自閉癥生化免疫研究與應用

1、郭德華博士研究生心理學副教授,自閉癥生化免疫研究與應用,所有人都感興趣而疑惑的問題?,1、自閉癥是生物學疾病嗎？2、自閉癥有沒有醫(yī)學檢測指標？3、自閉癥有多少種類型？4、自閉癥有藥可治嗎？5、自閉癥可以預防嗎？……,還有很多疑問，其中——,自閉癥：是大腦先天缺陷?。窟€是能夠影響大腦功能的系統(tǒng)性疾??？Autism: a brain disorder or a disorder that affects the brain?（

2、Dr. Martha Herbert，clinical neuropsychiatry(2005),2,6,354-379 ）,自閉癥是生物學疾病，卻根據(jù)行為特點來定義的，也是用行為學方法為主來干預，但有兩點是明顯的——（1）該癥狀是有生物基礎的（2）理解該癥狀的生物特性是非常重要的。,問題是——,1、目前我們還沒有構建起自閉癥行為形成的神經(jīng)生物學機制，我們也不清楚引起自閉癥的基因機理。2、自閉癥通常被描述為大腦神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，

3、而且是基因控制的紊亂。但是，并未發(fā)現(xiàn)與自閉癥緊密相關的基因，因此許多研究者轉而研究復合基因（Veenstra-Vanderweele et al.2004），而另外一部分轉而研究基因與環(huán)境的共同作用（Keller and Persico 2003）。,生物醫(yī)學——一直在努力探索自閉癥的病因和發(fā)病機制,基因組學轉錄組學蛋白組學代謝組學,至今沒有權威的答案，但有不少振奮人心的成果，使我們更清楚方向和想要的結果——逐漸了解自閉癥的病因

4、和發(fā)展機制，即逐漸找到診斷、治療和預防自閉癥的方法。,,比如，一些改變傳統(tǒng)認知的成果逐漸被人們重視——,（1）自閉癥不是一個靜態(tài)的癥狀，而是機體與外部環(huán)境之間相互作用動態(tài)發(fā)展過程（生態(tài)論） 。（2）自閉癥是易感基因與環(huán)境協(xié)同作用而發(fā)生和發(fā)展的（生態(tài)論）。（3）傳統(tǒng)認為的“由基因決定，基于大腦”的模型，逐漸被“受基因影響，全身性系統(tǒng)性”的模型所取代。（系統(tǒng)論）,這些成果的意義是重大的——,1、自閉癥只是一個統(tǒng)合的概念，有不同的原因，不

5、同的類型。 2、至少有一些類型自閉癥進行治療有一定療效。 3、可以根據(jù)生化免疫特征發(fā)現(xiàn)生物標志物，有利于客觀診斷和早期診斷。 4、可以根據(jù)生物學特征研發(fā)藥物。 5、可以根據(jù)生物學特征提示預防措施。 6、可以結合生物學特征選擇和開發(fā)更有效的干預方法。……,生化方面研究成果與啟示,兒童孤獨癥神經(jīng)生物化學的研究未取得一致的結論，卻為臨床藥物治療兒童孤獨癥提供了一定的理論依據(jù)。如大部分孤獨癥都存在某些神經(jīng)遞質(zhì)異常：

6、 ①5-羥色胺(5-HT)。1/3的孤獨癥患兒都有5-羥色胺高血癥，前額葉皮質(zhì)腦區(qū)與認知功能有密切關系, 5-羥色胺的神經(jīng)元廣泛分布于前腦，而5-羥色胺受體則廣泛分布于大腦皮質(zhì)、邊緣系統(tǒng)及海馬回等區(qū)域，參與大腦的多種認知功能，提示5-羥色胺功能失調(diào)可能在孤獨癥的病因中起著不可低估的作用。研究還發(fā)現(xiàn),部分孤獨癥患兒的外周血和尿中5-羥色胺濃度升高，但隨著臨床癥狀的改善，血中的5-羥色胺水平下降，進而提出了孤獨癥5-羥色胺假說，提示具有降

7、低5-羥色胺水平的藥物可能對某些孤獨癥有臨床治療作用。（Croonenberghs J，wauters A, Deboune D，et a1．2007）,②多巴胺（DA）。孤獨癥患兒的多動與刻板行為可能與中樞神經(jīng)系統(tǒng)多巴胺功能亢進有關。這一假說的研究并未發(fā)現(xiàn)腦脊液中多巴胺的代謝產(chǎn)物——高香草酸的濃度升高。但是，多巴胺D2 受體拮抗劑氟哌啶醇可被應用于臨床治療中。（ Makkonen I, Riikonen R, Kokki H, et

