孤獨(dú)癥譜系障礙的免疫學(xué)研究進(jìn)展①

朱 平 吳廣霞 王永霞 倪彩麗

(山東協(xié)和學(xué)院護(hù)理學(xué)院，濟(jì)南250109)

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孤獨(dú)癥譜系障礙的免疫學(xué)研究進(jìn)展①

朱 平 吳廣霞 王永霞②倪彩麗③

(山東協(xié)和學(xué)院護(hù)理學(xué)院，濟(jì)南250109)

孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism spectrum disorders，ASD)是一系列復(fù)雜的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，屬于廣泛意義上的孤獨(dú)癥。常表現(xiàn)為社會交往障礙、溝通技巧障礙和行為方式刻板單調(diào)。目前對ASD的確切原因尚不清楚，這也限制了對其特殊行為癥狀的治療。為了探索這一嚴(yán)重終身疾病新的治療方法，迫切需要加強(qiáng)對ASD基本病因的了解。本文將總結(jié)與ASD相關(guān)的各種免疫學(xué)方面的研究，為進(jìn)一步研究ASD的病因提供新思路。

1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫相關(guān)研究

對孤獨(dú)癥患兒發(fā)育過程的研究發(fā)現(xiàn)，ASD患者頭圍比同齡健康兒明顯增大，以大腦額葉的灰質(zhì)和白質(zhì)增大為特點(diǎn)[1]，這表明ASD患者神經(jīng)發(fā)育異常，而大部分的研究結(jié)果主要集中在免疫系統(tǒng)的激活上,最近的一項(xiàng)研究報(bào)告稱,母體免疫激活(MRI)可誘導(dǎo)未成年后代大腦的表觀遺傳改變，妊娠期急性損害對大腦和行為可能造成持續(xù)的不利影響[2]。母體免疫激活很可能影響多個腦區(qū),導(dǎo)致大腦整體網(wǎng)絡(luò)失衡。有研究發(fā)現(xiàn)，人類和老鼠的前額葉皮層主要支配社會行為，與ASD的發(fā)生有關(guān)[3]。這表明早期炎癥反應(yīng)可能是ASD病因的普遍因素。研究發(fā)現(xiàn)，早產(chǎn)兒患孤獨(dú)癥的風(fēng)險比足月兒高大約4倍，也更容易受到感染，同時其血腦屏障發(fā)育滯后，使暴露于潛在神經(jīng)毒素的可能性增加。部分ASD患者在圍產(chǎn)期通過感染、壓力、環(huán)境或過敏引發(fā)肥大細(xì)胞激活，導(dǎo)致其釋放促炎因子和神經(jīng)毒素分子，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和孤獨(dú)癥發(fā)病。

目前，針對孤獨(dú)癥患者體內(nèi)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的研究成為ASD免疫標(biāo)志的一個新方向。小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞被看作中樞神經(jīng)系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞，在各種不同病理狀態(tài)中起重要作用。研究人員開始研究小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在ASD患者體內(nèi)的作用，該細(xì)胞可直接與神經(jīng)元相互作用，維持適當(dāng)?shù)呐d奮與抑制平衡，打破這種平衡會導(dǎo)致神經(jīng)功能和行為終身改變[4]，這可能與日后神經(jīng)組織障礙有關(guān)。Morgan等[5]證明，在孤獨(dú)癥患者大腦背外側(cè)前額葉皮層有一些與特異性神經(jīng)元反應(yīng)有關(guān)的小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞被激活。另有研究表明[6]，在孤獨(dú)癥患者小腦的顆粒細(xì)胞層和白質(zhì)中，星型膠質(zhì)細(xì)胞聚集和小膠質(zhì)細(xì)胞激活，以及不同年齡段孤獨(dú)癥患者大腦不同區(qū)域的細(xì)胞因子表達(dá)增加，ASD患者腦脊液中單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、IL-6、TNF-α、IL-1β、IFN-γ均顯著增加，并且在這些大腦區(qū)域和腦脊液中其他免疫反應(yīng)相關(guān)的基因也表達(dá)增多，說明ASD患者的腦中促炎途徑被激活。這些炎癥因子是由循環(huán)中的免疫細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的，并能影響神經(jīng)功能和行為。因此異常的炎癥過程可能是ASD一個持續(xù)的病因，在病人的整個生命周期中影響其行為及癥狀。

