TACA-17 线粒体功能障碍在自闭症中的表现：检测和治疗

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TACA-17 线粒体功能障碍在自闭症中的表现：检测与治疗

原文链接：Mitochondrial Dysfunction in Autism: Testing & Treatments



作者：Suzanne Goh, MD

自闭症谱系障碍（ASD）研究中令人兴奋的领域之一是线粒体功能的作用。研究自闭症患者线粒体功能的研究正在改变我们对自闭症病因的思考方式，并指向可能产生重大影响的医学治疗方法。本文将阐述线粒体在自闭症中的作用以及线粒体功能障碍的诊断和治疗。

什么是线粒体？



线粒体是位于几乎所有细胞内的微小结构。它们是主要负责产生能量的细胞部分。它们通过生成三磷酸腺苷（ATP）来实现这一点，ATP是驱动身体所有功能的必要"燃料"。因此，线粒体常被描述为细胞的"发电站"。

单个细胞可拥有多达数千个线粒体。大脑和肌肉细胞是需要大量能量的细胞，因此它们具有特别高密度的线粒体来支持其能量需求。当线粒体工作不良时，这些往往是身体显示出功能不良迹象的部位。

线粒体功能障碍的症状

当线粒体功能不良时，可能出现多种症状，包括：

• 发育迟缓或倒退
• 语言障碍
• 社交障碍
• 智力障碍
• 神经精神症状（ADHD、焦虑、OCD、抑郁）
• 癫痫发作
• 头痛
• 听力障碍
• 肌无力
• 身材矮小
• 疲劳
• 胃肠道症状
• 内分泌紊乱
• 以及许多其他症状

越来越多的研究表明，线粒体功能障碍可能在许多不同的健康状况中很重要：

• 自闭症
• 双相情感障碍
• 精神分裂症
• 抑郁症
• 糖尿病
• 帕金森病
• 哮喘
• 慢性疲劳综合征
• 阿尔茨海默病
• 各种胃肠道疾病
• 以及其他……

线粒体功能障碍与自闭症谱系障碍



近年来，ASD中线粒体功能障碍的研究有所增长，现在有许多研究将线粒体功能障碍与ASD联系起来。

2010年，加州大学戴维斯分校研究人员的一项开创性研究显示，参与研究的ASD儿童中有80%的血液检测显示线粒体功能障碍（1）。

其他研究发现：

• ASD儿童和成人死后脑组织中线粒体功能障碍的生化证据（2, 3）
• ASD儿童和成人大脑MR波谱扫描显示线粒体功能障碍标志物（4）
• ASD儿童的线粒体和免疫异常（5, 6）

目前的累积证据表明，相当一部分ASD患者存在线粒体功能障碍，这可能是导致ASD症状的重要因素。

自闭症中线粒体功能障碍的诱因

许多不同类型的诱因可导致线粒体功能障碍，这些可能是遗传性的或环境性的，或两者的结合。一些诱因包括：

• 基因突变
• 饮食中关键维生素和矿物质短缺
• 某些化学物质、重金属和药物
• 某些细菌和病毒
• 压力

因此，线粒体功能障碍是不同类型的环境损害如何导致ASD症状的潜在解释。一种理论是，某些环境损害可能影响ASD患者，因为他们已经存在潜在的遗传脆弱性，当与环境损害结合时，可能导致ASD症状。

线粒体功能障碍的诊断

有许多不同的测试可以寻找线粒体功能障碍的迹象。一些常见的初步测试包括：

• 血液检测：全面代谢谱（Chem 20）、乳酸、丙酮酸、氨基酸、肌酸激酶、氨、总肉碱和游离肉碱、酰基肉碱谱
• 尿液检测：有机酸

使用磁共振波谱（MRS）进行脑部成像可能显示乳酸升高（这是线粒体功能障碍的生物标志物）。也可以通过一种称为MitoSwab的测试获取线粒体功能信息，该测试只需要颊拭子，可以提供线粒体酶功能的信息。

在测试线粒体功能障碍时，重要的是要记住，许多可用的测试敏感性较低——意味着即使个体有线粒体功能障碍，结果也可能显示正常。测试可能需要多次重复，或可能需要在特定的生理条件下进行，例如在禁食期间或生病期间。由于这些挑战，即使测试结果为阴性，医生也可能建议治疗，特别是如果个人的病史中有表明存在线粒体功能障碍的方面。

病史中会引起线粒体功能障碍"危险信号"的一些特征包括：

• 发育平台或倒退，特别是在疾病或其他生理应激情况下
• 多个器官系统的症状
• 家庭成员患有与线粒体功能障碍相关的疾病
    - 阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病、卢·格里格病（ALS）、智力障碍、耳聋、失明、中风、偏头痛
    - 糖尿病、肥胖、心血管疾病
    - 多发性硬化症、狼疮、类风湿性关节炎

线粒体功能障碍的治疗方法



医生可能会建议几个步骤来支持线粒体功能。这些包括：

• 限制禁食时间，增加进餐频率，改善水分摄入
• 避免线粒体毒素（如丙戊酸、某些降胆固醇药物、氨基糖苷类抗生素、对乙酰氨基酚、二甲双胍、β受体阻滞剂等）
• 尽可能避免生理应激因素（如疾病、脱水、发烧、极端温度、手术、麻醉、长时间禁食或饥饿），特别是多种因素结合时
• 在生理应激条件下提供支持性护理（如补液、营养、左旋肉碱、辅酶Q10、维生素C和E、L-精氨酸）
• 持续、适度的运动

