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第二章 儿童孤独症谱系障碍的病因及危险因素研究进展
迄今为止,儿童孤独症谱系障碍(ASD)的病因依然不完全清楚。多国学者普遍认为,ASD是具有基因易感性个体,在高危因素作用下导致的神经心理发育障碍性疾病。即就是说,ASD的病因是遗传主导、环境改变表型。事实上,大量的遗传学研究、流行病学研究、动物研究均表明,儿童ASD是遗传因素和环境因素相互作用、相互影响的结果。ASD患儿表现出的广泛性发育障碍,主要原因是由神经生物学的因素导致神经生物学改变造成的。因此,儿童ASD的病因及危险因素可以从医学生物学、神经心理学和生态学等几方面加以分析和了解。中医则从辨证的角度对此进行探讨,并以此建立了中医按摩、针灸、中药治疗儿童孤独症的基础。
ASD的医学生物学原因,涉及遗传学因素、免疫因素、生化因素、孕产期因素等方面。其成因极为复杂,有遗传易感性的个体是否发病,取决于各种遗传因素和环境因素相互作用的结果,很难在ASD患儿个体身上确认出一种共有的医学成因。目前国内外对ASD的研究进展比较快,已经从分子水平对其机制进行了深入探讨,以下从医学生物学因素、神经心理学因素、生态学因素几个方面对国内外的研究进展进行介绍。
第一节 儿童孤独症谱系障碍的医学生物学因素
一、儿童孤独症谱系障碍的遗传因素
ASD是一种多基因遗传病,ASD患儿家族中有2%~8%的同胞患本病,ASD患儿二、三级亲属的患病风险分别为0.18%和0.12%。是一般人群发病率的50~200倍。过去20年的有关研究强烈提示,ASD是一种遗传性障碍疾病。其依据是:
(一)双生子研究
Bailey等关于英国双生子的研究表明,本病单卵双生子(Mz)的共患率明显高于双卵双生子(Dz)。单卵双生的同病一致率为60%,而异卵双生仅为5%,差异有显著意义,提示遗传因素起着明显作用。定量分析结果表明,遗传度为90%。但具体的遗传方式还不十分明了。异卵双生子符合率明显下降,提示多个致病基因间可能存在协同作用。双生子及家系研究揭示,遗传因素在ASD发病中的作用及可能的致病基因数目,染色体异常的作用、遗传异质性临床指征、广泛表型的特点及拟表型的存在和特征仍是亟待解决的问题。
另有双生子研究显示,ASD的遗传因素主要分为染色体异常、拷贝数变异(copy number variation,CNV)、短序列的插入和缺失,以及单核苷酸变异等。目前的研究对于候选基因的数目和界定仍不清楚,对存在1位以上ASD患儿的家族进行的全基因扫描估计,该病至少是10个以上致病基因相互作用的结果。这些证据也证明遗传因素是儿童ASD发病的重要原因。
(二)细胞遗传学研究
染色体研究对有遗传倾向的神经疾病异常基因的筛选非常重要。确定与这些疾病相关的染色体缺失或移位综合征的染色体断裂点,有助于准确定位候选基因座。细胞遗传学研究发现,ASD患儿存在某些染色体异常,如X染色体断臂重复、13号染色体环状畸形等。
1.常染色体异常与儿童孤独症谱系障碍
关于与儿童ASD的遗传现象有联系的异常染色体或候选基因的研究显示,与儿童ASD有关的致病候选基因大概位于性染色体、7号、15号、16号和17号染色体等上面,可能与5-羟色胺系统基因、儿茶酚胺系统基因、脆性X综合征基因、免疫系统基因及脑源性神经营养因子基因有关系。这些异常的染色体以及候选基因,导致与神经系统发育有关的蛋白质(如神经营养因子)、糖蛋白、酶、受体、神经递质等的异常表达,从而引起大脑、小脑、神经发育异常,提供了易患儿童ASD的生物学基础,加上其他因素的共同作用,最终导致了特定的神经发育障碍,从而出现了ASD症状。儿童ASD家族中认知功能缺陷率和言语发育迟缓发生率较一般非ASD家族高。目前多项遗传学研究结果显示,人们最感兴趣的,与儿童ASD相关的染色体区域是7q31-35、15q11-13和 16p13。
