研究表明，婴儿早期微生物组组成的差异可以预示自闭症和其他神经发育障碍的未来发病，这突显了肠道-大脑连接的重要性。早期干预自闭症筛查可以通过关注微生物组来增强，微生物组显示出识别与神经发育障碍相关的早期失衡的潜力。
研究人员发现，婴儿肠道微生物和代谢物的差异可能在症状和诊断出现前几年就已经存在。这种新方法可以为未来的筛查和治疗提供信息，强调了早期儿童微生物组健康对长期神经发育的影响。
早期自闭症筛查和研究需求
早期筛查神经发育障碍如自闭症对于帮助儿童发展必要的生活技能至关重要。美国儿科学会建议筛查所有儿童的发育迟缓，特别是早产或低出生体重的儿童。然而，美国预防服务工作组强调需要进一步研究以验证当前自闭症筛查方法的有效性。这些方法通常依赖于发育里程碑的清单和观察到的行为，这些行为可能在关键发育阶段已经错过之后才变得明显。
开发新的诊断工具
研究人员和临床医生正在努力开发简单可靠的工具，可以在症状明显之前识别某种疾病的早期迹象或风险因素。虽然早期筛查可能导致过度诊断的风险，但了解儿童的发展需求可以帮助家庭更早地获得解决这些需求的资源。我们是研究微生物组在多种条件（如精神疾病、自身免疫、肥胖、早产等）中作用的研究人员。在我们最近对瑞典儿童的研究中，我们发现婴儿肠道中的微生物及其产生的代谢物（存在于粪便和脐带血中）可以帮助筛查儿童患自闭症等神经发育障碍的风险。这些差异最早可在出生或一岁内检测到。这些标志物平均在儿童确诊前十年就已显现。
肠道微生物作为潜在的生物标志物
生物标志物是生物学指标，如血液、粪便或其他类型样本中的基因、蛋白质或代谢物，它们在某个时间点信号某种条件的存在。目前尚无已知的自闭症生物标志物。寻找生物标志物的努力主要受到自闭症有多种潜在路径的阻碍，而且研究人员往往忽视这些原因如何作为一个整体共同作用。一种潜在的神经发育障碍（如自闭症）的生物标志物是肠道微生物。肠道与大脑之间的联系，即肠道-大脑轴，是科学家们非常感兴趣的领域。肠道微生物在健康中起着重要作用，包括免疫功能、神经递质平衡、消化健康等。
许多工作围绕绘制基于年龄和器官系统的“异常”微生物组进行了研究。研究表明，微生物组具有足够的个性化，以至于它可以比遗传学更好地区分两个人或两个家庭，这些差异从生命早期就开始出现。微生物组在童年期间经历了巨大的变化，它塑造并被免疫系统塑造，受生活变化和事件的影响。它还受遗传、环境、生活方式、感染和药物等因素的影响。
微生物失衡与神经发育
腹泻、疼痛和便秘等胃肠道症状在患有自闭症和注意力缺陷多动障碍（ADHD）的儿童中很常见，多达30%至70%的自闭症患者同时被诊断为功能性胃肠道疾病。未治疗的胃肠道问题也可能导致这些儿童出现额外的睡眠和行为障碍。一项小型试点研究发现，患有自闭症的儿童在接受健康微生物移植后，胃肠道和自闭症相关症状有所改善，一些益处持续长达两年。你的肠道和大脑之间有着紧密的联系。
然而，大多数关于微生物组和神经发育障碍的研究仅限于已经被诊断为ADHD、自闭症或其他条件的人，这些研究结果往往不一致。这些限制提出了一个重要的问题：微生物组是否在自闭症和其他神经发育障碍的发展中起直接作用，还是微生物组组成的变化是这些条件的结果？一些研究认为微生物组与未来自闭症的发生几乎没有或没有关联。然而，这些研究有一个显著的局限性：它们没有检查诊断或症状出现之前的微生物失衡。相反，这些研究集中在已经诊断为自闭症的儿童上，将其与他们的兄弟姐妹和无关的正常儿童进行比较。在大多数情况下，饮食数据和样本是在诊断后的几年收集的，这意味着研究无法测试微生物失衡是否导致自闭症。
通过微生物研究进行早期检测
