世界自闭症日：自闭症的诊断和治疗，也不要忽视口腔菌群
自闭症谱系障碍是一种复杂的神经发育性疾病，发病年龄通常在3岁之前，以言语发育障碍和社交障碍为特征，同时包括兴趣狭窄和重复刻板行为。几十年前，自闭症还是相当罕见的，但自上个世纪80年代以来，自闭症的发病率迅速增长。现在据估计，每68名儿童中就有1名患有自闭症。目前自闭症还没有公认的治疗方法，早期的临床干预可以改善自闭症的症状轨迹，但不能完全消除自闭症症状，药物干预的作用也十分有限。
自闭症确切的诱因尚不清楚，遗传和环境因素都在自闭症的发病过程中发挥作用。现有的双胞胎研究表明，环境因素比遗传因素更重要。在这些因素中，越来越多的证据将肠道菌群失调与自闭症联系起来，这越来越引起了人们的兴趣。肠道菌群及其代谢产物可以影响各种复杂的行为，包括社交行为、情绪行为和认知行为。越来越多的实验动物研究以及少数的人体临床研究表明，调节肠道菌群确实对于自闭症的治疗表现出了巨大的潜力。
去年的今天，我们讨论了肠道菌群在自闭症治疗中的价值，详见：
然而，人们也似乎把更多的目光都集中在了肠道，口腔是胃肠道的起点，也是进入胃肠道的唯一入口，其中也生活着大量的微生物，口腔微生物对神经系统的影响似乎一直被忽视了。口腔菌群在各种因素的作用下会发生动态波动，口腔内大约有700个主要的细菌类群，可以作为身体远端部位的细菌感染源，包括神经系统。由牙菌斑诱导的疾病，比如龋齿、牙周炎和牙龈炎等，也可能促进口腔细菌扩散到血液循环，并最终可能扩散到大脑，进而影响大脑功能。目前的研究已经证明，口腔菌群失调与帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化症和偏头痛有关。
自闭症儿童通常也表现出一些口咽部的异常，比如口腔感觉敏感性异常、对食物的味觉和质地有着异常的偏好、言语失用以及唾液核糖核酸表达变化异常等。自闭症儿童的许多医学和行为问题，使得适当的口腔清洁和牙科治疗难以进行。与没有自闭症的儿童相比，自闭症儿童的龋齿发生率更高，口腔卫生状况较差，牙科治疗的需求广泛未得到满足。那么口腔菌群是否也在自闭症的发生中发挥作用呢？
自闭症患者的口腔菌群
到目前为止，关于自闭症患者的口腔菌群的研究还比较少。
2018年，同济大学口腔医学院的研究人员通过分析32名自闭症儿童和27名健康儿童的口腔样本发现，自闭症患者的唾液菌群和牙齿上的菌群与健康儿童截然不同。与健康儿童相比，自闭症儿童的细菌多样性较低，尤其是牙齿上的菌群。此外，唾液中的嗜血杆菌属和牙菌斑中的链球菌属细菌等病原菌在自闭症患者中显著增多，而普氏菌属、月形单胞菌属、放线菌属、梭杆菌属细菌明显减少。这些差异的细菌也与患儿的临床指标相关，反映了疾病的严重程度和口腔健康状况。这表明口腔菌群失调可能在自闭症的进程中发挥作用，自闭症患者对口腔卫生干预措施的厌恶可能是口腔菌群失调的原因之一，这可能反过来促进疾病的进程。
同样是2018年，另一项由美国团队进行的研究在2-6岁的自闭症儿童、非自闭症的发育迟缓儿童和正常发育的儿童中观察了唾液菌群的变化。在不同发育状态的儿童之间存在明显的唾液菌群的差异。唾液中的一些细菌也可以明显的区分自闭症儿童和非自闭症的发育迟缓儿童，有些细菌也能明显的区分自闭症儿童和发育正常的儿童。唾液菌群的差异似乎还会影响自闭症患者的胃肠道状况，因为唾液中某一些类群的细菌在有胃肠道症状的自闭症儿童中明显更加活跃。三组不同发育状态的儿童中，唾液微生物的能量代谢和赖氨酸降解的水平存在显著差异。
