均衡的风险[5]。早在1998年有学者对17例3～10岁的ASD患儿饮食进行了研究，结果53%的病例营养素摄入不足，依次是维生素C、铁、维生素D、烟酸、核黄素、维生素B6、钙和锌，患儿日常摄入的食物类型范围极其狭窄，对食物的颜色、干湿、形状、品牌和包装等有特殊偏好，导致食物筛选和提供新鲜食品时面临严重挑战，均可增加营养风险[6]。近年来，由于对一些特定营养成分的准确判断困难，关于ASD患儿和正常神经发育儿童之间营养素摄入方面的对照研究很少。

1.2 ASD患儿机体营养素状态 鉴于ASD患儿的进食特点，可能引起营养素缺乏，增加营养不足的风险。Herndon AC等[7]对ASD患儿的宏量营养素和微量营养素消耗以及饮食模式进行了研究，其中ASD儿童46例，正常发育儿童31名，通过3 d的饮食记录调查，结果发现ASD组维生素B6、维生素E消耗增高，钙消耗较少；非乳制品蛋白质食用较多，奶制品食用较少。Hyman SL等[8]研究，ASD患儿与健康对照组相比，两组消耗食物营养素的数量相似，但是4～8岁ASD组能量、维生素A、维生素C和微量元素锌消耗减少，9～11岁ASD组磷消耗减少。大多数ASD儿童维生素K和维生素E的摄入量达到了推荐水平，而纤维、胆碱、钙、维生素D、维生素K和钾很少达标。然而，不同年龄组均报道消耗过量的钠、叶酸、锰、锌、维生素A、硒和铜。因此ASD患儿需补充各种维生素和矿物质，Adams JB等[9]认为ASD患儿补充维生素和矿物质能改善患儿的机体营养代谢状态，对缓解或减轻ASD患儿的神经心理和营养障碍非常重要。另外，在有些使用特殊饮食干预的ASD患儿中，并未发现其营养状态差异有统计学意义[8]。

1.3 ASD患儿机体代谢状态 Adams JB等[10]对55例5～16岁的ASD患儿进行了研究，以年龄、性别和地理位置相似的未患病同胞和正常发育儿童44名作为对照组，测量维生素、维生素状态标记物、矿物质、血浆氨基酸、血浆谷胱甘肽、氧化应激标记物、甲基化、硫化和能量代谢产物。结果发现，与对照组相比，ASD儿童营养素和代谢状态差异有统计学意义，包括维生素的缺乏、氧化应激增加以及能量运输、硫化和解毒能力下降。

1.4 ASD患儿母孕期间的营养状态 Schmidt RJ等[11]实施了一个基于人口学的病例对照研究，探讨母子之间相关一碳传递(transfer)的遗传互联效应。在该研究中，孕期母亲服用3个月维生素出生的正常发育儿童有269名，ASD儿童为276例。结果表明与正常发育的儿童母亲相比，ASD儿童母亲较少服用产前维生素，未服用维生素的母亲和较高风险的ASD儿童之间遗传效应非常突出，分析增加风险的原因是母亲妊娠期未摄入维生素，多发生一碳基因突变，影响新陈代谢路径，增加胎儿ASD风险。

2 各种维生素与ASD患儿之间的关系研究

2.1 B族维生素与ASD患儿的关系研究 为了保持正常的神经元功能，适量的B族类维生素叶酸(B9)、维生素B12和维生素B6是必须的，B族维生素的吸收、代谢以及功能对神经发育有重要意义。另外，B族维生素在DNA甲基化中也有重要作用，调节蛋白质、脂类、核苷酸、神经递质和激素的合成。如果B族类维生素缺乏将影响基因多态性，增加神经发育性障碍、精神疾病和痴呆风险[6]。

