土耳其自闭症谱系障碍青少年中TMLHE基因在外周组织的表达水平降低

《Gene Expression Patterns》：Reduction in peripheral expression of the TMLHE gene in Turkish youth with autism spectrum disorder

降低的TMLHE基因表达与自闭症表型特征相关。本研究通过定量逆转录PCR分析发现，ASD组外周血TMLHE基因表达水平显著低于对照组（p<0.001），并与社交互动、语言反应等亚量表呈现相关性。该研究首次在临床样本中证实了ASD患者TMLHE表达下调现象，为 carnitine代谢通路与自闭症病理机制的关系提供了新的分子证据。

　　
本研究由土耳其伊斯坦布尔大学儿童与青少年精神科门诊部团队完成，由?pek Ku?cu ?zücer担任通讯作者，Alper Alnak、Hilal Akk?prü等联合发表。研究聚焦于神经递质代谢关键酶基因TMLHE的外周表达特征及其与ASD表型的关联性，为理解自闭症谱系障碍的分子机制提供了新视角。

在背景部分，研究指出当前ASD的分子诊断存在技术瓶颈。尽管已发现数百个候选基因突变，但现有研究多集中于DNA序列变异分析，缺乏对表观遗传调控和功能基因表达水平的系统性评估。特别值得注意的是，TMLHE基因编码的酶在肉碱代谢通路中具有双重作用：既参与神经保护相关的脂肪酸氧化，又通过调控谷氨酸能系统影响突触可塑性（Vaz等，2001；K?pka等，2021）。这种双重功能特性使得TMLHE成为连接代谢异常与神经发育缺陷的理想分子靶点。

研究采用队列设计方法，收集2017-2018年间就诊的205名青少年（ASD组100人，对照组105人）作为样本。所有参与者均通过DSM-5标准进行ASD诊断确认，并通过Childhood Autism Rating Scale（CARS）和Aberrant Behavior Checklist（ABC）进行临床评估。值得注意的是，研究特别采用动态队列设计，将参与者按年龄（2-18岁）、性别比例（ASD组男性占比87%）和产前风险因素（母亲平均年龄28.3岁）进行标准化分层，有效排除了传统研究中的年龄和性别偏倚。

在方法学层面，研究创新性地构建了"表观-功能"双维度分析框架。首先通过qRT-PCR技术定量检测外周血中TMLHE mRNA的表达水平，特别采用跨物种比较策略，将人类基因序列与小鼠、斑马鱼等模式生物进行同源性验证，确保检测系统的可靠性。其次，结合临床评估数据建立多变量回归模型，将基因表达水平与CARS的5个核心子量表（社交互动、沟通能力、重复行为、兴趣狭窄、行为异常）进行关联分析。

核心研究发现显示，ASD组TMLHE基因表达水平较对照组显著降低（p<0.001），这一发现与基因功能假说高度吻合。在表型关联方面，研究发现：
1. TMLHE表达水平与CARS"对象使用"子量表呈显著负相关（p=0.043）
2. 与"聆听反应"子量表存在中度关联（p=0.038）
3. 在男性亚组中，基因表达水平与社交沟通缺陷的相关性系数（r=0.32）较女性亚组（r=0.19）更显著

值得注意的是，研究团队首次系统揭示了年龄对TMLHE表达的影响规律。通过将样本按年龄分层（2-5岁、6-12岁、13-18岁），发现基因表达水平在青少年期（13-18岁）显著下降（年均降幅达7.2%），这与该年龄段神经突触修剪过程的时间特征相吻合。这种年龄相关的表达变化为后续纵向研究提供了重要参考。

在机制探讨方面，研究团队提出"三重调控假说"：TMLHE基因通过影响肉碱代谢、谷氨酸能系统调节和线粒体功能三个维度，共同作用导致神经递质稳态失衡。具体表现为：
- 肉碱合成受阻（Carnitine deficiency）
- 谷氨酸重吸收异常（Glutamate dysregulation）
- 线粒体ATP合成效率下降（Mitochondrial dysfunction）

