孤獨(dú)癥譜系障礙中免疫系統(tǒng)功能失調(diào)的相關(guān)研究進(jìn)展

劉澤慧，鄒明揚(yáng)，崔洪雨，施梅

孤獨(dú)癥譜系障礙（autism spectrum disorders，ASD）是起病于嬰幼兒早期的一種嚴(yán)重的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，其核心癥狀包括社會(huì)交往障礙、興趣范圍狹隘及重復(fù)刻板行為，患兒于出生后36個(gè)月內(nèi)就可表現(xiàn)出異樣行為，在18～24個(gè)月之間有30%的患兒表現(xiàn)出不同程度的功能退化或喪失[1]。近年來(lái)流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，世界各地ASD患病率均呈上升趨勢(shì)，據(jù)報(bào)道美國(guó)ASD患病率近10年從1/125上升至1/59[2]，已經(jīng)成為全球患病人數(shù)增長(zhǎng)最快的精神殘障類疾病之一。越來(lái)越多的證據(jù)表明免疫系統(tǒng)異常激活在ASD病理生理中發(fā)揮重要作用，ASD患者外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛存在異常的免疫炎癥反應(yīng)。

1 ASD外周血中異常免疫炎癥反應(yīng)

目前研究顯示妊娠晚期母體感染會(huì)導(dǎo)致血清中促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6分泌增多，IL-6可自由通過(guò)胎盤(pán)屏障，導(dǎo)致胎兒出生后體內(nèi)IL-6水平升高，并影響其空間學(xué)習(xí)記憶能力[3,4]。對(duì)確診為ASD患者的母親進(jìn)行回顧性研究發(fā)現(xiàn)，若其妊娠期發(fā)生哮喘、嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)等異常免疫系統(tǒng)激活史，其后代ASD癥狀更加嚴(yán)重[5]。在動(dòng)物研究中得到相似結(jié)果，給予孕鼠免疫系統(tǒng)激活劑誘導(dǎo)母體免疫激活（maternal immune activation，MIA）模型，其后代雄性子鼠表現(xiàn)出明顯的社會(huì)交流障礙、重復(fù)刻板行為等ASD樣行為，若在誘導(dǎo)免疫炎癥前給予孕鼠流感疫苗干預(yù)，減輕母體內(nèi)的免疫炎癥反應(yīng)，可明顯緩解后代子鼠的情緒障礙和社交障礙[6,7]。在恒河猴中發(fā)現(xiàn)，MIA模型的后代在出生后1年內(nèi)外周血中IL-1β，IL-6，IL-12p40，腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α等促炎性細(xì)胞因子分泌增多，這種改變?cè)黾恿似浜蟠闹貜?fù)刻板行為[8]。

與正常對(duì)照組相比，ASD患者外周血中自然殺傷細(xì)胞活化增加[9]，提示其體內(nèi)可能存在免疫系統(tǒng)功能失調(diào)。最近對(duì)17例ASD患者的研究發(fā)現(xiàn)，其血漿中促炎性細(xì)胞因子IL-1β、IL-6、IL-17、IL-12p40和IL-12p70水平顯著升高，嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子、TNF-α水平也明顯升高，并且IL-6、IL-17、TNF-α的分泌水平與ASD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[10-12]。Dario等[13]的研究發(fā)現(xiàn)ASD患者外周血單核細(xì)胞中caspase-1基因表達(dá)增加，促進(jìn)了促炎細(xì)胞因子IL-1β和IL-18活化，從而導(dǎo)致體內(nèi)炎癥反應(yīng)持續(xù)存在。除促炎細(xì)胞因子表達(dá)增加外，與正常對(duì)照組相比，ASD患者外周血中抗炎細(xì)胞因子IL-4、IL-10、TGF-β1分泌減少，并且認(rèn)為其與重復(fù)刻板行為、適應(yīng)能力降低相關(guān)[14,15]。神經(jīng)激肽是一種促炎神經(jīng)肽，參與眾多自身免疫性神經(jīng)炎癥疾病的發(fā)生發(fā)展，在ASD患者血清中發(fā)現(xiàn)其也顯著升高，并且與兒童孤獨(dú)癥評(píng)定量表等級(jí)呈正相關(guān)[16]。給予ASD患者高劑量免疫球蛋白抑制其體內(nèi)異常的免疫炎癥反應(yīng)，可明顯改善ASD樣重復(fù)刻板行為及社會(huì)交流障礙[17]。以上研究均表明ASD患者體內(nèi)存在促炎細(xì)胞因子分泌增加，抗炎細(xì)胞因子分泌減少，且異常的免疫炎癥反應(yīng)與ASD癥狀的嚴(yán)重程度相關(guān)。

