《International Journal of Molecular Sciences》：Immune and Autoimmune Mechanisms in Autism Spectrum Disorder: Linking Molecular Pathways to Neuropsychological Trajectories Across the Lifespan
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孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）是一种异质性神经发育疾病，其认知、行为及适应性结局在全生命周期中存在广泛差异。现有证据表明，这种异质性部分可能与遗传易感性、环境暴露以及在脑发育关键时期起作用的免疫过程之间的相互作用有
孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）是一种异质性神经发育疾病，其认知、行为及适应性结局在全生命周期中存在广泛差异。现有证据表明，这种异质性部分可能与遗传易感性、环境暴露以及在脑发育关键时期起作用的免疫过程之间的相互作用有关。本叙述性综述探讨了免疫失调和自身免疫可能通过哪些分子与细胞机制导致ASD的神经发育变异性，同时探索了这些机制与年龄相关的神经心理学轨迹之间的可能联系。主要议题包括：母体免疫激活（maternal immune activation）、母体脑反应性自身抗体（maternal brain-reactive autoantibodies）、细胞因子信号传导、外周免疫细胞变化、小胶质细胞与星形胶质细胞功能、补体介导的突触重塑，以及肠-免疫-脑通路。本文结合从儿童期到成年期的语言、注意力、执行功能、感觉处理、社会认知、情绪调节、适应功能及精神共病等方面对这些机制进行了讨论。当前证据支持免疫功能障碍可能是ASD表型的一种修饰因素，而非普遍或孤立的原因。将特定免疫特征与明确的神经心理学轨迹直接关联起来的纵向证据仍然有限，尤其在成人群体中。整合分子、免疫学和神经心理学数据，可能有助于识别具有生物学意义的ASD亚群，并为未来的生物标志物开发、发育分层以及更个性化的治疗方法提供支持。
1. 引言
孤独症谱系障碍（ASD）是一种以社交沟通与互动差异以及受限或重复的行为模式为特征的终身神经发育疾病。ASD患者表现出高度异质性的发育与临床特征，包括认知能力、语言、适应功能、感觉处理、精神共病及长期结局的显著个体间差异。ASD具有复杂的生物学基础，遗传因素涉及罕见变异与常见多基因风险，许多ASD相关基因参与突触功能、转录调控、染色质重塑及早期脑发育。然而，遗传因素无法完全解释临床变异性，产前及产后早期的环境与生物学暴露可能通过与遗传易感性的交互作用改变发育轨迹。免疫系统被认为是可能的生物学修饰因素之一，免疫分子与细胞在正常脑发育中发挥重要作用，如细胞因子、趋化因子、补体蛋白、小胶质细胞、星形胶质细胞及外周免疫信号参与神经元成熟、突触形成、突触重塑及神经环路组织。因此，敏感发育时期免疫信号的改变即使未引发典型炎性疾病，也可能影响脑发育。多项证据表明至少一部分ASD个体存在免疫差异，包括外周细胞因子谱改变、免疫细胞群体变化、某些免疫介导疾病发生率升高，以及死后脑组织中胶质细胞与炎症性变化的信号。产前机制同样重要，母体免疫激活（MIA）及能与胎儿脑蛋白反应的母体IgG抗体提供了母体免疫状态影响胎儿神经发育的可能途径。