遺傳因素相關(guān)免疫改變與孤獨(dú)癥譜系障礙的關(guān)系

鄧晶鑫 李慧萍 徐 秀

孤獨(dú)癥譜系障礙(ASD)是一組神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，常表現(xiàn)為社會(huì)交往障礙、語(yǔ)言和非語(yǔ)言交流缺陷、狹隘興趣和重復(fù)刻板行為。ASD嚴(yán)重影響患者的社會(huì)生活功能，且發(fā)病率高，美國(guó)最新監(jiān)測(cè)的8歲以下兒童的患病率達(dá)1/59[1]，全世界范圍的ASD患病率約為1%[2]，同時(shí)仍呈快速上升趨勢(shì)。因此明確ASD的病因，探究其干預(yù)治療方法已成為世界范圍內(nèi)的重要科學(xué)問(wèn)題。

ASD臨床表現(xiàn)異質(zhì)性高，病因復(fù)雜。遺傳物質(zhì)變異占ASD病因的64%～91%[3]。然而，尚未發(fā)現(xiàn)單一的基因能夠完全解釋ASD的發(fā)生。自50年前首次發(fā)現(xiàn)感染和ASD有關(guān)以來(lái)[4]，越來(lái)越多研究證實(shí)ASD患者存在免疫紊亂，如共患自身免疫性疾病，免疫細(xì)胞比例和功能失調(diào)，細(xì)胞因子改變等[5]。有趣的是，深入研究ASD相關(guān)基因的信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)，可以發(fā)現(xiàn)已知的ASD高風(fēng)險(xiǎn)基因編碼的產(chǎn)物功能豐富，有的參與組成免疫系統(tǒng)成分，有的則直接調(diào)控神經(jīng)發(fā)育及突觸功能，許多研究證實(shí)免疫系統(tǒng)成分相關(guān)基因可通過(guò)調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育導(dǎo)致ASD臨床表現(xiàn)，而直接調(diào)控神經(jīng)功能的基因也對(duì)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響，通過(guò)破壞正常免疫環(huán)境穩(wěn)態(tài)對(duì)產(chǎn)生孤獨(dú)癥樣行為表現(xiàn)。

既往由于血腦屏障的作用，中樞神經(jīng)系統(tǒng)被認(rèn)為是免疫豁免組織。但隨著腦膜淋巴管的發(fā)現(xiàn)[6]、免疫缺陷小鼠認(rèn)知功能等的研究，越來(lái)越多的證據(jù)表明免疫系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)保持著不間斷的互相交流，發(fā)揮著互相監(jiān)督和管理的功能。神經(jīng)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能：神經(jīng)元產(chǎn)生的神經(jīng)肽具有免疫細(xì)胞趨化作用，樹突狀細(xì)胞可逆神經(jīng)肽濃度梯度移動(dòng)至神經(jīng)肽產(chǎn)生的位置[7]；神經(jīng)元產(chǎn)生的膜表面可溶性神經(jīng)元因子Sema-3A、Sema-7A可通過(guò)傳導(dǎo)T細(xì)胞受體信號(hào)降低T細(xì)胞活性，減少T細(xì)胞增殖[8]。近來(lái)還發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)也可影響神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和功能：適應(yīng)性免疫缺陷小鼠認(rèn)知功能較野生型小鼠顯著下降，給予移植同型T細(xì)胞可以修復(fù)認(rèn)知功能損傷，說(shuō)明T細(xì)胞除抗感染等免疫功能外，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有一定的調(diào)節(jié)功能[9]。當(dāng)機(jī)體在遭受外界病原體入侵時(shí)，激活初級(jí)傳入神經(jīng)元，發(fā)出的信號(hào)傳入身體局部，局部的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌TNF-α、IL-6、IL-1β及IFN等促炎癥細(xì)胞因子引發(fā)炎癥反應(yīng)，隨后這些可溶性細(xì)胞因子還從腦室周圍組織和脈絡(luò)膜緩慢擴(kuò)散至大腦特定靶點(diǎn)，如下丘腦體溫調(diào)定中樞，產(chǎn)生發(fā)熱等病理生理過(guò)程[10]。另外，補(bǔ)體成分C1q及C3等選擇性表達(dá)于部分中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元，其表達(dá)峰期恰好與突觸形成、突觸修剪階段吻合，提示補(bǔ)體成分通過(guò)調(diào)理作用標(biāo)記需要被小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬的突觸，介導(dǎo)突觸修剪[11]。

免疫與神經(jīng)兩大看似獨(dú)立的功能系統(tǒng)，實(shí)則相互間有緊密的協(xié)調(diào)和聯(lián)系[12, 13]。鑒于這些已有的發(fā)現(xiàn)，假設(shè)免疫學(xué)改變不僅是ASD的一種癥狀表現(xiàn)，更參與其發(fā)病的重要病理過(guò)程。圖1總結(jié)了既往的大量研究發(fā)現(xiàn)的ASD個(gè)體及家庭發(fā)生的免疫功能失調(diào)。以下從明確的免疫相關(guān)基因與ASD的關(guān)系、已知的ASD高風(fēng)險(xiǎn)遺傳因素與免疫兩方面來(lái)闡述免疫與ASD的相關(guān)性。