2.性染色体异常与ASD
对性染色体及其相互作用的分子生物学研究表明,性染色体除通过胎儿期男性分化介导的间接促脑发育作用外,位于性染色体上的许多基因对脑的结构、功能及发育起着重要作用。早期研究认为,脆性X综合征是导致儿童ASD的常见原因,但随着DNA检测技术的发展, FHR1基因(致脆性X综合征的突变基因)的检出,目前较为一致的观点是ASD患儿中伴脆性Xq27.3改变者不足5%。Klinefelter综合征(47,XXY)、Turner综合征(Xo)伴 ASD 患儿,ASD及 Asperger综合征患儿中检出XYY嵌合体及46XY、46X嵌合体也有报道。
(三)分子遗传学研究
目前分子遗传学研究结果,无论是基因组扫描,还是候选基因筛查,有越来越多的阳性发现报道,但结果不一致,稳定重复性很有限,仍有70%~80%的儿童ASD的遗传学变化有待进一步深入研究。
二、病毒与免疫学因素
儿童ASD的免疫系统功能失调已经被证实。其患儿中自身免疫性疾病发生率较高,T淋巴细胞亚群也与正常人群有差别,提示ASD与免疫系统异常有关。近年来,多数学者认为ASD存在免疫学功能的异常,如T淋巴细胞、辅助T细胞和B细胞数量减少,自然杀伤细胞活性降低等。
(一)围产期的病毒感染
越来越多的研究证明,围产期的病毒感染可引起个体免疫缺陷,干扰、损害中枢神经系统正常发育,使胎儿大脑中基因组或特定基因DNA的甲基化水平受到干扰,慢性炎症也是氧自由基的一个来源,氧自由基所致的氧化应激与ASD的发生具有相关性。会引起免疫应答的环境暴露包括感染、毒素和过敏原。
(二)患儿自身免疫缺陷
ASD患儿还有可能存在自身免疫缺陷,使其在胎儿或新生儿期容易招致各种病毒感染,损害中枢神经系统。病毒感染和免疫缺陷可导致神经细胞凋亡过程出现异常,表现为神经组织发育障碍,从而导致了ASD的发生。另外,ASD患儿的T淋巴细胞数量减少,辅助T细胞和B细胞数量减少、抑制-诱导T细胞缺乏、自然杀伤细胞活性减低等。
有研究发现,ASD患儿家族中发生自体免疫缺陷性疾病的成员多于正常对照组,提示免疫功能失调在该病的发生中起到一定作用。还有研究提示,出生前母体血液中睾丸酮浓度升高可能与ASD的发生有一定关系。
三、脑神经内分泌和神经递质异常
研究还发现,ASD患儿与多种神经内分泌和神经递质功能失调有关。
(一)脑内生化物质的改变
磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy,MRS)是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术,通过检测脑内物质代谢产物,可以间接反映脑功能异常。采用MRS可以发现ASD患儿脑内可能存在一些生化物质改变,如ASD的发病可能与线粒体的功能、神经胶质细胞的密度有关。MRS还可以测定ASD患儿乳酸、肌醇、谷氨酸与谷氨酰胺、γ-氨基丁酸、葡萄糖、乙醇和酮体等代谢物的浓度与正常儿童有差异。
ASD患儿不同脑区的MRS发现:涉及的脑区有额叶、杏仁核、海马复合体、颞叶、顶叶、小脑和丘脑,与正常对照相比含量均明显下降,且随年龄增长会下降。
(二)ASD神经递质异常
