今天是第13個世界自閉症日，今年的主題是“格外關心 格外關注—推動建立孤獨症家庭救助機制。”讓我們走進自閉症群體，瞭解他們、接納和支持他們。
自閉症譜系障礙是一種複雜的神經發育性疾病，發病年齡通常在3歲之前，以言語發育障礙和社交障礙為特徵，同時包括興趣狹窄和重複刻板行為。幾十年前，自閉症還是相當罕見的，但自上個世紀80年代以來，自閉症的發病率迅速增長。現在據估計，每68名兒童中就有1名患有自閉症。目前自閉症還沒有公認的治療方法，早期的臨床干預可以改善自閉症的症狀軌跡，但不能完全消除自閉症症狀，藥物干預的作用也十分有限。
自閉症確切的誘因尚不清楚，遺傳和環境因素都在自閉症的發病過程中發揮作用。現有的雙胞胎研究表明，環境因素比遺傳因素更重要。在這些因素中，越來越多的證據將腸道菌群失調與自閉症聯繫起來，這越來越引起了人們的興趣。腸道菌群及其代謝產物可以影響各種複雜的行為，包括社交行為、情緒行為和認知行為。越來越多的實驗動物研究以及少數的人體臨床研究表明，調節腸道菌群確實對於自閉症的治療表現出了巨大的潛力。
去年的今天，我們討論了腸道菌群在自閉症治療中的價值，詳見：
然而，人們也似乎把更多的目光都集中在了腸道，口腔是胃腸道的起點，也是進入胃腸道的唯一入口，其中也生活著大量的微生物，口腔微生物對神經系統的影響似乎一直被忽視了。口腔菌群在各種因素的作用下會發生動態波動，口腔內大約有700個主要的細菌類群，可以作為身體遠端部位的細菌感染源，包括神經系統。由牙菌斑誘導的疾病，比如齲齒、牙周炎和牙齦炎等，也可能促進口腔細菌擴散到血液循環，並最終可能擴散到大腦，進而影響大腦功能。目前的研究已經證明，口腔菌群失調與帕金森病、阿爾茨海默病、多發性硬化症和偏頭痛有關。
自閉症兒童通常也表現出一些口咽部的異常，比如口腔感覺敏感性異常、對食物的味覺和質地有著異常的偏好、言語失用以及唾液核糖核酸表達變化異常等。自閉症兒童的許多醫學和行為問題，使得適當的口腔清潔和牙科治療難以進行。與沒有自閉症的兒童相比，自閉症兒童的齲齒髮生率更高，口腔衛生狀況較差，牙科治療的需求廣泛未得到滿足。那麼口腔菌群是否也在自閉症的發生中發揮作用呢？
自閉症患者的口腔菌群
到目前為止，關於自閉症患者的口腔菌群的研究還比較少。
2018年，同濟大學口腔醫學院的研究人員通過分析32名自閉症兒童和27名健康兒童的口腔樣本發現，自閉症患者的唾液菌群和牙齒上的菌群與健康兒童截然不同。與健康兒童相比，自閉症兒童的細菌多樣性較低，尤其是牙齒上的菌群。此外，唾液中的嗜血桿菌屬和牙菌斑中的鏈球菌屬細菌等病原菌在自閉症患者中顯著增多，而普氏菌屬、月形單胞菌屬、放線菌屬、梭桿菌屬細菌明顯減少。這些差異的細菌也與患兒的臨床指標相關，反映了疾病的嚴重程度和口腔健康狀況。這表明
口腔菌群失調可能在自閉症的進程中發揮作用，自閉症患者對口腔衛生干預措施的厭惡可能是口腔菌群失調的原因之一，這可能反過來促進疾病的進程。同樣是2018年，另一項由美國團隊進行的研究在2-6歲的自閉症兒童、非自閉症的發育遲緩兒童和正常發育的兒童中觀察了唾液菌群的變化。在不同發育狀態的兒童之間存在明顯的唾液菌群的差異。唾液中的一些細菌也可以明顯的區分自閉症兒童和非自閉症的發育遲緩兒童，有些細菌也能明顯的區分自閉症兒童和發育正常的兒童。唾液菌群的差異似乎還會影響自閉症患者的胃腸道狀況，因為唾液中某一些類群的細菌在有胃腸道症狀的自閉症兒童中明顯更加活躍。三組不同發育狀態的兒童中，唾液微生物的能量代謝和賴氨酸降解的水平存在顯著差異。