除此以外，大腦神經(jīng)元形態(tài)受損也會引起神經(jīng)疾病。有研究表明，Sarm1可調(diào)節(jié)神經(jīng)元形態(tài)發(fā)生[7]，由Sarm1調(diào)節(jié)的炎性細(xì)胞因子IL-1和TNF-α可以調(diào)節(jié)突觸可塑性[8]。并且人類Sarm1基因位于17q11號染色體上，處于孤獨(dú)癥易感位點(diǎn)6范圍內(nèi)；另外，孤獨(dú)癥患者大腦皮層中Sarm1蛋白質(zhì)含量減少[9]；對Sarm1敲除老鼠的行為分析也顯示智力障礙、社會行為受損、認(rèn)知缺乏靈活性等特點(diǎn)[10]。這些行為缺陷與孤獨(dú)癥患者的特征相似。因此，Sarm1被認(rèn)為可能與神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)。

2 自身免疫相關(guān)研究

雖然孤獨(dú)癥的病因尚不可知，但許多研究均證明，ASD和自身免疫性疾病家族史有一定聯(lián)系[11]。流行病學(xué)研究證實(shí)，在有自身免疫性疾病家族史的兒童中，大約40%患有孤獨(dú)癥，特別與自身免疫性甲狀腺炎或甲狀腺功能減退、風(fēng)濕熱、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、乳糜泄、潰瘍性結(jié)腸炎、銀屑病、家族性Ⅰ型糖尿病有密切相關(guān)。這些研究結(jié)果支持ASD中存在自身免疫成分的可能性。免疫遺傳學(xué)為在基因水平上研究ASD和免疫系統(tǒng)之間的關(guān)系提供了一個方向。Geschwind等[12]的研究發(fā)現(xiàn)ASD的病因中約10%～20%源于遺傳因素。但是，大多數(shù)的孤獨(dú)癥沒有特異基因，即使是最常見的遺傳形式在病例中也不超過1%～2%。更具體地說，免疫遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中在HLA相關(guān)性上。在這種背景下，研究指出經(jīng)典MHCⅠ類、Ⅱ類和Ⅲ類等位基因和ASD存在一定關(guān)系。早期的研究發(fā)現(xiàn)，孤獨(dú)癥兒童父母表達(dá)的HLA抗原量大大超過對照組。最近,Torres等[13]發(fā)現(xiàn)在孤獨(dú)癥患者體內(nèi)某些HLA-A2等位基因表達(dá)增加。在上述研究中除了MHCⅠ類基因外，MHC II基因也與ASD有關(guān)。更具體地說，HLA-DRB1*04(被認(rèn)為是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的主要易感基因)和ASD之間關(guān)系更密切。此外,表達(dá)在第三高變區(qū)(HVR-3)的其他Ⅱ類等位基因也被發(fā)現(xiàn)與孤獨(dú)癥有關(guān)。還有一些孤獨(dú)癥兒童高表達(dá)HLA-A2和DR11等位基因。一些研究甚至表明，有些MHC II類基因可能有保護(hù)作用[13]。最新meta分析顯示，孤獨(dú)癥與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎表達(dá)相同的保護(hù)性HLAⅡ類等位基因，即HLA-DRB1*13[14]。就MHCⅢ類基因而言，補(bǔ)體C4的等位基因與ASD有關(guān)。

最近的研究表明，轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳調(diào)控紊亂在自身免疫性疾病中扮演著至關(guān)重要的角色[15]。研究證明Rett綜合征、脆性X染色體和其他遺傳綜合征常伴發(fā)ASD，這與表觀遺傳修飾有關(guān)，這些研究表明，表觀遺傳機(jī)制與孤獨(dú)癥的病因可能存在一定關(guān)系。更具體地說，甲基CpG結(jié)合蛋白2(MECP2)基因突變與孤獨(dú)癥的關(guān)系最密切。