研究发现,ASD患儿与多种神经递质功能失调有关。如单胺系统的5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)和儿茶酚胺发育不成熟,松果体-丘脑下部-垂体-肾上腺轴异常,导致5-HT、内啡肽增加,促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)分泌减少。
1.5-羟色胺
有学者发现,ASD患儿血小板中5-HT浓度显著升高,而谷氨酸、γ-氨基丁酸和其他氨基酸显著下降。认为ASD患儿存在中枢神经系统5-HT浓度升高,氨基酸的下降可能是与ASD发生有关的一种生物化学指标。利用检测甲基-p-D51氨基丙酸和正电子发射体层扫描技术(positron emitter layer scanning technology,PET)可以得知。正常儿童5岁前5-HT合成能力较强,5岁后5-HT合成能力下降至成人水平,女童的下降早于男童,而ASD患儿5-HT合成能力却逐渐增强,2~15岁可达到正常成人的1.5倍。这说明ASD患儿的5-HT合成能力出现了异常。
2.多巴胺
有学者认为,ASD患儿的多动、刻板行为可能是中枢神经系统多巴胺功能亢进的结果。但有关这一假说的研究大多并未发现脑脊液中高香草酸(多巴胺的代谢产物)浓度升高。尽管如此,临床上应用多巴胺受体阻滞剂治疗ASD患儿仍然收到一定的效果。
3.内源性阿片类物质
ASD患儿的行为异常与阿片类物质成瘾者中毒时社交退缩、对疼痛反应迟钝的表现,以及戒断时对刺激过敏、焦虑、心境不稳的表现类似,甚至与出生前暴露过阿片类物质的患儿也有相似之处。据此有学者提出了ASD患儿的阿片类物质理论,认为患儿体内间歇性产生大量脑啡肽和内啡肽是疾病发生的原因。并在临床上试用阿片类物质拮抗剂纳曲酮治疗ASD患儿,在临床上也收到了一定的效果。
四、脑神经生物因素
脑器质性因素
ASD患儿常常伴有脑电图异常、神经系统软体征及癫痫发作病史。有研究发现,患儿出生时大脑体积与同龄正常婴儿相同,在6月龄时大脑体积比同龄正常婴儿大,结构也存在一定的异常,如脑白质相对较大,而大脑皮质、海马回和丘脑体积相对较小,浦肯野细胞部分性受损且有体积萎缩现象。6月龄时大脑体积和结构异常目前被许多学者认为可以作为ASD患儿早期诊断的生物学标记。患儿大脑的改变具体如下:
(1)细胞结构变化:
少数尸检发现,ASD患儿的小脑、杏仁核、海马区域发现有细胞结构变化,细胞的髓鞘和形态有微小的改变。
(2)影像学改变:
结构性影像学发现,部分ASD患儿的CT、MRI检查显示:脑室扩大,并且随月龄增加而增大。基底节异常,小脑发育不良,脑干变小等。
功能性影像学发现与PET结果颇不一致,有部分患儿额叶、顶叶的纹状体及丘脑功能受损;
单光子发射电子计算机体层扫描(SPECT)可见大脑皮层、基底节、丘脑散在性缺损,部分区域的葡萄糖化代谢率明显改变。
(3)脑电图改变:
ASD患儿脑电图异常率为10%~83%。多数为广泛性异常,慢波增多。有癫痫发作者可见慢波棘波。
(4)脑干诱发电位:
ASD患儿脑干诱发电位各波幅均低于正常儿童,潜伏期延长。有人认为潜伏期延长的主要原因为神经纤维髓鞘形成障碍,突触传递功能受损。大脑左侧半球的信息程序紊乱,功能出现缺陷,结果表现为ASD患儿语言和非语言沟通障碍。
五、围产期因素
许多研究提示,ASD患儿在出生前、围产期以及新生儿期各种并发症的发生率高于一般儿童。有人认为,出生前或围产期脑损伤是出生时就发病的ASD孤独症的生物学原因,而出生后大脑感染或损伤是出生后有一段正常发育过程的ASD的生物学原因。约1/3的ASD患儿围产期有并发症。