圖1 孤獨(dú)癥譜系障礙個(gè)體及家庭常常發(fā)生免疫改變

1 免疫基因與ASD

1.1 肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(MET) 與ASD有關(guān)的最常見(jiàn)的免疫基因是MET，位于7q31.2，有24個(gè)外顯子，編碼肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體，其與肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)結(jié)合后，磷酸化觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)各種信號(hào)級(jí)聯(lián)，將信號(hào)從細(xì)胞外基質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞質(zhì)中。研究表明，HGF/MET信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可能通過(guò)負(fù)性調(diào)節(jié)樹突細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞功能發(fā)揮負(fù)性免疫調(diào)節(jié)作用[14, 15]。同時(shí)，高水平的HGF還可對(duì)抗自身免疫性疾病的小鼠模型的炎癥和纖維化[16]。在腦中，MET編碼蛋白主要表達(dá)在新皮質(zhì)、海馬、小腦及腦干等區(qū)域[17]，調(diào)節(jié)樹突發(fā)生，增加新皮質(zhì)谷氨酸能神經(jīng)元和海馬神經(jīng)元的突觸形成，以及突觸后蛋白的表達(dá)和富集[18]。MET是已知的ASD候選基因。2006年Campbell團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)基于家庭的ASD病例對(duì)照研究納入702例ASD患者和189名健康對(duì)照者，對(duì)MET啟動(dòng)子區(qū)rs1858830行基因型和等位基因頻率測(cè)定，發(fā)現(xiàn)C等位基因在ASD個(gè)體出現(xiàn)的頻率更高，與CG基因型相比，CC和CG基因型的個(gè)體更易診斷ASD(RR=2.27,95%CI:1.41～3.65，P=0.0006和RR=1.67，95%CI：1.11～2.49，P=0.012)[19]。在2007年Campbell團(tuán)隊(duì)又檢測(cè)了8例ASD患者和8例正常對(duì)照者死后腦組織大腦顳葉皮層樣本中MET蛋白和MET信號(hào)通路上的幾種調(diào)節(jié)蛋白的蛋白及mRNA表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)ASD患者體內(nèi)MET蛋白質(zhì)(0.492 ± 0.399)較正常對(duì)照(1.241 ± 0.678)減少(P=0.025)，而MET信號(hào)通路中上調(diào)信號(hào)傳導(dǎo)活性的幾種蛋白質(zhì)表達(dá)呈上升趨勢(shì)(HGF1.7倍，PLAU1.6倍，PLAUR2.5倍，CD447.7倍)，定量逆轉(zhuǎn)錄酶聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)測(cè)定其mRNA表達(dá)，也可以看到明顯上升(HGF2.28倍，P= 0.035；PLAUR2.91，倍P= 0.044；CD445.49倍，P= 0.024)，提示ASD患者的大腦皮質(zhì)中MET信號(hào)激活受損[20]。在2009年，Campbell團(tuán)隊(duì)納入214個(gè)ASD家庭，對(duì)其進(jìn)行ASD與共患胃腸道疾病的關(guān)聯(lián)性分析(FBAT)，發(fā)現(xiàn)在118個(gè)有至少1例共患胃腸道疾病的ASD患兒的家庭中，METrs1858830C等位基因與ASD共患胃腸道疾病存在關(guān)系(TOBS=121，TEXP=103，Z=2.626，P=0.009)，而另外96個(gè)沒(méi)有共患胃腸道疾病的ASD患兒家庭則無(wú)此發(fā)現(xiàn)(TOBS=107，TEXP=100，z=0.891，P=0.373)，提示METrs1858830C等位基因也可能通過(guò)影響胃腸道穩(wěn)態(tài)負(fù)性腦腸軸功能來(lái)間接引起ASD癥狀[21]。另一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)的研究納入202名有ASD后代的母親和163名有正常發(fā)育后代的母親，測(cè)定了母親體內(nèi)的37+73-kDa抗胎兒腦蛋白自身抗體結(jié)果顯示與正常后代的母親相比，ASD后代的母親體內(nèi)檢測(cè)到抗胎兒腦蛋白自身抗體的概率更高[(0/163)VS(19/202),P<0.0001]，再測(cè)定METrs1858830等位基因頻率，進(jìn)行抗胎兒腦蛋白與C等位基因相關(guān)性的遺傳關(guān)聯(lián)測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)在胎兒腦蛋白抗體陽(yáng)性的19位ASD母親中，C等位基因頻率為76%，顯著高于183名胎兒腦蛋白抗體陰性的ASD母親的C等位基因頻率49%(P=0.002)，進(jìn)一步比較抗胎兒腦蛋白陽(yáng)性的ASD母親樣本(n=19)與抗腦蛋白抗體陰性的母親(n=183)與正常后代的母親(n=163)合并后的樣本(n=346)，MET C等位基因的頻率也明顯更高(76%vs51%，P=0.003)。[22]。以上文獻(xiàn)表明遺傳因素誘導(dǎo)的MET蛋白產(chǎn)生減少導(dǎo)致免疫調(diào)節(jié)受損是后代發(fā)生ASD的潛在機(jī)制。

