甘氨酸聯合多種酰基肉堿在孤獨癥譜系障礙兒童中的識別價值*

涂相文,張 峰,陳俊坤

贛州市婦幼保健院:1.優生遺傳實驗科;2.兒童神經康復科,江西贛州 341000

孤獨癥譜系障礙(ASD)是一種高度異質性的神經發育障礙[1],嚴重危害兒童身心健康,它的特點是溝通障礙和社交技能缺陷,主要表現為社會交互缺陷、交流障礙、興趣狹隘、重復和刻板行為[2]。ASD的患病率最近幾年逐步上升,已成為國際上范圍內公共衛生難題[3]。ASD病因尚不明確,早期采取適當的干預措施,可改善溝通和社會行為,對ASD患者及其家人的健康有積極影響[4]。因此,ASD的早期識別尤為重要。然而,由于ASD發病較早,起病隱匿,診斷方法主要基于醫生對患者的行為學觀察及各項評價量表的臨床行為評估[5-6],且缺乏有效的輔助檢查手段,這使得ASD的識別與診斷存在一定困難。部分學者探究生化指標如血清氧化甾醇水平、血液戊二酰肉堿和C26水平、維生素D、葉酸等[7-10]與ASD的相關性。雖然ASD的發病機制尚不明確,但多項研究提供了神經信號傳導及線粒體功能異常與ASD相關的證據[11]。甘氨酸(GLY)是一種除γ氨基丁酸外最重要的抑制性神經遞質[12],酰基肉堿則與線粒體功能及氧化應激相關[13]。GLY聯合多種酰基肉堿在2～4歲ASD兒童識別的應用研究鮮見報道,本研究旨在探討GLY聯合多種酰基肉堿指標在ASD早期識別的應用價值,為臨床對ASD兒童早期干預提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料 以2020年1月至2022年12月在本院兒童神經康復科診斷為ASD的患兒為ASD組。納入標準:按照《精神障礙診斷與統計手冊》(DSM-V)診斷標準,并通過CARS孤獨癥診斷量表、Gesell發育商評估、適應性行為評測等輔助檢查[5]后確診的2～4歲ASD患兒。排除標準:(1)染色體異常等遺傳性疾病、遺傳代謝性疾病及其他代謝功能障礙性疾病;(2)其他非ASD神經發育障礙性疾病;(3)存在肢體發育異常、聽力障礙;(4)病史不明及實驗室數據不完整。按照上述標準,共123例ASD患兒納入研究,其中男111例,女12例。以同期56例2～4歲健康兒童為對照組,其中男45例,女11例。對照組為排除代謝性、基礎性疾病的兒童。本研究方案符合赫爾辛基宣言,所有入選兒童監護人均簽署知情同意書,并獲得了本院倫理審查委員會的批準。

1.2方法 采集入選兒童手指或足底末梢血滴于濾紙片,每張濾紙片不少于3個血斑,血斑自然滲透無污染。血斑經過打孔儀(Panthera-Puncher TM9)打孔置于微孔板孔洞中,經非衍生法進行前處理后利用串聯質譜儀(Waters TQD)檢測血斑中指標。(1)氨基酸:丙氨酸(ALA)、GLY、鳥氨酸(ORN)、纈氨酸(VAL)、甲硫氨酸(MET)、亮氨酸(LEU);(2)肉堿及多種酰基肉堿:游離肉堿(C0)、乙酰肉堿(C2)、丙酰肉堿(C3)、丁酰肉堿(C4)、異戊酰肉堿(C5)、3-羥基-異戊酰肉堿(C5OH)、己酰肉堿(C6)、辛酰肉堿(C8)、癸酰肉堿(C10)、戊二酰肉堿(C5DC)、十二碳酰肉堿(C12)、十四碳酰肉堿(C14)、十四碳烯酰肉堿(C14:1)、十六碳酰肉堿(C16)、十八碳酰肉堿(C18)。試劑盒采用PerkinElmer公司生產的NeoBaseTMNon-derivatized MSMS Kit。兩組兒童臨床及實驗室資料來自醫院病歷管理系統及實驗室信息系統。

2 結 果

2.1ASD患兒與健康兒童氨基酸及肉堿指標對比 ASD組與對照組性別、月齡比較,差異無統計學意義(P>0.05)。兩組氨基酸水平比較,ASD組ALA、GLY、ORN低于對照組,ASD組VAL高于對照組,差異有統計學意義(P<0.05)。兩組酰基肉堿水平比較:ASD組C0、C5OH、C8、C10水平高于對照組,ASD組C5、C5DC、C12、C14、C14:1、C16、C18低于對照組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組氨基酸及肉堿指標對比[n/n或或M(P25,P75)]

2.2單因素和多因素Logistic回歸分析ASD早期識別的獨立影響因素 將單因素分析中P<0.05的指標納入多因素分析,結果顯示,C5OH、C12、C16、GLY是ASD的獨立影響因素(P<0.05)。見表2、3。

表2 單因素分析結果

表3 多因素分析結果

2.3GLY聯合多種酰基肉堿對ASD早期識別價值 ROC曲線分析結果顯示,GLY聯合多種酰基肉堿早期識別ASD的曲線下面積(AUC)為0.957,靈敏度為0.959,特異度為0.853。見圖1和表4。

