6.3 肠道微生物影响自闭症
目前发现， 一些肠道微生物的异常可能跟ASD相关[139]. 肠道微生物的整体组成或者某些类型的菌群都可能对ASD产生影响[140]. 梭菌属（Clostridium）细菌可产生神经毒性物质或其前体物质， 一些晚发型自闭症（late-onset/regressive autism）患者肠道菌群明显紊乱， 破伤风梭菌（Clostridium tetani）产生的破伤风毒素（tetanus antitoxin）异常高[120,141], 并且梭菌属和瘤胃球菌属（Ruminococcus）细菌数量明显高于对照组[120]. 还有研究发现， ASD患者体内的梭状芽孢杆菌（Clostridium bolteae）是正常对照组的46倍， 梭状芽孢杆菌（Clostridium） clusters Ⅰ and Ⅺ则分别是正常对照组的9和3.5倍[142], 并且ASD儿童肠道中的溶组织梭菌（Clostridium histolyticum）比例明显偏高[143].
为了抑制肠道中的梭菌， 人们尝试使用万古霉素（vancomycin）和甲硝锉（metronidazole）这2种广泛用于厌氧菌感染的抗生素， 发现它们确实能明显改善ASD症状[144], 其中万古霉素能清除肠道中的艰难梭菌（Clostridium difficile）和大部分革兰氏阴性厌氧菌。
口服万古霉素几乎不被人体吸收， 只对肠道微生物发挥作用， 并且停药后ASD症状易出现反复， 推测可能是由于某些肠道微生物在抗生素的作用下产生了孢子， 停药后孢子就会活化成细菌继续影响肠道和神经系统。
除梭菌外， 脱硫弧菌属（Desulfovibrio）和萨特菌属（Sutterella）也可能跟ASD相关。 大约50%的ASD儿童肠道中可检测到脱硫弧菌， 超过50%的伴有胃肠功能障碍的ASD儿童肠道中存在萨特菌， 而正常人中几乎没有[145,146]. 脱硫弧菌可引起硫代谢异常， 而ASD儿童血液中硫含量确实较低， 而尿液中硫含量较高[68]. 萨特菌属于产碱菌科（Alcaligenaceae）， 能抵抗胆碱， 约占肠道全部细菌的1%~7%[147,148], 目前，萨特菌和脱硫弧菌是如何影响ASD的还不清楚。
ASD还可能与真菌的过度增殖有关。 ASD儿童使用 抗 真 菌 素 , 如 制 霉 菌 素 （nystatin） 、 氟 康 唑（fluconazole）和酮康唑（ketoconazole）后， 真菌得以抑制， ASD症状也有所改善[149]. 白色念球菌（Candidaalbicans）是酵母菌（yeast）的一种， 属于真菌， 能引起肠炎和阴道炎， 这种菌能产生一种类似g-氨基丁酸（GABA）的物质-b丙氨酸[150], 能透过血脑屏障与GABA竞争， 影响GABA的正常功能[151,152]. 而ASD患者体内b丙氨酸显着高于正常人[153]. 因而， 推测ASD患者肠道中的白色念球菌产生了大量b丙氨酸，进入血液系统并透过血脑屏障进入大脑， 与抑制性神经递质GABA进行拮抗， 大脑加速产生GABA, 过量的GABA使大脑在社会交往方面受到抑制从而导致ASD[154]. 益生菌能显着抑制ASD患者体内真菌的过度增殖， 明显改善ASD症状。 研究发现， ASD患者尿 液 中 真 菌 感 染 的 标 志 物 质 D- 阿 拉 伯 糖 醇（D-arabitol, DA）的含量显着高于正常人， 嗜酸乳杆菌能显着降低ASD儿童尿液中DA的数量以及D-阿拉伯糖醇与L-阿拉伯糖醇（L-arabitol, LA）的比例（DA/LA），并且ASD儿童的眼神交流、社会交往和反馈行为等得以明显改善[155].