某些维生素和补充剂也可能被推荐（应在医生监督下使用）（7）：

L-肉碱（左旋肉碱）——一种将某些脂肪酸运送到线粒体所需的化合物，以便它们可以被氧化（"燃烧"）产生能量。肉碱在肝脏和肾脏中由氨基酸赖氨酸和蛋氨酸生成。有些人不能制造足够的肉碱，依赖于通过饮食补充。

辅酶Q10——一种在体内合成并存在于许多食物中的天然抗氧化剂。它既作为抗氧化剂发挥作用，也作为线粒体呼吸链的关键参与者。

维生素C——一种水溶性维生素，天然存在于许多食物中。维生素C是一种重要的生理抗氧化剂，已被证明可以再生体内的其他抗氧化剂，包括维生素E。它有助于抵消自由基对细胞和线粒体功能的损害作用。

维生素E——一种脂溶性维生素，有多种不同的化学形式。α-生育酚是被广泛认可满足人体需求的维生素E形式，也是最常见于补充剂中的形式。维生素E是一种强效抗氧化剂，有助于保护细胞免受自由基的损害作用。

维生素B1（硫胺素）——一种水溶性B族复合维生素，必须在饮食中摄入。维生素B1参与众多代谢过程，缺乏可导致严重的神经系统症状，包括谵妄、神经病变和睡眠障碍。

维生素B2（核黄素）——一种水溶性B族复合维生素，对线粒体中发生的许多酶促反应至关重要。维生素B2的来源包括牛奶、奶酪、叶类蔬菜、蘑菇和杏仁。

维生素B3（烟酸或烟酰胺）——一种水溶性B族复合维生素，如果缺乏，可导致恶心、贫血、头痛和疲劳等症状。

维生素B5（泛酸）——一种水溶性B族复合维生素，是合成辅酶A所必需的，辅酶A在脂肪酸的合成和氧化以及克雷布斯循环中很重要。

维生素B7（生物素）——一种水溶性维生素，是细胞生长以及脂肪和氨基酸代谢所必需的。

维生素B9（叶酸）——一种水溶性维生素，对许多身体功能至关重要，必须通过饮食提供。叶酸在DNA的合成、修复和甲基化中很重要，是许多生物反应的辅因子。叶酸缺乏与发育胚胎的神经缺陷有关。

维生素B12（钴胺素）——一种水溶性维生素，在大脑和整个神经系统的正常功能中起关键作用。维生素B12在DNA合成和调节以及脂肪酸代谢和氨基酸代谢中起重要作用。

L-肌酸——一种有机酸，促进三磷酸腺苷（ATP）的形成，从而帮助为身体的所有细胞，特别是肌肉提供能量。肌酸在体内制造，也在饮食中摄入（主要来自肉类产品）。

α-硫辛酸——一种在有氧代谢的许多不同方面都很重要的化合物，包括克雷布斯循环。

L-精氨酸——一种在体内产生的氨基酸，但也需要通过饮食摄入以获得足够的量。L-精氨酸在细胞分裂、伤口愈合、解毒、免疫功能和激素释放中起重要作用。

硒——细胞功能所需的化学元素，是几种抗氧化酶的成分。

重要的是要与医生合作制定正确的线粒体治疗方案。可能有用的补充剂类型、剂量和治疗持续时间都应由合格的临床医生管理。如果使用不当，某些维生素和补充剂可能具有不良影响的潜在风险。

自闭症和线粒体功能障碍患者的治疗结果

线粒体补充剂在ASD中的疗效尚未在大型临床试验中研究。然而，一项研究观察了L-肉碱在三个月内对ASD儿童的补充效果，发现治疗改善了自闭症症状和肌肉力量（8）。研究的儿童数量较少，需要未来的研究以了解如何最好地使用线粒体补充剂治疗ASD患者。

美国线粒体疾病基金会提供了治疗潜在益处的总结：

• 有时，治疗可能有益并立即被注意到
• 有时，治疗的益处可能需要几个月才能注意到
• 有时，治疗的益处可能永远不会被注意到，但治疗可能有效地延迟或停止疾病的进展
• 有时，一些患者可能不会从治疗中受益

其他资源

有关线粒体功能障碍的更多信息，请访问：

• United Mitochondrial Disease Foundation
• MitoAction
• Mitochondrial Medicine Society
• 自闭症的潜在医学问题
• 实验室检测
• [(2024) Biomarkers of mitochondrial dysfunction in autism spectrum disorder: A systematic review and meta-analysis[/url]

参考文献

1. Giulivi, et al., Mitochondrial Dysfunction in Autism. Journal of the American Medical Association. 2010;304:2389-2396.

2. Chauhan, et al., Brain region-specific deficit in mitochondrial electron transport chain complexes in children with autism. Journal of Neurochemistry 2011;117:209-22.

3. Tang, et al., Mitochondrial abnormalities in temporal lobe of autistic brain. Neurobiology of Disease 2013;54:349-361.

4. Goh, et al. Mitochondrial Dysfunction as a Neurobiological Subtype of Autism Spectrum Disorder: Evidence from brain imaging. JAMA Psychiatry 2014; 71:665-671.

5. Napoli, et al., Deficits in bioenergetics and impaired immune response in granulocytes from children with autism. Pediatrics 2014;133:e1405-10.

6. Rose, et al., Oxidative stress induces mitochondrial dysfunction in a subset of autism lymphoblastoid cell lines in a well-matched case control cohort. PLOS One 2014;9:e85436.

7. Parikh, et al. A Modern Approach to the Treatment of Mitochondrial Disease. Current Treatment Options in Neurology. 2009; 11: 414-430.

8. Geier, et al. A prospective double-blind, randomized clinical trial of levocarnitine to treat autism spectrum disorders. Med Sci Monit 2011;17I15-23.