李圓圓 于 情 黃明欣 李 宇 虞寶萍 石 萍

天津市兒童醫(yī)院(天津大學(xué)兒童醫(yī)院)心理科 300134

孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism spectrum disorder,ASD)是一類以不同程度的社會(huì)交往和交流障礙、狹隘興趣和刻板行為為主要特征的一種嚴(yán)重神經(jīng)發(fā)育行為障礙性疾病[1]。2023年美國(guó)疾控中心數(shù)據(jù)顯示,每36名8歲兒童中就有1名ASD兒童[2],且其患病率呈逐年上升的趨勢(shì),ASD已成為我國(guó)兒童精神殘疾類別首位疾病。

ASD的病因及發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚,對(duì)于其核心癥狀也缺乏有效的藥物治療。目前學(xué)者普遍認(rèn)為,ASD可能是環(huán)境、生物和遺傳因素綜合作用的結(jié)果[3]。微生物是人體的附屬器官,聚集在人體不同部位的微生物群落與其宿主形成互利共生關(guān)系,微生態(tài)的失衡會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生。目前已發(fā)現(xiàn)ASD兒童存在微生態(tài)的失衡,這種研究多集中于腸道微生物中,“微生物—腸—腦軸”被眾多學(xué)者認(rèn)為與ASD有關(guān)[4],然而,口腔中微生物的致病作用尚未得到令人滿意的探索。胃腸道和口腔是人體內(nèi)共生微生物的主要分布部位,唾液微生物組與腸道微生物組之間可能發(fā)生生物學(xué)相關(guān)的相互作用。因此,口腔和腸道微生物群可能共同參與ASD的發(fā)生發(fā)展,這種關(guān)聯(lián)可能是直接的或間接的。本文將全面探討口腔—腸—腦軸在ASD發(fā)生發(fā)展中的作用。

1 口腔微生物與ASD

1.1 口腔疾病與ASD ASD兒童較正常兒童有更多的口腔問(wèn)題。ASD兒童患齲齒的概率較正常兒童高, 且其齲齒會(huì)加重ASD的核心癥狀[5]。另外,ASD兒童的牙齦出血和牙結(jié)石的檢出率明顯高于非ASD兒童,且?guī)缀跛蠥SD患兒都有牙齦炎[6]。這可能與ASD兒童行為和飲食習(xí)慣有關(guān),更容易引起口腔微生態(tài)系統(tǒng)的失衡,從而導(dǎo)致口腔問(wèn)題或全身性疾病。如有些ASD兒童口腔功能較差,咀嚼和吞咽動(dòng)作不協(xié)調(diào),他們更喜歡軟爛的食物,喜歡將飯含在口中不吞咽,這種做法增加了口腔細(xì)菌結(jié)合碳水化合物的機(jī)會(huì)[7]。多數(shù)ASD兒童行為問(wèn)題較為突出,存在口周的感覺(jué)異常,很難完成日常刷牙,因此,許多ASD兒童的口腔衛(wèi)生習(xí)慣較差。

1.2 口腔微生物與ASD 口腔微生物群是人體僅次于腸道的第二大微生物群?？谇晃⑸鷳B(tài)系統(tǒng)是由不同的口腔微生物之間以及口腔微生物群與宿主之間的相互作用所構(gòu)成?？谇晃⑸鷳B(tài)的失調(diào)可能導(dǎo)致齲齒、牙齦炎和牙周炎等口腔疾病或全身性疾病的發(fā)生。ASD兒童口腔微生物較正常兒童存在差異。Qiao等人[8]使用高通量測(cè)序方法比較了ASD兒童與健康對(duì)照組的口腔微生物群,發(fā)現(xiàn)ASD患者唾液中的嗜血桿菌和牙菌斑中的鏈球菌數(shù)量顯著增加,而普雷沃菌、硒單胞菌、放線菌、卟啉單胞菌和梭桿菌數(shù)量明顯減少。此外,口腔菌群可作為ASD兒童潛在的生物標(biāo)記物,在ASD兒童的輔助診斷,以及作為ASD兒童癥狀嚴(yán)重程度的評(píng)估都有巨大的潛能。Steve團(tuán)隊(duì)[9]通過(guò)宏基因組鳥(niǎo)槍測(cè)序發(fā)現(xiàn)5類口腔菌群可將ASD兒童與正常兒童區(qū)分開(kāi),3類菌群可將ASD兒童和全面發(fā)育遲緩兒童區(qū)分開(kāi),且正確率接近80%。有研究發(fā)現(xiàn),口腔單寧菌與認(rèn)知障礙顯著相關(guān),特別是對(duì)于韋氏測(cè)試分以及行為(ADI-C孤獨(dú)癥診斷訪談量表)、言語(yǔ)和溝通異常(ADOS-A孤獨(dú)癥診斷觀察量表)是單寧菌豐度的重要預(yù)測(cè)因子[4]。種種跡象表明,口腔微生物群可能參與了ASD的發(fā)病機(jī)制,可能通過(guò)直接或間接途徑影響ASD的發(fā)展。