ASD患者肠道中的厚壁菌门和拟杆菌门的比例与正常人也不同， 他们肠道中拟杆菌门的含量更高，而正常人厚壁菌门的含量更高， 并且放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门 （Proteobacteria）， 脱硫弧菌属和vulgatus拟杆菌属在严重ASD患者中也都明显增多[156]. 粪杆菌属（Faecalibacterium）和瘤胃球菌属（Ruminococcus）在PDD-NOS患儿和健康对照儿童粪便样品中含量更多； 而喜热菌属（Caloramator）、八叠球菌属（Sarcina）和梭状芽胞杆菌属在ASD儿童粪便中最多； 与健康对照相比， 毛螺旋菌科（Lachnospiraceae）的组成与PDD-NOS患儿显着不同， 特别是与ASD儿童差异更大； 除真细菌（Eubacterium siraeum）外， 真杆菌科（Eubacteriaceae）在ASD儿童粪便中最少； 拟杆菌属在PDD-NOS和ASD患儿粪便中几乎是最高的； 肠杆菌科（Enterobacteriaceae）在ASD儿童粪便中最多；而ASD儿童粪便中双歧杆菌（Bifidobacterium）与健康对照儿童相比明显减少[157]. 除此之外， ASD儿童粪便中萨特菌（Sutterella）比对照组要明显增多， 而伴随有 功 能 性 胃 肠 疾 病 的 ASD 儿 童 毛 圈 瘤 胃 球 菌（Ruminococcus torques）比无功能性胃肠疾病的明显增多[158]. ASD儿童普氏菌属（Prevotella）、粪球菌属（Coprococcus）和未分类的韦荣球菌科（Veillonellaceae）明显减少， 并且肠道菌群多样性与ASD症状相关性比与肠道症状的严重程度的相关性更强[129]. 由此推论，肠道菌群紊乱可能是ASD的诱因。 然而ASD患者的胃肠道症状并不一定会引起菌群异常， 伴有胃肠道症状的ASD患者和没有胃肠道症状的ASD患者之间的肠道微生物并没有显着差异[159].
ASD模型小鼠（Mus musculus）表现出胃肠道通透性增加的症状， 采用脆弱拟杆菌（Bacteroides fragil-lis）处理自闭症样小鼠后， 肠道通透性明显改善， 同时自闭症样行为也有改善[160]. 在ASD儿童体内也发现了类似的结果， 他们粪便中拟杆菌门/厚壁菌门的比例明显下降， 而乳酸菌和脱硫弧菌属的数量明显增加， 并且脱硫弧菌属与ASD的严重程度直接相关。
在给予益生菌之后， ASD儿童体内拟杆菌门/厚壁菌门的比例， 脱硫弧菌属和双歧杆菌属细菌比例均得以恢复[161]. 上述结果表明， 通过益生菌干预肠道菌群， 能改善自闭症样行为， 也从另一方面说明ASD可能是肠道菌群异常导致的。
近年来， 用益生菌或其代谢产物对ASD儿童进行干预来改善肠道微生物平衡状态方面的研究取得了一些进展， 研究发现， 给33名ASD患者服用含有5种益生菌的胶囊和一种来自乳酸菌细胞裂解物的免疫激活剂21 d后， 有88%患者的语言沟通、社会交往、感觉、认知意识以及身体健康和行为等方面的症状明显改善； 48%的患者腹泻症状明显减轻； 52%的患者便秘症状明显好转[162]. 但是， 这个研究并没有对被试设置纳入和排除标准， 也没有设置对照组。 另一研究显示， 短双歧杆菌（Bifidobacterium breve）可减轻ASD患者的胃肠道症状， 给20位3~16岁伴有便秘的ASD孩子服用4周短双歧杆菌后， 其便秘症状都得到了明显改善， 排便频率增多， 粪便硬度和粪尿失禁频率降低， 并且腹痛症状减少[163]. 给ASD儿童每天3次服用益生菌产品4个月后， ASD儿童肠道菌群得以恢复， 并且梭菌属和脱硫弧菌属细菌的增加可能是导致ASD的原因[161]. 然而， 这一研究样本量少， 选取的样本类型单一， 也没有设置对照组和安慰剂组。 因此， 上述几个研究显示了对肠道微生物进行干预在治疗ASD方面的积极意义， 但并没能充分解答所有问题， 仍需要更多的、严格控制的研究。
6.4 食物影响肠道微生物
食物在塑造和维持肠道微生物方面具有决定作用[164], 而肠道微生物又能进一步帮助人体从食物中获得更多的营养物质。 食物和营养影响肠道微生物组成， 不同的饮食习惯肠道微生物组成也不同[165].