本文强调明确定义的重要性：免疫失调、系统性炎症、神经炎症、母体免疫激活与自身免疫等概念虽有重叠但不等同，且与ASD的关联本身不能证明因果关系。此外，ASD的神经心理学特征并非固定不变，语言、感觉处理、注意力、执行控制、社会认知、情绪调节及适应功能可随年龄与环境需求而变化。大多数综述将神经免疫学与神经心理学分开讨论，导致难以判断免疫发现是否直接与特定的认知或适应性结局相关。因此，本综述旨在审视ASD中的免疫与自身免疫机制，并评估它们与发育过程中神经心理学变异性的关联强度，同时将人类临床证据、死后研究发现、动物模型及细胞研究分别考虑以避免过度解读。
2. 方法学
本文采用结构化文献检索的叙述性综述设计，遵循SANRA推荐标准。检索在PubMed中进行，分为多个互补主题模块，均使用“过去5年”筛选条件，涵盖母体免疫激活、母体脑反应性自身抗体、外周细胞因子与免疫细胞谱、小胶质细胞与神经炎症机制、补体介导的突触重塑、自身免疫共病、直接免疫-神经心理学关联以及成人或衰老相关证据。初始检索获得561条记录，经过标题筛选保留127篇进行摘要评估，其中69篇被归类为核心证据，58篇为支持性机制证据。进一步定向检索填补了起草过程中的空白。最终为32篇全文构建了结构化证据矩阵。纳入标准包括系统综述与荟萃分析、队列研究、病例对照研究、横断面生物标志物研究、死后或转录组学研究、分子影像学研究及相关动物或细胞研究。排除标准包括与ASD无关的研究、缺乏明确神经发育背景的免疫发现、无主要机制价值的孤立病例报告以及仅关注治疗效果而无相关生物学信息的研究。证据分为四类：直接临床证据、间接临床证据、实验证据和假设生成证据。由于研究设计高度异质，采用设计适应的结构化评价方法，对每个关键发现赋予总体叙述置信度水平（较高、中等或较低），并将人类关联、实验因果性与转化距离分开考量。
3. ASD异质性与神经免疫框架的理论依据
ASD由行为定义，同一诊断可包含截然不同的发育特征，这与生物学异质性一致。神经免疫机制可能促成这种异质性，但证据不支持所有ASD个体共享单一的免疫表型。近期荟萃分析提供了ASD组外周炎症标志物存在群体水平差异的有力证据，但这些发现不能定义诊断性生物标志物，组间存在大量重叠，且结果受多种因素影响。死后研究与转录组学研究也显示中枢神经系统存在免疫与小胶质细胞改变，但小胶质细胞状态因区域、年龄、性别、代谢背景及疾病模型而异，不存在单一的“活化”小胶质细胞状态定义ASD。星形胶质细胞同样参与突触、代谢、离子及炎症调控，但因果证据仍主要来自实验研究。近期模型提出了基于炎症、免疫调节受损、自身免疫、肠道免疫改变及母体免疫激活等机制的免疫相关ASD亚群，但这些尚未成为经过验证的临床分类。更为稳妥的框架是将免疫机制视为神经发育的概率性修饰因素。ASD风险基因与免疫细胞生物学的汇聚点值得关注：许多ASD相关基因也影响小胶质细胞或胶质细胞功能，如ADNP调控内吞与突触修剪，SCN2A缺陷通过补体C3改变小胶质细胞修剪，MEF2C缺失增加炎症反应并改变吞噬、溶酶体及脂质处理功能。这些发现具有机制意义，但来自基因特异性实验系统，不能推广至所有ASD个体。
4. 免疫系统在脑发育中的生理作用