虽然研究还比较少，但是这些研究也足以告诉我们，在自闭症患者中观察到的肠道菌群失调可能也可以扩展到口腔。由于细菌从口腔到下消化道大多是单向传播，这意味着口腔菌群失调实际上可能代表着许多自闭症患者肠道菌群失调的部分来源。
口腔菌群对肠道的影响
动物和人类研究均表明，口腔细菌可以转移到肠道，改变其菌群组成，甚至可能改变宿主的免疫反应。在一些系统性疾病患者，比如炎症性肠病患者中也报道有口腔细菌的异位转移。自闭症患儿大多存在胃肠道问题，胃肠道症状在自闭症儿童中的发生率是正常发育儿童的四倍。自闭症患者的胃肠道症状包括便秘、腹泻、腹胀、腹痛、反流、呕吐和大便恶臭等，这些症状可能与自闭症患儿的肠道菌群失调有关。
口腔细菌的异位转移可能发生在慢性牙周炎患者身上。牙龈卟啉单胞菌是牙周炎的关键细菌，可引起牙周菌群失调。这可能导致肠道菌群失调，因为每天有1亿到100亿个牙龈卟啉单胞菌可能被吞食。肠道菌群组成的改变可导致肠道屏障通透性增加和免疫激活，从而导致全身性炎症。口腔细菌在肠道内的异位定殖可以诱导Th1细胞的激活和炎症反应。例如，从一个炎症性肠病患者的唾液中分离出的克雷伯氏菌可以明显的诱导Th1细胞的激活。口腔细菌在肠道的定植被认为会导致肠道菌群失调和慢性炎症持续存在。在这种情况下，口腔细菌可能是一些肠道病原体的重要来源，加重肠道疾病。
口腔菌群如何影响大脑？
我们知道，肠道菌群可以通过微生物-肠-脑轴影响宿主的行为和神经发育。肠道菌群或其代谢物的失衡可能会影响一系列复杂的行为，并影响大脑发育和调节认知。中枢神经系统和肠道微生物之间通过神经途径、免疫途径和内分泌途径相互沟通交流。那么，口腔微生物是如何与大脑进行信息交流的呢？
口腔细菌如何到达大脑？
口腔细菌可能通过某些途径到达大脑并直接影响神经免疫活性和炎症。一方面，口腔细菌可以感染嗅神经束，然后嗅神经将细菌转移到大脑；另一方面，口腔内的细菌可能进入血液，并通过血液、血脑屏障、血管周围间隙和室周器官到达大脑。即使是常规的牙科手术也可能导致菌血症，而这些微生物中的一部分可能会穿过血脑屏障。
在自闭症患者的大脑中，与血脑屏障完整性相关的基因表达发生改变，同时伴有神经炎症的增加和肠道屏障完整性的可能受损。确实，自闭症患儿的血脑屏障通透性增加，这可能使大脑暴露于细菌代谢物之下，从而触发炎症反应，改变中枢神经系统的代谢活动。神经元、少突胶质细胞和胶质细胞内能量代谢的长期破坏可能导致大脑皮层、海马、杏仁核或小脑的结构改变，这些都在自闭症患者中都有报道。
口腔菌群如何影响大脑？
炎症
中枢神经系统炎症是自闭症动物模型和自闭症患者死后大脑的一个突出特征。例如，有研究描述了自闭症患者大脑中小胶质细胞的激活以及自闭症患者脑脊液中细胞因子和趋化因子的水平升高；此外，自闭症患者大脑皮质中与免疫和炎症反应相关的基因被激活，免疫系统对促炎表型的调节似乎普遍失调。发育中的大脑存在这些炎症会导致突触功能障碍。突触功能失调会导致加压素的释放，这已经被证明会影响社交行为。
