益生菌治療自閉癥的研究進展

陳艷蕓　章小雷

【摘要】 孤獨癥譜系障礙（Autism spectrum disorder，ASD）是一種嚴重的發育障礙性疾病，其發病率在過去十年持續攀升，ASD與胃腸道紊亂之間存在著顯著的聯系，使腸道微生物與ASD的關系研究成為熱點，動物模型和臨床研究顯示腸道菌群的調節劑-益生菌可緩解胃腸道癥狀，并通過腸-腦軸影響患者的心理和行為。本文綜述了益生菌治療ASD的相關進展，以期為ASD的防治提供一些思路。

【關鍵詞】 孤獨癥譜系障礙; 益生菌; 治療

Advances in Research on Probiotics in the Treatment of Autism Spectrum Disorders/CHEN Yanyun，ZHANG Xiaolei.//Medical Innovation of China，2019，16（19）：-172

【Abstract】 Autism spectrum disorder（ASD）is a serious developmental disorder that has been increasing in incidence over the past decade.There is evidence of a significant association between ASD and gastrointestinal disorders，making intestinal microbes research on the relationship with ASD has become a hot topic.Animal models and some clinical studies have shown that probiotics，a regulator of the intestinal flora，can alleviate gastrointestinal symptoms and affect psychology and behavior through the gut-brain axis.This article reviews the research progress of probiotics in the treatment of ASD，in order to provide some ideas for the prevention and treatment of ASD.

【Key words】 Autism spectrum disorder; Probiotics; Therpy

First-authors address：Guangdong Medical University，Zhanjiang 524001，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.19.044

孤獨癥譜系障礙（ASD）也稱自閉癥或廣泛性發育障礙，是一組以溝通障礙及社會交往障礙、興趣狹隘及重復刻板動作等為主要特征的嚴重神經發育障礙性疾病[1]。ASD是一種多因素疾病，由環境、免疫、遺傳和表觀遺傳因素等相互作用引起，患者常伴發多系統共患疾病，最常見的是胃腸功能紊亂、睡眠問題、癲癇及免疫失調[2]。近年來，ASD的患病率不斷增加，2014-2016年美國兒童和青少年ASD患病率估計為2.47%[3]，韓國兒童患病率高達2.64%[4]，保守估計我國目前ASD的患病率為1%，14歲以下患兒約為200萬[5]，ASD目前尚無可治愈的方法，給社會、家庭、個人均帶來了沉重的負擔。大量研究證實腸道菌群失調可能是神經發育過程中斷的主要原因，ASD與腸道微生物（Gut microbiota，GM）失衡及“腸-腦軸”雙向作用異常有關，GM可通過其代謝產物排泄、宿主免疫反應、活性神經肽、神經遞質排泄等影大腦發育，從而影響患者的心理和行為表現[6]。因此，微生物群-腸-腦軸的調節劑，例如益生菌等，有希望作為ASD輔助治療的有效策略。

益生菌（probiotics）被定義為“活的微生物，當使用足夠量時，能給宿主帶來健康益處”[7]，已有不少研究報道益生菌在改善情緒和調節宿主行為方面的有益作用，在益生菌用于治療腸易激綜合征（IBS），炎性腸道疾病（IBD）和肝性腦病（HE）后，患者的消化道癥狀、神經癥狀、焦慮抑郁情緒和認知能力得到改善，生活質量明顯提高[8]。益生菌可改變糞便微生物群，緩解胃腸道癥狀，并通過腸-腦軸影響大腦功能和行為，有望成為治療自閉癥等神經精神類疾病的安全有效制劑。

1 ASD患者存在胃腸道功能障礙和腸道菌群失調

研究顯示，多數ASD患者受到不同程度胃腸道功能障礙的困擾，最常報告的胃腸疾病是慢性便秘、腹痛、腹瀉、腹脹、胃食管反流、雙糖酶缺乏以及胃腸道炎癥和腸神經系統異常等。文獻[9]進行的一項Meta分析得出ASD兒童患胃腸道癥狀的風險是正常兒童的4倍，根據2010年的共識報告，1～18歲的ASD患者胃腸道疾病患病率為9%～91%，并且胃腸道癥狀與ASD的嚴重程度呈強烈的正相關[10]。

