占紅，白淑霞，王金堂

孤獨(dú)癥譜系障礙(autism spectrum disorders，ASD)是一類(lèi)神經(jīng)發(fā)育性障礙疾病，主要臨床特征包括興趣或活動(dòng)范圍狹窄、社交溝通障礙及重復(fù)刻板行為。3歲前多發(fā)，男孩多見(jiàn)[1]，患病率為女孩的2～4倍，但其癥狀嚴(yán)重程度卻較女孩輕，智力發(fā)育也相對(duì)好[2]。近年來(lái)，隨著醫(yī)療及經(jīng)濟(jì)水平的提高，該疾病逐漸被人們重視、被醫(yī)學(xué)開(kāi)始深入研究，其發(fā)病率也逐年增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)僅統(tǒng)計(jì)殘疾機(jī)構(gòu)注冊(cè)人數(shù)的報(bào)道顯示，我國(guó)2006～2015年≤6歲兒童ASD的患病率為0.315%，大約有100多萬(wàn)ASD患兒[3]。隨著ASD的發(fā)病率逐年增長(zhǎng)，其發(fā)病高危因素已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。其病因復(fù)雜，包括產(chǎn)前、產(chǎn)時(shí)及產(chǎn)后多方面的危險(xiǎn)因素[4]，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為ASD是由諸多遺傳和環(huán)境因素相互作用所致[5-6]，雖然其發(fā)病機(jī)制目前尚不完全清楚，但已有諸多探索性研究報(bào)道，本文就ASD高危險(xiǎn)因素的發(fā)病機(jī)制作一綜述。

1 基因分子水平

1.1 基因表達(dá)下調(diào) Surén等[7]研究發(fā)現(xiàn)孕期孕婦血中葉酸水平不足會(huì)增加后代患ASD的風(fēng)險(xiǎn)，這可能與ASD患兒甲硫氨酸合成酶還原酶基因的表達(dá)下調(diào)有關(guān)，葉酸-甲硫氨酸途徑參與DNA合成、甲基化以及細(xì)胞內(nèi)氧化還原等反應(yīng)，此途徑功能異常可導(dǎo)致包括ASD在內(nèi)的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病[8]。孕期維持正常葉酸水平不僅可預(yù)防ASD的發(fā)生，還可提高小兒出生后的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)功能，但葉酸補(bǔ)充不易過(guò)量。

1.2 基因突變 研究發(fā)現(xiàn)，ASD可能與某些表達(dá)免疫系統(tǒng)成分的基因相關(guān)。例如間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子(mesenchymal to epithelial transition factor,MET)基因突變可引起ASD患兒顳葉中MET信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)下降[9]，有報(bào)道對(duì)ASD患者尸檢發(fā)現(xiàn)了其顳葉中MET表達(dá)下調(diào)，表明ASD表型可能與MET基因突變有關(guān)[10]。另外，編碼白細(xì)胞介素-1細(xì)胞因子受體家族成員的部分相關(guān)基因突變也可能與ASD發(fā)生相關(guān)。近期還有研究表明，ASD患者的外顯子中編碼白細(xì)胞介素-1β誘導(dǎo)受體白細(xì)胞介素-1受體類(lèi)型2的基因中出現(xiàn)了同義突變單核苷酸多態(tài)性[11-12]，該突變會(huì)影響mRNA的剪接、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)，從而影響蛋白的折疊[13]，引起相應(yīng)免疫功能異常，導(dǎo)致ASD患者出現(xiàn)相應(yīng)表型。

