文章來源：【公眾號】自閉癥醫學進展；ID號：woniubbhealth

簡介：上海同濟大學附屬口腔醫院的李永明、時函團隊通過小鼠實驗發現ASD兒童的口腔菌群與ASD癥狀之間可能具有關聯，并于今年二月將研究成果發表在Journal of Dental Research上。

1.研究背景

腸道細菌與孤獨癥譜系障礙（ASD）之間的關聯已越來越多地被發現和報導?？谇蛔鳛槲⑸锛木尤梭w的另一大器官，口腔內的菌群與ASD之間的關聯正在引起科學家們的重視。

上海同濟大學附屬口腔醫院李永明、時函團隊發現ASD兒童與健康對照（TD）兒童的口腔菌群組成結構具有較大區別，繼而對口腔菌群與ASD之間的關聯展開了進一步探究。

他們發現向小鼠口腔移植ASD兒童的口腔菌群會使小鼠出現ASD癥狀，并分析出口腔菌群引發ASD癥狀的可能途徑，表明ASD兒童的口腔菌群與ASD癥狀之間可能具有密不可分的聯系。

2.研究方法

研究團隊首先對小鼠進行了兩周的聯合抗生素處理以清除小鼠的口腔菌群和腸道菌群。在結束抗生素處理三天后，連續兩周每天分別將ASD兒童隊列和TD兒童隊列唾液中的口腔菌群移植至兩組小鼠的口腔中，這兩組小鼠分別被稱為AOMO小鼠和TOMO小鼠。

在移植過程結束兩周后，此時新的菌群已在小鼠口腔和腸道中定植，對小鼠進行ASD相關行為學測試，借助16SrRNA測序分析小鼠口腔菌群、腸道菌群的變化，并取小鼠的前額葉皮質進行轉錄組分析，進而探究口腔菌群與ASD發生發展之間的聯系。

3.研究成果

1）移植孤獨癥兒童的口腔菌群使小鼠口腔菌群和腸道菌群的組成出現結構性改變

分析發現，相比TOMO小鼠，AOMO小鼠口腔菌群和腸道菌群的α多樣性均顯著低于TOMO小鼠，提示AOMO小鼠口腔和腸道菌群組成可能有較大變化。

測序結果表明，擬桿菌門在ASD兒童口腔中的相對豐度顯著升高；同樣，在AOMO小鼠口腔菌群中擬桿菌門的相對豐度也顯著提高。隸屬于擬桿菌門的多個種屬的細菌，如卟啉單胞菌屬、坦納菌屬、普雷沃氏菌屬、解肝素擬桿菌在ASD兒童和AOMO小鼠口腔中的相對豐度均上調。這提示口腔菌群移植實驗方案較為成功，AOMO小鼠獲得了與ASD兒童相近的口腔菌群組成。

研究團隊進一步發現，在AOMO小鼠的腸道中，厚壁菌門和變形菌門的相對豐度顯著提升，而擬桿菌門的相對豐度顯著下降。這說明向小鼠口腔移植ASD兒童的口腔菌群不僅會改變小鼠的口腔菌群，還會影響小鼠的腸道菌群，但二者的變化趨勢不同。這也提示，ASD兒童腸道菌群組成異?？赡芘c其口腔菌群變化有關。

2）孤獨癥兒童口腔菌群可使小鼠出現孤獨癥癥狀

在三箱試驗中，AOMO小鼠對陌生小鼠的興趣減退，且更傾向于獨處，表明AOMO小鼠社交能力受損。曠場試驗、高架十字迷宮試驗結果表明小鼠出現焦慮樣行為。同時，AOMO小鼠的自我理毛行為和埋珠行為顯著增加，即出現了重復和刻板行為。而TOMO小鼠均無上述行為異常。