ASD患兒還普遍存在腸道菌群構成和比例失衡，Zhang等[11]對我國35例患有ASD的兒童和6名正常兒童進行16S rRNA測序，比較兩組間糞便微生物群差異，結果顯示在門的水平上，ASD組的腸道微生物群中擬桿菌/厚壁菌比率明顯增加;在屬的水平上，與對照兒童相比，ASD患兒的Sutterella，Odoribacter和Butyricimonas相對豐度更高，而Veillonella和Streptococcus的豐度顯著降低，微生物功能分析表明，ASD組產乳酸鹽和丁酸鹽的菌比較少[11]。Parracho等[12]研究揭示在ASD患者中表現出更高水平的溶組織內阿米巴和梭狀芽孢桿菌，其中梭狀芽孢桿菌和神經毒素的產生相關，其釋放的毒素可通過迷走神經傳入大腦，抑制中樞神經系統遞質釋放，引起ASD樣行為。還有研究發現，與健康對照組相比，ASD患者的小腸細菌過度生長（SIBO）患病率較高，且與較差的行為表現相關[13]。文獻[14-15]描述了自閉癥兒童中較高水平的乳酸桿菌屬，Angelis等[16]指出在ASD患兒中顯示較低水平的雙歧桿菌屬，Finegold等[17]2010年研究發現ASD受試者中較高水平的脫硫弧菌，線性關聯得出脫硫弧菌的含量與ASD的嚴重程度與成正比。Coretti等[18]在ASD患兒腸道中檢出擬桿菌屬、副擬桿菌屬、顫螺菌屬等性質特異的微生物群，與腸道通透性改變及腸炎相關，且與ASD樣行為相關。既往很少有研究報道ASD患者腸道真菌改變情況，文獻[19]發現與對照相比，ASD患者糞便中酵母菌的檢出率更高，最常見的是白色念珠菌，這可能與生命早期大劑量使用抗生素相關，白色念珠菌通過代謝產生毒素和氨，引起碳水化合物和礦物質等吸收下降從而引起ASD相關行為[20]。

2 腸道微生物失衡影響CNS發育及行為

人體絕大多數的新陳代謝由腸道微生物（GM）完成，在腸道和大腦之間存在雙向通信系統，即腸-腦軸（gut-brain axis，GBA），GM可通過血液循環、內分泌和神經系統影響腦發育和行為，它們之間的相互作用構成了微生物-腸-腦軸[21]。GM和CNS發育在胎兒期和出生后并行發展，ASD發生的時間節點與腸道微生物的發育點具有時間相似性[22]，如果在該階段發生腸道微生物的紊亂，會直接改變GBA的信號傳遞，從而影響大腦的正常發育，同時增加了后期精神類疾病的易感性[23]，目前的研究觀點支持腸道微生物群在生命早期發育異常可能是ASD發病的危險因素。

腸道微生物可通過其代謝產物、免疫功能、神經內分泌調節、迷走神經等途徑影響神經發育，從而影響ASD患者的行為癥狀[5，24]。在ASD小鼠試驗中，母體免疫激活（MIA）的后代表現溝通和社交能力明顯異常，重復行為和焦慮情緒增加等[25]。Hsiao等[26]在隨后的研究中表明MIA后代血清中細菌代謝產物4-已基苯基硫酸酯（4EPS）增加，與腸道通透性增加有關，以脆弱擬桿菌的治療后改善了腸道通透性，恢復了微生物組成，從而改善了交流行為。患有退行性自閉癥孩子的父母報告了患兒神經行為改變的發生與反復使用多個療程的抗生素之間存在關系，其次是慢性腹瀉[27]。此外多項研究指出，后來發生ASD的兒童在生命早期使用抗生素的頻率較高[28]，因此，腸道微生物群的破壞已被作為ASD的潛在危險因素。

3 益生菌通過調節腸道微生物群改善ASD樣行為

由于益生菌干預能有效調節腸道微生物群失衡，減輕胃腸道紊亂，還可能通過微生物-腸-腦軸影響大腦功能，促進動物模型和ASD患者積極的行為改變，因此讓研究者看到益生菌用于輔助治療ASD的希望。

Tomova等[14]利用實時PCR分析糞便微生物群，報道了10例ASD患兒在益生菌治療后腸道雙歧桿菌的數量顯著降低，并使豐度降至與沒有ASD的對照組相似水平，同樣，另一研究結果顯示益生菌治療4個月后ASD患兒的Desulfovibrio明顯下降，患兒胃腸道癥狀得到改善。在ASD及其兄弟姐妹患兒中，糞便TNF-α高于對照組，經過測量糞便TNF-α濃度與自閉癥嚴重程度及胃腸道癥狀密切相關，在使用益生菌干預后其濃度也較前降低。Parracho等[29]通過給17例ASD兒童服用植物乳桿菌WCFS1治療發現（劑量：4.5×1010 CFU，1次/d，