8、al，2008 ）,③內(nèi)源性阿片類物質(zhì)。孤獨癥患兒的行為與阿片類物質(zhì)成癮者的行為類似，如成癮者在中毒時表現(xiàn)為社交退縮、對疼痛反應遲鈍；戒斷時表現(xiàn)為對刺激過敏、焦慮、心情不定。孤獨癥患兒也有類似的表現(xiàn)。據(jù)此，有人提出孤獨癥阿片類物質(zhì)假說，認為孤獨癥患兒體內(nèi)間歇性產(chǎn)生大量腦啡肽和內(nèi)啡肽可能是病因之一。同時也是臨床試用阿片類物質(zhì)拮抗劑治療孤獨癥的理論依據(jù)。 (Knivsberg, A.M, et al. 2002),自閉癥患者金屬硫蛋白缺陷與

9、重金屬代謝障礙 部分自閉癥患者的血液和尿液中重金屬明顯增高，并提示有金屬硫蛋白缺陷(Bernard, S., et al. 2001 ; Walsh, W. J, el at. 2001)，從而導致有毒重金屬，如汞、鉛等滯留血液，銅/鋅比增高，這些重金屬通過血腦屏障損害神經(jīng)系統(tǒng)。金屬硫蛋白在免疫功能、神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，以及解除重金屬毒性等方面具有重要的生理功能。許多典型癥狀可以由金屬硫蛋白缺陷得到解釋，包括胃腸道問題、

10、對重金屬敏感性增高，以及相關異常行為癥狀。自閉癥患者的卟啉尿就是重金屬中毒的一種生物學標志物，嚴重自閉癥患者汞中毒相關性尿卟啉增加。（ Geier, D.A., Kern, J.K., Garver, C.R., et al.. 2009 ）,排毒障礙與自閉癥 谷胱甘肽（GSH）是人體最重要的抗氧化劑和排毒物質(zhì)，也是甲基化過程不可或缺的物質(zhì)，眾多研究證實，某些自閉癥患者血液中還原型谷胱甘肽降低，而氧化型谷胱甘肽增高，導致排毒功

11、能障礙和氧化應激，產(chǎn)生各種自閉癥狀。甲基化是人體能量代謝、氧化還原反應和排毒反應的重要生化過程，進一步研究顯示，自閉癥患者的甲基化循環(huán)的每一個步驟都存在異常，大部分與甲基化有關的生化物質(zhì)都比正常對照組顯著降低，包括蛋氨酸、腺苷高半胱氨酸、同型半胱氨酸、胱硫醚、半胱氨酸和總谷胱甘肽等。（James, S.J., Cutler, P., Melnyk, S. et al.. 2004）,自閉癥與多種激素異常有關 高睪酮血癥：Geie

12、r等檢測70例孤獨癥患者的早上血標本，結果發(fā)現(xiàn)血清睪酮、游離睪酮、游離睪酮和雄烯二酮比例顯著增加，而且女性患者上述激素水平均高于男性患者，胎兒睪酮學說暗示血清睪酮含量高可增加發(fā)展為孤獨癥的風險，該證據(jù)可能解釋自閉癥兒童的失控和攻擊行為，也與自閉癥發(fā)病率男孩顯著多于女孩的現(xiàn)狀相符。 （Knickmeyer RC，wheelwright S，Baron-Cohen SB．2008）,自閉癥伴癲癇發(fā)作的生化特征 臨床觀察發(fā)現(xiàn)，自閉癥

13、并發(fā)癲癇的機率較高，并有75％伴發(fā)精神發(fā)育遲滯，提示兒童自閉癥與大腦發(fā)育異常有關。谷氨酸(Glu)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，γ-氨基丁酸(GABA)是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，腦神經(jīng)系統(tǒng)中由谷氨酸調(diào)節(jié)的興奮性信號和由γ-氨基丁酸調(diào)節(jié)的抑制性信號相互平衡，共同調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，二者失衡可能是自閉癥的神經(jīng)遞質(zhì)失調(diào)機制之一。研究表明，血漿谷氨酸/γ-氨基丁酸濃度異常在孤獨癥兒童中并不具有普遍性，僅在伴有癲癇的