2.1.1 叶酸和叶酸盐 叶酸和叶酸盐是水溶性维生素，人类完全依靠膳食摄入。叶酸作为一碳代谢路径的辅酶，作用于细胞增殖、DNA合成和免疫功能，在神经发育期间起着重要作用[12]。在孕期，叶酸需要量较大，有继发缺乏风险，如果胚胎形成期叶酸缺乏将导致胎儿神经管发育缺陷，合理叶酸营养也是正常胎儿生长和脑发育所必须的。然而，处于生育年龄的女性多数叶酸缺乏，又没有使用叶酸补充剂或摄入强化谷物。富含叶酸的食物有橙汁、白面包、蔬菜沙拉、蛋类、酒精饮料、咖啡、茶、全脂牛奶、全麦、黑麦、其他黑面包和番茄意大利面。具有代表性的一个资料是来自1989年美国第二次全国健康和营养状况调查的结论，非怀孕的女性叶酸摄入量平均为(207.0±2.9)μg/d，膳食推荐摄入量为180 μg/d，两者之间比较差异没有统计学意义；而怀孕女性，约90%的孕妇叶酸消耗量较大，推荐剂量为400 μg/d，但仅有10%的孕期女性满足了这个标准；在叶酸摄入量≤100 μg/d的女性中，黑人占26%，高于白人的18%[13]。Suren P等[14]基于挪威的人口学研究观察了孕期母亲补充叶酸与后代患ASD风险之间的关系，共85 176例儿童样本，所有样本中，母亲从孕期4周开始服用叶酸到8周前结束，结果表明孕期补充叶酸者后代患ASD风险较低。还有学者观察了母亲孕期服用叶酸与儿童行为发育之间的关系，结果表明由于母亲孕期摄入叶酸补充剂，儿童在18个月时异常行为更少，4岁时语言、语言执行功能、社交能力和注意力得分更高，8岁时多动行为和同伴问题行为较少[6]。有报道叶酸代谢异常与ASD的病理学机制有关，可能是叶酸相关代谢路径的基因多态性改变，导致了谷胱甘肽的异常[15]。

叶酸转运穿过脉络丛上皮主要通过能量依赖性内吞作用。脑叶酸缺乏症是一种疾病，其脑脊液(Cerebrospinal Fluid,CSF)叶酸浓度低，而血液含量正常，应用叶酸治疗后CSF含量恢复正常，神经病学临床表现同时改善[15]。很多研究显示ASD患者也有叶酸缺乏，应用叶酸后症状得到改善。Frye R等[15]最近的一项随机、双盲安慰剂对照研究中，非综合征性(nonsyndromic)ASD患者应用高剂量叶酸治疗3个月，与安慰剂组相比，患者语言交流得到改善。另一研究[16]在ASD患者中发现了叶酸受体α(Folate Receptor α, FRα)的自身抗体(FRAAs)，FRAAs与FRα结合破坏叶酸穿过血脑屏障。同时发现胎儿早期甲状腺FRα的过度表达，表明胎儿和新生儿期暴露母体FRAAs影响甲状腺发育，可能与ASD的病理学机制有关。不过，也有研究未发现怀孕早期补充叶酸能降低后代患ASD的风险。

总之，多数研究表明应用叶酸治疗ASD可能有改善孤独症性症状的效应，孕期使用叶酸有降低后代患ASD风险的潜在作用，提倡母孕期特别是有遗传易感性的母亲应合理补充叶酸。

2.1.2 维生素B12维生素B12是蛋氨酸转甲基化和转硫代谢中的一个必需辅助因子，有两种存在形式，即甲钴胺素和腺苷钴胺素。维生素B12严重不足增加贫血和认知受损的发生率。研究显示补充维生素B12对ASD儿童的甲基化能力和“氧化还原状态(redox status)”有潜在积极效应[17]。James SJ等[18]进行的为期3个月的开放性研究中，48例ASD患者应用注射甲基B12合并叶酸治疗，结果显示半胱氨酸和谷胱甘肽升高，氧化型谷胱甘肽也接近正常水平，表明ASD儿童的抗氧化能力改善，同时患儿行为发生改善，但是蛋氨酸代谢或甲基化能力未改善，其原因不清楚。一个来自阿曼的研究，将40例ASD儿童和40名神经发育正常的儿童对比，结果两组之间维生素B12差异有统计学意义，作者提出对ASD儿童来说，确保维生素B12等必需营养素的足够摄入十分重要，能有效缓解由此产生的不良后果[19]。许多研究提示部分ASD患儿B族维生素的代谢改变，出现机体甲基化能力下降。其中有研究在蛋氨酸、B族维生素依赖性叶酸和转甲基化过程中，确定功能性基因变异体与ASD之间有独立相关性，基因变异体包括二甲叶酸还原酶、溶质载体家族19成员1(SLC19A1, RFC1)、5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶、输钴胺素Ⅱ(TCN2)、5-甲基四氢叶酸-同型半胱氨酸甲基转移酶和儿茶酚-O-甲基转移酶[6，17]。Hendren RL等[17]实施的一项关于注射甲基B12与安慰剂比较的大样本随机对照试验(RCT)研究，应用临床总体印象量表—总体改善(CGI-I)评定疗效，结果发现与安慰剂组相比，甲基B12组ASD儿童的CGI-I得分明显改善。然而，双亲计分的孤独症行为量表(Autism Behavior Checklist,ABC)和社交反应性量表得分两组之间比较差异没有统计学意义。临床改善与蛋氨酸水平升高、S-腺苷同型半胱氨酸水平降低呈正相关，同时S-同型蛋氨酸/S-腺苷同型半胱氨酸比率改善，表明ASD儿童的细胞甲基化能力增强，揭示了维生素B12在脑发育和ASD中的重要作用。Zhang Y等[20]通过尸检分析额叶皮质的维生素B12水平，ASD组年龄<10岁，对照组年龄<13岁，结果与对照组相比，ASD组维生素B12、甲钴胺素和腺苷钴胺素的总平均水平较低。然而，Raghavan R等[21]对出生于美国波士顿的儿童进行了一个前瞻性的纵向队列研究，结果表明母体孕期的维生素B12水平达到600 pmol/L时，后代患ASD的风险将增加；如果母亲孕期维生素B12和叶酸盐二者均为高水平时，ASD风险也升高。该作者最新研究认为孕期维生素B12和叶酸二者水平的过量多因为既进食富含天然叶酸的膳食，又同时服用叶酸补充剂[22]。因此，需进一步评价孕期维生素B12和叶酸的水平对后代患ASD风险的影响。