雖然研究還比較少，但是這些研究也足以告訴我們，在自閉症患者中觀察到的腸道菌群失調可能也可以擴展到口腔。由於細菌從口腔到下消化道大多是單向傳播，這意味著口腔菌群失調實際上可能代表著許多自閉症患者腸道菌群失調的部分來源。
口腔菌群對腸道的影響
動物和人類研究均表明，口腔細菌可以轉移到腸道，改變其菌群組成，甚至可能改變宿主的免疫反應。在一些系統性疾病患者，比如炎症性腸病患者中也報道有口腔細菌的異位轉移。自閉症患兒大多存在胃腸道問題，胃腸道症狀在自閉症兒童中的發生率是正常發育兒童的四倍。自閉症患者的胃腸道症狀包括便秘、腹瀉、腹脹、腹痛、反流、嘔吐和大便惡臭等，這些症狀可能與自閉症患兒的腸道菌群失調有關。
口腔細菌的異位轉移可能發生在慢性牙周炎患者身上。牙齦卟啉單胞菌是牙周炎的關鍵細菌，可引起牙周菌群失調。這可能導致腸道菌群失調，因為每天有1億到100億個牙齦卟啉單胞菌可能被吞食。腸道菌群組成的改變可導致腸道屏障通透性增加和免疫激活，從而導致全身性炎症。口腔細菌在腸道內的異位定殖可以誘導Th1細胞的激活和炎症反應。例如，從一個炎症性腸病患者的唾液中分離出的克雷伯氏菌可以明顯的誘導Th1細胞的激活。口腔細菌在腸道的定植被認為會導致腸道菌群失調和慢性炎症持續存在。在這種情況下，口腔細菌可能是一些腸道病原體的重要來源，加重腸道疾病。
口腔菌群如何影響大腦？
我們知道，腸道菌群可以通過微生物-腸-腦軸影響宿主的行為和神經發育。腸道菌群或其代謝物的失衡可能會影響一系列複雜的行為，並影響大腦發育和調節認知。中樞神經系統和腸道微生物之間通過神經途徑、免疫途徑和內分泌途徑相互溝通交流。那麼，口腔微生物是如何與大腦進行信息交流的呢？
口腔細菌如何到達大腦？
口腔細菌可能通過某些途徑到達大腦並直接影響神經免疫活性和炎症。一方面，口腔細菌可以感染嗅神經束，然後嗅神經將細菌轉移到大腦；另一方面，口腔內的細菌可能進入血液，並通過血液、血腦屏障、血管周圍間隙和室周器官到達大腦。即使是常規的牙科手術也可能導致菌血症，而這些微生物中的一部分可能會穿過血腦屏障。
在自閉症患者的大腦中，與血腦屏障完整性相關的基因表達發生改變，同時伴有神經炎症的增加和腸道屏障完整性的可能受損。確實，自閉症患兒的血腦屏障通透性增加，這可能使大腦暴露於細菌代謝物之下，從而觸發炎症反應，改變中樞神經系統的代謝活動。神經元、少突膠質細胞和膠質細胞內能量代謝的長期破壞可能導致大腦皮層、海馬、杏仁核或小腦的結構改變，這些都在自閉症患者中都有報道。
口腔菌群如何影響大腦？
- 炎症
中樞神經系統炎症是自閉症動物模型和自閉症患者死後大腦的一個突出特徵。例如，有研究描述了