14、自閉癥兒童中有異常升高。谷氨酸/γ-氨基丁酸系統(tǒng)功能異常可能是自閉癥易發(fā)癲癇的病理機制之一。（Hara H. 2007）,分泌型淀粉樣前體蛋白-ɑ（sAPPα）作為自閉癥臨床表型和嚴重度的生化標志物 自閉癥常見早期大腦過度增長，此特征也可能是一種獨立的疾病表型。其機理是自閉癥新生兒腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和類似其他神經(jīng)營養(yǎng)因子水平升高增強了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的合成代謝活動，從而使大腦過度增長。所以測量sAPPα，sAPPβ和Aβ肽的血漿水

15、平可以作為自閉癥表型和嚴重程度的生物學指標。 （Balmiki Ray1., Justin M. Long1., 2011）,腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）與藥物開發(fā) 成年人自閉癥患者大腦尸檢發(fā)現(xiàn)，α4β2-煙堿乙酰膽堿受體的表達下降，然而，膽堿乙酰轉移酶的水平正常，表明膽堿能輸入到大腦皮層和小腦是完整的。然而，在基底前腦腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）水平是正常人的三倍(Lee, M., et al. 2002)。自閉癥兒童的

16、血清中BDNF水平也是升高的，相反，成年自閉癥患者血清中BDNF水平卻是下降的[44]。BDNF的生物學功能是參與提高膽堿能傳輸和促進發(fā)育過程中的基底前腦膽堿能神經(jīng)元的生存。因此，針對膽堿能系統(tǒng)的藥物可能是有價值的。一項研究成功發(fā)現(xiàn)可以用膽堿酯酶抑制劑Donezipil來治療自閉癥患者的煩躁和多動癥狀(Hardan, A.Y. et al. 2002)。,唾液中的生化物質(zhì)與自閉癥早期診斷的生物學意義 意大利科學家完成的一項新

17、研究發(fā)現(xiàn)，孤獨癥兒童的唾液中含有某些特別的復合物，因此唾液檢測可能有助于早期診斷自閉癥。馬西姆?卡斯塔格諾拉等研究人員分析了27名自閉癥兒童和23名健康兒童的唾液樣本，主要觀察某些較小蛋白質(zhì)和縮氨酸，結果發(fā)現(xiàn)，三分之二的自閉癥患兒至少有一種唾液縮氨酸與健康孩子不同。特別是磷酸多肽、組胺以及酸性蛋白類等唾液蛋白的磷酸化水平顯著低于對照組，因此，研究人員表示，唾液縮氨酸分析將有助于早期識別出有自閉癥傾向的人群。 （Massimo Casta

18、gnola, Irene Messana, Rosanna Inzitari, et al. 2008）,自閉癥組煙酸代謝異常，體現(xiàn)在尿中分泌的N -甲基-2-吡啶-5 - 甲酰胺，N -甲基煙酸，N -甲基煙酰胺顯著增高，多元統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，尿中自由氨基酸，如谷氨酸、牛磺酸有顯著差異，?；撬嵩黾?，而谷氨酸下降，說明自閉癥存在硫酸化和氨基酸代謝障礙。此外，自閉癥與對照組的代謝表型差異還體現(xiàn)在尿中微生物代謝紊亂，如二甲胺、馬尿酸和苯乙酰谷氨

19、酸等，這些生化物質(zhì)的異常與自閉癥普遍存在的胃腸道癥狀相符，這一特點可以作為療效監(jiān)控的生物學指標（Cecilia Giulivi, Yi-Fan Zhang, Alicja Omanska-Klusek, et al. 2010）,某些藥物可以改善ASD相聯(lián)系的社會性障礙研究顯示，ASD的青少年和成年人在吸入催產(chǎn)素（hormone oxytocin）之后社會性參與增多。另一項隨機對照試驗（RCT）顯示，在給予了GABA-β受體激動劑（A

20、rbaclofen）之后，脆性X癥患者和孤獨癥患者的社會化行為有了改進，這種藥物機理是通過調(diào)節(jié)谷氨酸鹽來改善突觸功能。 （http://www.webmd.com/brain/autism/news/20100212）,免疫學特征及應用,自閉癥的免疫學研究始于上世紀七十年代，stubbs(1976)首次注意到自閉癥兒童的變異T細胞有絲分裂原（如植物凝集素抗原），開始探討大腦炎癥和小神經(jīng)膠質(zhì)細胞活化與自閉癥的關系；之后，因為食物過敏和疫苗