免疫系统与神经系统在发育过程中紧密相连。细胞因子、趋化因子、补体蛋白、小胶质细胞、星形胶质细胞及外周免疫信号参与正常的脑成熟过程，包括细胞增殖、分化、神经元迁移、突触形成与消除、胶质细胞成熟、血管功能及环路精炼。这些效应具有强烈的时间依赖性，同一免疫信号在不同浓度、细胞类型、发育阶段和组织背景下可能产生不同效果。小胶质细胞作为中枢神经系统的驻留免疫细胞，参与吞噬、营养支持、突触形成与消除以及活性依赖的环路重塑。补体信号是连接免疫与突触精炼的途径之一，可标记特定突触元素供小胶质细胞识别与吞噬。在ASD相关模型中，既描述了过度突触消除，也描述了不足或错误靶向的突触消除，因此应使用“失调的突触重塑”而非泛化的“过度修剪”。星形胶质细胞支持突触形成、调节胞外谷氨酸与钾离子、提供代谢支持并维持血脑屏障稳态，也可响应炎症信号并影响神经元与小胶质细胞。细胞因子与趋化因子不仅是炎症标志物，还可通过多种细胞类型表达的受体影响神经元与胶质细胞发育。新生儿趋化因子谱与后期ASD或发育迟缓分类相关，且较高的CCL23/MPIF-1与ASD儿童在某些发育领域的更好表现相关联，表明较高的免疫信号不应总被视为负面发育因素。关键在于免疫活性本身是正常发育的一部分，问题可能出现在时间、持续时间、强度、细胞靶向性或调节平衡的改变时。
5. 产前免疫与自身免疫机制
母体免疫激活（MIA）描述了妊娠期间的母体炎症反应，是ASD及其他神经发育障碍中研究最广泛的产前神经免疫机制之一。动物模型显示母体炎症信号可改变胎盘信号、胎儿细胞因子环境、小胶质细胞成熟、突触发育、神经递质系统及后续行为，其中IL-6与IL-17A通路受到特别关注。MIA模型的效应取决于免疫刺激物种类、剂量、妊娠时机、母体微生物群、胎盘反应及胎儿性别，支持概率性模型而非决定性模型。不同MIA模型应区分对待，poly(I:C)主要模拟抗病毒样先天信号，而LPS激活细菌样Toll样受体通路，两者产生的细胞因子谱、胎盘反应、胎儿脑效应及行为结局可能不同。人类流行病学研究表明母体免疫状态可能相关，如母体类风湿关节炎与后代ASD风险的适度增加存在时间模式关联。母体炎症蛋白的前瞻性测量显示，妊娠期炎症模式与后代神经发育障碍尤其是ASD相关，但与执行功能的关联在校正多重检验后不再显著。母体脑反应性自身抗体是另一条可能的产前通路，前瞻性研究显示某些预定义的MAR-ASD抗体模式在ASD组中更常见，高特异性伴随低敏感性，抗原面板与检测方法尚未标准化。直接与神经心理学表型的关联仍然有限，MAR-ASD阳性与更大的自闭症症状严重程度相关，但与智商或适应功能无显著差异。动物模型提供了生物学合理性，但不能证明相同机制解释单个ASD儿童的临床表现。总体而言，产前免疫机制最好理解为发育风险修饰因素。
6. 孤独症谱系障碍中的出生后免疫失调
出生后免疫失调的证据持续存在，多项研究报告ASD儿童循环细胞因子、趋化因子及其他炎症标志物的差异，但结果仍具异质性。纵向证据稀少，新生儿趋化因子可先于后期发育差异出现。单核细胞是连接外周免疫与神经发育的可能环节，经典单核细胞水平与选定的发育及适应商数呈负相关，但横断面设计不能证明因果关系。适应性免疫方面，CD4+和CD8+ T细胞、TH1、TH2、TH17相关通路及调节性T细胞功能的改变已有报道，但直接链接T细胞谱与ASD特定认知轨迹的人类证据仍然有限且主要来自儿科人群。肠道是另一个可能的神经免疫调节来源，微生物代谢产物可影响上皮、免疫、代谢及神经信号，跨数据集研究确定了微生物组、代谢物、细胞因子、脑相关基因表达模式与ASD表型异质性之间的协调关系，但大部分证据为横断面性质，尚不清楚微生物组变化是原因、后果还是更广泛生物学差异的标志。更强因果推断需要纵向采样、同胞或家庭对照及干预研究。
7. 神经炎症与神经环路发育