ASD患者體內(nèi)的各種炎性細(xì)胞因子和免疫標(biāo)記也反映出其免疫功能紊亂。對ASD患者抗體的大量研究表明，抗體與疾病的臨床嚴(yán)重程度相關(guān)。各種研究表明在ASD患兒體內(nèi)各種不同的免疫介質(zhì)，包括血清抗體、大腦抗體、血清細(xì)胞因子、趨化因子、NK細(xì)胞和黏附分子都發(fā)生了顯著變化。雖然這些研究嚴(yán)謹(jǐn)性不高，但是，作為一個整體看，這些結(jié)果似乎表明免疫介質(zhì)變化與ASD的關(guān)聯(lián)，當(dāng)然這需要進(jìn)一步的正確研究來證實(shí)。更具體地說,ASD患兒IgG、IgM減少，可能表明免疫功能紊亂。同樣，促炎因子IL-6、IL-12 和IFN-γ增加和抗炎因子IL-10和TGF-β1減少表明在ASD中可能存在超免疫狀態(tài)。趨化因子在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，ASD患兒MCP-1、T細(xì)胞激活性低分泌因子(RANTES)、嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子增多，這與患兒行為障礙有關(guān)，這種關(guān)聯(lián)表明了一個異常的免疫狀態(tài)可能與孤獨(dú)癥行為改變有關(guān)。此外，研究已表明ASD患兒的免疫異常，在ASD患兒中發(fā)現(xiàn)自身免疫相關(guān)的現(xiàn)象，比如單核細(xì)胞、NK細(xì)胞過度活化，T細(xì)胞反應(yīng)增強(qiáng)，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能抑制等[16]。雖然還沒有研究證明ASD和特定的自身免疫性疾病之間特定的聯(lián)系，但這些發(fā)現(xiàn)表明，免疫應(yīng)答的異常調(diào)節(jié)或免疫功能障礙與ASD有密切的關(guān)系。

3 ASD與孕產(chǎn)婦自身抗體的關(guān)聯(lián)

有越來越多的證據(jù)表明[17]，母體免疫反應(yīng)可能在孤獨(dú)癥的病因中發(fā)揮作用。1964年風(fēng)疹大流行后，被病毒感染的母親生出的孩子有8 %～13%的兒童出現(xiàn)孤獨(dú)癥癥狀。另有研究[18]發(fā)現(xiàn)，在懷孕前三個月孕婦病毒感染和孤獨(dú)癥風(fēng)險增加有密切相關(guān)。此外，感染各種微生物，包括流感、巨細(xì)胞病毒、水痘、麻疹都會使患ASD的風(fēng)險增加。因此有人認(rèn)為，ASD不是特定病原體引起的，而是與一個更廣義的母體免疫系統(tǒng)激活有關(guān)[19]。并且孕產(chǎn)婦血清和羊水的炎癥標(biāo)記物C-反應(yīng)蛋白水平升高與后代的ASD有關(guān)[20]。在動物模型中，母體免疫激活的后代表現(xiàn)出孤獨(dú)癥的癥狀，如在老鼠模型中,母體免疫激活的后代表現(xiàn)出超聲波發(fā)聲的數(shù)量和質(zhì)量減少或下降，嗅覺交流改變,社會互動障礙，不斷為自己梳理毛發(fā)和其他ASD相關(guān)行為異常[21]。類似的損害在母體免疫激活的猴子模型中再次出現(xiàn)。給懷孕的老鼠或猴子體內(nèi)注入微生物抗原，如細(xì)胞壁成分脂多糖(LPS)或病毒成分，比如poly(I:C)，結(jié)果導(dǎo)致其后代出現(xiàn)孤獨(dú)癥樣行為功能失調(diào)[22]?？傊@幾個大型的流行病學(xué)研究和動物模型均指出母體免疫激活在孤獨(dú)癥的病因中起重要作用。

最近有研究顯示，一些產(chǎn)婦自身抗體IgG與胎兒腦組織反應(yīng)，可能會影響胎兒的神經(jīng)發(fā)育，如孕產(chǎn)婦患重癥肌無力，就導(dǎo)致暫時的新生兒重癥肌無力[23，24]，有時也會出現(xiàn)致命的先天性多關(guān)節(jié)攣縮癥。盡管這樣的情況相對少見，但是自身免疫性IgG會影響胎兒重要的發(fā)育過程，從而導(dǎo)致永久性的缺陷。例如，在某些情況下，新生兒紅斑狼瘡，典型的母體抗體引起，該抗體可結(jié)合核糖體蛋白，阻止發(fā)育過程中胎兒正常心臟的形成[25]。

胎兒的血腦屏障發(fā)育還不完善，進(jìn)入胎兒體內(nèi)的IgG可以在其完全形成之前進(jìn)入發(fā)育中的大腦。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡妊娠小鼠模型抗體轉(zhuǎn)移的研究中，特異性沉積的母體抗N-甲基-D-天門冬氨酸 IgG在發(fā)育中的新皮層的濃度高于母體大腦的60到70倍。胎兒血腦屏障的發(fā)育時機(jī)很復(fù)雜，其排斥特性主要是血管周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞對Wnt/β-Catenin信號的反應(yīng)。眾多相關(guān)信號分子參與這種級聯(lián)反應(yīng)，其中涉及孤獨(dú)癥易感因素的一些基因變異，其中一個Engrailed2基因，它的功能是調(diào)節(jié)從母體循環(huán)穿過胎盤的外源性因素的靈敏性。這種遺傳易感性可能是母體抗體參與ASD癥發(fā)展機(jī)制的基礎(chǔ)。