共3周），與使用的安慰劑相比，熒光原位雜交技術顯示腸道乳酸桿菌和腸球菌的數量增加，梭狀芽孢桿菌明顯減少，并且患兒的行為癥狀和認知能力也得到一定程度的改善。同樣，文獻[14]發現在使用3個月的益生菌補充劑后，ASD兒童糞便樣本中的雙歧桿菌和乳桿菌顯著增加，嬰兒雙歧桿菌已被證明可增加血漿色氨酸水平，從而增強CNS中的5-羥色胺能傳遞，已經在ASD患者中證實了雙歧桿菌屬的水平降低，支持了它們在CNS發育和功能中的保護作用[30]。文獻[31]給22例伴有胃腸道問題的ASD兒童服用嗜酸乳桿菌2個月后發現，患兒便秘、腹瀉等癥狀緩解，且執行力及專注度有顯著提高。文獻[19]使用自閉癥療效評估量表（Autism treatment evaluation check-list，ATEC）評估患兒從基線到益生菌干預后ASD癥狀的變化，ATEC分別從4個領域評估的自閉癥嚴重程度：言語、語言、交流/社交能力/感官、認知意識/健康、生理、行為，ATEC評分越高表明ASD癥狀越嚴重，在用Delpro（益生菌補充劑，含有乳酸桿菌和雙歧桿菌屬的混合物）干預21 d后，受試者ATEC評分顯著下降，其中在健康、生理、行為領域的分數改善最為明顯[5，14]，且ASD兒童腹瀉、便秘、脹氣和腹痛癥狀均得到明顯改善。

益生菌還可以用于預防和降低ASD風險，文獻[32]在此前進行的一項隨機試驗表明，生命早期益生菌治療可降低ASD等神經精神發育障礙風險，75例入組兒童在生后前六個月被隨機分配到益生菌組（鼠李糖乳桿菌GG）或安慰劑組，使用熒光原位雜交（FISH）和qPCR在3周和3、6、12、18、24個月及13歲年齡時分別評估腸道微生物群，并通過確定13歲時的血型分泌物類型間接評估腸道微生物群，結果顯示安慰劑組中17.1%（6/35）兒童被診斷為ADHD或ASD，而益生菌組中則沒有。來自弗吉尼亞大學（UVA）醫學院的Lammert等[33]在2018年一項最新研究指出，母親微生物菌群決定孩子自閉癥和其他神經發育障礙的風險，通過食用益生菌或“糞便移植”等操作，可能會阻斷自閉癥病情發展，這項研究也提供了預防自閉癥的可能途徑，即通過簡單地改變飲食習慣或服用定制益生菌來維持腸道菌群平衡[33]。

益生菌治療盡管在物種、菌株、劑量和使用的持續時間方面存在差異，但上述這些研究均指出益生菌干預后受試者胃腸功能紊亂和ASD癥狀嚴重程度降低，盡管并非所有研究都具有顯著性，仍表明益生菌干預或可作為防治ASD的非藥理學和低風險輔助手段[5]。

ASD患者普遍存在胃腸功能障礙和腸道菌群失調，動物和臨床研究的結果表明，益生菌可改變其腸道微生物群，并通過腸-腦軸對CNS功能產生影響，因其作為一種非藥物和相對無風險的選擇，已逐漸成為ASD患兒的輔助治療手段之一。在美國有1/5的醫生支持ASD兒童服用益生菌，超過2/3的醫生對家長給患兒使用益生菌時持肯定的態度[34]。但在目前這個階段，大多數研究仍集中在動物模型試驗，對于臨床研究尚處在早期階段，研究對象少、多為單一中心的研究，并且許多設計存在嚴重的方法學局限，因此目前難以就其療效作出肯定的判斷。此外由于各種市售益生菌制劑在成分、劑量和生物活性等方面存在較大差異，對一種制劑的研究結果不能推廣于所有益生菌制劑，因此，尚需進行設計良好的大型多中心隨機對照試驗，以確定益生菌在ASD患者中的療效，并進一步解決對于ASD有效的菌株類型、菌落數量、干預持續時間和最佳干預期等問題。總的來說，益生菌用于防治ASD前景光明，但仍需更深入和規范的研究為臨床決策提供循證依據。

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