早期死后研究报告ASD中小胶质细胞与星形胶质细胞异常及炎症标志物增加，但近期证据表明“小胶质细胞活化”一词过于宽泛，小胶质细胞有多种功能状态，取决于区域、发育阶段、性别、遗传背景、代谢及免疫暴露。补体蛋白可在正常发育中标记突触元素供小胶质细胞识别与清除，改变补体信号可能影响兴奋-抑制平衡与连接性，但直接人类证据有限。在SCN2A缺陷小鼠中，补体C3在突触后位点积累，小胶质细胞在特定发育窗口显示出过度吞噬性修剪；携带ASD相关SCN2A突变的人脑类器官也显示出类似的突触后元素消除增加。CRISPR研究指出ASD风险基因如ADNP可调控内吞与突触修剪。这些研究搭建了遗传风险与免疫介导环路重塑之间的桥梁，但也表明“增加的修剪”不应泛化至所有ASD。星形胶质细胞功能障碍可能在ASD相关模型中促成突触及炎症信号改变，但人类因果链仍未证实。纵向MIA模型展示了一个重要原则：发育过程中的免疫扰动可产生持久的脑或行为效应，即使原始炎症过程已不复存在。TSPO-PET技术存在重要局限，TSPO非特异于活化小胶质细胞，且PET无法区分功能不同的胶质细胞状态。免疫代谢、线粒体与氧化应激方面，小胶质细胞根据发育与炎症需求改变葡萄糖、脂质、线粒体呼吸及溶酶体通路的利用，ASD相关模型中脂质处理、线粒体功能及吞噬-溶酶体负荷的改变可能影响小胶质细胞对突触及环境信号的响应。血脑屏障与神经血管机制提供了外周免疫与发育中脑之间的另一可能界面，但直接人类研究稀缺。小胶质细胞与星形胶质细胞的串扰、吞噬检查点及细胞应激通路在发育中交换细胞因子、代谢物、营养信号及突触相关线索，但大多数因果证据仍来自细胞或实验系统。
8. ASD中与年龄相关的神经心理学特征
ASD的神经心理学特征随发育阶段变化且个体间差异巨大，相关领域包括语言、注意力、执行功能、记忆、感觉处理、社会认知、情绪调节、智力功能及适应行为。儿童期拥有最大量的直接免疫-发育证据，但不足以定义免疫相关的认知表型。青春期执行控制、社会认知、情绪调节、学校需求及自主性变得更加重要，精神共病也可能更加凸显。过渡到成年期的人类数据较为有限。成人ASD可能包括伪装等补偿策略，但相关研究通常未测量炎症生物标志物。关于老年期ASD的研究有所增加，但一项包含56项研究的系统综述不支持ASD中存在整体加速的认知或神经衰老模式，纵向认知数据也反对简单的加速衰老模型。自主神经调节可能作为压力生理、炎症与成人ASD之间的潜在桥梁，心率变异性可作为自主神经灵活性的非侵入性指标，但相关研究未测量细胞因子或免疫细胞谱。
9. 将免疫机制与神经心理学轨迹联系起来
免疫文献与神经心理学文献各自庞大，但直接重叠很少。大多数免疫研究聚焦于诊断或广泛症状严重度，大多数神经心理学研究不测量免疫生物学。少量研究提供了直接证据，如Li等人将经典单核细胞与选择性适应及发育商数相关联，Kim等人测量新生儿免疫标志物后追踪发育表征，Angkustsiri等人发现母体MAR-ASD阳性与更大自闭症症状严重度相关但与智商或适应功能无关。这些研究支持选择性关联而非单一的免疫-认知关系。发育时机至关重要，产前免疫暴露可能影响神经元增殖、迁移、胶质细胞成熟及环路形成，而出生后免疫变化发生在一个已经组织好但仍具可塑性的神经系统中。表型特异性需得到重视，自闭症症状严重度、智商、执行功能、语言、社会认知、适应功能、感觉处理及精神症状是不同的构念，不应互换。儿童期证据不能自动延伸至成年期，直接的同队列免疫-发育关联证据主要来自儿科研究，而成人及衰老研究中免疫测量往往缺失。当前证据最佳解释为概率性发育模型：遗传易感性与产前暴露可能影响胎盘信号、母体抗体、胎儿细胞因子及胶质细胞发育，出生后免疫细胞功能、细胞因子网络、微生物组衍生代谢物、系统性共病及环境暴露随后修改后期发育。性别是ASD与神经免疫生物学中的重要异质性来源，未来研究应在充分统计效力下报告按性别分层的结果。目前可区分三个推理层次：免疫失调发生在部分ASD个体中；实验证据表明免疫紊乱可改变神经发育并产生持久行为或认知效应；特定免疫特征决定全生命周期特定神经心理学轨迹的人类证据远不充分。