上述結果表明，將ASD兒童口腔菌群移植至小鼠口腔會使小鼠出現ASD癥狀，包括社交障礙、焦慮和重復刻板行為。這提示，患兒出現ASD癥狀可能與其口腔菌群有關。

3）孤獨癥兒童口腔菌群主要通過調節5-羥色胺信號傳導相關基因的表達，從而影響前額葉皮質的多項功能

大腦前額葉皮質負責決策、情緒控制和工作記憶等諸多功能，該腦區功能異常與ASD的發生發展密切相關。

研究團隊通過分析差異表達基因，發現在AOMO小鼠前額葉皮質中有18種基因表達水平顯著下調，375種基因表達水平顯著上調。經功能富集分析發現，這些基因表達水平的改變使得在AOMO小鼠前額葉皮質中，與酪氨酸代謝、輔助T細胞分化、腸道中免疫球蛋白A的產生以及轉化生長因子β信號通路相關的功能顯著增強，并且增強了神經活動相關受體配體的相互作用。這提示，ASD兒童異常的口腔菌群可能通過影響大腦前額葉皮質中與神經、免疫、代謝相關的功能進而引發患兒出現ASD癥狀。

此外，研究團隊還發現，在AOMO小鼠的前額葉皮質中，有一種5-羥色胺轉運蛋白基因（Slc6a4）和三種5-羥色胺受體基因（Htr1d、Htr2c、Htr3a）的表達水平上調尤為顯著。5-羥色胺是一種神經遞質，與兒童大腦發育密切相關，ASD患兒常伴隨5-羥色胺功能失調。研究團隊進一步借助斯皮爾曼相關性分析，發現在AOMO小鼠口腔菌群中有多個相對豐度顯著上調的菌屬與上述四種5-羥色胺信號傳導蛋白基因表達上調之間具有顯著的相關性，如卟啉單胞菌屬、普雷沃氏菌屬、坦納菌屬等，大多隸屬于擬桿菌門。

該結果表明造成ASD兒童5-羥色胺功能失調的原因可能與口腔菌群異常相關；同時也提示，ASD兒童的口腔菌群組成改變，尤其是擬桿菌門的相對豐度增加，可能主要通過調節這四種與5-羥色胺信號傳導有關蛋白的基因表達，進而影響大腦前額葉皮質的多項功能，使患兒出現ASD癥狀。

4）孤獨癥兒童的社交障礙與口腔細菌及5-羥色胺信號傳導相關

社交新穎性是指與陌生人展開社交的偏好性，ASD兒童的社交新穎性普遍較低。研究團隊通過機器學習發現，有一種名叫HMT930的細菌在ASD兒童口腔中相對豐度上調，其隸屬于擬桿菌門卟啉單胞菌屬，可導致一種隸屬于擬桿菌門F-1科的細菌在腸道中的相對豐度下調。二者均可直接影響宿主的社交新穎性，還可間接通過影響宿主5-羥色胺受體基因Htr1d的表達水平從而影響宿主的社交新穎性。這揭示了口腔菌群與ASD核心癥狀之一——社交障礙之間的關聯，進一步闡明ASD癥狀與口腔菌群及5-羥色胺信號傳導之間具有密不可分的關系。

結合研究成果和相關文獻報道，研究團隊總結出，異常的口腔菌群通過影響神經、免疫和腸道的功能進而引發ASD癥狀：

1、影響神經遞質發揮功能，如影響酪氨酸代謝、5-羥色胺信號傳導、短鏈脂肪酸降解等；

2、提升機體免疫應答，增強炎癥反應，進而影響免疫系統與神經系統之間的相互作用；

3、引發腸道功能紊亂，如影響腸道菌群及腸道中免疫球蛋白的水平等。

4.結論

孤獨癥兒童具有異常的口腔菌群。向小鼠口腔移植ASD兒童的口腔菌群會使小鼠出現ASD癥狀，提示患兒出現ASD癥狀與可能其口腔菌群異常有關。機器學習發現社交障礙與ASD兒童口腔中一種細菌的相對豐度上調相關。

ASD兒童的口腔菌群主要通過調節5-羥色胺信號傳導相關基因（如5-羥色胺受體、5-羥色胺轉運蛋白）的表達，影響5-羥色胺作為神經遞質發揮正常功能，從而影響大腦前額葉皮質中神經、免疫、代謝相關的功能，進而引發患兒出現ASD癥狀。

口腔菌群異常不僅會影響神經遞質發揮功能、提升機體的免疫應答和炎癥反應，還會影響腸道菌群組成，使腸道功能出現紊亂，進一步使患兒出現孤獨癥癥狀。

參考文獻：

Qiao Y, Shi H, Li Y, et al. Oral Microbiota Changes Contribute to Autism Spectrum Disorder in Mice. Journal of Dental Research, February 2022.     

 doi: 10.1177/00220345211070470