圖1 GLY聯合多種酰基肉堿對ASD早期識別的ROC曲線

表4 各指標早期識別ASD的效能

3 討 論

ASD是一種發育早期出現的神經發育障礙,通常3歲以內起病,ASD患者會出現不同程度的智力低下、社交能力缺陷、發育遲緩等,給家庭及社會造成嚴重負擔[14]。有研究報道,ASD患病率逐年遞增,2019-2020年美國兒童和青少年ASD患病率3.14%,男孩的患病率為4.64%,女孩的患病率為1.56%[15];一項多中心研究顯示,6～12歲兒童ASD的患病率為0.7%,男孩患病率約為女孩3.2倍[16]。目前ASD還沒有確切的治愈辦法,并且自閉癥的發病機制仍不明確,但研究人員對ASD的環境與遺傳風險因素進行研究[17],以期早期識別診斷,采取適當的康復訓練措施,促使ASD兒童在成長過程中癥狀得到改善[18]。

GLY是一種廣泛存在于中樞神經系統的抑制性神經遞質,在人體節律性運動、痛覺信息傳導、大腦聽覺信息處理等生理功能中具有極其重要的作用[12]。同時,ASD是一種神經發展性障礙,存在一定的睡眠問題,常常現出異常的腦電波和異常的睡眠/清醒模式,高水平的GLY作為抑制性神經遞質具有改善睡眠、調節人體節律性的作用。此外,GLY信號轉導與社會和認知障礙存在相關聯系[19],有研究報道,GLY抑制性神經遞質及其信號的傳導在發育過程中起作用[20],且這種信號轉導的改變與成年期的病理相關[21],由此推測,ASD早期的神經發育障礙可能受到GLY信號轉導的影響,且這種信號轉導某種程度上影響ASD遠期預后。另外,文獻[22-23]的研究也證實了這種假說,興奮性/抑制性神經遞質比值失衡是ASD的異常神經發育的一種潛在病理機制。研究人員在ASD患者中發現X連鎖甘氨酸受體(GLYR)α2亞基基因突變[21],突變的受體功能障礙直接影響GLY信號轉導。這些證據提示,GLY參與的抑制性神經遞質與ASD神經發育障礙有關,低水平GLY是ASD的一個潛在風險因素。本研究多因素Logistic回歸分析顯示,GLY水平是ASD的獨立影響因素(P<0.05),ASD組GLY水平顯著低于對照組(P<0.05),可能因為GLY水平降低會導致抑制性神經遞質及多項生理功能的改變,與ASD早期神經發育及預后有潛在的聯系。

酰基肉堿是脂肪酸代謝中間物質,它的主要功能是將長鏈脂肪酸運輸到線粒體內,從而參與β氧化能量代謝過程[24]。目前普遍認為遺傳因素是ASD重要因素之一,有些研究闡明了ASD與線粒體基因改變,如調節線粒體功能的線粒體DNA基因突變或核基因的缺失或突變[25],說明ASD與線粒體功能高度相關,線粒體功能的缺陷是ASD因素之一。脂肪酸的β氧化發生在線粒體中,當線粒體功能障礙導致多種酰基肉堿代謝異常,目前對這種線粒體代謝異常機制并不明確,但是多項研究提供了ASD脂肪酸代謝異常的證據。例如,ASD患者C5DC、C26水平顯著降低,可作為ASD診斷的潛在標志物[8];另一項研究發現,ASD患者出現包括C5OH及長鏈酰基肉堿在內的多種酰基肉堿升高[26];也有研究發現,C5OH等多種酰基肉堿在ASD的代謝異常[27]。酰基肉堿包括短鏈(2～5碳長)、中鏈(6～12碳長)和長鏈(>12碳長),本研究ASD組長鏈酰基肉堿C14、C16、C18低于對照組(P<0.05),長鏈脂肪酸通過肉堿轉運蛋白進入線粒體基質中,長鏈酰基肉堿降低會導致人體供能障礙,在兒童發育的關鍵階段能量供應不足及細胞中脂質沉積是ASD的一個風險因素。此外,本研究中鏈酰基肉堿C8、C10高于對照組,C12則相反,差異均有統計學意義(P<0.05);兩組短鏈酰基肉堿C5低于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05),這些中短鏈酰基肉堿代謝異常導致的有機酸異常蓄積對神經系統是有害的。多因素Logistic分析結果顯示,C5OH、C12、C16是ASD的獨立影響因素,這3項指標中C12及C16屬于中長鏈脂肪酸,C5OH增高可導致生物素缺乏中間代謝產物存在異常有機酸蓄積,因此3項指標包含脂肪酸氧化功能及有機酸蓄積,與兒童早期神經發育密切相關,在一定程度上代表ASD的高風險因素。

綜上所述,GLY聯合C5OH、C12、C16對2～4歲ASD兒童有較好的識別價值,雖然ASD發病機制仍不明確,但探討ASD兒童氨基酸及肉堿代謝,以及分析ASD早期識別的風險因素,可為臨床對ASD早期干預提供參考,對ASD及早康復治療具有重要的意義。本研究,受檢測限制部分氨基酸及肉堿未出現在本研究,同時樣本量受限存在一定的局限性,今后將繼續積累資料進行多中心研究。