1.2 人類白細(xì)胞抗原 (HLA) 除了MET之外，HLA等位基因也是包括ASD在內(nèi)的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病的高危因素。HLA是編碼主要組織相容性復(fù)合體(MHC)的基因，位于6p21.31，包括6種經(jīng)典移植HLA基因和至少132種蛋白質(zhì)編碼基因，在免疫系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。HLA編碼的MHC分子主要分為3類，MHCⅠ類分子包括經(jīng)典的HLA-A、HLA-B、HLA-C和非經(jīng)典的HLA-G、HLA-E、HLA-F等的編碼成分，表達(dá)于有核細(xì)胞、抗原提呈細(xì)胞中，起提呈細(xì)胞內(nèi)抗原信號(hào)的作用；MHCⅡ類分子由2條穿過(guò)細(xì)胞膜的α鏈和β鏈組成，包括HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR、HLA-DN和HLA-DO等基因的編碼蛋白，表達(dá)于巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞、B細(xì)胞等抗原遞呈細(xì)胞，起到遞呈細(xì)胞外抗原信號(hào)給調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的作用；MHCⅢ類分子功能與經(jīng)典MHCⅠ、MHCⅡ不同，其編碼基因位于編碼MHCⅠ和MHCⅡ的基因之間，包含補(bǔ)體系統(tǒng)成分C2、C4、細(xì)胞因子TNF及熱休克蛋白[23]。許多研究相繼發(fā)現(xiàn)MHC分子參與神經(jīng)發(fā)育和功能[24]。MHCⅠ類分子表達(dá)在突觸形成前和突觸形成過(guò)程中的皮層神經(jīng)元表面，負(fù)性調(diào)節(jié)皮層突觸的密度，同時(shí)通過(guò)負(fù)性調(diào)節(jié)微小興奮性突觸后電流(mEPSC)的幅度控制皮層神經(jīng)元信號(hào)傳遞的功能[25]。除了參與形成皮質(zhì)連接，有研究在細(xì)胞表面缺乏MHCⅠ類分子的小鼠體內(nèi)觀察到N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)介導(dǎo)的電流增加，表明MHCⅠ類分子負(fù)性調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中NMDAR介導(dǎo)的突觸反應(yīng)，顯示其對(duì)成熟中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸功能和可塑性的影響[26]。MHCⅡ類分子可將施萬(wàn)細(xì)胞識(shí)別的抗原信號(hào)呈遞給CD4+T細(xì)胞，施萬(wàn)細(xì)胞是周圍神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞，現(xiàn)也被認(rèn)為是一種潛在抗原提呈細(xì)胞，動(dòng)物研究中，雪旺細(xì)胞通過(guò)表達(dá)MHCⅡ促進(jìn)CD4+T細(xì)胞浸潤(rùn)，從而介導(dǎo)創(chuàng)傷后神經(jīng)炎癥，產(chǎn)生神經(jīng)性疼痛[27]。MHCⅢ類分子同樣存在重要的神經(jīng)發(fā)育功能，發(fā)育期到成年期的小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中都有補(bǔ)體成分C2和C4的表達(dá)[28, 29]，可以通過(guò)突觸修剪調(diào)節(jié)突觸發(fā)育[11]。此外，HLAⅢ基因編碼的細(xì)胞因子TNFα對(duì)神經(jīng)發(fā)育、突觸傳遞和穩(wěn)態(tài)可塑性起著關(guān)鍵作用[30]。

