文章來源：【公眾號】自閉癥醫學進展；ID號：woniubbhealth

簡介：今年一月份，美國哈佛醫學院JunR.Huh團隊發現了孤獨癥兒童常伴隨免疫失調和胃腸道癥狀的可能原因，是由于母親孕期的免疫激活和腸道菌群失調。并將他們的研究成果發表在Cell《細胞》雜志的子刊Immunity上。

1.研究背景

人在胎兒時期所接觸到的環境因素對后續健康起到關鍵性影響。流行病學研究表明，多種神經發育障礙及炎癥性、代謝性疾病的發生發展均與患者在生命早期接觸到不良環境有關，如母親于懷孕期間有過感染經歷、母親曾于孕期高脂飲食或營養不良等。

其中，多項研究提示孕期病毒感染易使后代增加患孤獨癥譜系障礙的風險。值得關注的是，ASD患者常伴隨免疫功能及胃腸道功能失調，表現出多種炎癥癥狀，如促炎細胞因子水平升高、淋巴結增生、小腸炎等。然而，炎癥表現為何會作為神經發育障礙的共病癥狀還有待探索。

孤獨癥譜系障礙（ASD）是兒童的神經發育障礙，兒童常伴隨免疫失調和胃腸道不適癥狀，但其機理尚不清楚。本項研究借由母體免疫激活（MIA）孤獨癥小鼠模型進行實驗，提出了孤獨癥兒童易出現免疫失調和胃腸道癥狀的可能原因，并強調了母親孕期腸道菌群在其中起到的關鍵性作用。

2.研究方法

1）孤獨癥及對照組小鼠模型

聚肌胞苷酸[poly(I:C)]是一種免疫增強劑。向懷孕母鼠注射聚肌胞苷酸，可激活母鼠的免疫應答，并造成后代小鼠出現社交障礙、刻板行為等ASD癥狀，是目前常用的一種構建ASD小鼠模型的方法。這種ASD小鼠又被稱為母體免疫激活仔鼠，或MIA仔鼠。

磷酸鹽緩沖生理鹽水（PBS）具有和體液相近的滲透壓和酸堿度。母鼠懷孕期間注射PBS不會對仔鼠造成影響，故將其后代作為MIA仔鼠的對照組，被稱為PBS仔鼠。

2）細菌誘導的小鼠腸炎模型

鼠類檸檬酸桿菌常用于構建小鼠結腸炎和黏膜免疫應答模型。本研究通過給仔鼠口服該菌，使仔鼠出現細菌感染導致的腸道炎癥。為使腸炎表型更加穩定，仔鼠在口服該菌之前須首先服用甲硝唑，以避免厭氧菌造成影響。

3.研究成果

1）孤獨癥小鼠對細菌感染引發的腸道炎癥的易感性增強（免疫致敏）

研究發現，MIA仔鼠和PBS仔鼠在感染鼠類檸檬酸桿菌前各項指標無明顯差異。但二者在感染鼠類檸檬酸桿菌之后，MIA仔鼠出現更明顯的腸道病變，其結腸長度顯著短于PBS仔鼠。

CD4+T細胞在獲得性免疫應答中起重要作用，部分CD4+T細胞可分泌促炎細胞因子白細胞介素-17A（IL-17A）。在感染鼠類檸檬酸桿菌后，MIA仔鼠血清中IL-17A的水平以及結腸中表達IL-17A的CD4+T細胞（IL-17A+CD4+T細胞）的占比均顯著高于PBS仔鼠。

上述結果提示，母體免疫激活不僅可使小鼠出現ASD癥狀，還會使小鼠增強對細菌感染引發的腸道炎癥的免疫應答，即免疫致敏，并使小鼠腸道出現顯著的病理性改變。

研究人員進一步發現IL-17A在母鼠孕期免疫激活與仔鼠免疫致敏之間起到橋梁性作用。他們先給孕鼠注射IL-17A的抗體再向其注射聚肌胞苷酸，使孕鼠免疫激活但血清中的IL-17A失去免疫效應。這種孕鼠被稱為“抗IL-17AMIA母鼠”。發現后代小鼠的結腸長度以及結腸中IL-17A+CD4+T細胞的占比與PBS對照組相比均無顯著差異，即免疫致敏現象消失。這提示孕期免疫激活引發母鼠血清中IL-17A水平升高可能是導致仔鼠出現免疫致敏的原因。

2）因免疫激活造成母鼠腸道菌群組成變化使小鼠出現免疫致敏

研究人員發現MIA母鼠的腸道菌群α多樣性和β多樣性均顯著低于PBS母鼠，提示免疫激活會影響母鼠腸道菌群。為探究母鼠腸道菌群在母體免疫激活引發小鼠免疫致敏過程中的可能作用，研究人員在無菌小鼠腸道中單一定植分節絲狀菌（SFB），該菌可促使CD4+T細胞分泌IL-17A。這樣可使小鼠腸道在缺乏腸道菌群的情況下過表達IL-17A。在小鼠懷孕期間向其注射聚肌胞苷酸使其免疫激活（或注射PBS作為對照）。

