中国孤独症研究进展及前沿问题

武胜昔，郭保霖

(空军军医大学基础医学院神经生物学教研室，陕西 西安710032)

孤独症又称自闭症或孤独症谱系障碍(autism spectrum disorders，ASDs)，是一种神经发育障碍性疾病。如何有效诊断和治疗ASDs是全球重要的临床及科学问题。1943年美国约翰·霍普金斯大学儿童精神科医生KANNER[1]首次对该病进行了报道：ASDs患儿对他人的社交信息均无法做出适当回应，同时环境中物体摆放位置的改变会导致其行为失控。这一报道受到了全世界科学家的广泛关注，随后大量ASDs病例被相继报道，由此拉开了ASDs研究的序幕。

我国ASDs研究尽管起步较晚，但发展较为迅速。1980年代南京儿童心理卫生研究所陶国泰教授首次报道了我国的ASDs病例[2]。在1990年之前，我国鲜有ASDs研究论文发表，1990年代我国ASDs相关基础研究论文仅有不到50篇。在2000年之后，随着我国残疾人事业“十一五”纲要中将ASDs列为精神残疾范畴，同时我国明确提出要逐步解决ASDs等残疾儿童的教育问题，在国家政策扶持和媒体的相关宣传帮助下，公众对ASDs的认识和重视程度普遍增加。ASDs基础研究也在此契机下进入快速发展阶段。以硕士、博士论文为例：在2000—2010年的10年期间以ASDs或自闭症作为题目的硕士、博士学位论文有30篇，而在2010—2020年的10年期间，这一数量猛增至200余篇，相关研究进展之迅速可见一斑。尤其是我国学者近些年在ASDs领域开展了较多的原创性、突破性的工作，对ASDs领域的研究起到了较大的推动作用。因此本文就近五年来我国ASDs研究现状及前沿问题作一综述。

1 我国ASDs流行病学研究

ASDs在世界范围内发病率约为1%，发达国家由于诊断理念及技术更为先进，因此患儿确诊率稍高。美国疾病控制与预防中心2021年发布的数据显示，大约44名儿童中便有1名ASDs患儿。我国人口基数大，相关流行病学调查难度较大，因此几十年来一直缺乏准确的流行病学数据。2019年剑桥大学BRAYNE教授团队对我国吉林市、深圳市和佳木斯市三个城市的6～10岁儿童进行了评估及统计，通过小样本数据估算我国ASDs发病率约为1.08%，同时也发现了我国ASDs存在漏诊现状[3]。2020年，复旦大学儿童医院、国家儿童医学中心的王艺教授团队通过在我国上海、北京、广州等8个城市对142 086名学龄儿童开展ASDs患病诊断和调查，首次报道了我国6～12岁儿童ASDs患病率为0.7%，男女比例为4.1∶1[4]。相关研究工作的开展为帮助建立我国ASDs儿童筛查、诊断及干预的三级网络起到了积极的推动作用，同时带动了我国ASDs流行病学研究，也为政府公共卫生部门工作提供了数据支持。

2 ASDs发病的遗传学研究

遗传因素是ASDs发病最为公认的因素之一。近年来，美国等西方国家通过大样本外显子测序研究，发现了大量与ASDs相关的基因发生了突变。截至2022年10月，全世界最大的ASDs数据库SFARI Gene已经报道了1 095个ASDs的风险基因。然而不同地域人群ASDs风险基因新发突变存在差异，因此，针对中国人群筛选ASDs相关特异性的新发突变并开展相关的功能学研究，对于我国ASDs人群是极为重要的。

中南大学夏昆教授团队自2007年始一直致力于中国人群ASDs遗传学领域研究，开展了基因型-表型关联研究计划，识别了SCN2A、CSDE1等一些中国人群常见的ASDs新发突变[5]。ASDs相关研究方向也受到越来越多国内其他高水平研究团队的重视[6]。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心仇子龙课题组与上海交通大学附属上海市精神卫生中心杜亚松课题组合作，收集了167个中国ASDs家族外周血，发现了中国ASDs家系中位于CHD7基因内含子的点突变[7]。这些针对中国ASDs人群的遗传学研究工作为我国ASDs的早期诊断、预警及干预提供了重要的研究基础，同时也为我国ASDs人群的临床分型及个性化治疗提供了遗传学证据和思路。

3 ASDs发病机制的基础研究

ASDs发病机制复杂，目前对于其发病机制的探讨主要集中于突触发育障碍、环路功能缺陷、肠-脑轴改变及相关信号分子通路变化等方面。在这些研究方向上，我国科学家近年来取得了一系列重要的研究进展。