1.3 表觀遺傳學(xué) 表觀遺傳是指機(jī)體的性狀在DNA序列沒(méi)有產(chǎn)生變異的情況下發(fā)生了可遺傳的改變。表觀遺傳學(xué)說(shuō)明機(jī)體的性狀表達(dá)變異可發(fā)生在基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄之外，包括外界環(huán)境因素[14]，DNA甲基化和組蛋白修飾是常見(jiàn)的表觀遺傳形式。Nguyen等[15]從在表觀遺傳學(xué)的角度研究發(fā)現(xiàn)，基因BCL-2和類(lèi)維生素A相關(guān)的孤兒受體α基因與雙胞胎ASD相關(guān)。生殖細(xì)胞DNA特定CpG位點(diǎn)的甲基化程度會(huì)隨年齡的增長(zhǎng)而相應(yīng)降低，從而增加子代攜帶致ASD等有害突變基因的概率，因此30歲以上的孕母子代罹患ASD的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)相對(duì)增加[16]，而父方生殖細(xì)胞基因突變的概率遠(yuǎn)高于女方，因此相對(duì)而言父方的育齡是子代罹患ASD風(fēng)險(xiǎn)的主要因素[17]。有進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)父親體質(zhì)量指數(shù)由>25增加為>30時(shí)，其后代患ASD的風(fēng)險(xiǎn)由47%顯著增加為73%，其機(jī)制是肥胖改變了父方體內(nèi)的表觀遺傳學(xué)信息，影響了胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)[18]。在組蛋白修飾方面，有研究發(fā)現(xiàn)核糖體S6激酶在蛋白質(zhì)翻譯等表達(dá)過(guò)程中起重要作用，可改變神經(jīng)元樹(shù)突的形態(tài)，其缺少可導(dǎo)致ASD患者出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)纳鐣?huì)行為[19]。還有Cheslack-Postava等[20]從轉(zhuǎn)錄組學(xué)系統(tǒng)水平分析發(fā)現(xiàn)，ASD患者大腦區(qū)域性的基因表達(dá)存在異常轉(zhuǎn)錄和剪接失調(diào)，并存在神經(jīng)突觸功能異常。

2 細(xì)胞組織水平

2.1 下丘腦-垂體-腎上腺素軸 趙夏薇等[21]認(rèn)為，孕婦孕期負(fù)面情緒是ASD形成的危險(xiǎn)因素，大約43.96%的ASD患兒母親在孕期存在長(zhǎng)期情緒緊張或抑郁，而負(fù)面情緒產(chǎn)生的心理應(yīng)激反應(yīng)可引起下丘腦分泌促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素；此外，孕期子宮內(nèi)外炎癥反應(yīng)等不良刺激因素，也能使胎盤(pán)自身產(chǎn)生大量促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素入血。孕婦血清促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素增加可通過(guò)下丘腦-垂體-腎上腺素軸引起體內(nèi)腎上腺素等激素水平升高[22]，引起胎盤(pán)血管收縮，降低胎兒腦部血供；或直接通過(guò)胎盤(pán)影響胎兒體內(nèi)激素水平，從而干擾胎兒正常生長(zhǎng)發(fā)育。此發(fā)病機(jī)制尚屬于理論推測(cè)，尚無(wú)相關(guān)動(dòng)物或臨床試驗(yàn)予以證實(shí)。

2.2 缺血缺氧 有研究發(fā)現(xiàn)，子癇前期、妊娠高血壓[5]及妊娠期陰道流血等疾病，可使母體胎盤(pán)滋養(yǎng)層細(xì)胞異常分化，引起血管損傷，導(dǎo)致子宮胎盤(pán)血流灌注低下。因妊娠期糖尿病孕婦的血糖調(diào)節(jié)能力下降，胎兒長(zhǎng)期處于高血糖水平，形成的慢性高胰島素血癥導(dǎo)致胎兒耗氧量和代謝均增加，從而影響胎兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，產(chǎn)生相應(yīng)的ASD癥狀；此外新生兒缺氧、窒息等因素，也可通過(guò)缺血缺氧機(jī)制引起ASD相應(yīng)癥狀。