ASD患儿与以下孕产期的高危因素有关:如母亲育龄偏大,母孕期有精神抑郁、吸烟、感冒、风疹感染、高热、泌尿道感染和服药史,如孕早期孕妇服用沙利度胺、癫痫孕妇服用“丙戊酸钠”类药物、孕期酗酒等,可导致子代患ASD的概率增加。Christianson等(1994年)首次报道孕期宫内接触丙戊酸钠与后代ASD有关。
孕期理化因子刺激,如腹部行X线照射,分娩时实施剖宫产;产时损伤、窒息、缺氧等;出生后患儿早产、出生体重低,有产伤、呼吸窘迫综合征、先天畸形,患婴幼儿痉挛症、癫痫等并发症等,这些因素均会以不同形式直接或间接地影响到大脑的发育过程。
孕产期的高危因素导致婴幼儿ASD的机制,有“直接原因”与“辅助原因”的假说。Steffenburg等提出了“直接原因”假说,认为孕产期高危因素有时可使胎儿直接发展成孤独症患儿;而Folstein等则认为孕产期高危因素是通过加强了先已存在的遗传易感性,使具有ASD素质的个体易于发病,称为“辅助原因”假说。
近年来,ASD始于妊娠期又有了新证据:“妊娠过程涉及胎儿大脑皮质的构建,这一结构共有6层,在大部分ASD大脑中,发现了皮质层状结构发育紊乱所形成的局灶性斑块,受累最重的是额叶和颞叶皮质;另外,多个皮层脑细胞发育的关键遗传标记物缺失。”
小脑也是ASD相关症状发生的区域。尸解发现患儿杏仁核、小脑、海马等部位细胞层消失。推测ASD是由胚胎脑发育过程中细胞迁移受阻所致。MRI检查发现,颞叶结节会增加伴有 TSC2基因突变,患儿成长为ASD的机会大大增加。
六、催产素水平低下
近年来,催产素(oxytocin,OXT)与ASD的关系逐渐成为热点研究。有研究理论认为,ASD患儿体内催产素水平低下正是其社交功能损害的潜在原因。使用催产素治疗儿童ASD可以改善社交功能,但也有报道在停止使用催产素后,ASD患儿的症状又重现。然而,Karen J.Parker一项发表于《美国科学院院报》(2014)的研究,对这一观点提出了质疑。Karen J.Parker发现,血催产素水平及催产素受体(OXTR)的多样性可同时预测ASD及非ASD患儿的社交功能损害。并指出,“作为人类功能的标记物时,血催产素水平具有普遍性意义。在所有儿童中,催产素水平较低者均与较差的社会功能相关,水平较高则代表着较好的社会功能。”同时还发现,血催产素水平具有高度遗传性,遗传度达85%左右,提示社交功能或许还存在家族遗传性。
第二节 儿童孤独症谱系障碍的神经心理学因素
以神经心理学的角度探讨ASD的核心缺陷,有三个主要的假说,即:心理理论缺陷假说、中枢性统合不足假说、执行功能缺陷假说。
一、心理理论缺陷
心理理论(theory of mind,TOM)是指个体明白自己以及他人的心理状态(包括信念、愿望、情感、知觉和意图等),得以预测行为,同时给予适当配合的能力。
Baron-Cohen等在1995年提出,ASD患儿缺乏这种理解自己和他人心理状态的能力,导致出现明显社会沟通障碍,患儿不能做假象游戏或角色扮演的游戏,不能预测他人的愿望,难以察言观色,难以明白别人的情绪及诱发的原因,因此,ASD患儿极少运用表达情绪及感受的词汇,难以理解弦外之音。
心理理论缺陷假说主要用来解释ASD 社交交往障碍。科学研究发现,杏仁核、海马、左内侧前额皮层、右侧眶额皮层等脑结构可能与ASD有关:杏仁核损伤会使ASD患儿难以对社会性刺激做出适当反应;海马损伤会使延迟动作模仿出现困难;内侧颞叶功能障碍对认知、记忆和情感有影响,因而与社会互动、移情等社会交往技能的发展密切相关;颞叶平面的结构异常与交往障碍有关。上述各个区域的功能障碍很可能导致ASD患儿的自我封闭。
二、中枢性统合不足
中枢性统合不足假说,认为脑结构受损可导致ASD患儿的自我封闭。也有研究认为,ASD患儿社会脑(social brain)功能损害是其核心病质,导致情感认知通道传导异常。