來(lái)自世界范圍的多個(gè)病例對(duì)照研究均顯示，HLA-DRB1等位基因頻率改變能增加ASD風(fēng)險(xiǎn)：法國(guó)巴黎的Bennabi團(tuán)隊(duì)分析了483例ASD患者和352名健康對(duì)照受試者體內(nèi)HLA-Ⅱ基因型和等位基因頻率，發(fā)現(xiàn)HLA-DRB1*11和HLA-DQB1*07等位基因在ASD患者中更常見(jiàn)(14.5%vs8.7%，OR=1.75，95%CI：1.24～2.47，P=0.001 )，進(jìn)一步分析患者的ASD診斷訪談量表(ADI-R)得分，發(fā)現(xiàn)攜帶這類等位基因的ASD患者相較其他ASD患者的社交能力、非語(yǔ)言能力得分更高，相關(guān)性分析具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.005)[31]。埃及一項(xiàng)包含100例ASD患者和100名健康對(duì)照的研究中，發(fā)現(xiàn)獲得HLA-DRB1*011和缺乏HLA-DRB1*3能顯著增加患ASD的風(fēng)險(xiǎn)(OR=3.21，95%CI：1.65～6.31)，相反地，獲得HLA-DRB1*3能降低患ASD的風(fēng)險(xiǎn)(OR=0.17，95%CI：0.06～0.45)[32]。一項(xiàng)來(lái)自沙特阿拉伯含35例ASD患者和100例健康對(duì)照的研究中，同樣發(fā)現(xiàn)HLA-DRB1*11增加了ASD患病風(fēng)險(xiǎn)(OR=8.7,95%CI：2.0～43.1，P<0.001)，另外HLA-A*01(OR= 2.68，95%CI：1.08～6.42，P=0.03)，HLA-A*02(OR=3.02，95%CI：1.56～5.83，P=0.001)和HLA-B*07(OR=3.27，95%CI：1.19～9.03，P= 0.01)也與ASD明顯相關(guān)[33]。一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)新澤西的研究納入31個(gè)ASD家庭，檢測(cè)與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病相關(guān)的HLA-DR4等位基因在ASD患者及其父母和外祖父母體內(nèi)富集水平，發(fā)現(xiàn)HLA-DR4等位基因在ASD患者及其母親體內(nèi)存在顯著的連鎖不平衡(OR=4.67; 95%CI，1.34～16.24;P=0.008)，HLA-DR4可能是作用于母孕期致ASD的危險(xiǎn)因素[34]。一項(xiàng)埃及研究分別檢測(cè)80例ASD患兒和80名健康對(duì)照組體內(nèi)的C4B無(wú)效等位基因，發(fā)現(xiàn)ASD患者的C4B無(wú)效等位基因頻率顯著高于對(duì)照組(OR=6.26，95%CI：2.55～15.36)，并與其自身免疫家族史有關(guān)(OR=21，95%CI：6.5～67.8)，表明C4B無(wú)效等位基因可能參與了ASD的免疫異常過(guò)程[35]。2015年意大利米蘭的一項(xiàng)研究納入來(lái)自71個(gè)ASD家庭的248名受試者(74例ASD兒童、39名非ASD同胞、71名母親及64名父親)，檢測(cè)HLA-G的14bp基因型及其等位基因頻率，發(fā)現(xiàn)ASD兒童及其母親的14bp+/14bp+基因型(ASD兒童：OR=2.2, 95%CI: 1.17-3.97.P=0.01；母親：OR=2.1, 95%CI: 1.13-3.95，P=0.02)和14bp+等位基因頻率(ASD兒童：OR=1.5,95%CI:1.08-2.21，P=0.02；母親：OR=1.5,95% CI:1.04-2.16，P=0.03)顯著高于對(duì)照組，需要說(shuō)明的是，對(duì)照組來(lái)源于歐洲一項(xiàng)Meta分析數(shù)據(jù)中的對(duì)照，HLA-G最初在孕期的胎盤組織中表達(dá)，發(fā)揮免疫耐受的作用，14堿基對(duì)的插入導(dǎo)致HLA-G蛋白的低表達(dá)，可能使孕期母體NK細(xì)胞對(duì)胎兒產(chǎn)生功能異常和容錯(cuò)性改變，從而破壞了胎兒的免疫豁免狀態(tài)，導(dǎo)致異常發(fā)育[36]。以上文獻(xiàn)顯示HLA家族等位基因成員和ASD發(fā)生相關(guān)。

1.3 細(xì)胞因子受體家族基因 一些細(xì)胞因子受體家族基因也被發(fā)現(xiàn)和ASD有關(guān)。比較經(jīng)典的是IL-1受體輔助蛋白質(zhì)1(IL-1RAPL1)，其位于Xp21.3-p21.2(X連鎖的非綜合征性智力障礙區(qū))，有13個(gè)外顯子，編碼的IL-1RAPL1蛋白在出生后的大腦海馬區(qū)高表達(dá)，表明其在記憶和學(xué)習(xí)的生理過(guò)程中有特殊作用，同時(shí)可能參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，在皮層神經(jīng)元的興奮性突觸形成和穩(wěn)定中發(fā)揮作用[37]。與IL-1RAPL1基因相關(guān)的疾病包括智力遲鈍、精神發(fā)育遲滯，同時(shí)其也被發(fā)現(xiàn)和ASD有密切關(guān)系[38, 39]。2008年P(guān)iton團(tuán)隊(duì)報(bào)告1名女孩的IL1RAPL1基因發(fā)生移碼突變(p.I367fsX6)，引起IL1RAPL1的功能喪失，導(dǎo)致阿斯伯格綜合征[40]。2011年，Piton團(tuán)隊(duì)對(duì)142例ASD患者和143例精神分裂癥患者的111個(gè)X連鎖基因進(jìn)行重新測(cè)序，鑒定了包括IL1RAPL1基因在內(nèi)的11個(gè)疾病相關(guān)性基因突變[41]。同時(shí)，另1項(xiàng)研究對(duì)30例ASD女性患者進(jìn)行全外顯子測(cè)序，隨后利用預(yù)測(cè)致病性的公共數(shù)據(jù)庫(kù)(GERP2、Polyphen和SIFT)對(duì)檢測(cè)到的變異進(jìn)行致病性評(píng)估，將ASD風(fēng)險(xiǎn)基因入選標(biāo)準(zhǔn)從>0.5分上調(diào)至>0.7分以篩選更為嚴(yán)格的ASD致病性基因，最后IL1RAPL1被列為ASD候選基因[42]。2017年報(bào)道的1個(gè)攜帶IL1RAPL1基因拷貝數(shù)變異的三代家系中，出現(xiàn)2例IL1RAPL1重復(fù)的男性患者，均表現(xiàn)出自閉癥行為、缺乏注意力、運(yùn)動(dòng)障礙及特殊的顱面部特征[43]。最近的動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，IL-1RAPL1基因敲除小鼠的大腦皮層和海馬中樹突棘的密度顯著降低，同時(shí)觀察到小鼠的認(rèn)知功能障礙，表現(xiàn)為空間工作記憶、長(zhǎng)期記憶受損、社交活動(dòng)異常、刻板行為增加[37]。