10. 临床与转化意义
当前证据支持免疫失调可能是部分ASD个体的修饰因素，但不支持常规使用炎症生物标志物进行诊断、预后或治疗选择。循环细胞因子、趋化因子、免疫细胞谱及母体自身抗体模式并非经过验证的个体水平ASD生物标志物。母体自身抗体相关ASD是生物学定义较明确的候选亚群，但抗原面板、实验室方法、阈值及预测值尚未标准化用于临床筛查。神经免疫研究的主要转化价值可能在于识别有生物学意义的亚群而非寻找通用的自闭症生物标志物。治疗转化需谨慎，T调节细胞策略、细胞因子导向治疗、小胶质细胞或星形胶质细胞靶点以及基于微生物组的干预仍处于研究阶段。
11. 当前证据的局限性
多项限制影响ASD神经免疫文献：研究人群高度异质，年龄、性别、智力功能、语言、精神共病、癫痫、胃肠与过敏疾病、药物、体重指数、睡眠、感染及社会经济因素均可影响免疫测量；免疫测量方法异质，血清、血浆、脑脊液、新生儿血斑、死后组织、母体血浆及刺激细胞测定等生物样本不等价；大多数临床研究为横断面设计，难以判断免疫差异的发生时序；神经心理学结局定义方式各异；直接免疫-神经心理学研究稀少，尤其在成人中；实验模型向人类的转化困难；小型生物标志物研究可能存在发表偏倚与选择性报告。
12. 未来研究方向
未来研究应超越ASD与非ASD组间的平均免疫差异，关注免疫变异是否能解释ASD个体间的有意义差异。最高优先级是前瞻性纵向表型分型，从产前或新生儿期开始重复测量免疫与神经心理学指标。神经心理学评估应更细化，分离智力能力、语言、注意力、记忆、执行控制、社会认知、感觉处理、情绪调节及适应功能。免疫评估应超越单一细胞因子，采用网络方法整合多组学数据。发育时机应作为主要变量处理。性别需更多关注。成人与衰老研究是重大未满足需求，建议建立从成年早期到老年的前瞻性队列，每2-3年进行重复评估。候选生物学亚群应在用于治疗选择前经过前瞻性验证，更好的生物样本标准、测定协调、药物与共病报告、预先注册、多重检验校正及独立复制应成为常规。
13. 结论
ASD是一种异质性神经发育疾病，遗传、环境、神经与免疫因素可在整个发育过程中相互作用。当前证据表明免疫相关机制至少在部分ASD个体中是相关的。母体免疫激活、母体脑反应性自身抗体、外周细胞因子与免疫细胞变化、小胶质细胞与星形胶质细胞过程、补体介导的突触重塑及肠-免疫-脑通路提供了免疫生物学与神经发育之间的可能联系。然而，证据强度在各层面并不相同：群体水平的免疫差异相对得到良好支持，实验模型显示免疫紊乱可修改脑发育与后续行为，但将特定免疫特征与特定神经心理学轨迹直接关联起来的人类证据薄弱得多。全生命周期框架应被视为一个证据分布不均的发育模型：机制性与直接临床证据在产前及儿科期最强，而成人与衰老的神经免疫轨迹研究不足。当前证据支持概率性而非决定性模型，免疫异常不太可能是ASD的普遍原因，而是可能与遗传易感性、发育时机、性别、代谢、微生物组、环境暴露及神经可塑性相互作用，影响某些生物学亚群的结局。未来的主要挑战是将分子免疫学与细致的纵向神经心理学评估相结合。
