孤独谱系障碍病理学基础及筛查指标的研究进展

　　孤独谱系障碍病理学基础及筛查指标的研究进展

　　唐任之 刘学军z 杨徐立1 张 园3

　　【摘要】孤独谱系障碍( ASD)是一种在多病因共同作用下，以神经心理及行为缺陷为特征的一组严重的神经发育障碍性疾病，主要表现为言语发育障碍、社交技能缺陷及重复性刻板动作。本文旨在探讨ASD的病理学基础及其筛查指标，了解相关新研究趋势，为进一步探讨和研究其发病机制、更好地进行临床诊疗提供科学依据。

　　【关键词】孤独谱系障碍;病理学基础;病因;筛查指标

　　【中图分类号】R749.94【文献标识码】A【文章编号】1673-2952( 2018) 05-0807-03

　　孤独谱系障碍( Autism Spectrum Disorder，ASD)是一种在多病因共同作用下，以神经心理及行为缺陷为特征的一组严重的神经发育障碍性疾病，主要表现为言语发育障碍、社交技能缺陷以及重复性刻板动作。据美国疾控与预防中心统计，目前美国的ASD患病率约为1：68;目前我国报道的ASD高患病率为1：46。目前对于ASD并无特效药物治疗方案，普遍认为通过早期合理系统化的干预训练或治疗，绝大部分ASD患儿会得到不同程度的改善，因此早期的识别与诊断是重中之重。但目前对于ASD的诊断主要以临床症状及量表测量为主，仍缺乏客观的金指标，以症状学及量表为主的诊断标准具有一定的主观性，容易造成误诊或延误治疗。近年来研究者主要将焦点放在了ASD的遗传基因、染色体、脑神经机制等病理学机制上，并取得了相应进展。

　　一遗传因素

　　双生子研究是确定疾病和人类特征的遗传性的一个有用的工具，早期双生子研究估计ASD的遗传率超过90%，当双胞胎之一被诊断为ASD时，另一个通常会伴有学习或社会功能障碍。报道显示，与异卵双胞胎(31%)相比，同卵双胞胎罹患ASD的一致性更高( 77—95%)c2]。结合目前所有的双生子研究，同卵双胞胎的ASD的一致性大约为45 010，异卵双胞胎约为15%。在瑞典出生的儿童中，ASD和个体患病风险随遗传相关性增加而增加，ASD的遗传率估计为50%[3]。

　　拷贝数变异( copy-number variants，CNVs)指大于1kb的DNA片段的缺失、插入、重复等，主要由DNA重组或DNA复制错误引起。Pinto等发现在4—7 010的ASD患者中存在CNVs，而在未受影响的兄弟姐妹和对照组中的CNVs比例仅为1—2%;ASD患者的CNVs很有可能会改变一些与突触功能相关的基因，研究者认为染色体重组与CNVs可使个体罹患ASD的风险增加5%~10%。目前报道中较有代表性的CNVs包括：16p11.2以及lq21.1。

　　全基因组扫描( Genome-wide association study，GWAS)是一种应用基因组中单核苷酸多态性(singlenucleotide polymorphism，SNP)为标记以进行病例分析以探寻疾病遗传特性的方法。目前发现神经黏附因子CDH9与CDH10之间的6个SNP，及基因SEMA5A和TAS2R1之间的1个SNP，与ASD关系较为密切，其他可能相关的基因包括：KIAA0564、PLD5、POU6F2、ST8SIA2和TAFIC [5l。

　　外显子测序( exome sequencing)指利用序列捕获技术将全基因组外显子区域DNA捕捉并富集后进行高通量测序的基因组分析法，目前已被证明是理解人类疾病的遗传结构的强大工具。一项研究将其用于约2，500个家庭，其中每个家庭都包含有一个被诊断为ASD的儿童。通过与患儿的其他兄弟姐妹进行比较，并进行外显子测序，研究者识别出27个高置信度的基因目标，并认为有13%的新生错义突变与12%的受试者患病相关，而43%的有可·能会破坏基因的新生突变则与9 010的ASD诊断相关。据估计，可能的基因破坏突变(存在于父本和母本染色体上)可以占ASD患者的3%;对于X染色体而言，受功能突变的影响者比未受影响者的患病率大约增加1.5倍，约占ASD男性患者的2%[7]。有报道通过外显子测序研究了与ASD相关的近100个易感基因，发现其中的60个基因突变有极大几率引起ASD，这些基因功能如下：影响突触功能及形成，参与和影响基因转录，影响染色质结构的稳定，8]。

　　神经连接蛋白( neuroligins，NLGNs)是一类细胞粘附因子，参与调控兴奋性和抑制性突触之间的平衡，在突触发育及功能中发挥着重要的作用。Xu等通过直接测序，在31 8例中国汉族ASD患者中发现了4个错义突变：p.CJ426S( NLGN3)、p.G84R( NLGN4)、p.Q162K( NLGN4)以及p.A283T( NLGN4)，随后的研究证实，p.G84R和p.A283T是潜在的有害突变，可致突触稳态失衡，使得其携带者的ASD易感性增加，NLGNs基因敲除和转基因小鼠研究显示，无论是NLGNs基因的缺失或是过度表达，小鼠都可能出现ASD样的行为及中枢兴奋性或抑制性网络环路异常。

