甘氨酸联合多种酰基肉碱在孤独症谱系障碍儿童中的识别价值*

涂相文,张 峰,陈俊坤

赣州市妇幼保健院:1.优生遗传实验科;2.儿童神经康复科,江西赣州 341000

孤独症谱系障碍(ASD)是一种高度异质性的神经发育障碍[1],严重危害儿童身心健康,它的特点是沟通障碍和社交技能缺陷,主要表现为社会交互缺陷、交流障碍、兴趣狭隘、重复和刻板行为[2]。ASD的患病率最近几年逐步上升,已成为国际上范围内公共卫生难题[3]。ASD病因尚不明确,早期采取适当的干预措施,可改善沟通和社会行为,对ASD患者及其家人的健康有积极影响[4]。因此,ASD的早期识别尤为重要。然而,由于ASD发病较早,起病隐匿,诊断方法主要基于医生对患者的行为学观察及各项评价量表的临床行为评估[5-6],且缺乏有效的辅助检查手段,这使得ASD的识别与诊断存在一定困难。部分学者探究生化指标如血清氧化甾醇水平、血液戊二酰肉碱和C26水平、维生素D、叶酸等[7-10]与ASD的相关性。虽然ASD的发病机制尚不明确,但多项研究提供了神经信号传导及线粒体功能异常与ASD相关的证据[11]。甘氨酸(GLY)是一种除γ氨基丁酸外最重要的抑制性神经递质[12],酰基肉碱则与线粒体功能及氧化应激相关[13]。GLY联合多种酰基肉碱在2～4岁ASD儿童识别的应用研究鲜见报道,本研究旨在探讨GLY联合多种酰基肉碱指标在ASD早期识别的应用价值,为临床对ASD儿童早期干预提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料 以2020年1月至2022年12月在本院儿童神经康复科诊断为ASD的患儿为ASD组。纳入标准:按照《精神障碍诊断与统计手册》(DSM-V)诊断标准,并通过CARS孤独症诊断量表、Gesell发育商评估、适应性行为评测等辅助检查[5]后确诊的2～4岁ASD患儿。排除标准:(1)染色体异常等遗传性疾病、遗传代谢性疾病及其他代谢功能障碍性疾病;(2)其他非ASD神经发育障碍性疾病;(3)存在肢体发育异常、听力障碍;(4)病史不明及实验室数据不完整。按照上述标准,共123例ASD患儿纳入研究,其中男111例,女12例。以同期56例2～4岁健康儿童为对照组,其中男45例,女11例。对照组为排除代谢性、基础性疾病的儿童。本研究方案符合赫尔辛基宣言,所有入选儿童监护人均签署知情同意书,并获得了本院伦理审查委员会的批准。

1.2方法 采集入选儿童手指或足底末梢血滴于滤纸片,每张滤纸片不少于3个血斑,血斑自然渗透无污染。血斑经过打孔仪(Panthera-Puncher TM9)打孔置于微孔板孔洞中,经非衍生法进行前处理后利用串联质谱仪(Waters TQD)检测血斑中指标。(1)氨基酸:丙氨酸(ALA)、GLY、鸟氨酸(ORN)、缬氨酸(VAL)、甲硫氨酸(MET)、亮氨酸(LEU);(2)肉碱及多种酰基肉碱:游离肉碱(C0)、乙酰肉碱(C2)、丙酰肉碱(C3)、丁酰肉碱(C4)、异戊酰肉碱(C5)、3-羟基-异戊酰肉碱(C5OH)、己酰肉碱(C6)、辛酰肉碱(C8)、癸酰肉碱(C10)、戊二酰肉碱(C5DC)、十二碳酰肉碱(C12)、十四碳酰肉碱(C14)、十四碳烯酰肉碱(C14:1)、十六碳酰肉碱(C16)、十八碳酰肉碱(C18)。试剂盒采用PerkinElmer公司生产的NeoBaseTMNon-derivatized MSMS Kit。两组儿童临床及实验室资料来自医院病历管理系统及实验室信息系统。

2 结 果

2.1ASD患儿与健康儿童氨基酸及肉碱指标对比 ASD组与对照组性别、月龄比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组氨基酸水平比较,ASD组ALA、GLY、ORN低于对照组,ASD组VAL高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组酰基肉碱水平比较:ASD组C0、C5OH、C8、C10水平高于对照组,ASD组C5、C5DC、C12、C14、C14:1、C16、C18低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组氨基酸及肉碱指标对比[n/n或或M(P25,P75)]

2.2单因素和多因素Logistic回归分析ASD早期识别的独立影响因素 将单因素分析中P<0.05的指标纳入多因素分析,结果显示,C5OH、C12、C16、GLY是ASD的独立影响因素(P<0.05)。见表2、3。

表2 单因素分析结果

表3 多因素分析结果

2.3GLY联合多种酰基肉碱对ASD早期识别价值 ROC曲线分析结果显示,GLY联合多种酰基肉碱早期识别ASD的曲线下面积(AUC)为0.957,灵敏度为0.959,特异度为0.853。见图1和表4。