2.3 免疫功能異常

2.3.1 孕母免疫功能異常 目前較多報(bào)道提出異常的免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)參與了ASD病理生理反應(yīng)[23]，母-胎間的免疫失衡會(huì)干擾胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。有小樣本前瞻性臨床病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)[24]，孕中期孕母血樣檢測(cè)提示患ASD胎兒期外周血循環(huán)中炎性細(xì)胞因子水平高于對(duì)照組，以白細(xì)胞介素-4、白細(xì)胞介素-5、γ干擾素為著。不僅炎癥相關(guān)指標(biāo)升高，有報(bào)道稱在ASD患兒母體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了抗腦蛋白自身抗體[25]，且母體IgG針對(duì)胎兒腦組織產(chǎn)生的反應(yīng)蛋白與孤獨(dú)癥診斷呈顯著正相關(guān)(P<0.05)[26]，提示母體免疫功能失調(diào)是ASD的危險(xiǎn)因素。Zerbo等[27]研究認(rèn)為孕母孕期發(fā)熱是子代患ASD的危險(xiǎn)因素，因?yàn)楦腥井a(chǎn)生的炎癥反應(yīng)可激活機(jī)體的免疫應(yīng)答，如高水平的細(xì)胞因子γ干擾素可直接通過(guò)胎盤(pán)或觸發(fā)胎兒的炎癥反應(yīng)影響胎兒前額葉皮質(zhì)的功能，引起行為發(fā)育異常和認(rèn)知功能障礙[28]，腦部影像學(xué)研究也證實(shí)了ASD患者大腦的異常發(fā)育[29]。

2.3.2 ASD患兒自身免疫功能異常 ASD患兒自身外周與大腦免疫系統(tǒng)存在持續(xù)的功能失調(diào)[30]，有研究發(fā)現(xiàn)ASD患者自身免疫性疾病(如過(guò)敏、哮喘)發(fā)病率相比正?；純阂遊31]。一些ASD患者體內(nèi)能發(fā)現(xiàn)針對(duì)5-羥色胺受體、神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白[32]和髓鞘堿性蛋白[33]等中樞神經(jīng)系統(tǒng)蛋白組分的自身抗體。此外，ASD患者免疫細(xì)胞功能和應(yīng)答能力也存在受損，體內(nèi)自然殺傷細(xì)胞的功能存在異常[34]，單核細(xì)胞對(duì)某些TLR配體刺激信號(hào)的應(yīng)答反應(yīng)增強(qiáng)[35]，且T細(xì)胞對(duì)刺激信號(hào)的反應(yīng)也出現(xiàn)失調(diào)[36]。而小兒免疫功能受損后更容易感染病毒[37]，病毒感染可造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)不可逆性損害，產(chǎn)生ASD相關(guān)癥狀。國(guó)內(nèi)還有研究顯示，部分腦組織抗原與神經(jīng)特異性自身抗體結(jié)合形成的免疫復(fù)合物，可穿透血腦屏障進(jìn)入患兒腦部損傷神經(jīng)組織，引起患兒認(rèn)知、語(yǔ)言發(fā)育和社會(huì)交往障礙等。

2.4 氧化應(yīng)激機(jī)制 有研究認(rèn)為，內(nèi)外環(huán)境有毒物質(zhì)對(duì)人體的損害與氧化應(yīng)激亢進(jìn)機(jī)制(自由基的生成和谷胱甘肽的耗損)相關(guān)[38-39]。促氧化物質(zhì)增加或抗氧化物質(zhì)減少是誘發(fā)ASD的關(guān)鍵[40]。氧化應(yīng)激亢進(jìn)是指機(jī)體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)與活性氧簇生成之間平衡被打破，活性氧簇在體內(nèi)生成過(guò)多引起的細(xì)胞損傷[41]。如谷胱甘肽是細(xì)胞內(nèi)最重要的抗氧化劑，還原型谷胱甘肽可通過(guò)谷胱甘肽過(guò)氧化酶的催化作用將過(guò)氧化氫和有機(jī)過(guò)氧化物等還原成水和相應(yīng)的醇類(lèi)，從而消除體內(nèi)過(guò)多的活性氧簇[42]。當(dāng)機(jī)體長(zhǎng)期或大量暴露于環(huán)境毒物時(shí)，體內(nèi)還原型谷胱甘肽出現(xiàn)代謝障礙或被大量消耗，機(jī)體便出現(xiàn)過(guò)度的氧化應(yīng)激反應(yīng)。有研究認(rèn)為孕期孕母PM2.5暴露也與ASD形成相關(guān)，PM2.5隨呼吸入肺部后可進(jìn)入腦部血液循環(huán)，從而誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)，干擾神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育[43]。一項(xiàng)臨床病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，ASD組患兒血清中半胱氨酸水平相對(duì)較高[44]，紅細(xì)胞內(nèi)一氧化氮生成增多，而血清中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶水平卻降低[45]；脂肪酸氧化的終末產(chǎn)物丙二酰二醛水平增高，證明脂肪酸氧化增強(qiáng)[46]；另一證據(jù)表明氧化過(guò)程增強(qiáng)的是，ASD患兒的血清中兩種主要的還原蛋白如銅藍(lán)蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白都降低；此外，檢測(cè)ASD患兒的血清磷脂發(fā)現(xiàn)，其二十二碳六烯酸含量降低，ω-3脂肪酸整體水平也隨之下降[47]。這些均是孤獨(dú)癥患兒機(jī)體氧化反應(yīng)增強(qiáng)的證據(jù)，且補(bǔ)充抗氧化物如維生素C、肌肽可改善孤獨(dú)癥的某些行為，提示氧化應(yīng)激可能是ASD患兒的發(fā)病機(jī)制之一。

