《Brain, Behavior, & Immunity - Health》：Increased inflammatory cytokines in the temporal cortex in autism spectrum disorder.
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免疫与神经炎症过程的改变在自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）等神经发育障碍中已有明确证据。尽管既往研究通过脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）和血浆/血清样本发现ASD患者与对照组之间的细胞因子（
免疫与神经炎症过程的改变在自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）等神经发育障碍中已有明确证据。尽管既往研究通过脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）和血浆/血清样本发现ASD患者与对照组之间的细胞因子（cytokine）水平存在差异，但死后人脑组织中细胞因子的特异性变化仍缺乏充分表征。颞上回（superior temporal gyrus, STG）参与社会交流与感觉处理，且在ASD中受累，是研究免疫相关差异的合适脑区，此前尚未被研究。研究人员在46例死后病例的STG组织中检测了神经免疫谱：ASD组17例，神经典型对照组29例。新鲜冷冻样本通过活检打孔器采集，并使用多重微球免疫分析法（multiplexed bead immunoassays）定量检测细胞因子、趋化因子（chemokine）和生长因子（growth factor）。与对照组相比，ASD病例中炎症性细胞因子白细胞介素（interleukin, IL）-1α、IL-8、IL-18、FMS样酪氨酸激酶3配体（FLT-3L）、成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）、单核细胞趋化蛋白-3（MCP-3）、血小板衍生生长因子-AA（PDGF-AA）和生长调节致癌基因α（GROα）水平显著升高。相反，ASD中RANTES、干扰素α2（IFNα2）和IL-4水平显著降低。总体而言，ASD呈现独特的STG细胞因子谱，促炎性细胞因子水平升高而缺乏免疫调节平衡。这些数据凸显了ASD等神经发育障碍中独特的神经免疫通路，为潜在治疗靶点提供了见解。
一、研究背景与目的
自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）是一种常见的神经发育障碍性疾病，近二十年来其发病率和公众认知度持续上升。尽管已有证据表明多种遗传和环境因素共同参与ASD的发病，但其确切病因和病理生理机制仍不清楚。免疫功能障碍假说认为，细胞因子失衡可能干扰神经发育或慢性损害脑功能。细胞因子及其受体在发育过程中由神经元和胶质细胞表达，影响神经祖细胞分化、神经元迁移、轴突导向、神经营养因子分泌、长时程增强和突触可塑性等生理过程，进而影响认知、学习与记忆功能。值得注意的是，细胞因子仅在狭窄的生理稳态范围内发挥作用，任何超出或低于生理水平的偏差都可能导致功能与连接性损伤。
既往大量研究检测了血浆、血清和脑脊液（cerebrospinal fluid, CSF）中的细胞因子水平以表征神经发育和精神疾病的免疫谱。荟萃分析显示，ASD个体外周血中多种细胞因子水平升高，包括白细胞介素（interleukin, IL）-1β、IL-6、IL-8、干扰素（interferon, IFN）γ和单核细胞趋化蛋白（monocyte chemoattractant protein, MCP）-1，而转化生长因子（transforming growth factor, TGF）β1水平降低。然而，血浆和CSF中的细胞因子水平能否反映大脑本身的神经炎症过程，仍存在知识空白。
颞上回（superior temporal gyrus, STG）参与感觉整合和社会情绪处理，在整合广泛信息以理解周围世界方面发挥关键作用。结构和功能影像学研究长期将STG与ASD联系起来。对ASD个体STG死后脑样本的转录组分析揭示了突触信号、热休克蛋白相关通路、RNA剪接以及AP-1介导的信号和胰岛素/胰岛素样生长因子-1信号通路的神经元特异性改变。机制建模提示炎症与STG神经元中的ASD存在直接联系，但这些基因表达研究未识别或分析可能参与STG神经免疫过程的具体基因或细胞因子介质。
鉴于细胞因子在神经发育中的生物学和治疗重要性，有必要确定神经发育障碍患者脑内细胞因子谱与对照组之间的重叠或差异。本研究旨在通过定量检测ASD个体STG中促炎性细胞因子、趋化因子和生长因子的水平，识别ASD相较于神经典型对照组改变的特异性生物标志物谱。
二、研究设计与方法
研究人员从自闭症组织项目（现为自闭症脑网络）和加州大学戴维斯分校M.I.N.D.研究所脑生物库获取了46例个体的新鲜冷冻STG标本，包括神经典型对照组（CTRL，n=29，24男/5女）和ASD组（n=17，14男/3女）。诊断通过医疗记录、近亲访谈/问卷和标准化评估（包括改良版自闭症诊断访谈修订版）综合确定，对照组无重大神经或精神疾病诊断。
