基于腸道菌群理論探討針刺在孤獨癥譜系障礙中的作用機制

朱力立,陳棟,張怡穎,唐萍萍,吳棋輝,鮑超

(1.南京中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院,南京 210029;2.上海中醫(yī)藥大學中醫(yī)健康服務協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 201203)

孤獨癥譜系障礙(autism spectrum disorder,ASD)是一種嚴重的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病,其特征在于早期發(fā)育階段即出現(xiàn)社交互動障礙、語言缺陷和刻板行為[1]。中國ASD的患病率與西方相似,約為1%[2]。ASD的發(fā)生與多種因素有關,包括遺傳因素和環(huán)境因素[3-4]。雖然對 ASD的確切病因知之甚少,但近年來的研究發(fā)現(xiàn),有相當多的ASD患者合并胃腸道功能障礙,胃腸道癥狀與 ASD的嚴重性相關,而腸道菌群的改變與胃腸道、神經(jīng)行為癥狀這兩者之間存在密切的聯(lián)系[5-7]。目前,治療ASD核心癥狀的方法是有限的,推薦的治療有康復訓練、教育干預等,益生菌治療是改善ASD患者行為、胃腸道癥狀的潛在方法[8-9],而針刺對調(diào)節(jié)腸道菌群、改善ASD癥狀均有一定的作用,或許針刺可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療 ASD。本研究將圍繞三者的相關性進行討論,基于腸道菌群理論探討針刺在本病中的應用,現(xiàn)報道如下。

1 腸道菌群與神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病

腸-腦軸是腸道和大腦之間緊密連接的雙向神經(jīng)體液交流系統(tǒng),相關研究表明腸道菌群是腸道與大腦之間的關鍵調(diào)節(jié)因子,不僅能維持胃腸道穩(wěn)態(tài),還能調(diào)節(jié)大腦的發(fā)育和功能,塑造大腦的生理和行為,進而影響神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病的發(fā)生與發(fā)展,形成了菌-腸-腦軸這一概念體系[10-12]。

腸道菌群的改變與包括 ASD、抑郁癥、精神分裂癥和帕金森病等在內(nèi)的許多神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病有關[13]。動物實驗發(fā)現(xiàn),抑郁癥母體分離模型大鼠在經(jīng)過益生菌治療后,其行為缺陷可逆轉(zhuǎn),免疫反應可正常化,這與經(jīng)抗抑郁藥治療后的觀察結(jié)果相當[14]。臨床研究發(fā)現(xiàn),抑郁癥患者腸道菌群中雙歧桿菌和乳酸菌計數(shù)較低[15],系統(tǒng)評價結(jié)果顯示,補充益生菌可減輕抑郁癥狀[16]。此外,胃腸道疾病和神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病是高度共病的[17],腸易激綜合征患者接受精神治療后,胃腸道癥狀可明顯改善[18]。

2 腸道菌群與ASD

近年來,關于ASD的研究集中在遺傳、行為和神經(jīng)等方面,其中環(huán)境因素[19]、免疫失調(diào)[20]、致病基因[21]等在發(fā)病機制研究中得到了較多的關注,而腸道菌群與ASD的研究是目前的新興研究熱點。

ASD存在多種合并癥,超過10%的ASD患者合并胃腸道疾病,最常見的癥狀是慢性便秘、伴有或不伴有腹瀉的腹痛以及由便秘引起的腸梗阻,多源于腸-腦軸功能紊亂[22-23]。一項針對超過14000名ASD患者的多中心研究顯示,與對照組相比,ASD患者炎癥性腸病和其他胃腸道疾病的患病率更高[24],且 ASD的嚴重性與胃腸功能障礙的嚴重程度呈正相關[25]。

腸道菌群的異常與ASD之間存在聯(lián)系[26]。ASD患者腸道菌群多樣性、均一性降低,多種細菌被證明與ASD患者的菌群失調(diào)有關[27]。具體來說,與對照組相比,在ASD患者中,有害細菌如梭菌的發(fā)生率更高[28];但有益細菌,即雙歧桿菌、乳酸桿菌在不同研究中上下調(diào)節(jié)的結(jié)果并不一致[25,29]。此外,一些研究支持ASD患者擬桿菌/厚壁菌比率降低[25-26,30],但這與其他研究結(jié)果不同[27,31]?？梢?ASD改變的特定微生物種類還沒有一致性。

