武勝昔，郭保霖

(空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教研室，陜西 西安710032)

孤獨癥又稱自閉癥或孤獨癥譜系障礙(autism spectrum disorders，ASDs)，是一種神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病。如何有效診斷和治療ASDs是全球重要的臨床及科學(xué)問題。1943年美國約翰·霍普金斯大學(xué)兒童精神科醫(yī)生KANNER[1]首次對該病進行了報道：ASDs患兒對他人的社交信息均無法做出適當回應(yīng)，同時環(huán)境中物體擺放位置的改變會導(dǎo)致其行為失控。這一報道受到了全世界科學(xué)家的廣泛關(guān)注，隨后大量ASDs病例被相繼報道，由此拉開了ASDs研究的序幕。

我國ASDs研究盡管起步較晚，但發(fā)展較為迅速。1980年代南京兒童心理衛(wèi)生研究所陶國泰教授首次報道了我國的ASDs病例[2]。在1990年之前，我國鮮有ASDs研究論文發(fā)表，1990年代我國ASDs相關(guān)基礎(chǔ)研究論文僅有不到50篇。在2000年之后，隨著我國殘疾人事業(yè)“十一五”綱要中將ASDs列為精神殘疾范疇，同時我國明確提出要逐步解決ASDs等殘疾兒童的教育問題，在國家政策扶持和媒體的相關(guān)宣傳幫助下，公眾對ASDs的認識和重視程度普遍增加。ASDs基礎(chǔ)研究也在此契機下進入快速發(fā)展階段。以碩士、博士論文為例：在2000—2010年的10年期間以ASDs或自閉癥作為題目的碩士、博士學(xué)位論文有30篇，而在2010—2020年的10年期間，這一數(shù)量猛增至200余篇，相關(guān)研究進展之迅速可見一斑。尤其是我國學(xué)者近些年在ASDs領(lǐng)域開展了較多的原創(chuàng)性、突破性的工作，對ASDs領(lǐng)域的研究起到了較大的推動作用。因此本文就近五年來我國ASDs研究現(xiàn)狀及前沿問題作一綜述。

1 我國ASDs流行病學(xué)研究

ASDs在世界范圍內(nèi)發(fā)病率約為1%，發(fā)達國家由于診斷理念及技術(shù)更為先進，因此患兒確診率稍高。美國疾病控制與預(yù)防中心2021年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，大約44名兒童中便有1名ASDs患兒。我國人口基數(shù)大，相關(guān)流行病學(xué)調(diào)查難度較大，因此幾十年來一直缺乏準確的流行病學(xué)數(shù)據(jù)。2019年劍橋大學(xué)BRAYNE教授團隊對我國吉林市、深圳市和佳木斯市三個城市的6～10歲兒童進行了評估及統(tǒng)計，通過小樣本數(shù)據(jù)估算我國ASDs發(fā)病率約為1.08%，同時也發(fā)現(xiàn)了我國ASDs存在漏診現(xiàn)狀[3]。2020年，復(fù)旦大學(xué)兒童醫(yī)院、國家兒童醫(yī)學(xué)中心的王藝教授團隊通過在我國上海、北京、廣州等8個城市對142 086名學(xué)齡兒童開展ASDs患病診斷和調(diào)查，首次報道了我國6～12歲兒童ASDs患病率為0.7%，男女比例為4.1∶1[4]。相關(guān)研究工作的開展為幫助建立我國ASDs兒童篩查、診斷及干預(yù)的三級網(wǎng)絡(luò)起到了積極的推動作用，同時帶動了我國ASDs流行病學(xué)研究，也為政府公共衛(wèi)生部門工作提供了數(shù)據(jù)支持。

2 ASDs發(fā)病的遺傳學(xué)研究

遺傳因素是ASDs發(fā)病最為公認的因素之一。近年來，美國等西方國家通過大樣本外顯子測序研究，發(fā)現(xiàn)了大量與ASDs相關(guān)的基因發(fā)生了突變。截至2022年10月，全世界最大的ASDs數(shù)據(jù)庫SFARI Gene已經(jīng)報道了1 095個ASDs的風(fēng)險基因。然而不同地域人群ASDs風(fēng)險基因新發(fā)突變存在差異，因此，針對中國人群篩選ASDs相關(guān)特異性的新發(fā)突變并開展相關(guān)的功能學(xué)研究，對于我國ASDs人群是極為重要的。