自閉症患者大腦中小膠質細胞的激活以及自閉症患者腦脊液中細胞因子和趨化因子的水平升高；此外，自閉症患者大腦皮質中與免疫和炎症反應相關的基因被激活，免疫系統對促炎表型的調節似乎普遍失調。發育中的大腦存在這些炎症會導致突觸功能障礙。突觸功能失調會導致加壓素的釋放，這已經被證明會影響社交行為。有趣的是，妊娠早期炎症的誘導可能通過增加突觸興奮性促進自閉症樣的行為。早期的炎症可能導致小膠質細胞對隨後的損傷反應過度。值得注意的是，使用牙周病原體誘導小鼠慢性牙周炎會導致類似於阿爾茨海默病的神經病理學變化的發生。到達大腦的口腔細菌會降低自閉症患者的抗氧化能力，導致線粒體產生能量的能力降低。革蘭氏陰性的牙周病原體，富含脂多糖（LPS，又叫內毒素），具有促炎症的活性。在自閉症患者中，LPS通過血腦屏障滲漏進入大腦可能導致中樞神經系統炎症。此外，研究也發現，自閉症患者LPS水平的升高與促炎細胞因子IL-6的水平升高有關。
- 代謝改變
我們知道，微生物群落對人體代謝有重要影響。因此，自閉症患者的口腔菌群失調可能導致代謝組的破壞，這是自閉症的可能發病機制之一。微生物代謝會產生短鏈脂肪酸，有跡象表明，乙酸和丙酸的增加以及丁酸的減少，都可能與吲哚類物質一起參與自閉症的發生發展。自閉症患者的3-(3-羥基苯基)-3-羥基丙酸、3-羥基苯乙酸、3-羥基馬尿酸水平升高，表明苯丙氨酸代謝可能受到干擾。這些代謝物與梭狀芽胞桿菌的豐富度有關，與刻板和重複行為的加重有關。自閉症患者腸道中梭狀芽胞桿菌的高丰度反映了這些特殊微生物可能的致病作用。
代謝變化是否由自閉症患兒的口腔菌群組成的變化所引起仍有待確定。然而，一項對自閉症兒童的口腔菌群的研究發現，賴氨酸降解途徑存在自閉症特異性的變化，而賴氨酸是神經遞質穀氨酸的前體，與自閉症的發病機制有關。同時，作者還描述了與微生物活性相關的以及涉及細胞生長和代謝途徑的人類microRNA表達的自閉症特異性變化。因此，人類宿主與微生物在生化水平上存在相互作用，可能對宿主的行為產生影響。
自閉症與口腔微生物之間的因果關係
雖然一些研究已經確定了自閉症患者的口腔菌群紊亂，並將這些紊亂與自閉症的症狀和行為聯繫起來，但是對於自閉症患者口腔菌群失調的原因仍不完全瞭解。此外，目前也尚不完全清楚自閉症患者中所觀察到的口腔菌群變化是導致自閉症症狀的原因，還是自閉症症狀所導致的結果。
自閉症表型可能影響口腔菌群
口腔菌群失調可能受到自閉症表型的影響，這可能是由於自閉症患者對牙齒清潔的抗拒、缺乏多樣化的飲食以及喜歡將東西放入口中。29名口腔健康人士停止口腔清潔4天、7天和10天，並在恢復口腔衛生14天后進行評估，結果潛在的致齲齒的纖毛菌屬細菌顯著增加，而鏈球菌屬細菌減少。因此，定期的口腔衛生對維持口腔內環境平衡十分重要。此外，將異物（比如玩具、灰塵等）放入口中是另一種導致口腔菌群失調的可能原因，因為這些東西可能被其它微生物所汙染。
環境和遺傳因素
環境因素和遺傳因素可能對自閉症的發生都很重要。環境危險因素或遺傳風險因素可能影響母體菌群。在分娩過程中，後代從母親那裡獲得大量的微生物。無論是通過順產還是剖宮產，都會顯著影響嬰兒的菌群。因此，分娩方式可能在某些神經發育障礙中發揮作用。由於壓力引起的菌群變化也可能在分娩時轉移到後代身上，從而導致後代菌群失調並一直持續到成年。據報道，早期接觸塑料和其它化學物質會影響嬰兒的菌群。
自閉症中菌群失調的臨床意義
診斷
目前，第五版《精神疾病診斷與統計手冊》（DSM-5）被認為是自閉症診斷的金標準。然而，DSM-5僅僅基於經驗數據的描述性標準，沒有實驗室測試或其它更客觀的生物學診斷測試。因此，根據相對耗時的DSM-5指南進行診斷不夠科學，開發準確可靠的自閉症診斷工具十分有必要，因為早期診斷對於自閉症的干預具有重要意義。