2 ASD患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)中異常免疫炎癥反應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn)ASD患者也存在異常的神經(jīng)免疫反應(yīng)。尸檢結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組相比，ASD患者腦組織中促炎性細(xì)胞因子TNF-α、IL-6、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）、IL-8顯著增加，并且Th1/Th2細(xì)胞比值升高[18]。在ASD模型鼠腦組織中發(fā)現(xiàn)促炎細(xì)胞因子IL-18和IL-18結(jié)合蛋白表達(dá)增加，并且與ASD癥狀的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[19]。MIA模型的后代常表現(xiàn)出ASD樣行為及認(rèn)知功能改變，并且發(fā)現(xiàn)其出生時(shí)前額葉皮質(zhì)、扣帶回、海馬中IL-1β、IL-6、單核巨噬細(xì)胞的趨化因子（monocyte chemoattractant protein，MCP）-1、TNF-α、IFN-γ等促炎細(xì)胞因子分泌增加，IL-4、IL-13等抗炎細(xì)胞因子分泌減少，而且這種細(xì)胞因子分泌失衡是不可逆的[20]。給予ASD模型鼠抗炎類藥物可降低其腦組織中IL-17a、IFN-γ、T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白3（T-cell immunoglobulin mucin 3，TIM-3）、維甲酸相關(guān)孤核受體γt（retinoid-related orphan nuclear receptorγt，RORγt）等促炎細(xì)胞因子分泌，升高IL-10等抗炎細(xì)胞因子分泌，并且明顯改善其神經(jīng)元損傷、認(rèn)知功能障礙、重復(fù)刻板行為及焦慮行為[21]。

臨床前研究發(fā)現(xiàn)外周血中促炎細(xì)胞因子分泌增加可驅(qū)動(dòng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫炎癥反應(yīng)，其中小膠質(zhì)細(xì)胞被異常激活[22]。小膠質(zhì)細(xì)胞作為定植于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織特異性免疫細(xì)胞，起源于胚胎時(shí)期卵黃囊中的髓樣前體細(xì)胞，與外周組織巨噬細(xì)胞具有相似的作用，可持續(xù)監(jiān)控中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的異常免疫炎癥反應(yīng)。根據(jù)小膠質(zhì)細(xì)胞激活狀態(tài)不同，可將其分為M1表型（促炎型）和M2表型（抗炎型）。當(dāng)遇到感染、應(yīng)激等刺激時(shí)小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用，起初激活為M1表型，釋放促炎性細(xì)胞因子保護(hù)神經(jīng)元免受損傷，隨后向M2表型轉(zhuǎn)化，釋放抗炎性細(xì)胞因子及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)損傷組織修復(fù)。若小膠質(zhì)細(xì)胞功能失調(diào)，M1表型持續(xù)激活，釋放大量炎癥介質(zhì)，可破壞神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及功能，小膠質(zhì)細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)化，可促進(jìn)IL-10、TGF-β、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain derived neurophic factor，BDNF）等抗炎細(xì)胞因子及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子分泌，有利于神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化[23-25]。Dani等[26]在阿爾茲海默病（Alzheimer disease，AD）患者的腦組織中發(fā)現(xiàn)了小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活，并且認(rèn)為其異常激活加重了患者認(rèn)知功能損害。通過(guò)對(duì)AD患者不同病程階段進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，起病初期小膠質(zhì)細(xì)胞M2表型激活增加，發(fā)揮吞噬作用、分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，延緩疾病進(jìn)展，隨后逐漸向M1表型轉(zhuǎn)化，清除能力減弱，并且釋放大量炎癥介質(zhì)，加重了神經(jīng)元的損傷和丟失[23]。如果給予AD模型鼠干預(yù)誘導(dǎo)其小膠質(zhì)細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)化，可以明顯改善模型鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力[27]。在帕金森病中發(fā)現(xiàn)，多巴胺能神經(jīng)元慢性損傷可促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸向M1表型轉(zhuǎn)化，釋放大量炎癥介質(zhì)，加重神經(jīng)元損傷[28]。ASD與AD等神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有相似的認(rèn)知功能減退、情緒障礙等臨床表現(xiàn)，推測(cè)ASD患者神經(jīng)系統(tǒng)中可能同樣存在小膠質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化失衡。