最后，孕產(chǎn)婦自身抗體生產(chǎn)的根本原因是什么目前還不十分清楚。在許多自身免疫相關(guān)的神經(jīng)障礙中,自身抗體是在應(yīng)對微生物感染的應(yīng)答中產(chǎn)生的，從這個意義上說，可以認(rèn)為孕產(chǎn)婦自身抗體生產(chǎn)和某些情況下感染的孕產(chǎn)婦產(chǎn)生抗體存在相似機(jī)制。孤獨(dú)癥家族的自身免疫性疾病或過敏性疾病的發(fā)病率比正常人高，尤其是母親，這也表明母體免疫狀態(tài)和后代ASD發(fā)病風(fēng)險增加之間有一定聯(lián)系。此外，母體免疫激活長期影響產(chǎn)前及產(chǎn)后免疫力，包括降低胎兒的免疫耐受。免疫耐受缺陷，可能是促進(jìn)自身反應(yīng)性抗體生產(chǎn)的基礎(chǔ)。而維持自我耐受與MET受體酪氨酸激酶及其相關(guān)的信號級聯(lián)反應(yīng)有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)孤獨(dú)癥相關(guān)MET-c等位基因會導(dǎo)致免疫失調(diào)和自身抗體生產(chǎn)[26]。同時MET多態(tài)性已經(jīng)在幾個獨(dú)立基因研究中發(fā)現(xiàn)與ASD相關(guān)[27]，并且該多態(tài)性與在孤獨(dú)癥兒童母親體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的孕產(chǎn)婦抗胎兒大腦抗體有顯著相關(guān)性。因此，總體來說，母體免疫激活和孕產(chǎn)婦自身抗體生產(chǎn)表示免疫相關(guān)易感性因素與ASD的風(fēng)險增加有關(guān)。

4 總結(jié)與展望

總之，各種免疫學(xué)證據(jù)(血清細(xì)胞因子、免疫遺傳學(xué)和腦抗體)表明，ASD和免疫系統(tǒng)之間存在一定的關(guān)系。但是，因?yàn)橛行┭芯咳狈?yán)謹(jǐn)性，有些研究只孤立地關(guān)注某一種免疫學(xué)指標(biāo)，因此并不能充分解釋免疫系統(tǒng)是否是AS的病理學(xué)基礎(chǔ)，免疫干擾是否會導(dǎo)致其他病原體引起ASD。故國際組織建議，對ASD未來的研究應(yīng)該用更加綜合的方式，通過適當(dāng)?shù)目刂?，重點(diǎn)研究免疫學(xué)方面的指標(biāo)，包括精確的描述ASD和免疫系統(tǒng)的本質(zhì)關(guān)系。

[1] Nordahl CW,Braunschweig D,Iosif AM,etal.Maternal autoantibodies are associated with abnormal brain enlargement in a subgroup of children with autism spectrum disorder[J].Brain Behav Immun,2013,30:61-65.

[2] Tang B,Jia H,Kast RJ,etal.Epigenetic changes at gene promoters in response to immune activation in utero[J].Brain Behav Immun,2013,30:168-175.

[3] Itahashi T,Yamada T,Watanabe H,etal.Altered network topologies and hub organization in adults with autism:a resting-state fMRI study[J].PloS One,2014,9(4):e94115.

[4] Zhan Y,Paolicelli RC,Sforazzini F,etal.Deficient neuron-microglia signaling results in impaired functional brain connectivity and social behavior[J].Nat Neurosci,2014,17(3):400-406.

[5] Morgan JT,Chana G,Abramson I,etal.Abnormal microglial-neuronal spatial organization in the dorsolateral prefrontal cortex in autism[J].Brain Res,2012,1456:72-81.

[6] Tetreault NA,Hakeem AY,Jiang S,etal.Microglia in the cerebral cortex in autism[J].J Autism Dev Disord,2012,42(12):2569-2584.

[7] Chen CY,Lin CW,Chang CY,etal.Sarm1,a negative regulator of innate immunity,interacts with syndecan-2 and regulates neuronal morphology[J].J Cell Biol,2011,193(4):769-784.

[8] Lin CW,Liu HY,Chen CY,etal.Neuronally-expressed Sarm1 regulates expression of inflammatory and antiviral cytokines in brains[J].Innate Immun,2014,20(2):161-172.