21、反應的個案不斷增多，學者開始越來越多的研究自閉癥免疫問題（Dohan FC, et al. 1973; Stubbs EG. 1976）,自體免疫性疾病 臨床調(diào)查發(fā)現(xiàn)，46%有自閉癥兒童的家庭中，有兩個或兩個以上的家庭成員患有自身免疫性疾病，相比之下，正常兒童的家庭中只有26%。盡管4%正常兒童的母親或父親亦或是父母親患有自身免疫性疾病，但有21%的孤獨癥兒童其父母親中至少有一方患有自身免疫性疾?。–omi, et al. 20

22、00）。,普遍存在胃腸道問題 研究顯示，自閉癥兒童不同程度地存在胃腸道問題（Gastrointestinal, GI），占被研究對象9%—91%不等[5]。ASD患者中最常見的胃腸道癥狀和體征是慢性便秘、腹痛伴或不伴腹瀉，以及由于便秘引起的大便失禁，其他胃腸道異常包括功能性腹痛（GERD）、腹脹、雙糖酶缺乏、胃腸道炎癥，以及腸道神經(jīng)系統(tǒng)異常。值得重視的是，在ASD患者中，胃腸道癥狀可能典型地或非典型地呈現(xiàn)為非胃腸道表現(xiàn)，包括行

23、為改變和/或問題行為。 （Buie T, Campbell DB, Fuchs GJ, et al. 2010）,自閉癥腸道炎癥的免疫機制 不少研究揭示ASD中腸道的炎性變化。循環(huán)淋巴細胞和單核細胞的激活可能導致細胞因子生產(chǎn)失調(diào)，這些作用影響神經(jīng)發(fā)育或直接引起自閉行為，其他研究觀察到血漿和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中本身免疫系統(tǒng)生成細胞因子增加,包括白介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子- (TNF- )和巨噬細胞吸引蛋白-1(MCP-1)。免

24、疫系統(tǒng)控制著各種炎癥媒介物的釋放，包括白介素-1（IL-1）、白介素-8（IL-8）和腫瘤壞死因子（TNF），所有這些物質(zhì)都能引起腸道內(nèi)相當程度的炎癥。自閉癥患者常見的腸道炎癥主要有食物蛋白誘發(fā)的直腸結腸炎、小腸結腸炎和腸病乳糜瀉（谷蛋白敏感性腸?。@些腸炎都是由細胞介導，一些免疫指標如IgA、IgG、抗內(nèi)膜抗體等異常，所以一部分自閉癥患者飲食中去除相應的食物可以使癥狀得到改善或消失（Gupta, 2000）。,汞對免疫系統(tǒng)的毒性作用

25、 汞中毒與自閉癥狀有不少相似之處，來自環(huán)境、疫苗、食品或相關產(chǎn)品中的汞危害免疫和神經(jīng)系統(tǒng)，造成孩子免疫失調(diào)，營養(yǎng)狀況失衡，體質(zhì)虛弱；氫硫基組群存在于細胞線粒體內(nèi)，汞把氫硫基組群結合，改變DNA性質(zhì)，改變細胞膜通透性，影響鈣的運輸，硫柳汞破壞線粒體功能，而自閉癥與線粒體障礙緊密相關；汞造成Th1向Th2免疫轉移，使免疫信號機制失調(diào)，從而誘發(fā)自免疫或導致免疫缺陷；此外研究顯示，自閉癥患者肥大細胞高于對照組10倍以上，汞刺激肥大細胞

26、釋放大量血管內(nèi)皮生長素和白介素-6（IL-6），這些因子對血腦屏障有損害作用，導致大腦炎癥，引發(fā)自閉癥。 （Kempuraj, D., Asadi, S., Zhang, B., et al. 2010）,免疫相關基因缺陷 研究發(fā)現(xiàn)，注意力缺失加多動癥(ADHD)、誦讀困難和自閉癥的人群，其發(fā)生C4B基因（補體蛋白基因）缺陷的頻率與對照組相比顯著偏高(Yonk, et al., 1990; Warren, et al., 199

27、6)。C4B是一種控制免疫系統(tǒng)功能和協(xié)調(diào)的基因，C4B補體蛋白參與清除病灶、細菌和病毒功能，C4B缺失會造成免疫缺陷（Kunkel, et al., 1985）。,Sudir Gupta（2000）研究發(fā)現(xiàn)與正常孩子相比，大量自閉癥患者Th2細胞比Th1細胞多，他認為Th1的減少可以解釋為什么自閉癥孩子對于病毒和真菌表現(xiàn)脆弱，Th2的增加揭示了為什么自免疫攻擊腦組織。根據(jù)瓦倫和軋波塔的研究（Warren, et al. 1990），大約