ASD患儿的信息加工不完善,其注意力经常被正常人所忽视的客体表面或个别特征所吸引,对整体情景缺乏注意,结果使得信息加工发生在局部的、而非整体的水平上。这也可解释一些高功能ASD患儿在记忆、数学或音乐某一领域可能具有特殊才能的现象。
三、执行功能缺陷
执行功能缺陷假说,主要用来解释ASD患儿的刻板和重复性的行为。执行功能是个体进行问题解决时所必备的神经心理技能,涉及很多目的性、指向性行为的适应过程,如计划、抑制控制、工作记忆、弹性思考与行动等。执行功能缺陷对ASD患儿的模仿语言、反复性的思考和动作、缺少计划、难以抑制不适当的反应等做出了解释。
第三节 儿童孤独症谱系障碍的生态学因素
从生态的角度看,儿童ASD是一种先天性的神经系统发育损伤,不是单纯存在于个体内部的一种静态症状,而是一种发展着的过程。ASD发生在个体与环境之间的相互作用中。如果患儿在其与环境的相互作用过程中不能克服这种损伤所造成的障碍,那么就会导致累积的身心发展障碍,出现认知问题、行为问题、情绪问题等。生态学的ASD观点为及早对患儿进行教育训练提供了理论依据。在环境因素中,脑源性神经营养因子、肠道微生物差异,以及自然环境引起了人们的关注。
一、脑源性神经营养因子缺乏
研究发现,ASD发病风险与脑源性神经营养因子有关。通过正离子模式和负离子模式代谢共鉴定出14种潜在生物标志物,ASD组儿童的鞘脂类和溶血磷脂类物质明显增多,长链多不饱和 脂 肪 酸(long-chain polyunsaturated fatty acid,LCPUFA)和脂酰肉毒碱明显减少。其中二十二碳六烯酸(docosahexoenoic acid,DHA)、亚油酸、α-亚麻酸、花生四烯酸和油酸与对照组比较分别降低了49.60%、38.65%、77.41%、79.11%和81.45%。
ASD与代谢障碍之间呈正相关。其中最敏感的有十种:酮性双羧酸尿或轻度酮性双羧酸尿、轻度酮尿症、乳糖及半乳糖高、轻度非酮性双羧酸尿、赖氨酸高、半胱氨酸高、甲基丙二酸高及甲基丙二酸血症、四羟基苯乳酸高、三羟基丙酸高、四羟基苯丙酮酸增高。
早期研究(Vancassel S,2001)比较了 ASD 与智力发育迟缓(mental retardation,MR)患儿血浆中的磷脂脂肪酸水平,结果发现ASD组的DHA较MR患儿降低,且总n-3系LCPUFA 水平明显降低。有学者认为,可将这种差异性结果作为ASD 生物学检测指标,提示ASD组血清代谢谱发生了明显改变,并有必要进行适当的营养干预。
生命早期的叶酸营养状况对ASD的发生有重要的影响,表现为孕期叶酸摄入量不足,后代ASD发病风险增加。ASD患儿血清和脑部叶酸水平较正常儿童低,影响到表观遗传改变,如DNA甲基化、组蛋白修饰会调节基因的表达,使表观遗传的功能失调。异常的表观遗传机制通过导致异常的基因表达或者增加基因组的损伤从而导致ASD。围产期叶酸补充可以降低那些叶酸代谢效率低下的孕妇生育ASD患儿的风险。ASD患儿与正常对照相比都存在不同程度的叶酸代谢异常。许多研究发现,叶酸相关代谢通路的遗传突变与ASD的易感性有关。
在出生时检测与叶酸代谢相关基因多态性以及与叶酸甲基化有关的蛋氨酸循环酶可以作为新生儿筛查的一部分,可以确定哪些新生儿需要监测和维持饮食或添加剂补充叶酸,以确保在生后的神经发育。关键时期的叶酸正常水平,可以降低ASD的发病风险。
其他还有维生素A、维生素D等营养素的缺乏与ASD的发病风险有关。如维生素A的浓度与儿童ASD 评定量表(CARS)呈负相关,与ASD患儿ABC量表、SRS量表评分呈负相关。