3.1 突触发育障碍

大量ASDs风险基因编码的蛋白位于神经元突触部位，这些基因编码产物直接或间接地调控突触发育，影响突触的结构和功能[8]。同时ASDs作为一种神经发育障碍性疾病，其核心症状一般在出生后1～2年开始表现，而此阶段即为中枢神经系统突触发育的关键阶段。因此突触发育障碍目前被认为是ASDs发生的最主要病理改变之一。通过研究不同ASDs基因修饰模式动物，我国科学家近年来对ASDs的突触结构及功能变化进行了系统解析。

中国科学院遗传与发育生物学研究所许执恒研究员团队在神经突触发育方面积累了丰富的研究成果，该团队构建了多种ASDs小鼠模型，利用这些模型他们发现SH3RF2基因缺失诱发兴奋性突触后，谷氨酸受体组成亚型比例出现异常，致使突触功能改变，诱发ASDs核心症状出现[9]；另外利用POSHASDs小鼠模型发现NMDA/PSD-95/SHANK复合体异常导致兴奋性突触传递及可塑性受损[10]，导致ASDs样行为发生。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心仇子龙研究员与上海交通大学李斐教授团队利用Senp1ASDs小鼠模型，发现后压皮层抑制性突触增多、兴奋性突触减少，局部突触稳态异常诱发小鼠出现社交记忆受损[11]。空军军医大学武胜昔教授团队利用SHANK3敲除的ASDs小鼠模型开展了相关研究，发现了ASDs小鼠前扣带回皮层兴奋性突触结构、功能异常，同时其功能异常与社交行为障碍的发生存在因果关系[12]。相关研究均提示ASDs模型兴奋性或抑制性突触的发育异常导致兴奋/抑制稳态失衡，诱发ASDs行为异常的产生。

3.2 神经环路功能异常

由于ASDs风险基因较多，不同的风险基因引起的突触发育变化特征不同，因此不同基因修饰动物模型之间异质性较大，如SHANK3等编码突触后骨架蛋白的基因缺失一般引起突触后的受体功能障碍[13]，而Neurexin等编码突触前膜黏附分子基因异常则会导致突触前递质释放等功能紊乱[14]。因此，从神经环路角度找寻其共同的变化机制是近年来的重要研究方向。

神经环路是突触发挥功能的重要基础，同时也是中枢神经系统编码调控不同行为的功能单元。近年来国内外的研究人员开始从神经环路改变角度解析ASDs相关行为异常的机制，以探求更好地理解ASDs行为异常的发生机制，并找寻潜在的干预靶点。目前环路研究主要集中在皮层局部环路、皮层-纹状体通路以及神经激素对相关神经环路功能调控等方面。

在皮层局部环路研究中，目前相关研究主要集中于探究不同类型的中间神经元对于兴奋/抑制平衡稳态的影响。浙江大学罗建红教授研究团队利用NL3 R451敲入的ASDs模型发现小鼠前额叶皮层抑制性中间神经元兴奋性异常下降，诱发局部环路兴奋性升高以及Gamma振荡受损，最终导致小鼠出现社交行为障碍[15]。浙江大学徐晗教授团队也通过系列工作报道了调控不同类型的中间神经元可以对社交行为进行干预[16]。军事医学研究院吴海涛研究员课题组近期则利用微型双光子显微镜，在单细胞分辨率下观察了不同社交行为过程中前额叶皮层不同类型神经元的活动编码特征，发现了ASDs小鼠和野生型小鼠前额叶皮层局部中间神经元的动力学改变差异[17]。

在皮层-纹状体环路方面，空军军医大学王文挺教授与麻省理工学院的联合研究发现ASDs风险基因SHANK3缺失条件性损伤皮层-纹状体间接通路，而这条环路的功能异常与刻板行为发生密切相关[18]。类似的，陕西师范大学田英芳教授研究团队利用丙戊酸钠ASDs小鼠模型，发现了环境因素诱发的ASDs小鼠模型同样存在皮层-纹状体通路的功能损伤[19]。

在神经激素调控方面，国际上斯坦福大学的ROBERT MALENKA教授等在血清素、多巴胺、催产素等神经激素对ASDs社交行为的影响方向开展了一系列的先驱性研究[20-22]，而我国研究者近年来也在该方向开展了重要的研究。北京大学于翔教授课题组发现中脑导水管周质区外侧和腹外侧区的速激肽1型神经元作为中继站传递触觉信息，正向调控下丘脑室旁核催产素神经元活动，进而促进社交互动行为和积极情绪的产生，可能与ASDs触觉异常及社交行为障碍相关[23]。北京脑科学与类脑研究中心罗敏敏课题组发现激活中缝背核释放血清素神经元活动则能够改善ASDs小鼠的社交障碍[24]。浙江大学徐晗教授团队发现基底前脑神经元可以通过影响腹侧被盖区局部环路，调控该区域多巴胺在伏隔核的释放，进而影响社交行为[25]。这些环路方面的研究可以帮助我们进一步理解ASDs发病的神经机制，同时也为临床上的干预提供了潜在靶点。