2.5 腦-腸軸 國(guó)外已有研究報(bào)道，ASD人群胃腸問(wèn)題的發(fā)病率為9%～91%，特定胃腸道癥狀發(fā)生率也有很大差別[48]。在哺乳動(dòng)物中存在“腦-腸軸”，指大腦和腸道之間能夠通過(guò)不同層面相互聯(lián)系的神經(jīng)-內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向信息交流[49-50]，兩者之間主要通過(guò)神經(jīng)途徑、神經(jīng)-內(nèi)分泌途徑、神經(jīng)-免疫途徑和代謝途徑相互影響。食物可影響腸道菌群的構(gòu)成[51-52]，研究表明ASD患兒腸道菌群的比例存在失衡，雙歧桿菌等有益菌群比例減少，而酵母菌、梭菌屬和脫硫弧菌等菌群占比增加[53]。腸道菌群的比例失衡最終會(huì)引起相關(guān)代謝產(chǎn)物的變化，或通過(guò)炎癥因子或細(xì)胞改變腸-血-腦屏障的通透性[22]，從而神經(jīng)毒性物質(zhì)進(jìn)入腦組織增多，導(dǎo)致腦局部非正常炎癥反應(yīng)，損害神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，引起功能障礙，從而產(chǎn)生ASD相關(guān)癥狀?，F(xiàn)有研究顯示ASD患者抑郁和焦慮障礙等精神疾病和胃腸問(wèn)題有關(guān)[54-55]，原因是原發(fā)性神經(jīng)功能異?？梢鹣掠蔚奈改c道問(wèn)題，而60%功能性胃腸障礙的患者都合并有嚴(yán)重的情感障礙[56]。有關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也證明慢性心理社會(huì)應(yīng)激可引起機(jī)體免疫及胃腸道功能紊亂，其中包括腸道菌群失衡。這些研究報(bào)道均在一定程度上支持“腦-腸軸”相互影響與ASD發(fā)病相關(guān)。

2.6神經(jīng)元發(fā)育異常

2.6.1 5-羥色胺能神經(jīng)元 孕期服用丙戊酸鈉鹽或反應(yīng)停是ASD患兒的高危因素[57]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，這可能與孕期暴露于反應(yīng)?；虮焖徕c鹽后，神經(jīng)前體細(xì)胞向5-羥色胺能細(xì)胞的分化成熟滯后，從而引起5-羥色胺能神經(jīng)元分化、遷移及突觸的可塑性發(fā)生異常，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞凋亡有關(guān)，也可能與葉酸的代謝衰減、抑制組蛋白去乙酰酶抑制劑等機(jī)制有關(guān)[58]。還有研究表明ASD與高濃度的血5-羥色胺水平顯著相關(guān)，濃度越高ASD患兒認(rèn)知功能越差，2～15歲ASD患兒的5-羥色胺水平持續(xù)增加可達(dá)成人水平的1.5倍，而正常兒童在5歲時(shí)5-羥色胺水平達(dá)高峰后逐降至成人水平[51]。5-羥色胺能神經(jīng)元的分化及成熟延遲與血5-羥色胺高峰濃度的延遲出現(xiàn)，可能是影響ASD兒童神經(jīng)發(fā)育及精神表現(xiàn)的重要生理機(jī)制。