1.3 口腔微生物對(duì)ASD的直接影響 在直接作用方面,口腔致病性微生物可能通過(guò)不同途徑進(jìn)入腦組織,直接損害中樞神經(jīng)系統(tǒng),影響神經(jīng)免疫活動(dòng)和炎癥,從而影響ASD的發(fā)生。

其中一條直接途徑是,口腔微生物可以直接通過(guò)顱神經(jīng)直接到達(dá)大腦,5條顱神經(jīng)(Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ和Ⅻ)對(duì)口咽部的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)支配,既可以作為口腔細(xì)菌到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的直接通道,也可以作為從口腔到大腦的神經(jīng)信號(hào)的傳遞器[9]。另外,口腔面區(qū)富含血管和神經(jīng),解剖學(xué)上靠近大腦,也促進(jìn)了口腔微生物群和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的交流。

口腔微生物進(jìn)入腦組織的另一途徑是通過(guò)血液循環(huán),口腔微生物可以由于牙齦炎、牙周炎等通過(guò)破損的口腔黏膜或牙根等進(jìn)入血液,突破血腦屏障進(jìn)入大腦。血腦屏障位于外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間,由星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞組成,這種細(xì)胞之間的緊密連接限制了促炎因子、病原體或神經(jīng)毒性物質(zhì)進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)[10]?？谇患?xì)菌引起的促炎反應(yīng)可能破壞血腦屏障的完整性,可能使大腦暴露于細(xì)菌代謝物,從而引發(fā)炎癥反應(yīng)并改變中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的代謝活動(dòng),神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)能量代謝的長(zhǎng)期中斷可導(dǎo)致皮層、海馬、杏仁核或小腦的結(jié)構(gòu)變化[11]。有報(bào)道發(fā)現(xiàn),感染牙齦假單胞菌的小鼠表現(xiàn)出血腦屏障完整性降低[12]。上述研究結(jié)果表明,口腔微生物可能通過(guò)自身或其毒性因子損害血腦屏障而進(jìn)入大腦。

1.4 口腔微生物對(duì)ASD的間接影響 口腔微生物對(duì)大腦的間接影響可能是由全身性炎癥、代謝介導(dǎo)的。人們對(duì)ASD患者大腦解剖發(fā)現(xiàn)其存在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥,并且ASD患者腦脊液中的細(xì)胞因子和趨化因子也升高,這可能是由于許多革蘭氏陰性菌及牙周相關(guān)致病菌富含的脂多糖具有促炎活性,大腦發(fā)育中的這種炎癥可能導(dǎo)致突觸功能障礙,進(jìn)一步促進(jìn)抗利尿激素的釋放,這已被證明會(huì)影響社會(huì)行為[13]。此外,ASD患者的口腔生態(tài)失調(diào)可能導(dǎo)致代謝組紊亂,有報(bào)道稱ASD兒童口咽中存在與賴氨酸降解相關(guān)的微生物RNA的上調(diào),賴氨酸是一種生酮氨基酸,其降解導(dǎo)致谷氨酸的產(chǎn)生,而谷氨酸是參與學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵神經(jīng)遞質(zhì)[9]。因此,ASD兒童的口腔微生物與大腦可能存在一定聯(lián)系,存在“微生物—口—腦軸”。

2 腸道微生物與ASD

2.1 腸道疾病與ASD 在ASD患兒中胃腸道癥狀也較為突出,據(jù)報(bào)道,46%～84%的ASD患者有胃腸道癥狀,特別是腹痛、便秘和腹瀉等,并且與其核心癥狀的嚴(yán)重程度有關(guān),如胃腸癥狀會(huì)加重ASD兒童社會(huì)退縮、刻板等行為[14],有胃腸道癥狀的ASD兒童的焦慮和感覺(jué)過(guò)敏也會(huì)更加明顯。這可能與其偏食、挑食的習(xí)慣有關(guān),這不但會(huì)影響腸道菌群的構(gòu)成,反過(guò)來(lái),腸道菌群的改變又會(huì)加重其胃腸道癥狀,進(jìn)而影響ASD樣行為。