不同的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)IL-1RAPL1作用的分子機(jī)制進(jìn)行了深入探索。ASD患者常常發(fā)生小腦結(jié)構(gòu)和功能異常[44]，既往研究已知小腦回路整合浦肯野細(xì)胞控制深層小腦核神經(jīng)元活動(dòng)，而IL1RAPL1基因敲除的小鼠在生后10 d和14 d時(shí)檢測(cè)到小腦皮層上游的中間層神經(jīng)元活動(dòng)水平異常，使得巨型GABA能突觸后電流過(guò)早出現(xiàn)，干擾了浦肯野細(xì)胞的尖峰活動(dòng)，從而對(duì)深部小腦神經(jīng)元產(chǎn)生短暫去抑制作用，說(shuō)明IL1RAPL1在小腦發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用，其變異可能通過(guò)損害小腦正常功能而產(chǎn)生ASD的癥狀[45]。Pavlowsky等揭示了一種認(rèn)知損傷的可能病理生理機(jī)制，IL-1RAPL1蛋白通過(guò)c-Jun終端激酶(JNK)通路磷酸化興奮性突觸后膜的主要成分PSD-95，從而調(diào)節(jié)PSD-95的突觸定位，當(dāng)IL1RAPL1發(fā)生突變時(shí)，海馬區(qū)PSD-95定位異常，導(dǎo)致樹突棘和突觸排列異常、密度降低，從而損傷認(rèn)知功能[46]。Yoshida等發(fā)現(xiàn)小鼠的突觸后神經(jīng)元上表達(dá)的IL-1RAPL1通過(guò)與皮層神經(jīng)元突觸前PTPδ相作用調(diào)節(jié)興奮性突觸形成，同時(shí)提出IL1RAPL1基因發(fā)生變異導(dǎo)致突觸損傷可能是ASD和精神發(fā)育遲緩的發(fā)病基礎(chǔ)[47]。Hayashi等在深入探討IL1RAPL1如何調(diào)節(jié)突觸形成時(shí)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)其可以通過(guò)Mcf2l-RhoA-ROCK信號(hào)通路途徑調(diào)節(jié)皮層神經(jīng)元間的谷氨酸能突觸的形成和穩(wěn)定[48]。以上研究均表明IL-1RAPL1可以通過(guò)不同的作用途徑來(lái)影響突觸形成，從而導(dǎo)致認(rèn)知功能損傷。另外，全外顯子序列檢測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，ASD患者中編碼IL-IR2等的基因發(fā)生自發(fā)突變[49,50]，但目前尚缺乏更多的臨床數(shù)據(jù)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和功能研究證實(shí)這些基因的功能。

2 其他ASD高風(fēng)險(xiǎn)遺傳因素與免疫紊亂

2.1MeCP2通過(guò)免疫途徑產(chǎn)生孤獨(dú)癥樣表現(xiàn) 近年來(lái)針對(duì)ASD致病基因甲基-CpG結(jié)合蛋白2(MeCP2)的研究發(fā)現(xiàn)，MeCP2基因突變或拷貝數(shù)增加都會(huì)影響免疫系統(tǒng)正常功能。MeCP2基因位于Xq28，是甲基結(jié)合域家族成員，在多種組織中表達(dá)，編碼的蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子，具有調(diào)節(jié)RNA剪接的功能，是大腦關(guān)鍵的表觀遺傳調(diào)節(jié)劑。既往已知MeCP2基因突變是導(dǎo)致Rett綜合征的主要遺傳因素，產(chǎn)生典型孤獨(dú)癥樣行為表現(xiàn)。其特征性癥狀為在正常發(fā)育階段后突然出現(xiàn)的喪失語(yǔ)言能力、精細(xì)和大運(yùn)動(dòng)功能以及社交技能等一系列發(fā)育退化癥狀以及搓手等刻板行為[51]。神經(jīng)細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中高表達(dá)MeCP2，因此長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為Rett綜合征是由于神經(jīng)細(xì)胞缺乏MeCP2而導(dǎo)致的。然而，近年的研究發(fā)現(xiàn)，MeCP2同樣表達(dá)在小膠質(zhì)細(xì)胞等中樞免疫細(xì)胞中。小膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)中常駐的免疫細(xì)胞，MeCP2表達(dá)水平的異常改變影響這些細(xì)胞行使正常免疫監(jiān)視、神經(jīng)突觸修剪等功能，也是導(dǎo)致Rett綜合征各種臨床表現(xiàn)的重要原因[52]。在動(dòng)物試驗(yàn)中，將野生型小鼠骨髓移植到MeCP2敲除的Rett綜合征小鼠模型上，使其大腦產(chǎn)生表達(dá)MeCP2的小膠質(zhì)細(xì)胞樣免疫細(xì)胞，或用Lysmcre系統(tǒng)使MeCP2敲除的Rett綜合征小鼠模型的靶向髓樣細(xì)胞特異性表達(dá)MeCP2，使其發(fā)揮正常小膠質(zhì)細(xì)胞功能，均可減緩小鼠疾病的進(jìn)展，其壽命、體格水平和呼吸情況等都有明顯改善[53]。Cronk等的研究進(jìn)一步顯示，MeCP2表達(dá)缺失導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度活化，并在疾病的發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行性喪失，部分外周的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞也有相似改變，其機(jī)制可能與MeCP2調(diào)節(jié)促炎癥細(xì)胞因子TNF等和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的基因組轉(zhuǎn)錄，影響小膠質(zhì)細(xì)胞及巨噬細(xì)胞對(duì)環(huán)境刺激的反應(yīng)能力，降低維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的功能有關(guān)[54]。隨著基因測(cè)序等技術(shù)的發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)MeCP2與維持線粒體正常功能有關(guān)，MeCP2作為編碼谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的靶基因SLC38A1的轉(zhuǎn)錄抑制因子，其缺失時(shí)導(dǎo)致谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白過(guò)表達(dá)，干擾谷氨酰胺穩(wěn)態(tài)，從而使小膠質(zhì)細(xì)胞線粒體功能異常，導(dǎo)致其氧化應(yīng)激等功能的異常改變，可能在Rett綜合征的疾病進(jìn)程中發(fā)揮重要作用，因此提出了以線粒體為靶向的治療Rett綜合征可能性[55]。