中南大學(xué)夏昆教授團隊自2007年始一直致力于中國人群ASDs遺傳學(xué)領(lǐng)域研究，開展了基因型-表型關(guān)聯(lián)研究計劃，識別了SCN2A、CSDE1等一些中國人群常見的ASDs新發(fā)突變[5]。ASDs相關(guān)研究方向也受到越來越多國內(nèi)其他高水平研究團隊的重視[6]。中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心仇子龍課題組與上海交通大學(xué)附屬上海市精神衛(wèi)生中心杜亞松課題組合作，收集了167個中國ASDs家族外周血，發(fā)現(xiàn)了中國ASDs家系中位于CHD7基因內(nèi)含子的點突變[7]。這些針對中國ASDs人群的遺傳學(xué)研究工作為我國ASDs的早期診斷、預(yù)警及干預(yù)提供了重要的研究基礎(chǔ)，同時也為我國ASDs人群的臨床分型及個性化治療提供了遺傳學(xué)證據(jù)和思路。

3 ASDs發(fā)病機制的基礎(chǔ)研究

ASDs發(fā)病機制復(fù)雜，目前對于其發(fā)病機制的探討主要集中于突觸發(fā)育障礙、環(huán)路功能缺陷、腸-腦軸改變及相關(guān)信號分子通路變化等方面。在這些研究方向上，我國科學(xué)家近年來取得了一系列重要的研究進展。

3.1 突觸發(fā)育障礙

大量ASDs風(fēng)險基因編碼的蛋白位于神經(jīng)元突觸部位，這些基因編碼產(chǎn)物直接或間接地調(diào)控突觸發(fā)育，影響突觸的結(jié)構(gòu)和功能[8]。同時ASDs作為一種神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病，其核心癥狀一般在出生后1～2年開始表現(xiàn)，而此階段即為中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸發(fā)育的關(guān)鍵階段。因此突觸發(fā)育障礙目前被認為是ASDs發(fā)生的最主要病理改變之一。通過研究不同ASDs基因修飾模式動物，我國科學(xué)家近年來對ASDs的突觸結(jié)構(gòu)及功能變化進行了系統(tǒng)解析。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所許執(zhí)恒研究員團隊在神經(jīng)突觸發(fā)育方面積累了豐富的研究成果，該團隊構(gòu)建了多種ASDs小鼠模型，利用這些模型他們發(fā)現(xiàn)SH3RF2基因缺失誘發(fā)興奮性突觸后，谷氨酸受體組成亞型比例出現(xiàn)異常，致使突觸功能改變，誘發(fā)ASDs核心癥狀出現(xiàn)[9]；另外利用POSHASDs小鼠模型發(fā)現(xiàn)NMDA/PSD-95/SHANK復(fù)合體異常導(dǎo)致興奮性突觸傳遞及可塑性受損[10]，導(dǎo)致ASDs樣行為發(fā)生。中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心仇子龍研究員與上海交通大學(xué)李斐教授團隊利用Senp1ASDs小鼠模型，發(fā)現(xiàn)后壓皮層抑制性突觸增多、興奮性突觸減少，局部突觸穩(wěn)態(tài)異常誘發(fā)小鼠出現(xiàn)社交記憶受損[11]。空軍軍醫(yī)大學(xué)武勝昔教授團隊利用SHANK3敲除的ASDs小鼠模型開展了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)了ASDs小鼠前扣帶回皮層興奮性突觸結(jié)構(gòu)、功能異常，同時其功能異常與社交行為障礙的發(fā)生存在因果關(guān)系[12]。相關(guān)研究均提示ASDs模型興奮性或抑制性突觸的發(fā)育異常導(dǎo)致興奮/抑制穩(wěn)態(tài)失衡，誘發(fā)ASDs行為異常的產(chǎn)生。

3.2 神經(jīng)環(huán)路功能異常

由于ASDs風(fēng)險基因較多，不同的風(fēng)險基因引起的突觸發(fā)育變化特征不同，因此不同基因修飾動物模型之間異質(zhì)性較大，如SHANK3等編碼突觸后骨架蛋白的基因缺失一般引起突觸后的受體功能障礙[13]，而Neurexin等編碼突觸前膜黏附分子基因異常則會導(dǎo)致突觸前遞質(zhì)釋放等功能紊亂[14]。因此，從神經(jīng)環(huán)路角度找尋其共同的變化機制是近年來的重要研究方向。

神經(jīng)環(huán)路是突觸發(fā)揮功能的重要基礎(chǔ)，同時也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)編碼調(diào)控不同行為的功能單元。近年來國內(nèi)外的研究人員開始從神經(jīng)環(huán)路改變角度解析ASDs相關(guān)行為異常的機制，以探求更好地理解ASDs行為異常的發(fā)生機制，并找尋潛在的干預(yù)靶點。目前環(huán)路研究主要集中在皮層局部環(huán)路、皮層-紋狀體通路以及神經(jīng)激素對相關(guān)神經(jīng)環(huán)路功能調(diào)控等方面。