目前研究發(fā)現(xiàn)ASD腦組織中存在的小膠質(zhì)細(xì)胞分布異常及激活異常。正常成年小鼠腦組織中的小膠質(zhì)細(xì)胞廣泛分布于各個(gè)區(qū)域，但并不均勻，灰質(zhì)中多于白質(zhì)，位于海馬、基底節(jié)區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞為小腦、腦干的5倍以上[29]，在ASD中發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞的這種分布特異性更為顯著。在丙戊酸鈉誘導(dǎo)的ASD模型鼠中發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞密度顯著增加[30]，尸檢結(jié)果顯示ASD患者腦組織背外側(cè)前額葉皮質(zhì)中小膠質(zhì)細(xì)胞密度明顯增加，且ASD患者的多個(gè)腦區(qū)中存在小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活，如小腦、中腦、腦橋、前扣帶回和眶額皮質(zhì)，其中以小腦中M1型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)增加最為顯著[31,32]。與正常對(duì)照組相比，ASD患者背外側(cè)前額葉皮質(zhì)中小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元之間的距離更近，相互作用更強(qiáng)，并且認(rèn)為ASD患者杏仁核中神經(jīng)元損傷是由M1型小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活造成的，從而導(dǎo)致了社交功能障礙和情緒障礙[33,34]。在MIA模型中發(fā)現(xiàn)，提前給予孕鼠流感疫苗注射減輕體內(nèi)免疫炎癥反應(yīng)，可顯著減少其后代子鼠大腦皮質(zhì)中M1型小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的促炎性細(xì)胞因子，改善其ASD樣行為[7]。但也有研究發(fā)現(xiàn)ASD患者早期大腦過(guò)度生長(zhǎng)、頭圍增加可能與腦組織中小膠質(zhì)細(xì)胞M2表型激活釋放過(guò)多的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β有關(guān)，導(dǎo)致了神經(jīng)元凋亡減少[35]。目前，還缺乏小膠質(zhì)細(xì)胞功能異常與ASD發(fā)病關(guān)聯(lián)的一致性證據(jù)，且小膠質(zhì)細(xì)胞引起的異常神經(jīng)免疫反應(yīng)在ASD發(fā)病機(jī)制中仍不明確，還需要開(kāi)展深入的研究。

3 小結(jié)

迄今為止，眾多研究均支持ASD外周和中樞中存在免疫系統(tǒng)功能失調(diào)。首先，ASD患者體內(nèi)存在細(xì)胞因子分泌異常，普遍認(rèn)為促炎細(xì)胞因子分泌增加與ASD癥狀的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)；其次還發(fā)現(xiàn)ASD中存在小膠質(zhì)細(xì)胞分布異常和激活異常，因此推測(cè)小膠質(zhì)細(xì)胞可能在ASD發(fā)病中發(fā)揮重要作用。但是，小膠質(zhì)細(xì)胞不同的激活狀態(tài)可產(chǎn)生不同作用，ASD患者腦組織中M1/M2表型轉(zhuǎn)化水平，即ASD患者腦組織中是M1型激活增加還是M2型激活增加仍缺乏一致性的研究結(jié)論，基于以往的研究和發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)探索ASD中小膠質(zhì)細(xì)胞的激活狀態(tài)，以全面了解神經(jīng)免疫在ASD病因機(jī)制中所起的作用。