2.1.3 吡哆醇(维生素B6) 维生素B6是一种水溶性维生素，为脂类、碳水化合物和氨基酸代谢的重要辅酶。既往大剂量维生素B6和镁补充剂治疗ASD患儿有很多双盲安慰剂对照研究，几乎所有研究均报道能改善患儿临床行为表现，认为其是一种有益的治疗方法[23，24]。有人通过测量血浆总维生素B6水平探讨维生素B6治疗的生物化学基础，结果表明补充维生素B6后，77%的ASD患儿血浆总维生素B6水平升高，认为总维生素B6水平升高与患儿行为改善有关[6]。进一步研究[24]发现孕期母体维生素B6缺乏使后代γ-氨基丁酸(GABA)能系统相关基因的表达改变，表明维生素B6对脑发育的重要作用。但是，上述研究的缺点是多数样本容量小、评定量表信度欠佳，需进一步研究。

2.1.4 硫胺素(维生素B1) 硫胺素也是一个重要的水溶性维生素，对包括ASD在内的很多中枢神经系统疾病都有重要意义，硫胺素缺乏会引起威尼克-克萨科夫综合征、脚气病等。动物研究[25]表明硫胺素缺乏影响大脑的正常发育。不合理的摄入硫胺素也被确定为ASD的高风险因素。有一项样本量较小的多中心研究，观察硫胺四氢呋喃二硫化物(Thiamine Tetrahydrofurfuryl Disulfide,TTFD)的临床和生物化学效应，共入组10例ASD儿童，发现其中3例硫胺素缺乏，应用TTFD后10例患儿中有8例临床症状改善，专利技术部门建议将有效剂量的脂溶性硫胺素如TTFD作为ASD的一种治疗方法[6]。另一项研究[26]发现，ASD儿童的尿液和血浆硫胺素浓度正常，而焦磷酸硫胺素浓度下降了24%。语言发育落后是ASD儿童常见的特征，婴儿硫胺素缺乏也表现语言发育落后。上述研究支持硫胺素水平和ASD发病有关，分析可能的机制有细胞调亡[转录因子53、B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)和半胱氨酸蛋白酶-3]、神经传递(血清素、乙酰胆碱和谷氨酸盐)改变、细胞氧化应激(前列腺素、环氧合酶-2、反应性氧化物种、一氧化氮合酶和线粒体功能失调)[6]。

2.2 维生素C与ASD患儿的关系研究 维生素C又称抗坏血酸，有抗氧化特性，是一种抗氧化剂，参与机体的很多生理学功能，被认为是最重要的必需水溶性维生素。一般来说，维生素C可从新鲜水果、蔬菜以及合成补充片剂中获取，当遭遇应激、吸烟、感染和烧伤等因素时人体维生素C将显著减少甚至耗竭，需要额外补充。