在皮層局部環(huán)路研究中，目前相關(guān)研究主要集中于探究不同類型的中間神經(jīng)元對于興奮/抑制平衡穩(wěn)態(tài)的影響。浙江大學(xué)羅建紅教授研究團隊利用NL3 R451敲入的ASDs模型發(fā)現(xiàn)小鼠前額葉皮層抑制性中間神經(jīng)元興奮性異常下降，誘發(fā)局部環(huán)路興奮性升高以及Gamma振蕩受損，最終導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)社交行為障礙[15]。浙江大學(xué)徐晗教授團隊也通過系列工作報道了調(diào)控不同類型的中間神經(jīng)元可以對社交行為進行干預(yù)[16]。軍事醫(yī)學(xué)研究院吳海濤研究員課題組近期則利用微型雙光子顯微鏡，在單細胞分辨率下觀察了不同社交行為過程中前額葉皮層不同類型神經(jīng)元的活動編碼特征，發(fā)現(xiàn)了ASDs小鼠和野生型小鼠前額葉皮層局部中間神經(jīng)元的動力學(xué)改變差異[17]。

在皮層-紋狀體環(huán)路方面，空軍軍醫(yī)大學(xué)王文挺教授與麻省理工學(xué)院的聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)ASDs風(fēng)險基因SHANK3缺失條件性損傷皮層-紋狀體間接通路，而這條環(huán)路的功能異常與刻板行為發(fā)生密切相關(guān)[18]。類似的，陜西師范大學(xué)田英芳教授研究團隊利用丙戊酸鈉ASDs小鼠模型，發(fā)現(xiàn)了環(huán)境因素誘發(fā)的ASDs小鼠模型同樣存在皮層-紋狀體通路的功能損傷[19]。

在神經(jīng)激素調(diào)控方面，國際上斯坦福大學(xué)的ROBERT MALENKA教授等在血清素、多巴胺、催產(chǎn)素等神經(jīng)激素對ASDs社交行為的影響方向開展了一系列的先驅(qū)性研究[20-22]，而我國研究者近年來也在該方向開展了重要的研究。北京大學(xué)于翔教授課題組發(fā)現(xiàn)中腦導(dǎo)水管周質(zhì)區(qū)外側(cè)和腹外側(cè)區(qū)的速激肽1型神經(jīng)元作為中繼站傳遞觸覺信息，正向調(diào)控下丘腦室旁核催產(chǎn)素神經(jīng)元活動，進而促進社交互動行為和積極情緒的產(chǎn)生，可能與ASDs觸覺異常及社交行為障礙相關(guān)[23]。北京腦科學(xué)與類腦研究中心羅敏敏課題組發(fā)現(xiàn)激活中縫背核釋放血清素神經(jīng)元活動則能夠改善ASDs小鼠的社交障礙[24]。浙江大學(xué)徐晗教授團隊發(fā)現(xiàn)基底前腦神經(jīng)元可以通過影響腹側(cè)被蓋區(qū)局部環(huán)路，調(diào)控該區(qū)域多巴胺在伏隔核的釋放，進而影響社交行為[25]。這些環(huán)路方面的研究可以幫助我們進一步理解ASDs發(fā)病的神經(jīng)機制，同時也為臨床上的干預(yù)提供了潛在靶點。

臨床上ASDs兒童飲食存在問題，大部分ASDs兒童對食物極其挑剔，60%左右的ASDs患兒至少存在一種胃腸道癥狀，其中腹瀉、便秘比例較高。胃腸道紊亂是否會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生相關(guān)影響呢？近年來從腸-腦軸角度對ASDs進行的研究成為了熱點問題。

北京大學(xué)王娟團隊通過對ASDs兒童糞便樣本進行菌群分析，發(fā)現(xiàn)ASDs兒童腸道微生物菌群存在異常[26]。中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院趙方慶研究團隊通過解析ASDs動物模型的腸道表型，探究了ASDs動物腸道氨基酸轉(zhuǎn)運體功能改變對于神經(jīng)系統(tǒng)的異常調(diào)控，利用菌群移植及藥物干預(yù)手段糾正了ASDs社交行為障礙這一核心癥狀[27]。盡管在腸-腦軸相關(guān)研究領(lǐng)域仍然存在較多尚不清楚的科學(xué)問題，然而相關(guān)研究也為基于腸-腦軸開發(fā)早期診斷菌群、分子靶點、干預(yù)生物藥等提供理論基礎(chǔ)。

3.4 分子機制研究

分子水平的變化是神經(jīng)突觸、環(huán)路等改變的基礎(chǔ)，近年來我國科學(xué)家在ASDs神經(jīng)異常的分子機制方面取得了系列的成果。

