孤独症谱系障碍的免疫学研究进展①

朱 平 吴广霞 王永霞 倪彩丽

(山东协和学院护理学院，济南250109)



孤独症谱系障碍的免疫学研究进展①

朱 平 吴广霞 王永霞②倪彩丽③

(山东协和学院护理学院，济南250109)

孤独症谱系障碍(Autism spectrum disorders，ASD)是一系列复杂的神经发育障碍性疾病，属于广泛意义上的孤独症。常表现为社会交往障碍、沟通技巧障碍和行为方式刻板单调。目前对ASD的确切原因尚不清楚，这也限制了对其特殊行为症状的治疗。为了探索这一严重终身疾病新的治疗方法，迫切需要加强对ASD基本病因的了解。本文将总结与ASD相关的各种免疫学方面的研究，为进一步研究ASD的病因提供新思路。

1 中枢神经系统免疫相关研究

对孤独症患儿发育过程的研究发现，ASD患者头围比同龄健康儿明显增大，以大脑额叶的灰质和白质增大为特点[1]，这表明ASD患者神经发育异常，而大部分的研究结果主要集中在免疫系统的激活上,最近的一项研究报告称,母体免疫激活(MRI)可诱导未成年后代大脑的表观遗传改变，妊娠期急性损害对大脑和行为可能造成持续的不利影响[2]。母体免疫激活很可能影响多个脑区,导致大脑整体网络失衡。有研究发现，人类和老鼠的前额叶皮层主要支配社会行为，与ASD的发生有关[3]。这表明早期炎症反应可能是ASD病因的普遍因素。研究发现，早产儿患孤独症的风险比足月儿高大约4倍，也更容易受到感染，同时其血脑屏障发育滞后，使暴露于潜在神经毒素的可能性增加。部分ASD患者在围产期通过感染、压力、环境或过敏引发肥大细胞激活，导致其释放促炎因子和神经毒素分子，从而导致神经系统炎症和孤独症发病。

目前，针对孤独症患者体内小神经胶质细胞的研究成为ASD免疫标志的一个新方向。小神经胶质细胞被看作中枢神经系统的巨噬细胞，在各种不同病理状态中起重要作用。研究人员开始研究小神经胶质细胞在ASD患者体内的作用，该细胞可直接与神经元相互作用，维持适当的兴奋与抑制平衡，打破这种平衡会导致神经功能和行为终身改变[4]，这可能与日后神经组织障碍有关。Morgan等[5]证明，在孤独症患者大脑背外侧前额叶皮层有一些与特异性神经元反应有关的小神经胶质细胞被激活。另有研究表明[6]，在孤独症患者小脑的颗粒细胞层和白质中，星型胶质细胞聚集和小胶质细胞激活，以及不同年龄段孤独症患者大脑不同区域的细胞因子表达增加，ASD患者脑脊液中单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、IL-6、TNF-α、IL-1β、IFN-γ均显著增加，并且在这些大脑区域和脑脊液中其他免疫反应相关的基因也表达增多，说明ASD患者的脑中促炎途径被激活。这些炎症因子是由循环中的免疫细胞和巨噬细胞产生的，并能影响神经功能和行为。因此异常的炎症过程可能是ASD一个持续的病因，在病人的整个生命周期中影响其行为及症状。

除此以外，大脑神经元形态受损也会引起神经疾病。有研究表明，Sarm1可调节神经元形态发生[7]，由Sarm1调节的炎性细胞因子IL-1和TNF-α可以调节突触可塑性[8]。并且人类Sarm1基因位于17q11号染色体上，处于孤独症易感位点6范围内；另外，孤独症患者大脑皮层中Sarm1蛋白质含量减少[9]；对Sarm1敲除老鼠的行为分析也显示智力障碍、社会行为受损、认知缺乏灵活性等特点[10]。这些行为缺陷与孤独症患者的特征相似。因此，Sarm1被认为可能与神经发育障碍有关。