MeCP2拷貝數(shù)增加同樣可以導(dǎo)致重度發(fā)育遲緩、智力低下及語(yǔ)言障礙，并常常伴隨孤獨(dú)癥樣行為表現(xiàn)。MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征患者常常合并嚴(yán)重的免疫缺陷，發(fā)生反復(fù)細(xì)菌感染，嚴(yán)重感染性疾病的發(fā)病率高，并且常常因?yàn)楦腥静荒芸刂贫鴮?dǎo)致死亡。比利時(shí)一項(xiàng)研究回顧總結(jié)了既往15篇文獻(xiàn)中129例男性MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征患者的臨床數(shù)據(jù)，顯示70%發(fā)生反復(fù)感染，包括反復(fù)的上呼吸道感染、肺炎、中耳炎和鼻竇炎[56]。一項(xiàng)來(lái)自歐洲、美國(guó)和中國(guó)等10個(gè)國(guó)家和地區(qū)的研究總結(jié)了27例MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征患者的感染和免疫表型，9例從未發(fā)生過(guò)嚴(yán)重感染，18例至少發(fā)生過(guò)1次需要靜脈抗生素治療的嚴(yán)重感染，其中，17例發(fā)生過(guò)肺炎，6例發(fā)生尿路感染，5例發(fā)生過(guò)至少1次敗血癥，3例曾有不明原因的反復(fù)發(fā)熱，研究過(guò)程中有2例死于肺炎，在患者體內(nèi)檢測(cè)到的25種不同病原體中， 21種(84%)是細(xì)菌，對(duì)21例患者深度免疫學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有患者體內(nèi)血清缺乏IgG2， 4例缺乏IgA，IgG4低于正常水平，而11/21例IgG1和8/11例IgG3水平過(guò)高，5/14例CD4+CD45+幼稚T細(xì)胞數(shù)量增加，記憶T細(xì)胞數(shù)量減少[57]。由于基因型-表型相關(guān)性研究已經(jīng)清楚地證明，足以引起MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征核心癥狀的最小拷貝數(shù)增加區(qū)域涉及MeCP2和IL-1受體相關(guān)激酶1(IRAK1)基因，有研究者推測(cè)，MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征的免疫缺陷是由IRAK1引起的。但這一假設(shè)很快被Yang等的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推翻，在小鼠模型中觀察到的Th1細(xì)胞免疫應(yīng)答缺陷可以通過(guò)MeCP2的過(guò)表達(dá)來(lái)解釋，而與IRAK1重復(fù)無(wú)關(guān)[58]。另外，MeCP2拷貝數(shù)增加的患者體內(nèi)檢測(cè)到抗核抗體以及自身免疫性疾病患病率增加，考慮到MeCP2是紅斑狼瘡的致病基因之一，推測(cè)MeCP2拷貝數(shù)增加綜合征和紅斑狼瘡有相同的病理過(guò)程[59]。除了細(xì)菌感染外，MeCP2拷貝數(shù)增加患者也是病毒感染的高危人群。動(dòng)物試驗(yàn)中觀察到，感染了A/PR/8/34甲型流感病毒的MeCP2過(guò)表達(dá)的小鼠在出生3 d時(shí)表現(xiàn)出正常的免疫應(yīng)答，隨后至第5 d即出現(xiàn)適應(yīng)性免疫缺陷，發(fā)生肺灌注損傷和肺出血等病理過(guò)程，進(jìn)而導(dǎo)致死亡率快速增加[60]。

