2021年12月在杂志《GUT》上由南京医科大学刘星吟教授、湖南妇幼保健院王益超主任、刘景诗教授、山东大学齐鲁医院的曹爱华主任合作发了一篇标题为“Deviated and early unsustainable stunted development of gut microbiota in children with autism spectrum disorder”的研究文章，报道指出目前全球最大样本分析的孤独症谱系障碍儿童肠道菌群发育特征，揭示了孤独症儿童偏离正轨的肠道菌群发育图谱，并首次界定3岁和6岁内是肠道菌群发育偏差的两个重要时间窗口。
孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder, ASD) 是一类以社交功能受损与重复、刻板行为（兴趣狭窄）为主要临床表现的神经系统发育障碍性疾病的总称，起病于生命早期。ASD于1943年被Leo Kanner首次在临床界定，是相对“年轻”的一种神经系统疾病。越来越多的证据表明遗传（如基因突变）与环境因素（如围产期妊娠糖尿病、感染等）为 ASD 的潜在诱因。有报道孤独症儿童通过粪菌移植重塑肠道菌群或益生菌干预的临床研究中获益，但存在争议与异质性。
一、研究设计
本次研究选定了773个16个月至19岁ASD（孤独症）患者+429个11个月至15岁健康儿童+20个16至24岁健康成人，共计1222个样本，地域包括全国25个省份，且以湖南、广东、浙江和山东为主。作者采集粪便样本后首先进行了16S rRNA基因测序，在混杂各类个体因素后采用被动拟合解释变量分析法（Envfit）进行初步研究；在控制年龄差异后进一步开展了亚群对照分析；最后作者基于shapley value（夏普利值）构建了一个高度保守、可视化、可解释的随机森林诊断模型，筛选出组间偏差最小、诊断贡献度最高的20个因子重构模型后，获得了很好的诊断效果，证明了肠道菌群的临床诊断价值。
二、研究结论
ASD患儿的肠道菌群呈现显著的发展偏差
相比正常儿童，ASD患儿的肠道菌群呈现出alpha多样性持续下降，长期维持早期不成熟状态、20个操作分类单元（OTUs）不稳定、检出率低以及微生物代谢失调等特征。
肠道菌群的发育受到年龄、地域、饮食、性别、共患病及围产期等多种因素的影响，对12个相关因素进行排查后，作者发现地域对菌群变异的贡献率最大，但是在统计上不显著。第二大影响因素是年龄，尽管三岁后肠道菌群会达到相对稳态，ASD和健康儿童的组间差异依旧显著，证明肠道菌群紊乱是ASD患儿一个相对恒定的特征。
胃肠道疾病被公认为ASD最常见的共患病之一（患有胃肠道问题的ASD比对照组高6倍，ASD：63.9%、对照组：10.7%），文章进一步对比了有无胃肠道疾病ASD患儿的肠道菌群，发现有12个属存在显著的相对丰度差异。此外，少量的属差和社交迟缓、言语语言障碍及ASD总分具有相关性。
三、自闭症孩子3岁和6岁内是肠道菌群发育偏差的两个重要时间窗口
为进一步揭示肠道菌群发育的时间图谱，作者按年龄对样本进行亚分组，研究发现孤独症儿童的肠道菌群存在多样性降低、部分基础功能性细菌定植异常、细菌间共变关系明显改变以及细菌参与的氨基酸代谢、芳香族代谢、神经递质代谢紊乱等问题。研究还发现细菌的相互关系变异程度在三岁前显著高于三岁后，并与孤独症行为严重程度正相关。
生命早期的菌群结构对神经系统发育具有重要影响，3岁和6岁内是两个关键窗口期。与对照组相比，ASD的鼠韦荣氏球菌、梭状芽孢杆菌和肠杆菌（Veillonellaratti OTU 359954；Clostridium OTU 3203801；Enterobacter OTU 2119418），明显被扰乱；就丰度而言，健康儿童和ASD有20个微生物类群存在显著不同，这些微生物类群是肠道菌群的主要组成部分（ASD占比35.69%至62.41%；对照组:33.41%至65.9%)；此外，39种肠脑轴和286种生物循环，共计325种微生物代谢功能随年龄增长，差异明显增加，这与幼儿食谱从奶制品到辅食的改变有关；最后，研究还发现微生物功能和表型的相对网络关系和孤独症的临床表现更加密切，肠道微生物可能通过各种代谢活动参与了ASD的发展过程。
基于上述分析，研究者筛选出组间差异最小、诊断贡献度最高的20个肠道微生物相关因子构建了随机森林诊断模型。通过基于年龄的模型效率解析发现，6岁以内孤独症儿童的肠道菌群与健康儿童差异最大。
注：之前也有文章提及可以将肠道菌群作为孤独症生物诊断标准之一，该模型提供了直接证据，对提前诊断和治疗孤独症具有重要意义。
总 结
该研究揭示了ASD儿童存在明显偏离正轨的肠道菌群发育特征；这些特征与ASD儿童核心症状严重程度、共患问题的严重程度显著正相关，该项工作为肠道菌群与孤独症发生发展间的密切关系又添力证，并为进一步揭示肠道菌群如何通过代谢途径参与孤独症病理机制提供了重要的研究线索。
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