2 自身免疫相关研究

虽然孤独症的病因尚不可知，但许多研究均证明，ASD和自身免疫性疾病家族史有一定联系[11]。流行病学研究证实，在有自身免疫性疾病家族史的儿童中，大约40%患有孤独症，特别与自身免疫性甲状腺炎或甲状腺功能减退、风湿热、风湿性关节炎、乳糜泄、溃疡性结肠炎、银屑病、家族性Ⅰ型糖尿病有密切相关。这些研究结果支持ASD中存在自身免疫成分的可能性。免疫遗传学为在基因水平上研究ASD和免疫系统之间的关系提供了一个方向。Geschwind等[12]的研究发现ASD的病因中约10%～20%源于遗传因素。但是，大多数的孤独症没有特异基因，即使是最常见的遗传形式在病例中也不超过1%～2%。更具体地说，免疫遗传学领域的研究主要集中在HLA相关性上。在这种背景下，研究指出经典MHCⅠ类、Ⅱ类和Ⅲ类等位基因和ASD存在一定关系。早期的研究发现，孤独症儿童父母表达的HLA抗原量大大超过对照组。最近,Torres等[13]发现在孤独症患者体内某些HLA-A2等位基因表达增加。在上述研究中除了MHCⅠ类基因外，MHC II基因也与ASD有关。更具体地说，HLA-DRB1*04(被认为是类风湿性关节炎的主要易感基因)和ASD之间关系更密切。此外,表达在第三高变区(HVR-3)的其他Ⅱ类等位基因也被发现与孤独症有关。还有一些孤独症儿童高表达HLA-A2和DR11等位基因。一些研究甚至表明，有些MHC II类基因可能有保护作用[13]。最新meta分析显示，孤独症与类风湿性关节炎表达相同的保护性HLAⅡ类等位基因，即HLA-DRB1*13[14]。就MHCⅢ类基因而言，补体C4的等位基因与ASD有关。

最近的研究表明，转录的表观遗传调控紊乱在自身免疫性疾病中扮演着至关重要的角色[15]。研究证明Rett综合征、脆性X染色体和其他遗传综合征常伴发ASD，这与表观遗传修饰有关，这些研究表明，表观遗传机制与孤独症的病因可能存在一定关系。更具体地说，甲基CpG结合蛋白2(MECP2)基因突变与孤独症的关系最密切。

ASD患者体内的各种炎性细胞因子和免疫标记也反映出其免疫功能紊乱。对ASD患者抗体的大量研究表明，抗体与疾病的临床严重程度相关。各种研究表明在ASD患儿体内各种不同的免疫介质，包括血清抗体、大脑抗体、血清细胞因子、趋化因子、NK细胞和黏附分子都发生了显著变化。虽然这些研究严谨性不高，但是，作为一个整体看，这些结果似乎表明免疫介质变化与ASD的关联，当然这需要进一步的正确研究来证实。更具体地说,ASD患儿IgG、IgM减少，可能表明免疫功能紊乱。同样，促炎因子IL-6、IL-12 和IFN-γ增加和抗炎因子IL-10和TGF-β1减少表明在ASD中可能存在超免疫状态。趋化因子在免疫系统中发挥着重要的作用，ASD患儿MCP-1、T细胞激活性低分泌因子(RANTES)、嗜酸性粒细胞趋化因子增多，这与患儿行为障碍有关，这种关联表明了一个异常的免疫状态可能与孤独症行为改变有关。此外，研究已表明ASD患儿的免疫异常，在ASD患儿中发现自身免疫相关的现象，比如单核细胞、NK细胞过度活化，T细胞反应增强，调节性T细胞功能抑制等[16]。虽然还没有研究证明ASD和特定的自身免疫性疾病之间特定的联系，但这些发现表明，免疫应答的异常调节或免疫功能障碍与ASD有密切的关系。

3 ASD与孕产妇自身抗体的关联

有越来越多的证据表明[17]，母体免疫反应可能在孤独症的病因中发挥作用。1964年风疹大流行后，被病毒感染的母亲生出的孩子有8 %～13%的儿童出现孤独症症状。另有研究[18]发现，在怀孕前三个月孕妇病毒感染和孤独症风险增加有密切相关。此外，感染各种微生物，包括流感、巨细胞病毒、水痘、麻疹都会使患ASD的风险增加。因此有人认为，ASD不是特定病原体引起的，而是与一个更广义的母体免疫系统激活有关[19]。并且孕产妇血清和羊水的炎症标记物C-反应蛋白水平升高与后代的ASD有关[20]。在动物模型中，母体免疫激活的后代表现出孤独症的症状，如在老鼠模型中,母体免疫激活的后代表现出超声波发声的数量和质量减少或下降，嗅觉交流改变,社会互动障碍，不断为自己梳理毛发和其他ASD相关行为异常[21]。类似的损害在母体免疫激活的猴子模型中再次出现。给怀孕的老鼠或猴子体内注入微生物抗原，如细胞壁成分脂多糖(LPS)或病毒成分，比如poly(I:C)，结果导致其后代出现孤独症样行为功能失调[22]。总之，这几个大型的流行病学研究和动物模型均指出母体免疫激活在孤独症的病因中起重要作用。