我们想知道，在儿童被诊断或表现出自闭症或其他条件的症状之前，研究他们体内的细菌是否能给我们提供关于其神经发育的线索。因此，我们检查了参与一项名为“东南瑞典所有婴儿”的正在进行的研究的参与者在大约1岁时收集的脐带血和粪便样本，该研究追踪了约17,000名1997年至1999年间出生的儿童及其父母的健康状况。我们从这些儿童出生时就开始跟踪，其中近1,200人在23岁时被诊断为神经发育障碍。
我们发现，在神经发育障碍的症状（如胃肠道不适、烦躁和睡眠问题）以及正式医学诊断出现之前，细菌组成和代谢物水平存在显著差异。这些差异涉及多种条件，包括自闭症、ADHD和言语障碍。接下来，我们将细菌与神经递质（帮助脑细胞通信的化学信号）和核黄素及维生素B等维生素联系起来。鉴于先前对已被诊断为神经发育障碍的儿童和成人进行的研究，我们预计会发现有和没有神经发育障碍的儿童之间的微生物组组成和健康存在差异。
但我们惊讶地发现这些差异出现得如此之早。我们在大约1岁时收集的儿童尿布中的粪便和出生时收集的脐带血中发现了影响免疫和大脑健康的微生物和代谢物的变异性。研究人员发现，Akkermansia muciniphila的失衡与后来的神经发育障碍的发展有关。重复使用抗生素可能对儿童在这个脆弱时期产生重大影响，这表明微生物组学家所谓的微生物失衡（dysbiosis）。同样，我们发现反复耳部感染与自闭症的发病率增加两倍有关。反复使用抗生素且存在微生物失衡的儿童更有可能发展为自闭症。具体来说，缺乏与心理健康和生活质量相关的Coprococcus comes，以及对抗生素耐药性的Citrobacter增多，加上反复使用抗生素的儿童，患神经发育障碍的可能性是其他儿童的两到四倍。
抗生素对于治疗儿童的某些细菌感染是必要的，我们强调我们的发现并不意味着应避免使用抗生素。如果儿科医生认为有必要并开具处方，家长应使用抗生素。然而，我们的研究表明，儿童在早期反复使用抗生素可能表明潜在的免疫功能障碍或脑发育受损，这些都可能受到肠道微生物组的影响。无论如何，重要的是考虑儿童在服用抗生素后是否可以从恢复肠道微生物的治疗中受益，这是我们正在积极研究的一个领域。另一个在后来被诊断为神经发育障碍的儿童中观察到的微生物失衡是Akkermansia muciniphila的减少，这种细菌强化肠道内壁，与对神经系统健康至关重要的神经递质有关。
即使考虑到可能影响肠道微生物组成的因素，如分娩方式和母乳喂养，不平衡细菌与未来诊断之间的关系仍然存在。这些失衡平均在自闭症、ADHD或智力障碍诊断前13至14年出现，驳斥了肠道微生物失衡源于饮食的假设。我们发现，未来患自闭症的新生儿的脐带血中脂质和胆汁酸耗尽。这些化合物为有益细菌提供营养，帮助维持免疫平衡，并影响大脑中的神经递质系统和信号通路。
儿科护理中的微生物组筛查
微生物组筛查在常规儿童保健中并不常见。然而，我们的发现表明，在儿童早期发展的关键时期检测有益和有害细菌的失衡可以为临床医生和家庭提供重要的见解。在微生物组筛查成为儿科护理的标准部分之前还有很长的路要走。研究人员仍需要验证用于分析和解释临床微生物组数据的方法。此外，尚不清楚儿童在世界各地的细菌差异如何随时间变化——不仅仅是哪些细菌存在或缺失，还包括它们如何塑造免疫反应和代谢。然而，我们的发现证实了越来越多的证据，即早期肠道微生物组在塑造神经发育中起着关键作用。
撰稿人：* Angelica P. Ahrens，佛罗里达大学数据科学和微生物学助理研究员 * Eric W. Triplett，佛罗里达大学微生物学和细胞科学教授兼系主任 * Johnny Ludvigsson，林雪平大学生物医学和临床科学名誉教授
改编自最初发表在《对话》上的文章。
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