近幾年一些代表性的研究包括：東南大學(xué)韓俊海教授團隊發(fā)現(xiàn)ASDs風(fēng)險基因Neurexin在發(fā)育早期通過調(diào)控Ephrin/Eph信號通路影響神經(jīng)元軸突發(fā)育[28]；中南大學(xué)郭輝教授研究團隊發(fā)現(xiàn)CSDE1可能通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控多個ASDs相關(guān)的風(fēng)險基因，影響神經(jīng)元發(fā)育和突觸功能[6]；暨南大學(xué)師蕾教授與中山大學(xué)蔣斌教授團隊發(fā)現(xiàn)Dock4-Rac1調(diào)控海馬中谷氨酸受體的蛋白合成影響突觸發(fā)育[29]；復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院王紅艷教授團隊發(fā)現(xiàn)mGluR1-IP3R1-細胞鈣信號異常誘發(fā)核心癥狀[30]；北京大學(xué)王韻教授發(fā)現(xiàn)蛋白激酶D1與催產(chǎn)素受體的相互磷酸化特異性調(diào)控內(nèi)側(cè)杏仁核影響社交記憶[31]；上?？萍即髮W(xué)管吉松教授、青島大學(xué)附屬醫(yī)院劉世國教授和清華大學(xué)熊巍教授聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)ASDs小鼠Ash1l基因突變下調(diào)EphA7影響突觸功能等[32]?？哲娷娽t(yī)大學(xué)武勝昔教授團隊揭示了經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路在ASDs小鼠前扣帶回皮質(zhì)突觸發(fā)育異常及社交障礙中發(fā)揮重要作用[33]。除了從調(diào)控神經(jīng)元及突觸相關(guān)功能研究揭示參與ASDs的分子機制外，另外上海市精神衛(wèi)生中心周子凱研究員團隊也利用新型母體免疫激活A(yù)SDs動物模型，揭示了神經(jīng)免疫參與ASDs的分子機制[34]。

這些分子、信號水平的研究一方面揭示了關(guān)鍵病理改變?nèi)缤挥|發(fā)育異常的內(nèi)在機制，另一方面為未來治療ASDs的藥物開發(fā)提供了潛在的分子靶點。

4 發(fā)展與展望

盡管我們在ASDs的研究方面取得了系列的進展，然而目前仍然有很多的基礎(chǔ)及臨床問題亟需解決，基礎(chǔ)研究成果向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化仍需大力加強。

在臨床研究方面，我國學(xué)者在行為干預(yù)(如漸進式沙盤游戲[35]、親子合作音樂治療[36])、藥物治療(如益生菌和催產(chǎn)素干預(yù)[37]、右美托咪定加口腔咪達唑侖鎮(zhèn)靜[38])以及物理治療(經(jīng)顱直流電刺激[39])等方面發(fā)表了系列論文。中山大學(xué)第三附屬醫(yī)院鄒小兵教授團隊致力于兒童ASDs的早期診斷與治療研究，在ASDs兒童的家庭干預(yù)方面取得顯著成效[40]。然而目前我國高質(zhì)量的ASDs臨床研究仍然欠缺，基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用、社會干預(yù)等多層次的協(xié)同推進鏈條仍不完整。近年來的一些學(xué)術(shù)論壇，如北大醫(yī)學(xué)ASDs國際論壇等活動，邀請臨床醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理認知學(xué)、社會科學(xué)等多領(lǐng)域?qū)＜乙约癆SDs相關(guān)家庭一同進行交流討論，有助于消除領(lǐng)域鴻溝，助力ASDs的研究轉(zhuǎn)化和治療干預(yù)。

近年來，國家對ASDs的研究越來越重視，全社會對ASDs兒童及家庭的關(guān)注度也越來越高。2021年，科技部發(fā)布了科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目，標志著“中國腦計劃”的全面啟動。其中ASDs等兒童期神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病的發(fā)病機制和診治被列為腦計劃重大腦疾病領(lǐng)域的三個重點子任務(wù)之一。關(guān)于ASDs前瞻性臨床隨訪隊列研究、ASDs早期發(fā)育隊列研究、ASDs干預(yù)隊列研究、ASDs的發(fā)病機制以及量化評估技術(shù)研究等方向均作為重點任務(wù)。這些問題都將是ASDs領(lǐng)域的熱點和重點。相信在今后的幾年，通過基礎(chǔ)與臨床科學(xué)家的密切合作，我國有望在ASDs的遺傳學(xué)機制、神經(jīng)發(fā)育機制及神經(jīng)多樣性特征等方面取得創(chuàng)新成果，在ASDs兒童的綜合性早期干預(yù)技術(shù)方面取得重大進展，為我國ASDs這一社會及科學(xué)問題的解決提供有力支撐。