2.6.2 多巴胺神經(jīng)元 有報(bào)道認(rèn)為，冬季受孕出生的兒童患ASD的風(fēng)險(xiǎn)要比夏季受孕后出生的兒童高[59]，因?yàn)槎臼茉袝r(shí)孕早期母親接受陽(yáng)光的時(shí)間和強(qiáng)度要少，導(dǎo)致母體維生素D缺乏。維生素D在促進(jìn)神經(jīng)及胚胎發(fā)育方面有獨(dú)特作用[60]，因黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元內(nèi)存在維生素D受體，孕早期為胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的重要時(shí)期，若缺乏維生素D就會(huì)影響該神經(jīng)元的分化和軸突的連接，進(jìn)而影響多巴胺神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致大腦正常的結(jié)構(gòu)和功能異常，表現(xiàn)為胎兒腦發(fā)育和母體免疫功能異常[61]。研究表明ASD患兒存在維生素D缺乏，且經(jīng)補(bǔ)充維生素D可減輕患兒相應(yīng)臨床癥狀[62]。Saad等[63]通過(guò)病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，讓血液中25(OH)D<75 nmol/L的ASD兒童接受3個(gè)月的維生素D補(bǔ)充治療后，除外刻板動(dòng)作，其言語(yǔ)社交退縮等行為得到了一定程度改善，雖該研究樣本量偏小，但從一定程度上支持此發(fā)病機(jī)制假設(shè)。

3 機(jī)體水平

Tordjman等[64]認(rèn)為ASD的發(fā)病機(jī)制可能與機(jī)體發(fā)育序列受損有關(guān)，人體發(fā)育序列主要包括自我意識(shí)、交互感知覺(jué)、形象構(gòu)建、自我-非自我鑒認(rèn)。生后第二年是幼兒理解他人情緒、意愿、目的相關(guān)能力及對(duì)同伴產(chǎn)生興趣的快速發(fā)育時(shí)段，幼兒會(huì)逐漸形成與同伴相對(duì)高級(jí)復(fù)雜的交流形式，參與例如假扮及互動(dòng)游戲、形成共同解決問(wèn)題的能力[65]，這種能力在良好的外界環(huán)境引導(dǎo)下可得到良性發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)幼兒已具備參考同伴情緒的能力，通過(guò)同伴的情緒反應(yīng)調(diào)節(jié)自己參與活動(dòng)的行為，且有兄弟姐妹的兒童完成標(biāo)準(zhǔn)化的社會(huì)理解任務(wù)(如心應(yīng)理論任務(wù))相比沒(méi)有兄弟姐妹的兒童完成的更好[64,66]。劉丹等[67]發(fā)現(xiàn)生后第2年內(nèi)幼兒戶外活動(dòng)頻率越低幼兒ASD發(fā)病越高，可能因?yàn)槿鄙賾敉饨涣骰顒?dòng)會(huì)使幼兒的發(fā)育序列受損，從而影響幼兒的社會(huì)交往能力并最終導(dǎo)致ASD相關(guān)癥狀。

綜上所述，相關(guān)發(fā)病機(jī)制，部分機(jī)制存在遞進(jìn)或交叉聯(lián)系，共同對(duì)ASD產(chǎn)生影響。部分有前瞻性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，但多數(shù)發(fā)病機(jī)制均由回顧性分析相關(guān)的臨床證據(jù)所提出，且部分發(fā)病機(jī)制報(bào)道病例數(shù)有限，尚缺乏大數(shù)據(jù)、多中心及前瞻性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)去證實(shí)。但隨著ASD逐漸被大眾深入仍認(rèn)知和重視，相信眾多高危因素下的相關(guān)發(fā)病機(jī)制會(huì)逐一被揭曉，有利于ASD患兒的臨床干預(yù)和治療。