許多自閉症患兒表現出高血清素血癥、氧化應激增強和神經炎症標誌物表達增加。這種紊亂可能與穀氨酸和腦源性神經營養因子的紊亂有關。研究人員發現了一些血漿代謝物可能對4-6歲兒童的自閉症診斷具有價值。氨基酸代謝型已被提出作為診斷自閉症亞型的生物標誌物。在血液和尿液中檢測到的代謝物，比如短鏈脂肪酸、吲哚和細菌脂多糖也可能具有診斷價值。然而，這種方法並沒有顯示出將自閉症患兒與非自閉症的發育遲緩的同齡人區分開來的能力，這也形成了自閉症診斷困境的關鍵。
然而，越來越多的證據表明口腔微生物可能對自閉症有診斷幫助。近年來，唾液RNA檢測也被認為是一種準確識別兒童自閉症的新方法。這種客觀、定量的算法可以準確地將自閉症兒童與發育遲緩或正常發育的同齡人區分開來。或許有一天，它將成為自閉症早期快速診斷的生物學輔助手段。這將是一個重要的進步，因為早期診斷和干預可以改善自閉症患兒的發育軌跡。
在動物研究中，菌群失調可影響社交行為，而恢復菌群可能改善自閉症的症狀。母體免疫激活可導致後代小鼠的腸道菌群變化和自閉症樣的行為；然而，補充一種叫做脆弱擬桿菌的有益細菌可以逆轉所觀察到的生理、免疫和行為異常。另有報道發現，
口服益生菌也可以阻止母體免疫激活引起的後代自閉症樣的行為。雙歧桿菌和乳酸桿菌是人類常用的益生菌，這些益生菌對焦慮、抑鬱、自閉症、強迫症等行為表現出良好的效果。益生元作為益生菌的食物，在緩解自閉症患兒的胃腸道和行為症狀方面發揮的作用似乎有限，但與排除飲食（比如無麩質和無酪蛋白飲食）相結合可能會影響社交能力。
微生物-腸-腦軸在自閉症中發揮作用的重要證據支持來自於菌群移植的研究，菌群移植治療可以改變腸道微生態系統以及改善患者的胃腸道和自閉症症狀。治療後2年的隨訪發現大部分胃腸道症狀的改善得以維持，部分與自閉症相關的症狀也保持改善。當然，我們還需要精心設計的隨機安慰劑對照試驗來評估益生菌和菌群移植在治療自閉症中的有效性。
結論
目前，關於自閉症的菌群研究大多集中在糞便樣本上，口腔菌群及其對自閉症的影響可能被我們所忽略。口腔是消化道的起點，是進入胃腸道的唯一入口，也有豐富的微生物，包括700多種已經確認的細菌物種。在咀嚼、刷牙等常規程序下，口腔細菌可能進入血液循環，並導致菌血症。口腔菌群可能導致多種神經系統疾病，包括阿爾茨海默病、癲癇發作、多發性硬化症、偏頭痛和帕金森病等。口腔細菌在自閉症中的作用也日益凸顯，口腔菌群也可能在一定程度上影響我們的腸道菌群。口腔菌群在自閉症的診斷中也具有重要意義，目前的診斷主要是基於對行為症狀的描述，往往比較滯後，早期的診斷有助於更早的展開干預和改善患者的發育軌跡。因此，我們不要忽略口腔菌群在自閉症的診斷和治療中的作用。
參考文獻：Olsen, I., and Hicks, S.D. (2020). Oral microbiota and autism spectrum disorder (ASD). J Oral Microbiol 12, 1702806.
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