Al-Gadani Y等[27]对30例3～15岁的沙特ASD儿童(男22例，女8例)进行了氧化应激和相关抗氧化参数的研究，选取30名健康儿童作为对照组，结果发现：(1)与对照组相比，ASD儿童的氧化应激标记物(脂类过氧化)增高；抗氧化因素维生素E、维生素C和谷胱甘肽降低，但仅谷胱甘肽的降低差异存在统计学意义；(2)ASD患儿抗氧化物谷胱甘肽过氧化酶(GPx)和超氧化物歧化酶(SOD)水平升高，提示ASD儿童处于过氧化氢(H2O2)应激中，原因是谷胱甘肽耗竭、SOD过度表达以及过氧化氢酶共同作用的结果。前人研究认为ASD患儿的内源性抗氧化剂不足，其外源性配体对机体预防氧化应激起着重要作用。另一项多中心研究测量血浆维生素C、维生素E、维生素A、β-胡萝卜素和番茄红素浓度，入组5～18岁ASD儿童共51例，其中5～10岁27例，11～18岁24例，结果显示：大龄ASD组中血浆高维生素C、β-胡萝卜素含量为最佳超阈值(optimal over-threshold values)者分别占92%、71%，高于神经正常发育对照组的54%、13%；低龄ASD组与大龄ASD组相比，血浆各维生素浓度值很相似；所有ASD儿童与对照组相比，尽管维生素E、维生素A差异没有统计学意义，但ASD儿童的血浆维生素E和维生素A水平低于1倍值，很少超阈值。研究提示ASD儿童外源性抗氧化剂、维生素E、维生素A和番茄红素的血浆浓度不足[6]。El-Ansary A等[28]最新研究支持维生素C能改善ASD。近来研究观察到儿科人群中维生素C缺乏是很常见的，特殊的ASD个体更为显著，原因是每天补充吸收的微营养素和维生素达不到ASD儿童的推荐标准，面临抗坏血酸盐、硫胺素、钙和核黄素等营养不足[29]，因此需要进一步实施更多的科学严谨的方法研究维生素C等多种营养素与ASD的关系问题。

2.3 维生素D与ASD患儿的关系研究 维生素D近年来受到精神病学家的研究关注，脑内维生素D受体具有调节心境和抑郁障碍的作用。鼠动物研究[30]证实孕期维生素D缺乏引起多种蛋白质的失调，影响后代脑发育，导致鼠幼仔脑大小增加和脑室扩大的病理学改变，这与ASD儿童发生的脑改变很相似。ASD患儿常伴有胃肠问题、哮喘和过敏等医学问题，提出ASD是多个风险因素(遗传和环境因素)共同作用的结果，其中维生素D缺乏也起着不容忽视的作用。许多研究报道[1，31，32]，与对照组相比，ASD儿童维生素D水平低下，维生素D缺乏与ASD关系密切。Williams-Hooker R等[33]的横断面研究，依据膳食营养素的参考摄入量，对比47例7～12岁ASD男童钙和维生素D的摄入情况，其中7～8岁22例，9～12岁25例，结果显示77.27%的7～8岁ASD男童钙和维生素D的消耗量低于参考量；在9～12岁的ASD男童中，92%的患儿钙摄入量少，84%的患儿维生素D摄入量少，提示ASD男童在7～12岁期间为钙和维生素D缺乏的高风险期。Wang T等[34]进行Meta分析研究血清维生素D水平，共入组870例ASD患儿和782名正常发育儿童，结果ASD个体的血清25-羟维生素D水平低于对照组，由此认为较低的维生素D水平是ASD高风险因素。维生素D在骨骼生长发育中具有重要的生理作用，据报道[35]ASD患儿存在骨密度(Bone Cortical Thickness,BCT)下降，维生素D缺乏是BCT下降的原因。相关临床治疗研究，Jia F等[36]报道一例32个月大的ASD患儿伴有维生素D缺乏，服用维生素D治疗后ASD核心症状也明显改善。Saad K等[37]对83例ASD患儿进行了一项为期3个月的开放性研究，患儿每天口服维生素D3，剂量为300 IU/kg/d，每天不超过5 000 IU。研究结束后应用孤独症行为量表和儿童孤独症评定量表(CARS)测评，发现67例ASD患儿的核心症状如行为特征、刻板、眼睛交流和注意广度得到改善。该作者进一步研究发现，如果血清25-羟维生素D最终浓度低于30 ng/ml则临床症状无改善；45例中有31例患儿血清浓度高于30 ng/ml，其ASD症状明显改善[38]。另一项研究应用肌肉注射和口服维生素D治疗ASD，观察3个月，应用孤独症行为量表和CARS测评，结果发现ASD患儿量表得分下降，而且患儿年龄越小评分下降幅度越大[39]。Saad K等[40]实施的首个双盲RCT研究，共入组109例ASD患儿，每天使用维生素D3治疗，剂量为300 IU/kg/d，最多不超过5 000 IU/d，观察4个月，分别应用孤独症行为量表、CARS、社交反应量表和孤独症治疗评估量表测评，结果与安慰剂组相比，维生素D3组总得分改善。因此，上述研究支持维生素D在ASD中的重要作用，但需大样本多中心进一步评价维生素D的确切机制。

