自闭症谱系障碍儿童肠道微生物群相关表位的改变

文章发布于：2023-09-25 07:57:08

背景

自闭症谱系障碍(ASD)影响了1%的儿童，并且无法治愈。胃肠道(GI)问题在ASD儿童中很常见，尽管已知肠道微生物群通过肠-脑轴在ASD中起重要作用，但具体机制尚不清楚。最近的证据表明，肠道微生物群可能通过免疫和炎症介导的途径参与ASD的发病机制。在这里，我们从有或没有胃肠道问题的ASD儿童和典型发育(TD)儿童的粪便样本中发现了来自肠道微生物群的潜在免疫原性表位。

方法

通过对43名ASD儿童(19名有胃肠道病变，24名没有胃肠道病变)和31名性别和年龄匹配的典型发育(TD)儿童的粪便样本进行测序，确定了候选肠道微生物群相关表位(MEs)。根据预测性人类免疫表位数据库筛选潜在的免疫原性表位。比较三组儿童候选MEs的组成和丰度。

结果

患有胃肠道问题的ASD儿童的MEs明显比TD儿童的MEs更加多样化。ME组成可以区分三组儿童。我们发现34个MEs在ASD儿童中明显高于或低于TD儿童，大多数(29/34)MEs的差异在ASD中减少，并与肠道IgA水平异常和肠道微生物群组成改变有关，这些MEs受年龄、性别和胃肠道问题等临床因素的影响有限，其中11个MEs是具有强烈T或B细胞反应的病原微生物肽。9个MEs与与自身免疫性疾病发生相关的人类自身蛋白的肽具有高度同源性，引发对造血干细胞的免疫攻击并抑制抗原结合。我们还发现5种MEs在ASD中丰度增加，包括3种人类自身蛋白，间隙连接α -1 (GJA1)，配对盒蛋白Pax-3 (PAX3)和与癌症相关的眼睛缺失同源1异构体4 (EYA1)，以及与单核增生李斯特菌病原菌李斯特菌溶菌素O肽同源的ME在ASD儿童中与TD儿童相比显著增加。

我们的研究结果表明，ASD患儿肠道中MEs组成异常，并且MEs组成异常与肠道IgA水平异常和肠道微生物群组成改变有关，这种异常也提示ASD患儿肠道免疫可能存在异常;总的来说，34个MEs被确定为ASD的潜在生物标志物，并且MEs的改变可能导致ASD儿童肠道免疫和/或体内平衡异常。对这些MEs的进一步研究可能会促进我们对ASD发病机制的理解。

自闭症谱系障碍(ASDs)影响了超过1%的美国儿童(Zablotsky, 2015)，目前还没有有效的治疗方法。胃肠道(GI)问题在ASD患者中很常见(Kang et al.， 2014)。众所周知，肠道微生物群与包括ASD在内的许多神经系统疾病的发病机制(Vuong and Hsiao, 2017)通过“肠-脑”轴存在联系(Sharon, 2016)。然而，肠道和大脑之间沟通的确切机制尚不清楚。越来越多的证据表明，肠道微生物群组成通过免疫和炎症介导的机制在asd的发病机制中发挥作用(Fung等，2017)。母体免疫激活(MIA)小鼠模型通常用于研究环境、免疫系统和神经系统疾病之间的联系(Hsiao, 2012)，在该模型中，怀孕小鼠在妊娠中期被给予强效免疫激活剂。值得注意的是，MIA母亲所生的幼崽表现出类似自闭症的行为(Careaga等人，2017)，MIA小鼠的肠道微生物群可以直接诱导正常小鼠后代的神经发育异常(Kim, 2017)。此外，将正常发育(TD)儿童的肠道微生物群移植到ASD儿童身上，可以改善胃肠道问题和ASD症状(Kang, 2017)。因此，迫切需要系统地分析ASD儿童肠道微生物群的功能组成，特别是可能调节免疫的微生物群，以确定可能参与ASD病理的微生物群。

宏基因组测序允许分析样本中存在的所有基因组的DNA序列片段，非常适合分析未分离的微生物群，并可以对微生物群落的身份和功能进行样本间比较。在这里，我们对有或没有胃肠道病变的ASD儿童和TD儿童的粪便样本进行了宏基因组测序，以鉴定对免疫系统有潜在影响的肠道微生物群相关表位(MEs)。在ASD和TD儿童中，预测MEs的组成和丰度存在许多显著差异。这里获得的信息将促进我们对ASD儿童肠道微生物群、免疫和病理之间功能关系的理解。