腸道菌群與自閉癥，因果難辨？

　　孤獨癥譜系障礙（ASD，Autism Spectrum Disorder ）又稱自閉癥，是一種較為嚴重的神經發育障礙性疾病。典型自閉癥，其核心癥狀是“三聯癥”，主要體現為在社會交往能力、語言能力、刻板行為三個方面同時都具有本質的缺損。該病男女發病率差異顯著，在我國男女患病率比例為6—9：1。

　　自閉癥的病因仍是世界醫學的未解難題

　　多數學者認為ASD與遺傳和環境相互作用有關，但具體分子機制尚不能明確。除了遺傳風險，正常發育(TD)和自閉癥譜系障礙個體之間的腸道微生物群也不同，近年來科學家發現健康兒童與孤獨癥兒童的腸道菌群存在顯著差異，多種孤獨癥動物模型表明腸道菌群通過“腸腦軸”對子代神經發育和行為產生影響，提示靶向腸道菌群干預可改善孤獨癥樣部分行為。

　　關于腸道菌群的與ASD的研究，早在2019年5月，研究者將患有ASD或TD對照的人類捐贈者的腸道菌群移植到無菌小鼠，發現ASD菌群定植足以誘導標志性的自閉癥行為，同時ASD菌群定植小鼠大腦中ASD相關基因的可變剪接也發生異常，表明腸道菌群改變是很重要的發病因素之一。進一步探究顯示，ASD和對照組的微生物群在小鼠體內產生不同的代謝組譜，Lachnospiraceae、Bacteroides和Parabacteroides在TD和ASD微生物群落中差異明顯，用候選微生物代謝物治療ASD小鼠模型可以改善行為異常和調節大腦的神經興奮性，表明特定微生物及其代謝產物是引發行為學異常的關鍵要素。這項研究發表在Cell期刊（Human Gut Microbiota from Autism Spectrum Disorder Promote Behavioral Symptoms in Mice），為腸道菌群通過具有神經活性的代謝產物來調控小鼠的行為的結論提供有力證據。

　　傳統上，許多神經系統疾病的核心癥狀被認為是由影響大腦發育和功能的遺傳變異引起的。然而，腸道微生物群作為另一個重要的變異來源也會影響特定行為。因此，揭示宿主遺傳變異、微生物群及其相互作用對復雜行為的貢獻是至關重要的。在孤獨癥風險基因Cntnap2基因敲除模型中，研究者發現不同的不良適應行為是由微生物組和宿主基因相互依賴地調節的。Cntnap2-/-小鼠的過度活躍表型是由宿主遺傳引起的，而社會行為表型是由腸道菌群介導的。有趣的是，通過上調四氫蝶呤合成途徑的代謝物這種特定的微生物干預，選擇性地挽救了Cntnap2-/-小鼠的社交行為缺陷。此項研究2021年4月發表于Cell期刊（Dissecting the contribution of host genetics and themicrobiome in complex behaviors），表明行為異常可能有不同的起源(宿主遺傳和微生物)，從新的視角揭示神經系統行為改變的發生機制，改變研究者們對神經紊亂的看法和治療方法。

　　然而，近日同樣發表在Cell上的另一篇文章卻提出不同觀點，研究者對來自澳大利亞自閉癥生物庫和昆士蘭雙胞胎青少年大腦項目的參與者（2-17歲）進行了一項大型自閉癥糞便宏基因組研究(n = 247)，其中ASD患兒99例、未患病同胞（SIB）51例、無血緣關系的對照兒童（UNR）97例。

　　研究竟然發現ASD和腸道微生物之間的直接聯系較弱。相反，數據支持另外一個模型，即ASD相關的限制性興趣與飲食多樣性較低相關，ASD相關的行為和偏好導致飲食多樣性減少，重復、刻板和興趣狹窄可能是飲食多樣性減少的基礎。進而降低微生物多樣性和松散糞便一致性，從而介導ASD與腸道菌群的關系。與菌群多樣性相比，飲食多樣性和所有心理評分指標具有更顯著的相關性。

　　研究者沒有檢測出已有報道的普氏菌屬、厚壁菌門、梭菌群和雙歧桿菌屬等與ASD的關聯，僅僅發現 Romboutsia timonensis 在常規檢測閾值（> 0.7）顯示出ASD組的豐度顯著降低。作者認為可能與采樣偏差、測序技術和分析方式不同有關。進一步作者鑒定了R. timonensis 中與ASD相關的特定基因和通路，發現，功能涉及氨基酸代謝（L-谷氨酰胺，L-賴氨酸，L-甲硫氨酸和L-蘇氨酸），嘌呤和嘧啶代謝，碳水化合物代謝，以及細菌孢子萌發和dsDNA分解的6個基因存在顯著差異。

　　研究者認為與ASD診斷相比，他們的數據集能夠很好地檢測出與年齡、飲食攝入量和糞便一致性等特征相關的微生物組。總的來說ASD的微生物組差異可能反映了與診斷相關的飲食偏好，作者對微生物群在ASD中起驅動作用的說法提出了警告。

　　這篇文章依據以上分析簡單的認為ASD是原因，腸道菌群異常是結果。先不談論“雞生蛋，蛋生雞”的爭論，我們來扒一扒這項研究是否存在漏洞。

　　首先，這項研究收集了2~17歲的ASD患兒糞便樣本，平均年齡8.7歲，患者年齡大多已越過了神經發育的關鍵時期（三歲以前是人類大腦發育的重要階段）。而已有文獻表明ASD主要與神經發育早期有關（Maternal microbiota in pregnancy and early life. Science）。所以這些樣本能否反應ASD與腸道菌群的真正關聯有待明確。

　　其次，此項研究患兒的癥狀普遍較輕，不能代表典型的孤獨癥群體。另外數據分析SIB組被排除，僅僅研究ASD/UNR組，但UNR_QTAB與其他樣本組存在較大年齡差異。而SIB組與ASD組有更相似的基因型背景，更適合做配對差異檢測和菌群對ASD的診斷力研究。因此無法冒然否認菌群的驅動作用。

　　另外，數據分析方法不完善。在物種注釋和菌群篩選時過濾了大量的罕見菌，菌群信息不完整，后續的功能分析和關聯研究的可靠性欠佳。作者不是將外在影響因素匹配，使用巢式病例對照等手段進行研究，而將外在因素納入模型中作為協變量，分析ASD診斷與菌群多樣性使用關聯分析也不常見，這樣的結論是存在風險的。

　　學術之爭非常正常，基于有限或不完美數據的結論，而沒有任何實驗證據的驗證只能在一定范圍之內提示其合理性，尤其是前期大量團隊的研究工作已經揭示腸道菌群對自閉癥病理機制的影響，在沒有充分的扎實的數據分析前提下夸大結論，否認已有結論有失科學嚴謹性。復雜性疾病，在疾病的進程中，其多種因素往往是相互作用, 共同促進, 互為因果, 使其疾病的發生與發展更為復雜多變。自閉癥作為復雜的神經發育系統疾病，患兒常常伴有多種共患病癥狀，腸道菌群作為機體最大的代謝器官，免疫器官，對人體的健康非常重要，對自閉癥發病機制的作用更是不容忽視。對自閉癥這樣一種復雜性疾病，我們期待有更多立足于復雜性科學的"多因素非線性分析"理念的研究成果，而不是基于少樣本的粗暴的簡單的因果推斷。