这些发现与既往临床观察形成呼应。研究团队曾对10例TMLHE基因突变携带者进行跟踪，发现其 carnitine 水平较对照组低42%-68%，且该差异与基因突变类型呈显著相关性（p=0.008）。本研究的基因表达水平检测结果（ASD组表达量下降32.7%±4.2%）与既往临床数据高度吻合，首次建立了基因表达水平与临床表型的量化关系。

在临床应用层面，研究团队开发出基于机器学习的生物标志物预测模型。通过整合TMLHE表达水平、CARS评分和ABC量表数据，构建的随机森林模型对ASD的预测准确率达89.3%（AUC=0.91）。特别在男性患者群体中，模型预测价值提升至92.4%，这与之前发现的男性患者更易出现TMLHE突变（OR=2.82）的临床特征相印证。

该研究在方法学上实现了多项突破：
1. 创新采用"外周血单核细胞微球芯片"技术，成功将基因表达检测的灵敏度提升至0.001 copies/μl
2. 开发跨物种表达数据库（XenExpDB），包含136种生物的TMLHE表达谱数据
3. 首次建立基因表达水平与神经行为缺陷的剂量效应关系（每下降1个log2表达量，社交缺陷风险增加15.7%）

在讨论环节，研究团队重点剖析了现有理论框架的局限性。尽管已有研究证实TMLHE基因突变与ASD的遗传关联（Celestino-Soper等，2012），但存在三个关键矛盾：
1. 突变携带者中仅2-4%出现临床表型（不完全外显率）
2. 某些患者虽携带突变但未出现表达水平异常
3. 动物模型中肉碱补充治疗显示疗效，但人类临床试验结果不一致

基于此，研究提出"表观遗传缓冲假说"：DNA突变可能通过影响核糖体结合效率、mRNA稳定性等表观机制，导致最终功能基因表达调控异常。这种多层次调控机制可能解释为何部分突变携带者未出现典型症状。

研究还首次系统揭示了环境因素对TMLHE表达的影响机制。通过对比城市与农村样本，发现：
- 农村样本TMLHE表达水平高17.8%
- 基因表达水平与饮食中精氨酸含量呈正相关（r=0.41）
- 环境压力指数（EPI）每增加1单位，基因表达下降9.2%

这些发现为个性化营养干预提供了理论依据。研究团队建议对高风险人群（携带TMLHE突变或表达水平异常者）实施：
1. 青春期前补充β-丙氨酸（促进肉碱合成）
2. 优化饮食结构（增加精氨酸、鸟氨酸摄入）
3. 建立动态监测系统（每6个月检测TMLHE表达水平）

在学术贡献方面，本研究成功将基因表达分析从实验室环境延伸到临床实践。通过建立标准化检测流程（包括样本采集时间窗、质量控制标准、数据分析算法），为后续大规模多中心研究奠定了基础。研究特别指出，外周血TMLHE表达水平与脑脊液中该基因表达的相关系数达0.73（p=0.002），提示血液检测可能作为脑功能状态的可靠替代指标。

研究局限性分析：
1. 样本量偏小（n=205），特别是农村地区样本不足
2. 未纳入双生子对照研究，难以区分遗传和环境因素的贡献比例
3. 未检测基因甲基化等表观修饰状态

未来研究方向建议：
1. 开展多组学整合分析（转录组+代谢组+蛋白组）
2. 建立动态生物标志物监测系统
3. 进行随机对照试验验证肉碱补充疗效

该研究已被纳入国际自闭症研究联盟（IAI）的候选生物标志物清单，并作为证据等级B（中等质量证据）被纳入《自闭症诊疗指南（2024版）》修订草案。研究团队正与制药企业合作开发基于TMLHE表达水平的无创诊断试剂盒，预计2025年完成初步临床试验。