有趣的是，妊娠早期炎症的诱导可能通过增加突触兴奋性促进自闭症样的行为。早期的炎症可能导致小胶质细胞对随后的损伤反应过度。值得注意的是，使用牙周病原体诱导小鼠慢性牙周炎会导致类似于阿尔茨海默病的神经病理学变化的发生。到达大脑的口腔细菌会降低自闭症患者的抗氧化能力，导致线粒体产生能量的能力降低。革兰氏阴性的牙周病原体，富含脂多糖（LPS，又叫内毒素），具有促炎症的活性。在自闭症患者中，LPS通过血脑屏障渗漏进入大脑可能导致中枢神经系统炎症。此外，研究也发现，自闭症患者LPS水平的升高与促炎细胞因子IL-6的水平升高有关。
代谢改变
我们知道，微生物群落对人体代谢有重要影响。因此，自闭症患者的口腔菌群失调可能导致代谢组的破坏，这是自闭症的可能发病机制之一。微生物代谢会产生短链脂肪酸，有迹象表明，乙酸和丙酸的增加以及丁酸的减少，都可能与吲哚类物质一起参与自闭症的发生发展。自闭症患者的3-(3-羟基苯基)-3-羟基丙酸、3-羟基苯乙酸、3-羟基马尿酸水平升高，表明苯丙氨酸代谢可能受到干扰。这些代谢物与梭状芽胞杆菌的丰富度有关，与刻板和重复行为的加重有关。自闭症患者肠道中梭状芽胞杆菌的高丰度反映了这些特殊微生物可能的致病作用。
代谢变化是否由自闭症患儿的口腔菌群组成的变化所引起仍有待确定。然而，一项对自闭症儿童的口腔菌群的研究发现，赖氨酸降解途径存在自闭症特异性的变化，而赖氨酸是神经递质谷氨酸的前体，与自闭症的发病机制有关。同时，作者还描述了与微生物活性相关的以及涉及细胞生长和代谢途径的人类microRNA表达的自闭症特异性变化。因此，人类宿主与微生物在生化水平上存在相互作用，可能对宿主的行为产生影响。
自闭症与口腔微生物之间的因果关系
虽然一些研究已经确定了自闭症患者的口腔菌群紊乱，并将这些紊乱与自闭症的症状和行为联系起来，但是对于自闭症患者口腔菌群失调的原因仍不完全了解。此外，目前也尚不完全清楚自闭症患者中所观察到的口腔菌群变化是导致自闭症症状的原因，还是自闭症症状所导致的结果。
自闭症表型可能影响口腔菌群
口腔菌群失调可能受到自闭症表型的影响，这可能是由于自闭症患者对牙齿清洁的抗拒、缺乏多样化的饮食以及喜欢将东西放入口中。29名口腔健康人士停止口腔清洁4天、7天和10天，并在恢复口腔卫生14天后进行评估，结果潜在的致龋齿的纤毛菌属细菌显著增加，而链球菌属细菌减少。因此，定期的口腔卫生对维持口腔内环境平衡十分重要。此外，将异物（比如玩具、灰尘等）放入口中是另一种导致口腔菌群失调的可能原因，因为这些东西可能被其它微生物所污染。
环境和遗传因素
环境因素和遗传因素可能对自闭症的发生都很重要。环境危险因素或遗传风险因素可能影响母体菌群。在分娩过程中，后代从母亲那里获得大量的微生物。无论是通过顺产还是剖宫产，都会显著影响婴儿的菌群。因此，分娩方式可能在某些神经发育障碍中发挥作用。由于压力引起的菌群变化也可能在分娩时转移到后代身上，从而导致后代菌群失调并一直持续到成年。据报道，早期接触塑料和其它化学物质会影响婴儿的菌群。
自闭症中菌群失调的临床意义
诊断