图1 GLY联合多种酰基肉碱对ASD早期识别的ROC曲线

表4 各指标早期识别ASD的效能

3 讨 论

ASD是一种发育早期出现的神经发育障碍,通常3岁以内起病,ASD患者会出现不同程度的智力低下、社交能力缺陷、发育迟缓等,给家庭及社会造成严重负担[14]。有研究报道,ASD患病率逐年递增,2019-2020年美国儿童和青少年ASD患病率3.14%,男孩的患病率为4.64%,女孩的患病率为1.56%[15];一项多中心研究显示,6～12岁儿童ASD的患病率为0.7%,男孩患病率约为女孩3.2倍[16]。目前ASD还没有确切的治愈办法,并且自闭症的发病机制仍不明确,但研究人员对ASD的环境与遗传风险因素进行研究[17],以期早期识别诊断,采取适当的康复训练措施,促使ASD儿童在成长过程中症状得到改善[18]。

GLY是一种广泛存在于中枢神经系统的抑制性神经递质,在人体节律性运动、痛觉信息传导、大脑听觉信息处理等生理功能中具有极其重要的作用[12]。同时,ASD是一种神经发展性障碍,存在一定的睡眠问题,常常现出异常的脑电波和异常的睡眠/清醒模式,高水平的GLY作为抑制性神经递质具有改善睡眠、调节人体节律性的作用。此外,GLY信号转导与社会和认知障碍存在相关联系[19],有研究报道,GLY抑制性神经递质及其信号的传导在发育过程中起作用[20],且这种信号转导的改变与成年期的病理相关[21],由此推测,ASD早期的神经发育障碍可能受到GLY信号转导的影响,且这种信号转导某种程度上影响ASD远期预后。另外,文献[22-23]的研究也证实了这种假说,兴奋性/抑制性神经递质比值失衡是ASD的异常神经发育的一种潜在病理机制。研究人员在ASD患者中发现X连锁甘氨酸受体(GLYR)α2亚基基因突变[21],突变的受体功能障碍直接影响GLY信号转导。这些证据提示,GLY参与的抑制性神经递质与ASD神经发育障碍有关,低水平GLY是ASD的一个潜在风险因素。本研究多因素Logistic回归分析显示,GLY水平是ASD的独立影响因素(P<0.05),ASD组GLY水平显著低于对照组(P<0.05),可能因为GLY水平降低会导致抑制性神经递质及多项生理功能的改变,与ASD早期神经发育及预后有潜在的联系。

酰基肉碱是脂肪酸代谢中间物质,它的主要功能是将长链脂肪酸运输到线粒体内,从而参与β氧化能量代谢过程[24]。目前普遍认为遗传因素是ASD重要因素之一,有些研究阐明了ASD与线粒体基因改变,如调节线粒体功能的线粒体DNA基因突变或核基因的缺失或突变[25],说明ASD与线粒体功能高度相关,线粒体功能的缺陷是ASD因素之一。脂肪酸的β氧化发生在线粒体中,当线粒体功能障碍导致多种酰基肉碱代谢异常,目前对这种线粒体代谢异常机制并不明确,但是多项研究提供了ASD脂肪酸代谢异常的证据。例如,ASD患者C5DC、C26水平显著降低,可作为ASD诊断的潜在标志物[8];另一项研究发现,ASD患者出现包括C5OH及长链酰基肉碱在内的多种酰基肉碱升高[26];也有研究发现,C5OH等多种酰基肉碱在ASD的代谢异常[27]。酰基肉碱包括短链(2～5碳长)、中链(6～12碳长)和长链(>12碳长),本研究ASD组长链酰基肉碱C14、C16、C18低于对照组(P<0.05),长链脂肪酸通过肉碱转运蛋白进入线粒体基质中,长链酰基肉碱降低会导致人体供能障碍,在儿童发育的关键阶段能量供应不足及细胞中脂质沉积是ASD的一个风险因素。此外,本研究中链酰基肉碱C8、C10高于对照组,C12则相反,差异均有统计学意义(P<0.05);两组短链酰基肉碱C5低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05),这些中短链酰基肉碱代谢异常导致的有机酸异常蓄积对神经系统是有害的。多因素Logistic分析结果显示,C5OH、C12、C16是ASD的独立影响因素,这3项指标中C12及C16属于中长链脂肪酸,C5OH增高可导致生物素缺乏中间代谢产物存在异常有机酸蓄积,因此3项指标包含脂肪酸氧化功能及有机酸蓄积,与儿童早期神经发育密切相关,在一定程度上代表ASD的高风险因素。

综上所述,GLY联合C5OH、C12、C16对2～4岁ASD儿童有较好的识别价值,虽然ASD发病机制仍不明确,但探讨ASD儿童氨基酸及肉碱代谢,以及分析ASD早期识别的风险因素,可为临床对ASD早期干预提供参考,对ASD及早康复治疗具有重要的意义。本研究,受检测限制部分氨基酸及肉碱未出现在本研究,同时样本量受限存在一定的局限性,今后将继续积累资料进行多中心研究。