原创 聚疗
今年4月份，南京医科大学基础医学院的刘星吟教授团队在《Gut Microbes》上发表的最新研究系统的揭示了自闭症儿童的肠道菌群在门、属和种水平上和健康儿童的菌群结构及其代谢均存在显著差异。
本研究采用队列研究，研究对象为143名（2-13岁）已确诊的孤独症儿童（平均年龄4.937±0.155，男女性别为130:13），143名健康儿童（平均年龄5.189±0.170，男女性别为127:16），命名为TD组。研究利用16SrRNA基因测序技术用于评估143例队列研究的不同年龄阶段的微生物群落，同时利用宏基因组学分析30名便秘孤独症患者和30名健康者的肠道菌群组成，以探讨差异物种同差异代谢物如脂肪酸、氨基酸和神经递质之间的关系。
基因测序结果表明孤独症儿童的肠道菌群组成发生改变
研究结果表明TD组的OTU数目多于ASD组。α多样性指数分析表明在门水平上ASD组的丰富度估计量指数显著低于TD组，而属水平上无显著差异，同时TD组与ASD组的菌群组成存在显著差异。在门水平上ASD组的厚壁菌门丰度高于TD组，且厚壁菌门与拟杆菌门比值显著高于TD组。
研究者利用三种多样性指数（丰富度估计量指数、香农指数和系统发育多样性指数）评估组内年龄相关的α多样性指数。相对于TD组内的2-3岁亚组，TD组内的7-11岁亚组的α多样性显著增加；而ASD组内的α多样性均无显著变化，结果表明孤独者儿童的肠道菌群发育呈现严重的滞后状态。
在门水平上，TD组的拟杆菌门同年龄呈负相关，而ASD组却始终保持在低水平；同时Firmicutes（厚壁菌门）和Cyanobacteria（蓝藻菌门）在TD组随着年龄而增加，而ASD组随着年龄增加呈现异常变化。在属水平上，Lachnospira （毛螺旋菌属）和Megamonas（巨单胞菌属） 在TD组内的2-3岁和7-11岁亚组中丰度较高，而ASD组不存在此趋势；Bacteroides（拟杆菌属） 在TD组内丰度同年龄负相关，而在ASD组中始终处于低丰度水平。结果进一步表明孤独症儿童神经元的发育可能与特定菌群丰度动态变化的异常相关。
研究还发现TD组的属水平菌群形成了一个相对简单的生态网络系统，而ASD组呈现了一个在属水平上共生和拮抗关系都更为复杂的生态网络系统。因此，进一步提示了孤独症儿童的肠道微生态系统紊乱。宏基因组学还揭示了便秘孤独症儿童的肠道功能的受损。
研究表明肠道菌群的代谢产物可进入血液，进一步调控宿主行为及生理活动。因此，本研究还采用非靶向代谢组学技术对TD组和C-ASD组进行代谢组学分析并探讨其代谢物间的相互作用关系。结果表明TD组和C-ASD组的代谢物组成存在显著差异（图A-D），同时17个KEGG通路也存在差异，主要表现为全局代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢（图5E）。其有37个差异代谢物具有2倍的差异，如C-ASD组中的己酸、chloroneb、DL-8-氨基辛酸的相对丰度较高。
结果表明多种代谢物如Dopaquinone（多巴醌）、Pyroglutamic acid（焦谷氨酸）、3-Indoxyl-D-Glucopyranoside（3-羟基吲哚-D-吡喃果糖葡糖苷）、Indole-3-carboxylicacid(吲哚-3-羧酸)、Valyl-Aspartate和Caffeoyl aspartic acid（咖啡酰基天门冬氨酸）参与多种神经递质的代谢，如血清素、多巴胺、组氨酸和γ-氨基丁酸，同时四氢生物蝶呤（Tetrahydrobiopterin，BH4）的代谢物水平在ASD儿童中表达异常。研究结果均揭示肠道菌群参与神经递质的合成和代谢途径。
研究结论
本研究揭示了孤独症患者的肠道菌群在门、属和种水平上和健康儿童的菌群结构及其代谢的差异；ASD组的菌群发育可能处于相对停滞的状态；便秘可能会增加孤独症患者体内肠道菌群的异质性特征。同时ASD组的代谢产物异常，主要表现为脂肪酸、核酸和氨基酸代谢相关，并发现部分肠道菌群的代谢物参与了神经递质的代谢途径，这些结果为进一步从肠-微生物-脑轴揭示自闭症的病理机制奠定了基础。同时也为未来在进一步的验证后，利用和发展针对与神经递质代谢相关的特定微生物群进行干预提供了一种思路。
参考文献：
Zhou Dan, Xuhua Mao,Zhibin Hu & Xingyin Liu et al. Altered gut microbial profile is associated with abnormal metabolism activity of Autism Spectrum Disorder, Gut Microbes, DOI: 10.1080/19490976.2020.1747329.
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