动物源食物和植物源食物能在一天之内影响肠道微生物， 可引起不同肠道微生物的改变， 并且这种改变除了受食物本身影响外， 还受食物上负载的共生微生物的影响[166]. 肠道微生物除受饮食影响外， 还受种族和生活环境的影响。 研究发现， 韩国、日本、美国和中国人群肠道微生物之间差异较大， 而同一国家的人群之间差异不大[167]. 欧洲儿童的现代饮食与非洲农村儿童富含纤维素的饮食造成了他们肠道微生物菌落间的显着差异， 非洲农村儿童拟杆菌多， 厚壁菌少， 并且善于水解纤维素和木质素的普氏菌属（Prevotella）和木聚糖菌属（Xylanibacter）更多， 短链脂肪酸也更多， 而肠杆菌明显不足[168]. 可能正是这种菌落构成保证了非洲农村儿童可以从富含纤维的食物中获得足够的能量， 并且保护他们免于炎症和肠道疾病。
食物中的抗性淀粉（如纤维素、半纤维素和胶质等）、寡糖（如寡果糖和菊粉等）、不溶性糖类等植物多糖类碳水化合物不能被人体消化、分解和吸收， 而肠道微生物能将它们转化为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸（short-chain fatty acid, SCFA）， 并为宿主提供能量和多种营养物质[169]. 其中， 丁酸是结肠细胞的最主要能量来源， 具有抑制结肠癌、防止感染、降低氧化应激和增强结肠免疫屏障等作用[170].
在人们治疗ASD的实践中出现了一些饮食疗法。其中， 特殊碳水化合物饮食（the specific carbohydratediet, SCD）疗法尽可能减少饮食中未消化的淀粉和多糖， 从而抑制酵母菌以及其他有害微生物的生长， 减少产生的神经毒性物质伤害大脑。 在抑制有害菌生长的同时， 还提供促进有益菌增殖的方法， 帮助肠道菌群恢复健康， 提高患者的行为、感知和语言发展能力[171]. 而肠道和心理综合征饮食（gut and psychologysyndrome diet, GAPS）疗法则包括了主要的SCD成分，但允许使用淀粉和糖， 还提倡发酵食品、益生菌和自制食品， 特别强调了营养补充剂的作用， 目的是促进ASD儿童肠道菌群的平衡， 并不仅抑制有害菌的增殖， 可用于改善多种消化系统异常以及相应的心理问题[172].
婴儿出生后的第一口食物可能远比人们认为的重要。 母乳除了为婴儿提供发育所需的各种营养物质以及一些保护性因子之外， 还包含人体共生微生物以及促进免疫和微生物生长的物质。 研究发现，1990~2011年， 北京儿童哮喘患病率呈上升趋势， 而纯母乳喂养达到6个月的儿童， 其哮喘发病率显着降低[173]. 最近的研究表明， 母乳中含有多种共生微生物， 是婴儿体内常见的乳酸菌和双歧杆菌等有益微生物的绝佳来源[174,175], 而配方奶中缺乏这些物质，尤其是母乳中的共生微生物。 ASD儿童常在1岁以内就出现一些异常状况， 而这一时期也正是肠道微生物建立的关键时期， ASD儿童在肠道症状出现的同时， 肠道微生物可能已经紊乱， 紊乱的肠道微生物可能通过脑肠轴或者菌肠脑轴参与了ASD的发生[112].