28、38～45％的自閉癥兒童有體內(nèi)自然殺傷細胞數(shù)目偏低的傾向，T細胞亦明顯異常， CD4T細胞(T細胞次型)減少，可能是促成自閉癥兒童體內(nèi)白色念珠菌增殖的另一個原因。,免疫細胞的異常,軋波塔（1996）的一項研究發(fā)現(xiàn)， 20%的自閉癥兒童有IgG亞型不全，IgA的血清含量比對照組低，有些自閉癥兒童的IgA含量極低，甚至幾乎沒有，因而可以推測分泌型IgA也可能較缺乏，所以腸粘膜容易受損。,免疫蛋白異常,Harumi 等（2002）研究發(fā)現(xiàn)大多

29、數(shù)自閉癥病人外周血IL- 12、TNF-α和IFN-γ增加，表示免疫系統(tǒng)受到刺激，腦脊液中TNF-α升高是神經(jīng)系統(tǒng)炎癥存在與否或提示嚴重程度的有效指標。 （Chez MG, Dowling T, Patel PB, et al. 2007）,免疫因子的異常,Molloy和她的研究團隊之后有了重要的不同發(fā)現(xiàn)，即自閉癥患者的先天和后天免疫都比正常人活躍，通過實驗也找到了證據(jù)，Th1和Th2細胞都偏高（之前的結果是Th1降低，Th2升高），而

30、且他們所產(chǎn)生的細胞因子除IL-10外，其它都增高，如IL-4、IL-5、IL-13和γ-干擾素（INF-γ）等，IL-10的功能是調(diào)節(jié)Th1和Th2激活和抑制平衡，它的缺失可能就是導致Th1和Th2細胞都偏高，從而使患者先天和后天免疫都較常人活躍的機制。這一結論可以解釋自閉癥患者可以集過敏現(xiàn)象和自免疫疾病于一身的奇特現(xiàn)象。 （Molloy, C., Morrow, A., Meinzen-Derr, J. et al. 2006）,免疫

31、因子的異常,Connolly等報道自閉癥患者血清中抗核抗體（ANA）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）抗體、腦血管內(nèi)皮細胞和髓鞘堿性蛋白升高；髓鞘堿性蛋白（MBP）升高，其抗體水平升高的自閉癥人群發(fā)生率（70％陽性）高于正常人群20倍，因此，抗MBP可以作為自閉癥的自身免疫反應的主要標志物之一[32]（singh, et al., 1997 ；Connolly, A.M., Chez, M., Streif, E.M., et al..

32、2006 .）。,抗體水平異常,在美國加州大學，科學家們正在致力于自閉癥早期標記物（EMA）的研究，EMA項目的科研人員正在調(diào)查一些遺傳和非遺傳因素，并重點假設是由于免疫失調(diào)導致的ASDs。EMA是一個包含流行病學家、遺傳學家、免疫學家、神經(jīng)學家、內(nèi)分泌學家等的多學科合作組織。EMA的獨特就在于這項研究致力于尋找自閉癥早期（妊娠期或出生時）發(fā)育中的生物標記物。因此這就使研究集中在了發(fā)現(xiàn)導致自閉癥的機制而不是自閉癥不良后果的機制。,EMA

33、項目的研究,免疫因素在自閉癥預防和干預中的應用1 、加強孕產(chǎn)期保健，預防自閉癥2 、避免有害環(huán)境暴露3 、重視治療胃腸道（GI）問題4 、防治過敏性疾病和食物不耐受現(xiàn)象5 、開展免疫治療，提高免疫力6、 開發(fā)免疫藥物和診斷標志物,1、對現(xiàn)有自閉癥研究理念和方法進行反思與擴展，從生物醫(yī)學相關專業(yè)闡明自閉癥的發(fā)生和發(fā)展機制，將是理論和實踐的一個重要方向。 2、近20年來，多學科專業(yè)人員共同努力，自閉癥生化與免疫學的研究

34、取得了不少成果，對自閉癥的預防、診斷、治療方面具有重要的理論和實踐價值，但仍有許多課題需要攻克，如癥狀與生化免疫異常，何者為因、何者為果、還是互為因果，目前的證據(jù)鏈還有待進一步完善。 3、自閉癥機制復雜，因此多學科專家互相交流合作是很重要的。 4、探究自閉癥的生化免疫特征，對于了解環(huán)境和基因的協(xié)同作用機制可能帶來新的思路，為闡明和實施醫(yī)教結合理念提供生物學依據(jù)。,結論,5、應該需要檢測的重要項目,（1）有機酸系列測試（