2.2 腸道微生物與ASD 腸道菌群被稱為“人類第二個(gè)基因組”,與口腔相比,腸道微生物群表現(xiàn)出更大的多樣性。腸道菌群在體內(nèi)有重要作用,包括維持腸道屏障的完整性,阻止某些細(xì)菌及毒素進(jìn)入血液,促進(jìn)消化,某些必需營(yíng)養(yǎng)素、維生素和激素的合成和代謝,以及從體內(nèi)排泄一些藥物等。大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)ASD兒童存在腸道菌群的改變。Iglesias等[15]發(fā)現(xiàn)ASD 患者腸道菌群擬桿菌屬、副桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、糞桿菌屬和考拉桿菌屬的豐度顯著較高,而糞球菌屬和雙歧桿菌屬的豐度較低。有胃腸道癥狀的ASD兒童普氏菌屬、糞球菌屬和未分類的韋榮氏菌科豐度低于無(wú)胃腸道癥狀的ASD兒童[16]。然而,腸道菌群作為ASD潛在的生物標(biāo)志物,不同的隊(duì)列研究具有較高的異質(zhì)性,這可能是由于地域、飲食條件的不同導(dǎo)致,因此,未來(lái)對(duì)于找到具有共性的腸道微生物作為其生物標(biāo)志物仍是一大挑戰(zhàn)。此外,人們發(fā)現(xiàn)健康的腸道微生物可以減輕ASD的核心癥狀。Desbonnet等[17]的實(shí)驗(yàn)表明,無(wú)菌飼養(yǎng)條件下的雄性小鼠會(huì)出現(xiàn)社交回避和重復(fù)行為、對(duì)社交新穎性和社交動(dòng)機(jī)缺乏興趣等孤獨(dú)癥樣行為,當(dāng)用神經(jīng)、行為正常的小鼠的糞便細(xì)菌定植時(shí),許多行為缺陷被逆轉(zhuǎn)。這證明了健康微生物群對(duì)小鼠模型中典型社會(huì)功能的重要性,也證明了腸道細(xì)菌可以調(diào)節(jié)ASD樣癥狀,因此,糞菌移植及益生菌對(duì)于ASD患者的治療在將來(lái)有巨大的潛力。種種跡象表明,存在“微生物—腸—腦軸”參與ASD的發(fā)病機(jī)制,這可能是通過(guò)直接或間接途徑影響的。

2.3 腸道微生物對(duì)ASD的直接作用 腸道菌群與大腦之間的雙向通信可通過(guò)多種途徑發(fā)生,其中,微生物—腸—腦軸被認(rèn)為參與ASD的發(fā)病機(jī)制。胃腸道黏膜包含數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的神經(jīng)元,這些神經(jīng)元構(gòu)成腸神經(jīng)系統(tǒng)(Enteric nervous system,ENS)并調(diào)節(jié)胃腸道功能,因此,腸道被認(rèn)為是“第二大腦”,ENS與中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要通過(guò)迷走神經(jīng)連接形成腸腦軸[18]。腸道微生物介導(dǎo)的代謝物,如短鏈脂肪酸、游離氨基酸等,可以通過(guò)迷走神經(jīng)通路進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),進(jìn)而影響ASD樣行為[19]。腸道微生物對(duì)大腦直接作用的另一個(gè)重要基礎(chǔ)是腸道通透性的增加,這被稱為“漏腸”[20]。有研究發(fā)現(xiàn)ASD動(dòng)物的胃腸道屏障存在缺陷,導(dǎo)致毒素和細(xì)菌產(chǎn)物進(jìn)入血液,從而通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦,進(jìn)而影響認(rèn)知和行為[21]。因此,腸道菌群可能通過(guò)迷走神經(jīng)及血液系統(tǒng)直接影響大腦,進(jìn)而影響ASD樣行為。