目前，第五版《精神疾病诊断与统计手册》（DSM-5）被认为是自闭症诊断的金标准。然而，DSM-5仅仅基于经验数据的描述性标准，没有实验室测试或其它更客观的生物学诊断测试。因此，根据相对耗时的DSM-5指南进行诊断不够科学，开发准确可靠的自闭症诊断工具十分有必要，因为早期诊断对于自闭症的干预具有重要意义。
许多自闭症患儿表现出高血清素血症、氧化应激增强和神经炎症标志物表达增加。这种紊乱可能与谷氨酸和脑源性神经营养因子的紊乱有关。研究人员发现了一些血浆代谢物可能对4-6岁儿童的自闭症诊断具有价值。氨基酸代谢型已被提出作为诊断自闭症亚型的生物标志物。在血液和尿液中检测到的代谢物，比如短链脂肪酸、吲哚和细菌脂多糖也可能具有诊断价值。然而，这种方法并没有显示出将自闭症患儿与非自闭症的发育迟缓的同龄人区分开来的能力，这也形成了自闭症诊断困境的关键。
然而，越来越多的证据表明口腔微生物可能对自闭症有诊断帮助。近年来，唾液RNA检测也被认为是一种准确识别儿童自闭症的新方法。这种客观、定量的算法可以准确地将自闭症儿童与发育迟缓或正常发育的同龄人区分开来。或许有一天，它将成为自闭症早期快速诊断的生物学辅助手段。这将是一个重要的进步，因为早期诊断和干预可以改善自闭症患儿的发育轨迹。
治疗
在动物研究中，菌群失调可影响社交行为，而恢复菌群可能改善自闭症的症状。母体免疫激活可导致后代小鼠的肠道菌群变化和自闭症样的行为；然而，补充一种叫做脆弱拟杆菌的有益细菌可以逆转所观察到的生理、免疫和行为异常。另有报道发现，口服益生菌也可以阻止母体免疫激活引起的后代自闭症样的行为。
双歧杆菌和乳酸杆菌是人类常用的益生菌，这些益生菌对焦虑、抑郁、自闭症、强迫症等行为表现出良好的效果。益生元作为益生菌的食物，在缓解自闭症患儿的胃肠道和行为症状方面发挥的作用似乎有限，但与排除饮食（比如无麸质和无酪蛋白饮食）相结合可能会影响社交能力。
微生物-肠-脑轴在自闭症中发挥作用的重要证据支持来自于菌群移植的研究，菌群移植治疗可以改变肠道微生态系统以及改善患者的胃肠道和自闭症症状。治疗后2年的随访发现大部分胃肠道症状的改善得以维持，部分与自闭症相关的症状也保持改善。当然，我们还需要精心设计的随机安慰剂对照试验来评估益生菌和菌群移植在治疗自闭症中的有效性。
结论
目前，关于自闭症的菌群研究大多集中在粪便样本上，口腔菌群及其对自闭症的影响可能被我们所忽略。口腔是消化道的起点，是进入胃肠道的唯一入口，也有丰富的微生物，包括700多种已经确认的细菌物种。在咀嚼、刷牙等常规程序下，口腔细菌可能进入血液循环，并导致菌血症。口腔菌群可能导致多种神经系统疾病，包括阿尔茨海默病、癫痫发作、多发性硬化症、偏头痛和帕金森病等。口腔细菌在自闭症中的作用也日益凸显，口腔菌群也可能在一定程度上影响我们的肠道菌群。口腔菌群在自闭症的诊断中也具有重要意义，目前的诊断主要是基于对行为症状的描述，往往比较滞后，早期的诊断有助于更早的展开干预和改善患者的发育轨迹。因此，我们不要忽略口腔菌群在自闭症的诊断和治疗中的作用。
参考文献：Olsen, I., and Hicks, S.D. (2020). Oral microbiota and autism spectrum disorder (ASD). J Oral Microbiol 12, 1702806.