　　目前研究发现，ASD与130多个基因相关，包括与突触功能，突触形成和其他细胞粘附分子相关的基因和神经元迁移，神经递质紊乱和神经元离子运输的异常等[10]。已知易感基因包括：MET，RELN，FOXP2, NRP2, PTEN, Tscl/Tsc2, NFl, STK39,SHANK3，CNT-NAP2.CDH9和CNTN4等。研究显示在5号染色体的SP14.1区域发现了与ASD相关的非编码RNA，它实际上是由Moesin假基因的反义链编码而成。在产前丙戊酸暴露的ASD大鼠模型的海马区，表观遗传基因DNMT3b和MeCP2存在异常表达[12]。上述研究证明，ASD在分子水平的发生是可追踪的，且与遗传因素密切相关。

　　研究者通过连锁分析和关联研究发现了ASD相关的大量候选基因。目前报道频率较高的染色体异常包括：5p15、15qll-q13、17pll和22q11.2，其中15qll-q13被认为是导致ASD的常见染色体异常。关于ASD报道重复性较高的连锁位点位于：2q、7q和17q，以7q为常见，这一区域主要包括含RELN、FOXP2、WNT2和CADPS2等ASD候选基因。

　　二免疫因素

　　尸体解剖发现约1/6的ASD患者的大脑表现为免疫细胞浸润，动物实验发现ASD小鼠具有外周及中枢免疫系统的炎症，如由促炎细胞因子的水平增加和小胶质细胞的活化等‘13]，有证据表明ASD中的免疫功能障碍有可能改变或影响其发病过程。小神经胶质细胞与神经元相互作用，维持兴奋与抑制的动态平衡，一旦这种平衡被打破，则有可能引起神经功能及行为的相应改变。Morgan等的研究证明，ASD患者大脑背外侧前额叶皮层处可检验出有一些

　　与特异性神经元反应相关的小神经胶质细胞被激活。有研究表明，由Sarml基因所调控的炎性细胞因子IL-1和TNF-a可以调节突触的可塑性，进而改变大脑神经元形态，引发一系列精神、神经系统疾病。ASD患者大脑皮层中可发现Sarml基因的蛋白质含量减少，一些Sarml基因敲除的老鼠也表现出了智能障碍、社会行为受损、认知呆板等特点[15]。这些证据均表明免疫过程在ASD的病理学中发挥了一定作用，但目前尚不能精确地描述免疫系统与ASD

　　病的本质关联，且难以统一相关指标进行测定。

　　三神经解剖和神经生化因素

　　神经解剖学和神经影像研究发现，ASD患儿的小脑、海马、基底神经节、颞叶、大脑皮质及相关皮质均可出现异常，近年来，随着影像学技术的不断快速发展，各类影像学及功能成像技术逐渐应用于ASD，并取得一定进展。有研究认为ASD可能是由于某些脑区影像学功能增强而另外一些脑区影像学功能相对减弱所致，表明ASD可能由出生前后大脑早期发育阶段的神经元异常生长并使大脑神经元分布不均相关。一些报道显示ASD患者的整体脑部扩大，并且在某些区域功能影像显示异常，如额叶，镜像神经元系统，边缘系统，颞叶和胼胝体等。有研究证实ASD患者所表现出的精神行为异常与额区受损相关，同时也牵连杏仁核及海马回，表现为一定的异常面部表情。

　　当一个人在录像中看见他人所做的动作，往往会认为自己也完成过同一动作，就如同一个“镜像神经元系统”( mirror neuron system，MNS)，在通过MNS理解他人情感的过程中，镜像机制使得观察者产生同样的情绪状态进而直接体验了此种感受，有报道显示ASD患者的镜像神经元受损，这也一定程度上解释了ASD患者难以与他人产生“共情”的机制。

　　5-羟色胺，又名血清素，是一种储存于血小板中的抑制性神经递质，能够调节情绪，在精神及神经活动中起重要作用。有研究指出ASD患者体内的5-羟色胺较正常人群增多，研究者使用5-羟色胺转运体抑制剂治疗ASD，发现可以一定程度上改善患者的刻板及攻击行为。Anderson等[17]认为ASD患者体内的5-羟色胺过多并非是由于暴露过多所致，而更有可能是与血小板对于5-羟色胺的处理方式变化相关。

　　随着相关技术的飞速发展，关于ASD的神经解剖和生化研究正在不断地深入发展，将功能、代谢、影像等技术相融合的各类设备，从分子水平上揭示了ASD的病理及代谢异常，其发展为研究ASD的成因及筛查开拓了广泛的前景，尽早实施相关检查有助于早期干预，以利用大脑早期的可塑性达到症状改善的目的。因此，在未来的研究中应深入挖掘相关功能性异常或改变，探寻更为精确的筛查指标。

　　目前，关于何为ASD的特征性行为已形成共识，对于早期识别的理解已经改进，其神经心理学和特定的认知过程已澄清，基于证据的干预正在不断地完善。然而，仍有许多问题亟待解决。目前对于ASD尚无很好的治疗方法，部分患者成年后无法独立生活，需要终生照顾和养护，给家庭和患者本身带来极大的负担和痛苦。应进一步探索和确定其特异性病因和发病机制，并推进ASD生物标志物及筛查指标的设立，以期能大程度地改善患者的预后。

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