2.4 其他维生素与ASD的关系研究

2.4.1 维生素E 维生素E又称生育酚，是一种脂溶性维生素，具有抗氧化作用，对人类健康有重要意义。少数研究提示ASD儿童的血浆维生素E水平减少[41]。综述文献有3项研究检测了ASD患儿的维生素E水平，均报道其维生素E水平较低[6]。结合其他相关抗氧化剂的研究，如ASD患儿谷胱甘肽减少，提示其存在抗氧化剂防御机制的减弱，使神经元处于氧化应激状态中。因此，有必要继续探讨维生素E在ASD患儿中的作用。

2.4.2 维生素A 在ASD相关研究中，有报道维生素A通过CD38程序路径有增加催产素水平的效应，继而增加患儿的大脑活性和社交能力。Guo M等[42]研究报道有77.9%的ASD患儿存在维生素A缺乏，是所有营养素缺乏最严重的一种，维生素A缺乏将使ASD症状进一步恶化，原因是维生素A对脊椎类动物的中枢神经系统分化、增殖和发育等生物学路径有重要作用。Sun C等[43]认为ASD患儿的维生素A摄入量达不到其膳食参考值，加上特殊的进食模式，ASD儿童血清维生素A水平较低，维生素A缺乏导致学习和记忆功能下降。最新一项为期6个月的针对64例1～8岁ASD患儿的维生素A干预研究，结果表明维生素A有潜在的治疗作用，补充维生素A有助于维持各种细胞的生物化学反应，对ASD患儿来说是一种可以接受的治疗方法[44]。

3 如何认识ASD中维生素缺乏问题

鉴于上述提到的各种维生素缺乏问题，Adams J[23]明确提出，在ASD神经病理学方面高剂量地应用维生素B1、B2、B3、B5、B6、B12、生物素、叶酸、维生素C、维生素D和维生素K可能有神奇效应，应依据个体情况实施个性化补充治疗。补充维生素B2和B6可减少ASD患儿的尿丙二酸水平[6]。补充维生素K能有效纠正ASD患儿频繁发生维生素K缺乏，对神经发育有重要作用。生物素是另一种B族维生素，具有抗氧化特性，在ASD患儿血中明显低水平，依据尿标记物报道部分ASD患儿生物素缺乏，给予补充生物素后患儿行为异常得到改善[45]。另外，很多研究[1,32～40]认为维生素D在ASD病因学和治疗中有重要作用。上述资料均提示ASD患儿存在维生素和微营养素的失调，以及机体代谢的不平衡，原因在于ASD患儿的本质特征以及存在很多与饮食有关的行为问题，应引起家长和专家们的高度重视。最后，提醒家长的是应用必需氨基酸、矿物质和维生素补充剂，以及健康的谷蛋白禁食、酪蛋白禁食和大豆禁食可能对改善非语智力、营养状态和ASD症状有效[11]。

4 小结

在ASD研究领域中，很多因素可以影响营养素的生物化学、药代动力学和生物利用度，各种营养干预的机制与有效性还未完全阐明。目前，主要通过临床特征来判断ASD是一种神经发育性障碍，患儿3岁时核心症状就已明显，这种复杂的心理病理学特征严重影响到患儿的营养行为。原则上来讲，对于有遗传易感性的儿童和母亲，孕期使用维生素可降低后代ASD风险，有49%的儿科医生提出ASD患儿需补充维生素，这是最常见的被推荐的医学干预方法。很多ASD患儿最初被诊断为营养素缺乏和代谢受损，选择合理的干预方法后其行为和认知能力也显著提高。因此，建议所有诊断为ASD的患儿最好应用2～3个月的维生素/矿物质补充剂干预，小剂量起始，逐渐加量，尽可能降低不良反应，目的是改善ASD患儿的营养素代谢状态，提高机体甲基化能力，减少氧化应激。未来应进一步研究维生素等营养素和机体代谢功能方面对神经发育的影响，努力揭开ASD的神经生物学基础，造福于人类。