临床上ASDs儿童饮食存在问题，大部分ASDs儿童对食物极其挑剔，60%左右的ASDs患儿至少存在一种胃肠道症状，其中腹泻、便秘比例较高。胃肠道紊乱是否会对中枢神经系统产生相关影响呢？近年来从肠-脑轴角度对ASDs进行的研究成为了热点问题。

北京大学王娟团队通过对ASDs儿童粪便样本进行菌群分析，发现ASDs儿童肠道微生物菌群存在异常[26]。中国科学院北京生命科学研究院赵方庆研究团队通过解析ASDs动物模型的肠道表型，探究了ASDs动物肠道氨基酸转运体功能改变对于神经系统的异常调控，利用菌群移植及药物干预手段纠正了ASDs社交行为障碍这一核心症状[27]。尽管在肠-脑轴相关研究领域仍然存在较多尚不清楚的科学问题，然而相关研究也为基于肠-脑轴开发早期诊断菌群、分子靶点、干预生物药等提供理论基础。

3.4 分子机制研究

分子水平的变化是神经突触、环路等改变的基础，近年来我国科学家在ASDs神经异常的分子机制方面取得了系列的成果。

近几年一些代表性的研究包括：东南大学韩俊海教授团队发现ASDs风险基因Neurexin在发育早期通过调控Ephrin/Eph信号通路影响神经元轴突发育[28]；中南大学郭辉教授研究团队发现CSDE1可能通过转录后调控多个ASDs相关的风险基因，影响神经元发育和突触功能[6]；暨南大学师蕾教授与中山大学蒋斌教授团队发现Dock4-Rac1调控海马中谷氨酸受体的蛋白合成影响突触发育[29]；复旦大学附属妇产科医院王红艳教授团队发现mGluR1-IP3R1-细胞钙信号异常诱发核心症状[30]；北京大学王韵教授发现蛋白激酶D1与催产素受体的相互磷酸化特异性调控内侧杏仁核影响社交记忆[31]；上海科技大学管吉松教授、青岛大学附属医院刘世国教授和清华大学熊巍教授联合研究发现ASDs小鼠Ash1l基因突变下调EphA7影响突触功能等[32]。空军军医大学武胜昔教授团队揭示了经典Wnt/β-catenin信号通路在ASDs小鼠前扣带回皮质突触发育异常及社交障碍中发挥重要作用[33]。除了从调控神经元及突触相关功能研究揭示参与ASDs的分子机制外，另外上海市精神卫生中心周子凯研究员团队也利用新型母体免疫激活ASDs动物模型，揭示了神经免疫参与ASDs的分子机制[34]。

这些分子、信号水平的研究一方面揭示了关键病理改变如突触发育异常的内在机制，另一方面为未来治疗ASDs的药物开发提供了潜在的分子靶点。

4 发展与展望

尽管我们在ASDs的研究方面取得了系列的进展，然而目前仍然有很多的基础及临床问题亟需解决，基础研究成果向临床应用的转化仍需大力加强。

在临床研究方面，我国学者在行为干预(如渐进式沙盘游戏[35]、亲子合作音乐治疗[36])、药物治疗(如益生菌和催产素干预[37]、右美托咪定加口腔咪达唑仑镇静[38])以及物理治疗(经颅直流电刺激[39])等方面发表了系列论文。中山大学第三附属医院邹小兵教授团队致力于儿童ASDs的早期诊断与治疗研究，在ASDs儿童的家庭干预方面取得显著成效[40]。然而目前我国高质量的ASDs临床研究仍然欠缺，基础研究、临床应用、社会干预等多层次的协同推进链条仍不完整。近年来的一些学术论坛，如北大医学ASDs国际论坛等活动，邀请临床医学、遗传学、神经科学、心理认知学、社会科学等多领域专家以及ASDs相关家庭一同进行交流讨论，有助于消除领域鸿沟，助力ASDs的研究转化和治疗干预。

近年来，国家对ASDs的研究越来越重视，全社会对ASDs儿童及家庭的关注度也越来越高。2021年，科技部发布了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目，标志着“中国脑计划”的全面启动。其中ASDs等儿童期神经发育障碍性疾病的发病机制和诊治被列为脑计划重大脑疾病领域的三个重点子任务之一。关于ASDs前瞻性临床随访队列研究、ASDs早期发育队列研究、ASDs干预队列研究、ASDs的发病机制以及量化评估技术研究等方向均作为重点任务。这些问题都将是ASDs领域的热点和重点。相信在今后的几年，通过基础与临床科学家的密切合作，我国有望在ASDs的遗传学机制、神经发育机制及神经多样性特征等方面取得创新成果，在ASDs儿童的综合性早期干预技术方面取得重大进展，为我国ASDs这一社会及科学问题的解决提供有力支撑。