Magnusson 等通过对509 639人的斯德哥尔摩青年队列资料库的回顾性分析,发现母亲维生素D缺乏增加了子代罹患ASD和智力障碍的风险( ORs 2.51,95% CI 1.22-5.16)。
Vinkhuyzen等对荷兰鹿特丹4 229对母子(女)的长期前瞻性随访研究,观察孕中期和孕晚期维生素D营养状况与子代在6岁时ASD 样行为(用社会反应性量表SRS检测)风险是否有关。结果表明,与母孕期25-(OH)D水平大于20ng/ml相比,孕中期维生素D缺乏和孕晚期维生素D缺乏子代SRS分值显著增高。
二、肠道微生物差异
肠道不仅是人体消化和吸收营养物质的重要器官,而且还能通过分泌各种酶类,合成维生素和生物活性物质来影响人体新陈代谢,调节体重,抵御有害病原微生物的侵入,保护人体的免疫系统。
免疫系统功能失调在ASD发病机制中有重要作用,过度活跃的免疫应答反应是导致ASD风险升高的原因之一。肠道微生物是存在于肠道中数量众多的微生物,不仅影响消化吸收能力,而且通过肠-脑轴影响大脑的发育和功能,肠道菌群会影响多种生物系统。研究发现,肠-脑轴由中枢神经系统和肠神经系统之间的双向通讯组成,通讯机制包括神经内分泌、免疫和代谢产物途径,肠-脑轴连接肠道和大脑的活动,可以将大脑的情绪和认知中心与外周肠道功能联系起来。婴幼儿发育关键期肠道微生物失调会增加自闭症的风险,并通过神经内分泌、免疫、代谢产物途径影响儿童自闭症的发展,例如:肠道通透性、免疫系统以及代谢。人体肠道菌群构成的差异可能会使得他们对于ASD环境风险因素易感,例如对能扰乱免疫系统功能的环境因素敏感性增加。研究发现,与正常组相比,ASD组拟杆菌门相对丰度降低,拟杆菌/厚壁菌比率降低,乳酸菌和脱硫弧菌数量升高,且脱硫弧菌数量与ASD的严重程度呈正相关。
胃肠道症状是ASD常见的并发症,胃食管反流、便秘、胀气、腹泻、腹痛、呕吐和营养不良等是ASD患儿常见的消化道症状,这些胃肠道表现与微生物菌群失调有关。并且发现,ASD儿童发生这些症状时,在易怒、孤僻、刻板印象和多动方面表现更突出。儿童ASD 的严重程度与胃肠道症状的严重程度呈正相关。ASD患儿常见的症状如强迫行为、破坏性行为、饮食及睡眠异常都与胃肠道疾病有关。
肠道菌群可以调节肠道内分泌细胞分泌多种激素和相关信号分子,5-HT是参与肠脑交流的重要神经递质,在5-HT的合成中肠道微生物群起着关键作用,5-HT在调节肠-脑轴的正常功能中起着关键神经递质的作用。肠道菌群对色氨酸代谢的影响可能是这种调节中的关键节点,ASD患儿体内5-HT水平的改变和色氨酸代谢减少可能会影响大脑发育早期阶段的活动,导致攻击性行为、刻板行为和语言重复症状。另外,肠道微生物产生的具有神经活性的分子可以影响整个肠-脑轴的功能,γ-氨基丁酸、5-HT、儿茶酚胺和乙酰胆碱在肠腔内释放时,可以调节肠神经系统内的神经信号传导,影响大脑的正常功能和行为表现。
同时,人体内肠道有大量的免疫细胞聚集形成淋巴组织,可以维持肠道内环境的稳态平衡,对有害物质起着免疫防御作用。短链脂肪酸作为肠道菌群的发酵产物,可以通过血-脑屏障调节中枢神经系统活动,ASD儿童粪便中总短链脂肪酸浓度升高,可能是肠道菌群通过代谢途径诱发ASD的发生。肠道内细菌代谢可以产生一种丙酸的短链脂肪酸,丙酸也可以引起自闭症样的行为异常和神经炎症反应。女性怀孕期间的免疫激活与ASD有一定的联系,特别是患有自身免疫性疾病和相关感染孕妇的孩子患ASD的风险要更高。
美国芝加哥市 Rush-Presbyterian-St.Luke医学中心最近报道用不易被肠道吸收的万古霉素(vancomycin)治疗退行性发作型ASD能够在短期内改善症状,提示这类患儿的发病原因可能和肠道的异常有关。