组织样本使用2mm活检打孔器从STG采集，深度2至3mm，机械匀浆后离心取上清。研究人员使用Luminex多重磁珠免疫分析法（Millipore Sigma，美国）检测48种细胞因子和趋化因子浓度，并使用二喹啉甲酸（bicinchoninic acid, BCA）法测定总蛋白用于标准化。检测率超过60%的分析物纳入分析，低于最低检测限的值以MLD/2赋值。Shapiro-Wilk检验评估数据正态性，Kruskal-Wallis秩和检验比较非参数数据，ANOVA分析参数数据，采用Sidak多重比较校正，校正后p<0.05视为统计学显著。研究人员还构建了Pearson r相关矩阵（r>0.8或r<-0.8），并拟合多元线性回归模型评估年龄、性别和死后间隔（postmortem interval, PMI）对细胞因子浓度的潜在混杂影响，以及多元逻辑回归模型评估细胞因子与ASD诊断的关联。
三、研究结果
STG区域细胞因子水平在ASD与对照组间存在差异
在48种检测的分析物中，17种因检测率不足60%被排除。在剩余分析物中，ASD组相较于对照组显著升高的细胞因子包括：IL-1α（p<0.0001）、IL-18（p<0.0001）、FLT-3L（p<0.0001）、GROα（p=0.0019）、G-CSF（p=0.0080）、MCP-3（p=0.0104）、IL-8（p=0.015）、PDGF-AA（p=0.0200）、M-CSF（p=0.046）和FGF-2（p=0.0469）。相反，ASD组RANTES（p=0.0035）、IFNα2（p=0.0065）和IL-4（p=0.016）水平显著降低。
细胞因子相关模式在ASD中发生改变
对照组中，IL-6与IL-8（r=0.801）和IL-10（r=0.945）强正相关；MIP-1β与MCP-1相关系数为0.845；IP-10与IL-15（r=0.842）和CXCL9（r=0.990）强相关。ASD样本中，IP-10与CXCL9的相关性保持（r=0.992），但对照组中的其他强相关性消失，同时出现新的相关性：IL-6与MCP-1（r=0.965）、CXCL9（r=0.952）和IP-10（r=0.940）相关；sCD40L与G-CSF（r=0.863）、MCP-1（r=0.902）和MCP-3（r=0.965）强相关。对照组和ASD组均未观察到强负相关（r<-0.8）。
混杂因素评估
多元线性回归分析显示，少数细胞因子与年龄或性别相关；IL-18、IP-10、MCP-1、TGFα、IL-5和EGF与PMI相关，提示组织采集间隔可能对细胞因子浓度变异有贡献，但校正R2较小，这些因素对细胞因子浓度变化的贡献可能较小。
逻辑回归分析
较高的IL-1α、IL-1RA、IL-9、MCP-3、M-CSF、PDGF-AA和FGF-2水平与ASD诊断几率增加相关，而较高的IL-4水平与ASD诊断几率降低相关。
四、讨论与结论
本研究发现ASD个体STG中IL-1家族细胞因子（IL-1α和IL-18）、FLT-3L、M-CSF、G-CSF、MCP-3、FGF-2、PDGF-AA、IL-8和GROα水平升高，但未观察到IL-10等调节性细胞因子的代偿性变化，提示ASD中缺乏免疫调节控制，导致以净炎症信号为主的免疫环境。这种免疫调节失衡在ASD的血浆和回肠、结肠等其他组织中也有报道。
既往研究在ASD的小脑、前扣带回和额叶皮层等脑区也报道了促炎性细胞因子水平升高。IL-1家族在ASD中的遗传缺陷已有报道，包括编码IL-1受体辅助蛋白样1（IL1RAPL1）和IL-1受体辅助蛋白（IL-1RAcP）的基因，这些是介导细胞黏附和谷氨酸能突触组分募集的突触组织蛋白。IL-1和IL-18受体复合物及信号传导的相似性提示它们在ASD中介导相似效应。IL-8在ASD的血清、CSF和脑组织中均检测到升高，且出生后前三周血清IL-8升高可预测较差的神经发育结局。FLT-3L在ASD的CSF中升高，与树突状细胞功能相关；M-CSF升高可导致小胶质细胞活化和增殖，且与ASD儿童语言能力负相关；G-CSF在ASD脐带血血浆中升高并持续至青春期早期。FGF-2促进神经祖细胞和星形胶质细胞增殖，PDGF调节多能祖细胞，MCP-3由星形胶质细胞产生并激活小胶质细胞。这些神经炎症介质在早期脑发育、突触形成和神经元网络重组中发挥多种作用，其紊乱可能促进ASD发病。
IL-4水平降低可能反映ASD中调节小胶质细胞活化和星形胶质细胞反应的能力下降，导致持续的神经炎症状态。RANTES在ASD中降低，但其在神经发育中的作用尚不清楚。
研究局限性包括死后脑研究固有的变异性（死因、合并症、PMI、用药史等），PMI仅对IL-18有轻微影响；缺乏用药数据；未纳入直接行为数据；女性样本占比少；仅聚焦STG单一脑区。未来研究应扩展至多个脑区，将细胞因子水平映射至特定细胞类型，并与临床特征和全生命周期关联。
研究结论：与对照组相比，ASD个体STG中细胞因子和趋化因子水平升高。ASD大脑呈现促炎性细胞因子谱增加但缺乏调节性细胞因子的代偿性变化，提示向神经炎症的显著偏移而远离稳态。细胞因子变化可能代表有害、适应性或中性结局（或三者兼有），取决于其在脑中发生的时间和位置。确定升高的细胞因子与ASD神经病理学之间的关系需要在全生命周期中以区域特异性方式进行仔细评估。进一步研究这些免疫变化的时间及其作为治疗靶点的潜力，可为开发ASD的新型治疗策略提供有价值的见解。