虽然， 目前的研究发现ASD与肠道菌群之间存在联系， 但并不清楚肠道菌群是ASD的发病原因还是结果， 或者只是一种混淆因素。 后续研究仍需进一步扩大样本数量， 采用更严格的实验方法， 并在研究肠道微生物的基础上， 检测肠道微生物的代谢产物的变化以及神经活性物、毒性物质、氧化还原水平、氧气、氢气、短链脂肪酸和生物活性肽等物质的含量，进一步明确肠道微生物影响ASD的机制[176]. 益生菌已被广泛用于改善肠道微生物组成， 干预或治疗各种肠道问题， 将益生菌用于治疗ASD已经显示出了明显的优势和潜力， 将会成为未来研究的热点。
7 小结与展望
ASD受遗传和环境共同影响， 饮食是其中重要的影响因素。 饮食对ASD的影响是多方面的， 一方面， 食物中的某些物质可能引起ASD儿童出现食物不耐受或过敏， 其中的某些添加剂和生物异源物质也可能对大脑造成伤害； 另一方面， 食物中的各种营养物质满足了ASD儿童生长发育必需的各种营养需求， 并为大脑的发育提供了充足的能量和生物活性物质。 此外， 食物中的各种成分通过影响ASD儿童的免疫、能量和内分泌代谢等过程参与ASD的发病。 食物还为肠道微生物提供了充足的营养和促生长物质，食物本身的微生物也能影响肠道微生物的组成， 并通过脑肠轴影响大脑正常的工作和发育。 虽然发现了一些与ASD相关的肠道微生物， 由于该病病因复杂， 可能并不属于传统医学认为的一种病原体（pathogen）对应一种疾病， 单一的肠道微生物可能并不是ASD的病源， 而符合由于肠道微生物生态系统遭到破坏的疾病的特点。 碍于检测手段和对肠道微生物的有限了解， 还不能得出一致结论。 从目前的研究结果推测可能的致病机理是肠漏导致某些有害物质进入人体， 这些有害物质可能通过菌肠脑轴进一步影响血脑屏障的通透性从而影响大脑的正常发育（图2）。 而可以预期的是， 肠道微生物将会是ASD研究的重点方向。
虽然， 目前还没有治疗ASD核心症状的有效方法， 但并不缺乏治疗ASD的方法， 常见的治疗方法有行为干预法、特殊教育法、药物治疗法、生物医学干预法以及心理干预法等[177]. 还有一些补充和替代疗法（complementary and alternative medicines）， 如抗生素、抗真菌、抗病毒药物、胃肠道药物、营养补充剂、限制或特殊饮食、分泌素、螯合剂、高压氧、免疫球蛋白等生物相关疗法， 还有非生物相关疗法， 如听觉整合培训、针灸疗法、颅骨疗法、按摩和气功疗法、互动节拍器疗法、灵气疗法、自然疗法、经颅刺激疗法和瑜伽等[177,178]. 此外， 将肠道微生物作为靶标的食物、益生菌、益生元、合生元、活生素（postbiotics,指益生菌产生的对宿主具有生物活性的细菌产物或代谢副产物， 国内尚无正式译名， 或也可称为益生素、后生素等）[179]、粪菌移植（fecal microbiota trans-plantion, FMT）[180]等方法也被逐步用于ASD的治疗，其中， 大多数ASD儿童都尝试过限制或特殊饮食疗法， 主要包括GF/CF饮食、SCD、GAPS、低草酸饮食（low oxalate diet）、生酮饮食（ketogenic diet）和法因戈尔德饮食（the Feingold diet）[181]. 这些饮食方式的理论和方法各异， 但大都获得了一些患者家庭的认可。