微生物制剂能够维持肠道微生态的平衡并改善ASD患儿的胃肠道症状及行为症状,对 ASD的治疗有一定的应用前景。但目前仍不清楚益生菌的额外添加对肠道内环境系统的长远影响,肠道微生物与大脑发育和功能之间的相互影响机制及其有效性和安全性仍需进一步研究。今后可多开展ASD脑-肠轴的干预机制实验研究以及大样本量ASD患儿特定益生菌的使用效果评价等临床研究。益生菌治疗有望成为治疗儿童ASD的新型辅助治疗方法。
三、环境因素
美国最近的一项研究提出,环境因素对ASD发病的影响十分关注,而且有必要探明和发现潜在的风险及制订针对性的干预措施。这项研究检查了100多种有害空气污染物对ASD诊断和疾病严重程度的潜在影响。参与研究的专家提出,空气污染可能是在过去十多年间发现的与ASD相关的潜在环境风险因素中最为广泛的风险因素。
环境因素,例如电离辐射、遗传毒性化合物都已经被证明会引发基因组重排,从而导致基因拷贝数变异。与ASD风险相关的基因在环境因素的作用下出现序列重排的概率增高,这种基因组的不稳定性会导致疾病的发生。
2018年加州大学的流行病专家提出,空气污染物暴露水平较高地区生活的人们其ASD的发病风险更高,这些有害空气污染物包括金属、挥发性有机化合物和颗粒物等。
有研究结果显示,暴露于其中6种有害污染物与ASD发病风险显著相关,并且两种污染物与ASD的严重程度关联密切,如丙醛和甲基叔丁基醚两种污染物与ASD诊断有最强的关联性,这两种物质的暴露,分别增加ASD发病风险1.92倍和2.33倍。另有研究发现,母亲孕期接触PM2.5或二氧化氮空气污染物,增加儿童出生后患ASD的风险分别为1.04%和1.06%,接触氧化氮孩子患病风险为1.07%。
许多研究提示,孕妇过多暴露于污染的大气中会导致胎儿大脑发育异常,从而产下ASD患儿。可以推测,ASD是遗传和环境因素共同作用下使得脑神经细胞发育异常和神经功能失调所导致的结果,神经元和大脑功能异常,既是遗传造成的基因突变的结果,也可能是环境污染物导致关联的基因发生突变的连锁反应。
环境暴露的传代影响已经被证实和多种人类疾病相关,包括ASD和其他一些行为障碍。不过,通过何种途径将这种影响传递给下一代还存在很大的争论,目前来说,被认为可能性比较高的是miRNA、DNA甲基化以及组蛋白的乙酰化。
环境风险因素是如何导致ASD的发生呢?有研究显示,ASD的环境风险因素是通过扰乱个体的基因组及表观遗传组从而导致疾病的发生。比如在母孕期间,如果出现下列几种情况,则婴儿出生后患ASD的概率可能增大。包括:
(1)感染,毒素,辐射,压力。
(2)过敏,肠道菌群失调。
(3)药物:妊娠期孕妇使用一些精神类药物如SSRI,或者使用抗癫痫药物如丙戊酸钠。
(4)营养素缺乏:如维生素A、维生素D、叶酸等。
(5)特异母体抗体。
胎儿及婴幼儿期是大脑发育最快时期,若孕期出现以上情况是婴幼儿ASD的高危因素。以上这些高危因素均可以造成婴幼儿体内出现炎症反应、免疫异常、氧化应激和代谢异常,可以通过共同通路到达靶器官——大脑、肠道和其他器官。
总之,ASD的病因和生化异常非常复杂,至今尚未完全阐明。但随着多学科、多领域技术的整合应用,分子遗传学的迅速发展,人类基因计划提供的大量信息,单核苷酸多态性和DNA片段微排列技术的发展,相信在世界各国学者的共同努力下,解开ASD的病因之谜,开辟治疗儿童ASD的新途径指日可待。
(杨玉凤)
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