2.2 遺傳變異激活A(yù)SD的免疫信號(hào)通路 隨著高通量測(cè)序技術(shù)在ASD的遺傳病因研究中的使用，多個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)ASD風(fēng)險(xiǎn)基因的轉(zhuǎn)錄水平及其信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入研究。 美國(guó)加利福尼亞大學(xué)一項(xiàng)研究對(duì)來(lái)自48例ASD患者和49例對(duì)照受試者的251個(gè)尸體額葉、顳葉皮質(zhì)和小腦樣本進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)分析，與對(duì)照組相比，ASD患者的皮質(zhì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果顯示584個(gè)基因表達(dá)增加，558個(gè)基因表達(dá)減少，進(jìn)一步評(píng)估這些基因的功能和類型，發(fā)現(xiàn)表達(dá)下調(diào)的基因多表達(dá)在神經(jīng)元中并參與神經(jīng)元功能，而表達(dá)上調(diào)的基因多富含在小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞等神經(jīng)免疫細(xì)胞中。其中9個(gè)15q拷貝數(shù)增加綜合征的ASD患者(最常見(jiàn)的ASD染色體變異之一，占1%～3%)體內(nèi)15q11.1-13.2區(qū)域檢測(cè)到拷貝數(shù)增加，進(jìn)一步對(duì)其轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行差異性表達(dá)和可變剪接的分析，15q拷貝數(shù)增加綜合征的ASD患者和特發(fā)性ASD(不能檢測(cè)到遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)性變異的ASD)患者存在相似的差異性表達(dá)和可變剪接模式，炎癥信號(hào)通路和與膠質(zhì)細(xì)胞功能相關(guān)的信號(hào)通路都發(fā)生異常改變[61]。來(lái)自英國(guó)艾克斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究對(duì)45例ASD患者和48例正常對(duì)照的死后前額葉皮質(zhì)、顳葉皮層和小腦組織樣本進(jìn)行了H3K27ac 染色質(zhì)免疫沉淀測(cè)序(ChIP-seq)以及組蛋白乙?；娜P(guān)聯(lián)研究(HAWAS)，發(fā)現(xiàn)盡管ASD在基因水平存在異質(zhì)性，15q拷貝數(shù)增加的ASD患者(7/45)和特發(fā)性ASD患者(38/45)在前額葉和顳葉皮質(zhì)中，超過(guò)5 000個(gè)調(diào)節(jié)元件發(fā)生相似的乙?；淖?，其中乙?；黾拥恼{(diào)節(jié)元件多與突觸傳遞、金屬陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)和谷氨酸受體信號(hào)通路等神經(jīng)功能相關(guān)，乙?；瘻p低的調(diào)節(jié)元件則呈現(xiàn)出高度的免疫相關(guān)性，如異常免疫血清蛋白生理、淋巴系統(tǒng)疾病等過(guò)程，可能反映了獨(dú)特的小膠質(zhì)細(xì)胞和淋巴細(xì)胞狀態(tài)[62]。一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)的病例對(duì)照研究對(duì)6例ASD患者和6名對(duì)照的死后大腦顳葉皮層組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，篩選出221個(gè)在ASD患者和對(duì)照體內(nèi)差異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本，在既往文獻(xiàn)中廣泛檢索顯示，72個(gè)是免疫系統(tǒng)相關(guān)或細(xì)胞因子反應(yīng)性轉(zhuǎn)錄本，隨后作者又利用代謝信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù)biocarta進(jìn)行基因富集分析(GSEA)，同樣發(fā)現(xiàn)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)篩選出的ASD患者與對(duì)照的31個(gè)差異性表達(dá)的基因中有19個(gè)參與免疫系統(tǒng)功能，包括抗原特異性相關(guān)免疫應(yīng)答(TOLL、TNFR2、HIVNEF、DC、IL2R途徑)，炎癥(NFKB、IL1R、INFLAM、GSK3、P38MAPK、IL6、NTHI和TH1TH2途徑)，細(xì)胞死亡(NFKB、TNFR2、P38MAPK、TID、41BB、CASPASE和FAS途徑)，自身免疫疾病(NFκB、TOB1、FAS途徑)，遷移(MCALPAIN途徑)和靶向特異性細(xì)胞的免疫應(yīng)答(NKT途徑)[63]。一項(xiàng)加拿大研究對(duì)納入的19例ASD患者和17例對(duì)照者的死后大腦前額葉皮層、顳葉皮層組織和小腦組織樣本進(jìn)行RNA-seq，篩選出444個(gè)在大腦皮層差異性表達(dá)的基因，利用基因本體論(GO)富集分析顯示，下調(diào)的209個(gè)基因富集在突觸功能相關(guān)的GO類別，上調(diào)的235個(gè)基因富集在與免疫和炎癥反應(yīng)有關(guān)的GO類別，進(jìn)一步進(jìn)行加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)，揭示兩個(gè)與ASD有關(guān)的基因網(wǎng)絡(luò)模塊，一個(gè)與神經(jīng)功能相關(guān)，另一個(gè)則是星型膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞活化相關(guān)的基因模塊[64]。另一項(xiàng)美國(guó)研究中，Ziats和Rennert等使用AutDB數(shù)據(jù)庫(kù)(孤獨(dú)癥研究基因數(shù)據(jù)參考網(wǎng)站)和NIMH人腦發(fā)育轉(zhuǎn)錄圖譜分析高表達(dá)的ASD基因，發(fā)現(xiàn)NFκB、JNK、MapK、TNF、TGF-B和Myc等基因構(gòu)成了ASD高表達(dá)的基因網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐，提示免疫系統(tǒng)尤其是細(xì)胞因子信號(hào)在ASD中發(fā)揮核心作用[65]。以上文獻(xiàn)顯示了ASD在遺傳水平的異質(zhì)性在轉(zhuǎn)錄水平匯聚于相同的神經(jīng)功能及免疫和炎癥相關(guān)信號(hào)通路，提示免疫是ASD發(fā)病的潛在機(jī)制之一。

