1.研究背景
孤独症谱系障碍（autism spectrum disorder, ASD）是一组具有高度临床异质性的神经精神发育障碍类疾病，其病因涉及遗传因素、环境因素以及二者的相互作用。
目前，ASD的诊断主要由经验丰富的临床医生根据儿童的相关症状和体征来完成，一些孩子在6-18个月表现出明显ASD症状，但部分孩子在青春期才会被诊断出来，错过早期干预的时间。因此，ASD的早期发现和诊断对其后续的干预尤为重要。
研究发现，基于代谢的分析具有高精度、高分辨率和高灵敏度的优势，在包括ASD在内的神经障碍类疾病的诊断和预后评估方面具有巨大潜力。常见的核磁共振、质谱结合气相色谱或液相色谱等技术已被用于血液、尿液和粪便等样本的分析，本研究利用质谱和液相色谱联用的方法分析了ASD患儿和健康对照患儿血浆代谢物的差异，并探究了潜在的生物标志物及其与ASD症状的关联。
2.研究方法
研究共招募了29个ASD男性患儿和30个男性健康对照儿童，采集其血液样本，进行代谢组测序。
同时，对ASD患者进行相关量表评估，包括孤独症行为量表（Autism Behavior Checklist ,ABC）、儿童孤独症评定量表（Childhood Autism Rating Scale, CARS）和Gesell发育量表（Gesell developmental schedules，Gesell），而后与代谢组分析结果做关联分析。
2.研究结果
(1) 血浆代谢物鉴别
在正交偏最小二乘判别分析模型（OPLS-DA）模型中，横轴代表主要成分的得分值（TP），体现组间差异；纵轴代表正交分量的得分值（TO），体现组内差异。
在下图中，从横轴来看，两组之间存在明显分离趋势，表明ASD和健康对照儿童的血浆代谢组组成不同；从纵轴来看，两组样本相对集中，说明样本的组内差异较小。
(2) 差异的血浆代谢物
代谢组检测结果分析发现，ASD和健康对照儿童共有645种血浆代谢物存在显著差异，其中，有14种代谢物在KEGG通路中有注释。
与健康对照儿童相比：
ASD儿童血浆内的2-氨基-3-甲基丁酸（l-缬氨酸）、棕榈油酸、ε-己内酰胺、花生四烯酸和前列腺素D2等水平均显著升高；
胆碱、氨基咪唑核糖核苷酸、苯甲酸、3-丁酸和鸟氨酸等水平均显著降低。
(3) KEGG富集通路
KEGG富集分析发现，ASD儿童和健康对照儿童差异的血浆代谢物主要富集在花生四烯酸代谢、Fc εRI信号通路、5-羟色胺能突触和肿瘤胆碱代谢通路。
其中，在花生四烯酸代谢中，其上下游代谢物显示出与花生四烯酸一致的代谢变化，此外，花生四烯酸代谢过程也参与了Fc εRI信号通路和5-羟色胺能突触信号途径。而肿瘤中胆碱代谢的富集途径主要为甘油磷脂代谢。
(4)潜在的生物标志物
在Fisher判别分析中，96.6%的样本被正确分类为ASD或者健康对照，错误分类率为 3.4%。
在ROC分析中，鸟氨酸、3-丁酸和花生四烯酸的曲线下面积（AUC值）均达到了0.8以上，其中，鸟氨酸的AUC值最高（AUC=0.886），说明三种代谢物尤其是鸟氨酸可能为ASD的潜在生物标志物。
(4)代谢物水平与ASD症状的关联
研究者分析代谢物水平与相关症状的关联，包括孤独症行为量表（ABC）、儿童孤独症评定量表（CARS）和Gesell发育量表（Gesell）等评分。
结果发现，胆碱和鸟氨酸水平与ABC语言评分呈负相关关系，而其他代谢物水平与评分之间未显示出显著相关性。
4.研究结论
(1)ASD男性患儿与健康对照儿童表现出不同的血浆代谢模式，尤其是花生四烯酸的上调；花生四烯酸代谢通路产生炎症细胞因子，意味着孤独症儿童身体内炎症水平的上升；
(2)鸟氨酸水平的降低可能成为ASD儿童潜在的血浆生物标志物；
(3)代谢物水平与ASD儿童发育异常相关，这可能为ASD病因的探索提供新的思路。
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