此外,系統(tǒng)評價表明,益生菌治療有改善ASD患者行為、胃腸道功能的趨勢[9]。而菌群移植療法在臨床被證實具有長期的安全性和有效性,其包括 2周的抗生素治療、腸道清潔及持續(xù)7～8周的糞便菌群移植,能改善ASD的胃腸道癥狀和行為癥狀,改變腸道菌群,包括增加菌群多樣性及提高雙歧桿菌、普氏菌的相對豐度[32-33],但仍需要雙盲、安慰劑對照試驗等進一步的研究。

3 針刺通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療ASD的可行性

3.1 理論基礎

中醫(yī)學中并沒有關于ASD的病名,但“語遲”“童昏”“目無情”等均是對 ASD的描述,其病位在腦[34],針刺治療多從調(diào)“腦”治神的角度切入,而其病因多屬先天稟賦不足,加之小兒“脾常不足”,故從“脾”論治不失為一種新的思路,可從以下兩點進行論證,從經(jīng)絡循行上看,脾經(jīng)、胃經(jīng)互為表里,《靈樞·經(jīng)脈》:“脾足太陰之脈,起于大指之端……挾咽,連舌本,散舌下”“胃足陽明之脈,起于鼻交頞中……過客主人,循發(fā)際,至額顱”,可見二者與腦在經(jīng)絡循行上緊密相關。從臟腑功能上看,“脾藏意”“脾在志為思”是中醫(yī)藏象學說的重要觀點之一,“意”即意念、思維,“思”即思考、思慮,表明脾與精神神志關系密切[35]。脾主運化,運化水谷精微,化生血液,為精神活動提供豐富的物質(zhì)基礎。針刺可調(diào)理中焦脾胃,使后天得養(yǎng),先天得補,腦髓得滋,精神得明。

3.2 現(xiàn)代研究

3.2.1 針刺治療ASD的療效

近10年來,國內(nèi)外通過針刺治療ASD的臨床研究報道日趨增多。1項2例的初步臨床研究發(fā)現(xiàn),短期電針強化治療可以改善 ASD患者的一些核心特征,如刻板行為等[36];而1項10例的觀察性研究發(fā)現(xiàn),針刺配合穴位按壓是一種可行的治療方式,能減少相關行為問題[37]。此外,1項32例的隨機對照試驗表明,七星針是改善 ASD患者語言和社交行為的有效干預措施[38];另一項68例的回顧性研究發(fā)現(xiàn),頭針治療ASD的有效率為 97%,能最大限度地改善言語交流問題,而且年齡較小的患者預期治療效果更好[39]。曾有系統(tǒng)評價研究顯示,沒有確鑿的證據(jù)表明針灸治療ASD是有效的[40],但最新的系統(tǒng)評價及薈萃分析表明,頭針是 ASD患者的有效治療方法[41]。

3.2.2 針刺對腸道菌群的影響

針刺可以通過多方面、多層次協(xié)同作用調(diào)節(jié)腸道菌群[42]。

針刺可以改變腸道菌群的多樣性,從而恢復穩(wěn)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),健康小鼠和肥胖小鼠腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能存在顯著差異,電針治療肥胖小鼠,可以增加其腸道菌群的多樣性,恢復其腸道菌群的結(jié)構(gòu),使其腸道菌群逐漸趨向于健康小鼠,建立新的平衡[43]。同樣的,電針能明顯提高潰瘍性結(jié)腸炎大鼠腸道菌群的豐度及多樣性指數(shù),提高乳酸桿菌等有益菌群的含量,保護腸道微生態(tài)[44]。

針刺可以影響腸道菌群代謝。研究發(fā)現(xiàn),慢性萎縮性胃炎會引起全面的代謝改變,包括三羧酸循環(huán)、糖酵解、膜代謝、分解代謝及腸道菌群相關代謝,而電針治療能夠減輕膜分解代謝,恢復腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的功能,部分逆轉(zhuǎn)腸道菌群代謝紊亂,使慢性萎縮性胃炎誘導的代謝組學變化正常化[45]。

針刺可以通過調(diào)控炎癥反應調(diào)節(jié)腸道菌群[42]。研究表明,Toll樣受體(TLRs)是炎癥反應過程中關鍵調(diào)控反應蛋白之一,而針刺能夠良性調(diào)控 TLRs/腫瘤壞死因子受體相關分子 6信號通路,改善腸黏膜免疫功能紊亂,降低腸黏膜慢性炎癥反應,降低腦腸中 TLR4基因表達及蛋白分布密度,改善恢復腸道菌群再平衡,促進建立新的健康平衡生態(tài)[46-47]。

目前,針刺對腸道菌群的作用機制研究主要集中在胃腸道及代謝相關疾病上,隨著“菌-腸-腦軸”研究的不斷深入,腸道菌群或許能成為針刺治療神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病的一個新的靶點。