對(duì)于一些綜合征性ASD，如15q拷貝數(shù)增加及具有典型孤獨(dú)癥樣行為改變的神經(jīng)發(fā)育綜合征如脆性X綜合征、Rett綜合征等，也可以檢測(cè)到免疫相關(guān)基因，特別是與NK細(xì)胞、CD8+細(xì)胞有關(guān)的基因上調(diào)，小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路、免疫防御反應(yīng)相關(guān)信號(hào)通路發(fā)生異常改變[66]。殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體(KIRs)介導(dǎo)NK細(xì)胞固有免疫應(yīng)答，意大利一項(xiàng)病例對(duì)照研究納入165例例ASD兒童和371名健康對(duì)照及其母親，檢測(cè)其體內(nèi)KIR和HLA配體，發(fā)現(xiàn)ASD兒童的激活性KIR/HLA復(fù)合物KIR2DS2的表達(dá)增加(OR=1.49;95%CI：1.01～2.19，P=0.04)，而抑制性KIR 3DL1/HLA Bw4-80I復(fù)合物表達(dá)減少(OR=0.56; 95%CI：0.37～0.85；P=0.005)，同樣地，在ASD母親體內(nèi)的激活性KIR/HLA復(fù)合物較對(duì)照組母親增加(OR=2.47,95%CI：1.47～4.16，P=0.0004)，抑制性KIR/HLA復(fù)合物表達(dá)降低(OR=0.007,95%CI：0～0.6,P=0.005)，說(shuō)明ASD兒童及其母親中普遍存在NK細(xì)胞激活狀態(tài)，孕期胎盤細(xì)胞和滋養(yǎng)層表達(dá)KIR和HLA分子，它們相互作用導(dǎo)致胎兒期持續(xù)的慢性免疫激活和炎癥狀態(tài)，影響胎兒正常腦神經(jīng)發(fā)育和可塑性[67]。哺乳動(dòng)物類雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在神經(jīng)發(fā)育、突觸可塑性等多方面發(fā)揮作用[68]。同時(shí)還參與免疫應(yīng)答過(guò)程，mTOR可以整合來(lái)自生長(zhǎng)因子和激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子和應(yīng)激介質(zhì)的信號(hào)，參與免疫及神經(jīng)功能必須的RAS-ERK及PI3K-AKT細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，指導(dǎo)免疫細(xì)胞的代謝、分化和發(fā)揮正常功能，這對(duì)建立適應(yīng)性免疫應(yīng)答具有重要意義[69]。mTOR信號(hào)通路被認(rèn)為可能是基因變異導(dǎo)致ASD的常見(jiàn)共同通路[70]。一些具有孤獨(dú)癥樣表現(xiàn)的神經(jīng)發(fā)育障礙性綜合征如脆性X綜合征、結(jié)節(jié)性硬化、 Rett綜合征、PTEN綜合征、1型神經(jīng)纖維瘤病中均發(fā)現(xiàn)mTOR信號(hào)通路的異常改變，而Rett綜合征及22q13缺失綜合征中異常增加的促生長(zhǎng)因子IGF-1也與小膠質(zhì)細(xì)胞激活mTOR信號(hào)通路有關(guān)[71]。

3 總結(jié)

ASD不僅是一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，也是一種免疫相關(guān)疾病。遺傳變異導(dǎo)致大腦中的免疫系統(tǒng)改變可導(dǎo)致大腦發(fā)育和功能發(fā)生變化，從而產(chǎn)生ASD。盡管其具體的機(jī)制尚未十分明確，文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，免疫相關(guān)基因和ASD存在相關(guān)性，ASD致病性基因也可產(chǎn)生免疫失調(diào)表現(xiàn)。大規(guī)模的高通量測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組研究數(shù)據(jù)證明，ASD異質(zhì)性的遺傳因素臨床表現(xiàn)，可以匯聚到相似功能的信號(hào)通路，尤其是一些細(xì)胞因子信號(hào)通路和與膠質(zhì)功能相關(guān)的信號(hào)通路，進(jìn)一步證實(shí)了免疫紊亂增加了ASD患病風(fēng)險(xiǎn)，遺傳變異相關(guān)免疫改變是ASD發(fā)病的一個(gè)重要機(jī)制。遺傳基礎(chǔ)和免疫失調(diào)相互影響、相互作用，而免疫系統(tǒng)比中樞神經(jīng)系統(tǒng)更易干預(yù)，因此明確免疫在ASD發(fā)病機(jī)制中的作用可能是尋找ASD潛在治療方案的方法之一。