[9] Del Rey A,Balschun D,Wetzel W,etal.A cytokine network involving brain-borne IL-1β,IL-1ra,IL-18,IL-6,and TNFα operates during long-term potentiation and learning[J].Brain Behav Immun,2013,33:15-23.

[10] Lin CW,Hsueh YP.Sarm1,a neuronal inflammatory regulator,controls social interaction,associative memory and cognitive flexibility in mice[J].Brain Behav Immun,2014,37:142-151.

[11] Onore C,Careaga M,Ashwood P.The role of immune dysfunction in the pathophysiology of autism[J].Brain Behav Immun,2012,26(3):383-392.

[12] Geschwind DH.Genetics of autism spectrum disorders[J].Trends Cogn Sci,2011,15(9):409-416.

[13] Torres AR,Maciulis A,Stubbs EG,etal.The transmission disequilibrium test suggests that HLA-DR4 and DR13 are linked to autism spectrum disorder[J].Hum Immunol,2002,63(4):311-316.

[14] Crespi BJ,Thiselton DL.Comparative immunogenetics of autism and schizophrenia[J].Genes Brain Behav,2011,10(7):689-701.

[15] Chaste P,Leboyer M.Autism risk factors:genes,environment,and gene-environment interactions[J].Dialogues Clin Neurosci,2012,14(3):281-292.

[16] Ashwood P,Krakowiak P,Hertz-Picciotto I,etal.Elevated plasma cytokines in autism spectrum disorders provide evidence of immune dysfunction and are associated with impaired behavioral outcome[J].Brain Behav Immun,2011,25(1):40-45.

[17] Singer HS,Morris C,Gause C,etal.Prenatal exposure to antibodies from mothers of children with autism produces neurobehavioral alterations:a pregnant dam mouse model[J].J Neuroimmunol,2009,211(1-2):39-48.

[18] Atladóttir HO,Thorsen P,stergaard L,etal.Maternal infection requiring hospitalization during pregnancy and autism spectrum disorders[J].J Autism Dev Disord,2010,40(12):1423-1430.

[19] Atladottir H,Henriksen TB,Schendel DE,etal.Autism after infection,febrile episodes,and antibiotic use during pregnancy:an exploratory study[J].Pediatrics,2012,130(6):e1447-e1454.

[20] Brown AS,Sourander A,Hinkka-Yli-Salomaki S,etal.Elevated maternal C-reactive protein and autism in a national birth cohort[J].Mol Psychiatry,2014,19(2):259-264.

[21] Malkova NV,Yu CZ,Hsiao EY,etal.Maternal immune activation yields offspring displaying mouse versions of the three core symptoms of autism[J].Brain Behav Immun,2012,26(4):607-616.[22] Bauman MD,Iosif AM,Smith SE,etal.Activation of the maternal immune system during pregnancy alters behavioral development of rhesus monkey offspring[J].Biol Psychiatry,2014,75(4):332-341.

[23] Braunschweig D,Duncanson P,Boyce R,etal.Behavioral correlates of maternal antibody status among children with autism[J].J Autism Dev Disord,2012,42(7):1435-1445.

[24] O′carroll P,Bertorini TE,Jacob G,etal.Transient neonatal myasthenia gravis in a baby born to a mother with new-onset anti-MuSK-mediated myasthenia gravis[J].J Clin Neuromuscul Dis,2009,11(2):69-71.

[25] Perez MF,Torres ME,Buján MM,etal.Neonatal lupus erythematosus:a report of four cases[J].An Bras Dermatol，2011,86(2):347-351.

[26] Heuer L,Braunschweig D,Ashwood P,etal.Association of a MET genetic variant with autism-associated maternal autoantibodies to fetal brain proteins and cytokine expression[J].Transl Psychiatry,2011,1:e48.

[27] Jackson PB,Boccuto L,Skinner C,etal.Further evidence that the rs1858830 C variant in the promoter region of the MET gene is associated with autistic disorder[J].Autism Res，2009,2(4):232-236.

[收稿2015-04-02 修回2015-08-]

(編輯 許四平)

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

朱 平(1984年-)，女，碩士，助教，主要從事抗炎免疫學(xué)和護(hù)理教育研究，E-mail：yinan_zhuping@126.com。

R392

A

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

①本文為2013年山東女子學(xué)院“全國家庭教育試驗(yàn)研究基地”課題成果之一(No.13YB04)。

②山東省軍區(qū)醫(yī)院，濟(jì)南250000。

③濟(jì)南警備區(qū)醫(yī)院，濟(jì)南250013。