据估计， 50%~70%的ASD儿童进行过生物相关疗法，然而， 由于食物干预法本身的特点， 很难对其进行双盲实验验证， 上述疗法大多缺乏严格的安全性和有效性评估[182], 仍需要增加样本量并采取纵向比较研究[183].对ASD的常规治疗通常是基于行为疗法、饮食疗法与药物治疗的组合疗法。 而饮食疗法相比其他疗法更经济、更安全、几乎没有可预见的风险和副作用，能与其他疗法同时使用， 所以更易被家长或社会福利团体采用。 适当的饮食能帮助患者减轻疾病的严重程度， 改善心理和胃肠道症状[181]. 但饮食干预通常耗时较长， 干预效果难以评估， 而ASD患者对食物比较挑剔， 有可能出现喂食困难， 导致难以坚持。 因此， 需要科学家、医生、营养学家以及美食家共同对饮食干预方法进行优化， 开发方便有效的监测方法，设计科学合理易于接受的食物配方并进行严格的安全性和有效性评估。
防治ASD应该遵循一定的原则， 依据饮食、肠道微生物与ASD的关系， 本研究组总结了以下防治原则。
（ⅰ）个性化原则。 采取个性化的治疗方式和个性化的饮食干预方法。 不同个体的遗传背景、菌群组成和生活环境各异， 因此， 最理想的治疗方式是根据不同ASD儿童的特点采取个性化的治疗和干预措施，最终达到“精准治疗”. 在进行干预或治疗之前对ASD儿童进行发病状态、肠道菌群、肠道健康状况以及营养状态等进行检测和评估， 再根据每个人的结果， 在治疗方式上根据孩子的症状和发病严重程度采取个性化的治疗方案， 在饮食干预方面也要根据孩子自身的营养吸收状况、肠道微生物组成和孩子的食物口味喜好设定个性化的食谱。
（ⅱ）多样性原则。 治疗方法多样， 食物选择多样， 增加肠道菌群的多样性。 治疗ASD的方法多种多样， 但相关的研究却明显滞后， 各种方法的有效性和安全性评估仍很欠缺， 但这并不表示这些干预方法没有效果， 因此， 建议家长给ASD儿童积极尝试不同的疗法或者采取多种疗法组合。 在进行饮食干预时也要遵循多样性原则， 多样化的食物不仅能为ASD儿童提供多样化的全面的营养物质， 并且能提供多样化的微生物和促进多样化微生物的增殖。 此外， 由于ASD儿童的肠道微生物多样性较低， 因此需要尽可能地增加肠道微生物的多样性， 例如， 多给孩子吃富含益生元和益生菌的发酵食物或服用一些益生菌，同时尽量限制或避免使用抗生素， 不吃含酒精或加工食品； 经常带孩子到户外活动， 让孩子多接触土壤， 以获得更多的环境微生物。
（ⅲ）越早越好的原则。 诊断和干预越早越好，甚至在孩子出生前就进行预防。 对ASD治疗的经验是诊断和干预越早越好。 由于ASD的发病难以很快逆转， 甚至有些症状可能会持续一生， 因此， 任何时候对ASD进行干预都不晚， 但是越早诊断和干预孩子的病情进展越慢， 干预效果也越好。 ASD可能在胎儿时期或母亲怀孕时就已经开始了， 甚至母亲在怀孕之前就已经具有了生ASD儿童的高风险因素， 因此， 应该提早预防， 在怀孕前或怀孕期间尽早咨询相关医生或专家， 同时密切关注母亲怀孕前和怀孕期间的肠道微生物， 饮食和营养状况， 降低剖腹产机会， 坚持母乳喂养等， 都是降低ASD风险的积极举措。
参考文献
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