最近有研究显示，一些产妇自身抗体IgG与胎儿脑组织反应，可能会影响胎儿的神经发育，如孕产妇患重症肌无力，就导致暂时的新生儿重症肌无力[23，24]，有时也会出现致命的先天性多关节挛缩症。尽管这样的情况相对少见，但是自身免疫性IgG会影响胎儿重要的发育过程，从而导致永久性的缺陷。例如，在某些情况下，新生儿红斑狼疮，典型的母体抗体引起，该抗体可结合核糖体蛋白，阻止发育过程中胎儿正常心脏的形成[25]。

胎儿的血脑屏障发育还不完善，进入胎儿体内的IgG可以在其完全形成之前进入发育中的大脑。在系统性红斑狼疮妊娠小鼠模型抗体转移的研究中，特异性沉积的母体抗N-甲基-D-天门冬氨酸 IgG在发育中的新皮层的浓度高于母体大脑的60到70倍。胎儿血脑屏障的发育时机很复杂，其排斥特性主要是血管周围的星形胶质细胞对Wnt/β-Catenin信号的反应。众多相关信号分子参与这种级联反应，其中涉及孤独症易感因素的一些基因变异，其中一个Engrailed2基因，它的功能是调节从母体循环穿过胎盘的外源性因素的灵敏性。这种遗传易感性可能是母体抗体参与ASD症发展机制的基础。

最后，孕产妇自身抗体生产的根本原因是什么目前还不十分清楚。在许多自身免疫相关的神经障碍中,自身抗体是在应对微生物感染的应答中产生的，从这个意义上说，可以认为孕产妇自身抗体生产和某些情况下感染的孕产妇产生抗体存在相似机制。孤独症家族的自身免疫性疾病或过敏性疾病的发病率比正常人高，尤其是母亲，这也表明母体免疫状态和后代ASD发病风险增加之间有一定联系。此外，母体免疫激活长期影响产前及产后免疫力，包括降低胎儿的免疫耐受。免疫耐受缺陷，可能是促进自身反应性抗体生产的基础。而维持自我耐受与MET受体酪氨酸激酶及其相关的信号级联反应有关，研究发现孤独症相关MET-c等位基因会导致免疫失调和自身抗体生产[26]。同时MET多态性已经在几个独立基因研究中发现与ASD相关[27]，并且该多态性与在孤独症儿童母亲体内发现的孕产妇抗胎儿大脑抗体有显著相关性。因此，总体来说，母体免疫激活和孕产妇自身抗体生产表示免疫相关易感性因素与ASD的风险增加有关。

4 总结与展望

总之，各种免疫学证据(血清细胞因子、免疫遗传学和脑抗体)表明，ASD和免疫系统之间存在一定的关系。但是，因为有些研究缺乏严谨性，有些研究只孤立地关注某一种免疫学指标，因此并不能充分解释免疫系统是否是AS的病理学基础，免疫干扰是否会导致其他病原体引起ASD。故国际组织建议，对ASD未来的研究应该用更加综合的方式，通过适当的控制，重点研究免疫学方面的指标，包括精确的描述ASD和免疫系统的本质关系。

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[收稿2015-04-02 修回2015-08-]

(编辑 许四平)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.04.031

朱 平(1984年-)，女，硕士，助教，主要从事抗炎免疫学和护理教育研究，E-mail：yinan_zhuping@126.com。

R392

A

1000-484X(2016)04-0588-04

①本文为2013年山东女子学院“全国家庭教育试验研究基地”课题成果之一(No.13YB04)。

②山东省军区医院，济南250000。

③济南警备区医院，济南250013。