期刊資訊：《BMC Psychiatry》2022. Vol. 22, Issue. 1, 536
研究團隊：Sherman HT, Liu K, Kwong K, Chan ST, Li AC, Kong XJ.
論文題目：Carbon monoxide (CO) correlates with symptom severity, autoimmunity, and responses to probiotics treatment in a cohort of children with autism spectrum disorder (ASD): a post-hoc analysis of a randomized controlled trial.
本研究探討了自閉症譜系障礙（Autism Spectrum Disorder, ASD）、自律神經功能與腸道菌群之間的關聯性。研究指出，多數自閉症兒童體內存在明顯的自身免疫抗體與發炎指標，且非侵入性的脈搏一氧化碳血紅素飽和濃度（SpCO）檢測數值與病症嚴重程度呈正相關。
實驗發現，食用植物乳桿菌PS128（Lactobacillus plantarum PS128）能改善患者的核心行為，並引發腸道微生物組與催產素濃度的良性變化。研究分析證實，SpCO檢測具有作為篩查與監測治療反應之生物標記的潛力。而PS128精神益生菌的治療可能透過調節腸腦軸線來減輕炎症，進而優化ASD患者的預後表現。
一氧化碳數值與自閉症狀嚴重度有什麼關聯？
一氧化碳（以脈搏一氧化碳血紅素飽和濃度SpCO作為測量指標）與自閉症（ASD）症狀嚴重程度之間存在顯著的正相關。
具體的關聯與發現如下：
- 症狀嚴重度指標：研究發現，基線時的SpCO數值與「社交反應量表」（SRS）的總分呈顯著正相關（r=0.38, p=0.029），亦即SpCO數值越高，通常代表自閉症的核心症狀越嚴重。
- 異常比例：在該研究的ASD隊列（Cohort）中，有64.7%的受試者表現出SpCO 數值異常。研究者指出，這一比例與過去在ASD患者腦部發現的多焦點血管周圍淋巴球發炎比例（約65%）相當接近。
- 發炎與自體免疫的標記：一氧化碳是由血基質氧化酶-1（HO-1）分解血紅蛋白產生的，被視為一種反映體內發炎與氧化應激的非侵入性生物指標。
自閉症的腸腦軸訊號，為何與自身免疫抗體密切相關？
閉症的發病機制與發炎反應、自身免疫以及腸腦軸（Gut-Brain Axis）之間存在緊密的聯繫。以下這三者之間關聯的說明：
自身免疫抗體與神經炎症
研究指出，許多自閉症患者體內存在特定的自身抗體（如 Cunningham Panel 檢測的抗體），這些抗體與疾病嚴重程度密切相關：
- 常見抗體：在ASD受試者中，抗微管蛋白抗體（Anti-tubulin）和CaMK II 的陽性率高達94.4%，抗多巴胺受體D1抗體（Anti-D1）也佔 77.8%。
- 破壞血腦屏障：自身抗體會引起全身性發炎，並可能改變血腦屏障的緊密連接，導致其通透性受損，進而引發神經炎症。
- 症狀嚴重度：研究發現，抗體滴度（如 Anti-GM1、Anti-D1、Anti-tubulin）越高，自閉症的核心症狀（如社交障礙、刻板行為）通常越嚴重。
腸腦軸與微生物群失調
腸腦軸是連接腸道與大腦的雙向溝通途徑，微生物群在其中扮演重要角色：
- 失調與發炎：腸道微生物群失調（Dysbiosis）與發炎細胞因子升高有很強的相關性。例如，安慰劑組患者體內常見較多與便秘及症狀嚴重度相關的埃希氏菌屬-志賀氏菌屬（Escherichia-Shigella）。
- 催產素（OT）的中介作用：催產素信號被認為是腸腦軸中的關鍵環節，具有抗發炎效果，且能受到益生菌的調節。
益生菌的調節機制
植物乳桿菌PS128能透過腸腦軸改善ASD症狀，其關聯性體現在：
- 抗發炎與免疫調節：益生菌能增加腸道內有益的乳桿菌，產生具有抗發炎作用的短鏈脂肪酸（SCFAs），並抑制病原菌。
- 降低一氧化碳數值（SpCO）：SpCO被視為反映體內發炎與自身免疫的生物指標。研究發現，接受益生菌治療後，患者SpCO數值的下降與核心症狀的改善呈正相關。
- 治療反應預測：基線自身抗體水平較低的患者，在接受益生菌治療後，其腸道症狀及 ASD 核心症狀的改善程度通常更為顯著。
益生菌如何影響自閉症患者的一氧化碳數值？
植物乳桿菌PS128對自閉症患者SpCO數值的影響，主要與患者基線時的自體抗體水平有關：
- 改善趨勢與自體抗體相關：研究發現，在接受為期16週的益生菌治療後，受試者SpCO數值的變化與其基線時的anti-lysoganglioside GM1（anti-GM1）自體抗體滴度（Titer）呈顯著正相關。
- 低滴度者改善較明顯：具體而言，基線時anti-GM1滴度較低的受試者，在接受益生菌介入後，其SpCO數值呈現下降的趨勢。這意味著對於某些亞型的自閉症患者，益生菌可能有助於減輕體內的炎症或氧化壓力反應。此外，受試者在CGI-I（臨床整體印象量表）、ABC-2（異常行為檢核表）總分及刻板行為子分數的改善程度，均與基線anti-GM1滴度呈正相關。
- 益生菌組特有的現象：此SpCO數值變化與自體抗體之間的相關性，僅在益生菌介入組中被觀察到，在安慰劑組中則沒有顯著關聯。