3.2.3 針刺通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療ASD的可能機制

3.2.3.1 腸黏膜屏障

腸黏膜屏障是菌群和腸-腦軸之間互通的第一站。腸道菌群紊亂會導致腸道通透性增加以及腸黏膜屏障功能損傷,腸道菌群產(chǎn)生神經(jīng)活性化合物,如多巴胺、5-羥色胺、γ-氨基丁酸和組胺,進而影響中樞神經(jīng)[48-49]。研究發(fā)現(xiàn),ASD患者存在腸上皮通透性改變的現(xiàn)象[50]。

動物實驗發(fā)現(xiàn),通過母體免疫激活造模的 ASD小鼠,其后代可表現(xiàn)出腸道通透性的增加及腸道菌群組成的改變,斷奶期間予人脆弱擬桿菌口服,可糾正其腸道通透性,改變其菌群的組成,改善其行為的異常[51];在果蠅中,去組蛋白甲基化酶KDM5水平不足可導致其腸道屏障功能損傷,并使其呈“自閉”樣社交行為異常,伴隨腸道菌群失調(diào),乳酸桿菌減少、條件致病菌過度繁殖,補充乳酸桿菌或給予抗生素可改變KDM5缺陷型果蠅的腸道菌群,還可部分改善其行為和腸道異常,并降低腸道和腦內(nèi)過高的5-羥色胺水平[52]。而電針可通過膽堿能抗炎通路改善大鼠腸道缺血再灌注損傷引起的一系列炎癥反應,從而促進腸道黏膜損傷修復[53]。

針刺或許可以影響腸道菌群代謝,糾正腸道菌群紊亂,保護 ASD患者腸道黏膜屏障,從而改善相關癥狀。

3.2.3.2 免疫反應

腸道菌群對大腦的髓鞘形成、神經(jīng)發(fā)生和小膠質(zhì)細胞活化等過程至關重要,能夠有效調(diào)節(jié)個體行為,影響情緒和認知等心理過程[54]。其中,腸道菌群對調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞的成熟和功能的重要作用已被證實[55]。小膠質(zhì)細胞是大腦中最豐富的免疫細胞,影響大腦發(fā)育,維持神經(jīng)環(huán)境,對損傷反應和修復,可誘導促炎因子加劇大腦的炎癥反應,并可通過上調(diào) NF-κB,絲裂原活化蛋白激酶以及cJun N-末端激酶來誘導神經(jīng)元變性,進一步影響中樞神經(jīng)功能[56-57]。研究發(fā)現(xiàn),ASD患者多腦區(qū)存在小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞過度活化的現(xiàn)象[58-59],是中樞炎癥反應的一個重要標志。

動物實驗發(fā)現(xiàn),對懷孕小鼠予以脂多糖刺激誘導炎癥反應,其后代小鼠可表現(xiàn)出ASD癥狀,并且小膠質(zhì)細胞數(shù)量明顯增加[60]。而針刺長強穴可使IL-1受體激活,激活NF-κB誘導激酶,使NF-κB轉(zhuǎn)運至細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄,使IL-1β的免疫應答增強,血清濃度增高,使NF-κB蛋白表達下調(diào),抑制NF-κB的活性;還可促進星形膠質(zhì)細胞的生成,提高抗炎因子IL-10的濃度,改善腦內(nèi)組織的炎癥,進而參與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、調(diào)節(jié)滲透壓,維持血腦屏障,調(diào)控突觸形成及突觸傳遞,從而改善孤獨癥模型大鼠的行為認知能力[61-62]。

筆者猜測,針刺可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群,調(diào)節(jié)膠質(zhì)細胞功能,調(diào)控免疫炎癥反應,改善ASD患者中樞炎癥狀態(tài),從而起到治療作用。

4 討論

目前,研究已初步證實腸道菌群是影響 ASD的一個重要因素,但腸道菌群對 ASD產(chǎn)生影響的準確機制尚未被闡明。當前研究表明,腸道菌群與大腦之間的溝通是一個復雜的網(wǎng)絡,中間涉及免疫、腸道黏膜屏障等多個系統(tǒng)的相互交叉作用。據(jù)此,筆者推斷針刺或許可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群,保護腸道黏膜屏障,改善中樞炎癥狀態(tài),調(diào)“脾”治“意”,從而達到治療ASD的目的,但不足的是,目前相關研究甚少,很多機制尚不明晰,今后可深入探究腸道菌群在治療ASD患者中的作用以及針刺對其具體的調(diào)控機制,這將為針刺治療 ASD的機制提供新的思路。