Cell|颠覆,肠道微生物与自闭症无因果关系,自闭症患者的肠道菌群差异,只是因饮食偏好!


孤独症谱系障碍(ASD)是一种以社交障碍与兴趣狭窄为主要特征的神经发育障碍性疾病,是目前全球患病人数增长最快的严重疾病之一,已成为严重影响生存质量,影响人口健康的重大公共卫生问题。现有的研究认为,遗传与环境的相互作用可能是孤独症发生的重要方式,但具体分子机制尚不能明确。


早期有一些研究表明,像其他疾病一样,「肠道菌群」可能对自闭症发病机制有所贡献。这是因为观察到某些类型的肠道微生物在自闭症患者中出现差异。

然而,2021年11月,同样发表于Cell期刊的题为“Autism-related dietary preferences mediate autism gut microbiome associations”的文章对已有的孤独症与肠道菌群研究提出质疑,引起广泛讨论。作为一项大型的ASD患者粪便宏基因组研究,作者整合了其他表型/临床数据,希望寻找各种因素与ASD症状的关联。作者最后指出,ASD患者肠道菌群的差异可能反映了与诊断特征相关的饮食偏好。

在这项研究中,研究人员分析了247名2至17岁儿童的粪便样本。这些样本来自99名确诊的自闭症儿童、51名自闭症儿童的正常兄弟姐妹,以及97名与自闭症无关的正常儿童。


通过宏基因组测序分析了这些粪便样本,并且这个研究还考虑了饮食、年龄与性别差异,因为肠道菌群受环境影响很大,因此研究人员设计了两个对照组,分别是自闭症儿童患者的正常兄弟姐妹,以及与自闭症无关的正常儿童。

1、与年龄、粪便和饮食特征相比,ASD的诊断与肠道菌群关联较弱

作者使用Microba Community Profiler v2.0.2参考Microba Genome Database (MGDB) v2.0.0获得物种概况,使用Microba Gene and Pathway Profiler (MGPP) v0.1.0获得基因和通路丰度定量工具,在其他特征作为协变量进行模型调整后,评估了ASD诊断中与菌群相关的表型。与年龄、粪便粘稠度和饮食特征相比,ASD的诊断与肠道菌群物种和基因水平上的关联较弱。

2、差异分类菌群:Romboutsia timonensis

作者使用了ANCOM v2.1 对count数据进行加对数比转换(additive-log-ratio transformation)(offset = 1),用于寻找差异分类群。比较ASD与SIB、UNR组(协变量:年龄、性别和饮食PC1-3),发现 Romboutsia timonensis 在常规检测阈值( 0.7)显示出ASD组的丰度显著降低。值得注意的是,结果并未复现已有报道的普氏菌属、厚壁菌门、梭菌群和双歧杆菌属等与ASD的关联,作者认为可能与采样偏差、测序技术和分析方式不同有关。整体的功能分析中未发现显著关联。

最后作者进一步鉴定了R. timonensis 中与ASD相关的特定基因和通路,发现6个存在显著差异的基因,功能涉及氨基酸的代谢(L-谷氨酰胺,L-赖氨酸,L-甲硫氨酸和L-苏氨酸),嘌呤和嘧啶代谢,碳水化合物代谢,以及细菌孢子萌发和dsDNA分解。

3. 饮食多样性介导ASD与肠道菌群的关联

为探究饮食对ASD的影响,研究者对三组儿童进行饮食检测和胃肠道症状评估,并将其与粪便肠道菌群进行关联分析,结果发现,ASD组饮食多样性明显低于SIB和UNR组,胃肠道严重程度与儿童的饮食多样性呈负相关关系,即儿童饮食多样性越差,胃肠道症状严重程度越高。(编者说,我们一直以来强调从饮食结构调整入手增加食物的多样性,尤其是产丁酸盐的纤维素食物多多益善。而绿色蔬菜通常是被儿童摄入最少的,有些儿童甚至不吃任何叶菜)。饮食多样性与肠道菌群多样性存在明显的正相关关系。结果回归分析结果发现,饮食与年龄、性别、粪便均一性等互为预测因子。

4.行为和偏好位于饮食和菌群多样性减少的上游

为了研究孤独症诊断中的行为因子是否是偏食挑食、饮食多样性和菌群多样性下降的上游,研究者利用来自孤独症、注意力缺陷多动障碍和抽动障碍(以下称为 ASD-ADHD-TS)的交叉特征分析的汇总统计数据来生成多基因评分 (PGS),用于限制和重复行为的评估。

结果发现,ASD-ADHD-TS的PGS与饮食多样性降低之间存在边际关联,但与菌群多样性无关;此外,将这些结果与ADOS(ASD诊断评分)进行比较发现,PGS评分与社交影响评分显著相关,说明社交影响与饮食多样性存在显著关联。相比之下,研究者没有发现饮食偏好和菌群多样性与ASD相关特征(如焦虑等)之间存在联系。

总的来说,作者认为ASD相关的行为和偏好导致饮食多样性减少,从而介导了ASD与肠道菌群的关系。与菌群多样性相比,所有心理评分指标都与饮食多样性具有更显著的相关性。同时作者又指出:不排除下游的菌群效应也可以反馈和影响行为的可能性。

参考文献:

Yap et al., Autism-related dietary preferences mediate autism-gut microbiome associations, Cell (2021).

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