是否能用腸道菌相來診斷自閉症?

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自閉症類群障礙(ASD,Austisic Spectrum Disorder),也就是俗稱的自閉症,是一種神經發育障礙。患者從小會出現下列症狀:不看人、固著的興趣與行為、溝通障礙等。通常最晚在小孩該開始說話時,就會因為溝通障礙而被發現,但也有些ASD到成人時期才被發現的。


除了以上那些問題,ASD患者還常常出現腸胃問題,如肚子痛、拉肚子或便秘。因此,科學家們也一直在關注ASD的腸道微生物菌相。

圖片作者:ChatGPT

圖片作者:ChatGPT


過去關於ASD患者的腸道菌相研究,幾乎都聚焦於細菌,對於如古菌、真菌、病毒的關注較少。因此,最近的一個研究,他們全面分析了ASD兒童的腸道菌相。


研究團隊收集了1627名1-13歲兒童的糞便樣本,其中907名為ASD。他們發現,ASD兒童不論是古菌、細菌與病毒,多樣性都明顯地降低。


發生變化的古菌共有14種,在ASD兒童中都減少。

細菌則有51種出現變化,其中50種減少,僅一種增加,為枝芽胞桿菌屬(Virgibacillus sp)。減少的細菌中,嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus)顯著減少。

真菌則有7種出現變化,其中3種減少、4種增加。

病毒有18種出現變化,其中13種減少、5種增加。


另外,研究團隊也發現一些細菌的基因表現量與重要功能途徑出現變化,主要也都是減少而非增加。在重要功能途徑中,比較受到關注的包括了泛醌-7(Ubiquinol-7)的生物合成、硫胺素二磷酸(Thiamine diphosphate)的生物合成以及γ-氨基丁酸(GABA)分流途徑。


整體看來,ASD患者的微生物菌相多樣性低,而這也反映在微生物的功能與代謝途徑上。


既然ASD與NT(Neural Typical,即一般人)之間腸道菌相的差別這麼明顯,能不能建立一個診斷模型呢?


研究團隊選取了301個ASD兒童與301個NT兒童的資料,以隨機森林(Random Forest)算法建立了分類模型。最後,他們選了31個微生物標誌來做為診斷用的特徵。


這31個微生物標誌,包括了10個微生物途徑、9個細菌、2個真菌、3個病毒、2個古菌、5個酶和基因,他們將收集來的資料拿來測試,結果發現,這個診斷模型的準確度極高,準確率達到82%、靈敏度91%、特異性73%。


比較可惜的是,研究團隊沒有測試未知樣本。這意味著,如果想要用這個診斷模型,還必須先測試未知樣本才能知道。

不過,究竟ASD患者腸道菌相與眾不同,是ASD的果還是因?我們已知ASD患者多半都相當偏食,而這個偏食的行為,當然也會對腸道菌相發生影響;另外,許多「ASD基因」都是跟神經發育有關的,這當然也會對腸道神經系統(我們的「第二大腦」)發生影響,包括神經系統能夠分泌的物質、腸道運動的情形,這些當然也會影響到腸道的環境,也就對腸道菌產生影響。


當然,腸道神經系統與大腦神經系統之間有非常多的互動,所以也不能排除大腦神經系統對腸道的影響。


總而言之,以目前的資料看來,到底ASD患者腸道菌相的問題是ASD的因還是果,還無法下定論。如果可以從出生開始就追蹤高風險嬰兒(父母雙方都是ASD、父或母一方是ASD)的腸道微生物變化,結合基因體學、代謝體學一起研究,再配合臨床追蹤,或許可以更清楚了解ASD與腸道菌相之間的因果關係,也能進一步確認診斷系統的可用性。


參考文獻:


Su, Q., Wong, O. W. H., Lu, W., Wan, Y., Zhang, L., Xu, W., Li, M. K. T., Liu, C., Cheung, C. P., Ching, J. Y. L., Cheong, P. K., Leung, T. F., Chan, S., Leung, P., Chan, F. K. L., & Ng, S. C. (2024). Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder. Nature Microbiology. https://doi.org/10.1038/s41564-024-01739-1


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