2.4 腸道微生物對(duì)ASD的間接作用 腸道微生物對(duì)ASD的間接作用主要是通過(guò)免疫系統(tǒng)、代謝及內(nèi)分泌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。腸道微生物可以通過(guò)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)與大腦溝通,ASD兒童存在腸道的生態(tài)失調(diào),腸道病原微生物和局灶性的腸道炎癥產(chǎn)生的毒素增加了腸道通透性,使得腸道細(xì)菌通過(guò)腸壁進(jìn)入腸系膜淋巴組織,通過(guò)黏膜免疫細(xì)胞激活免疫系統(tǒng),釋放炎癥因子和趨化因子,如TNF-α、IL-6、IL-8等,激活迷走神經(jīng),進(jìn)而調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活性[22]。Konsman等[23]發(fā)現(xiàn)外周細(xì)胞因子可以通過(guò)迷走神經(jīng)誘導(dǎo)行為抑郁。除了微生物對(duì)外周免疫細(xì)胞的影響外,腸道微生物群也被報(bào)道調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞(腦內(nèi)免疫細(xì)胞)的發(fā)育、成熟和功能[24]。此外,神經(jīng)遞質(zhì)也可以在“微生物—腸—腦軸”中發(fā)揮作用。腸道微生物合成神經(jīng)活性物質(zhì)如5-羥色胺、多巴胺、γ-氨基丁酸、組胺等,可以通過(guò)迷走神經(jīng)激活或抑制中樞神經(jīng)元[25]。腸道微生物還可通過(guò)內(nèi)分泌系統(tǒng)與大腦溝通。據(jù)報(bào)道,腸道微生物群還與下丘腦—垂體—腎上腺軸(HPA軸)介導(dǎo)的神經(jīng)內(nèi)分泌信號(hào)通路具有雙向相互作用,應(yīng)激誘導(dǎo)的HPA軸的激活影響胃腸道功能,并隨后改變腸道微生物組的組成,相反,腸道微生物群的消耗會(huì)改變HPA軸的功能,導(dǎo)致循環(huán)皮質(zhì)醇水平升高,使焦慮樣行為增加[26]。目前,學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為存在“微生物—腸—腦軸”,這涉及多個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜相互作用或許可成為治療ASD的新靶點(diǎn),但仍需進(jìn)一步研究來(lái)揭示健康和疾病中微生物—腸道—腦軸信號(hào)傳導(dǎo)的基本原理和精確機(jī)制。

3 口腔與腸道菌群的關(guān)系

口咽部是進(jìn)入胃腸道的唯一入口,口腔微生物會(huì)出現(xiàn)異位轉(zhuǎn)移,能隨著唾液進(jìn)入胃腸道,可在一定程度上改變腸道微生物群落的組成,甚至引發(fā)一系列炎癥變化及免疫反應(yīng)。在人類微生物組計(jì)劃中,口腔細(xì)菌和糞便細(xì)菌在近一半的受試者中重疊。如被認(rèn)為是慢性牙周炎關(guān)鍵細(xì)菌的牙齦卟啉單胞菌,不僅引發(fā)牙周微生態(tài)的失調(diào),還會(huì)通過(guò)吞咽進(jìn)入腸道,引發(fā)腸道微生物失調(diào),進(jìn)一步增加腸上皮通透性,并誘導(dǎo)免疫激活,導(dǎo)致全身炎癥[27]。在腸道中生存的牙齦假單胞菌和腸道微生物群或其代謝物都可能通過(guò)ENS進(jìn)入血液并最終進(jìn)入大腦[28]。并且,Steve團(tuán)隊(duì)[9]發(fā)現(xiàn)的3類口腔菌群可將有胃腸道癥狀的ASD兒童與無(wú)胃腸道癥狀的ASD兒童區(qū)分開(kāi)。這表明,ASD的胃腸道微生物破壞可能延伸到口咽部,考慮到細(xì)菌在很大程度上是單向從口咽部轉(zhuǎn)移到胃腸道,這意味著口腔生態(tài)失調(diào)實(shí)際上可能是許多ASD研究中報(bào)道的腸道生態(tài)失調(diào)的主要來(lái)源。因此,口腔細(xì)菌的這種持續(xù)的異位定植會(huì)使腸道菌群失調(diào)并導(dǎo)致慢性炎癥,在一定程度上口腔作為潛在的腸道病原體的儲(chǔ)存庫(kù),會(huì)加重腸道疾病,從而誘發(fā)腸道介導(dǎo)的全身性病理。

4 結(jié)語(yǔ)

口腔菌群及其產(chǎn)物可直接通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)影響大腦,或間接通過(guò)全身性炎癥和腸道菌群失調(diào)影響大腦。腸道菌群及其產(chǎn)物或直接通過(guò)ENS或血液影響大腦,或間接通過(guò)免疫、代謝、內(nèi)分泌影響大腦。因此,筆者考慮存在“口腔—腸—腦軸”參與ASD的發(fā)病機(jī)制,并且,口腔和腸道特異性菌群種類及其產(chǎn)物可能是ASD臨床診斷的潛在生物標(biāo)志物。然而,目前研究的重點(diǎn)多集中于“腸腦軸”,而口腔在ASD中的作用認(rèn)知有限。未來(lái)需進(jìn)一步立足于“口腔—腸—腦軸”研究ASD可能的潛在生物標(biāo)志物,并且探究可能的治療方法以改善孤獨(dú)癥核心癥狀。