實驗結果表明單一定植SFB的MIA仔鼠出現了社交障礙和刻板行為，但用鼠類檸檬酸桿菌進行感染并未出現結腸長度明顯縮短，和結腸中IL-17A+CD4+T細胞占比顯著增加的情況。說明缺乏腸道菌群的母鼠在免疫激活后所生小鼠未出現免疫致敏現象，提示母體腸道菌群在母體免疫激活引發后代免疫致敏過程中起到不可或缺的作用。

為進一步探究腸道菌群的作用機制，研究人員分別將PBS母鼠、MIA母鼠、抗IL-17AMIA母鼠的糞菌移植給無菌母鼠，再讓無菌公鼠分別與上述經糞菌移植后的母鼠交配，所生后代稱為PBS-ST仔鼠、MIA-ST仔鼠和抗IL-17AMIA-ST仔鼠。再將這些仔鼠用鼠類檸檬酸桿菌進行感染。

結果表明，在感染鼠類檸檬酸桿菌后，MIA-ST仔鼠出現了與MIA仔鼠近似的免疫致敏現象，包括結腸長度較PBS-ST仔鼠明顯縮短，結腸中IL-17A+CD4+T細胞占比較PBS-ST仔鼠明顯升高；同時，抗IL-17AMIA-ST仔鼠也出現了與抗IL-17AMIA母鼠相近的免疫致敏消失現象，其結腸長度以及結腸中IL-17A+CD4+T細胞的占比與PBS對照組相比均無顯著差異。這說明，母體免疫激活通過使IL-17A的免疫效應增強，造成腸道菌群組成改變，導致后代出現免疫致敏現象，即對細菌感染引發的腸道炎癥的易感性增強。

3）母鼠免疫激活使小鼠獲得性免疫應答功能增強進而出現免疫致敏

MIA仔鼠和MIA-ST仔鼠的核心免疫致敏表現為結腸中IL-17A+CD4+T細胞的比例升高，及其所導致的血清IL-17A水平升高，而該現象的出現表明這兩種仔鼠在細菌感染后結腸中CD4+T細胞中相關基因的表達水平異常升高，提示這兩種母體免疫激活仔鼠可能在細菌感染前其CD4+T細胞就已存在異常。研究人員對MIA和MIA-ST仔鼠脾臟和淋巴結中的初始CD4+T細胞進行高通量測序，發現有成百上千種與獲得性免疫應答增強、染色質修飾與重塑等功能相關的基因高表達。

上述結果提示，母體免疫激活（包括腸道菌群異常導致的母體免疫激活）使后代的CD4+T細胞的染色質開放程度增加，導致后代的獲得性免疫應答功能增強，使后代在細菌感染時的炎癥反應增強。

4.結論

本項研究通過對母體免疫激活孤獨癥小鼠模型進行實驗，闡釋了孤獨癥兒童常伴隨免疫失調和胃腸道癥狀的可能原因：

母親在懷孕期間因感染等原因造成免疫激活可能造成孩子出生后出現神經發育障礙，即孤獨癥。同時，免疫激活還會增強母親體內IL-17A的免疫效應并影響腸道菌群組成，二者一并造成孩子出生后CD4+T細胞的染色質開放性增加，使孩子的獲得性免疫應答功能增強。導致孩子在因受到細菌感染等原因出現腸道炎癥時，腸道中IL-17A+CD4+T細胞比例及血清中IL-17A水平過度升高，造成炎癥反應增強（即免疫致敏），進而易出現胃腸道不適等癥狀。

此外，腸道菌群失調自身也可增強孕婦體內IL-17A的免疫效應，進而使孩子出現免疫致敏及胃腸道不適。

綜合上述結論，孕期避免感染和炎癥，同時保持健康的腸道菌群，有助于避免孩子出現孤獨癥以及由免疫致敏引發的長期胃腸道不適癥狀。

綜上，本項研究發現母親孕期出現炎癥易導致后代出現免疫系統功能失調，使后代在因各種因素出現炎癥時炎癥反應更為強烈。這闡釋了神經發育障礙患者常伴隨各種炎癥癥狀的可能原因，即孤獨癥患者炎癥表現增強可能是由于其母親在懷孕期間炎癥水平較高。本項研究還發現母親的腸道微生物組與后代神經系統發育和免疫系統發育之間具有聯系，有助于理解和進一步探究母親孕期微生物感染對孩子造成的長期影響。

參考文獻：

    Kim E, et al. Maternal gut bacteria drive intestinal inflammation in offspring with neurodevelopmental disorders by altering the chromatin landscape of CD4+ T cells. Immunity, 2022; 55(1):145-158.

    doi: 10.1016/j.immuni.2021.11.005