- 作為監測治療的指標：由於SpCO的變化能反映治療反應，研究者認為 SpCO是一種具有潛力的生物標記，可用於監測益生菌治療後的臨床反應與改善程度。
- 其他抗體與特定症狀改善：
- 抗D1抗體（Anti-D1）：益生菌組受試者ABC-2「不當言語」子分數的變化，與基線時的 anti-D1 滴度呈顯著正相關。
- 抗微管蛋白抗體（Anti-tubulin）：益生菌組受試者SRS（社交反應量表）「社交動機」子分數的改善，與基線時的anti-tubulin 滴度呈顯著正相關。
研究數據綜覽
1. 非侵入性的脈搏一氧化碳血紅素飽和濃度（SpCO）作為發炎生物標誌物
- 檢測技術與可行性：本研究採用脈搏共氧飽和度分析儀（pulse co-oximetry），於指尖進行為時2分鐘的非侵入性的脈搏一氧化碳血紅素飽和濃度（SpCO）監測。該技術具備低成本、高採集效率與無痛之臨床優勢，能有效降低受試者之篩檢負荷。
- 生物學機制：從病理生理學角度分析，細胞在面臨發炎應激時，會誘導血基質氧化酶-1（HO-1）表達以分解血紅素，此代謝過程會產生內源性一氧化碳（CO）。因此，SpCO 水平可作為評估體內系統性發炎與內源性抗發炎反應之生物標誌物。
- 臨床數據與相關性分析：
- 異常盛行率：數據顯示，高達64.7%的自閉症譜系障礙（ASD）兒童受試者其SpCO水平呈現異常升高（判定標準為 ≥2%）。
- 行為學相關性：統計學分析證實，受試者的SpCO數值與社交反應量表（SRS）總分呈顯著正相關（r=0.38, p=0.029），顯示內源性發炎副產物之累積程度與社交功能障礙的嚴重度，具備臨床上的相關性。
2. 自體免疫機制與神經發炎指標（Cunningham Panel 評估）
- 自體抗體陽性率：透過臨床自體免疫神經精神疾病檢測組合（Cunningham Panel）評估，發現ASD受試者中高達94.4%在抗微管蛋白（anti-tubulin）抗體或CaM kinase II活性檢測中呈現陽性反應。
- 神經病理學機制：
- 微管蛋白（Tubulin）：為維持神經元結構完整性與軸突運輸之核心細胞骨架成分。
- CaM kinase II：為調節突觸可塑性、長期增強效應（Long-term potentiation, LTP）以及學習與記憶功能之關鍵酶。
- 病理效應：外周自體抗體針對上述神經標的的免疫攻擊，可能導致血腦屏障的通透性改變，進而誘發中樞神經系統之慢性神經發炎。
- 病理學印證：此研究測得之94.4%外周血清自體抗體陽性率，與過往組織病理學在ASD逝者大腦解剖中發現65%具備多發性血管周圍淋巴細胞浸潤（perivascular inflammation）的比例相互呼應，顯示血清學免疫指標能有效反映中樞神經系統之病理改變。
3. 益生菌介入之腸腦軸微生態調節與精準醫療
- 介入方案與途徑：研究採用植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum PS128，每日劑量6×1010 CFU）進行臨床介入，探討其透過「腸腦軸」對宿主發炎及免疫生物標誌物的調控效應。
- 個體化療效預測模型：研究發現，在益生菌介入組中，受試者的SpCO水平改善幅度與其基線anti-lysoganglioside GM1（anti-GM1）滴度呈顯著正相關（r=0.83, p=0.022）。
- 臨床精準醫學意義：數據顯示，透過測定基線外周免疫生物標誌物（如抗 GM1 抗體），可有效預測特定ASD亞群對植物乳桿菌介入的治療敏感性，為分層精準醫療（stratified precision medicine）提供實證依據。
4. 腸道菌相動態與催產素（Oxytocin）訊息傳遞途徑之關聯
- 菌相豐富度變異：接受益生菌介入後，受試者腸道微生態結構發生顯著改變，其中乳酸桿菌屬（Lactobacillus）的相對豐度呈顯著上升趨勢。
- 神經內分泌效應：進一步分析顯示，腸道內乳酸桿菌屬豐度的動態增加，與體內催產素訊息傳遞水平的升高呈正相關。
由於催產素具備調節社會認知行為與抑制系統性發炎反應之雙重生理功能，該發現顯示出：透過調節腸道菌相以優化內源性神經內分泌調控、進而改善ASD核心行為的潛在機制。
科學意義與未來展望
這項研究從神經免疫學與系統生物學的視角，重新詮釋了自閉症類群障礙（ASD）的發病機制—將其從單一的中樞神經發育異常，擴展為涵蓋腸腦軸與免疫相互作用的全身性病理反應。
研究中最具臨床應用潛力的發現，是脈搏一氧化碳血紅素飽和濃度（SpCO）作為非侵入性篩檢工具的可行性驗證。SpCO 檢測無痛、即時，能有效反映體內內源性抗發炎反應與氧化壓力狀態。對於感官敏感度高、行為配合困難的 ASD 兒童而言，免除侵入性抽血的採樣方式，在臨床實務上具有實質意義。未來臨床研究應聚焦於大規模、多中心的縱向研究，進一步驗證 SpCO、Cunningham Panel 自體抗體及抗GM1抗體作為ASD在診斷、病情分型與療效預估上的敏感性與特異性。長遠目標是推動ASD從目前基於行為量表的經驗性診斷，走向以客觀生物學指標的精準分層治療—透過個體化的免疫調節與微生物介入方案，顯著提升患者預後與生活品質。
