Kiitos, että kävit Nature.com-sivustolla. Käyttämäsi selainversio tukee CSS:ää rajoitetusti. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi suosittelemme uudemman selainversion käyttöä (tai Internet Explorerin yhteensopivuustilan poistamista käytöstä). Sillä välin näytämme sivuston ilman tyylittelyä tai JavaScriptiä jatkuvan tuen varmistamiseksi.
Essentiaalisen vapinan (ET) varhainen diagnosointi voi olla haastavaa, varsinkin jos se erotetaan terveistä verrokeista (HC) ja Parkinsonin taudista (PD). Viime aikoina ulostenäytteiden analysointi suolistomikrobiotan ja sen metaboliittien osalta on tarjonnut uusia menetelmiä uusien neurodegeneratiivisten sairauksien biomarkkereiden löytämiseen. Lyhytketjuiset rasvahapot (SCFA), suolistoflooran päämetaboliitti, ovat vähentyneet ulosteessa PD-potilailla. Ulosteen SCFA-yhdisteitä ei kuitenkaan ole koskaan tutkittu essentiaalisissa potilailla. Tavoitteenamme oli tutkia SCFA-yhdisteiden pitoisuuksia ulosteissa essentiaalisissa potilailla, arvioida niiden yhteyttä kliinisiin oireisiin ja suolistomikrobiotaan sekä määrittää niiden mahdollinen diagnostinen kyky. Ulosteen SCFA-yhdisteitä ja suolistomikrobiotaa mitattiin 37 essentiaalisessa potilaalla, 37 uudessa PD-potilaalla ja 35 che-potilaalla. Ummetusta, autonomisen hermoston toimintahäiriöitä ja vapinan vaikeusastetta arvioitiin asteikoilla. Ulosteen propionaatin, butyraatin ja isobutyraatin pitoisuudet olivat alhaisemmat essentiaalisissa potilailla kuin che-potilaalla. Propioni-, voi- ja isobutyyrihappojen yhdistelmä erotti ET:n HC:stä AUC-arvolla 0,751 (95 %:n luottamusväli: 0,634–0,867). Ulosteen isovaleriinihapon ja isovoihapon pitoisuudet olivat alhaisemmat eteisoireyhtymässä kuin Parkinsonin taudissa. Isovaleriinihappo ja isovoihappo erottavat eteisoireyhtymän ja Parkinsonin taudin AUC-arvon ollessa 0,743 (95 %:n luottamusväli: 0,629–0,857). Ulosteen propionaatti on käänteisessä yhteydessä ummetukseen ja autonomisen hermoston toimintahäiriöihin. Isovoihappo ja isovaleriinihappo ovat käänteisessä yhteydessä vapinan voimakkuuteen. Ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen väheneminen oli yhteydessä Faecalibacterium- ja Streptobakteerien määrän vähenemiseen eteisoireyhtymässä. Näin ollen lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuus ulosteessa vähenee eteisoireyhtymässä ja liittyy kliinisen kuvan vakavuuteen ja suoliston mikrobiston muutoksiin. Ulosteen propionaatti, butyraatti, isobutyraatti ja isovaleraatti voivat olla potentiaalisia diagnostisia ja erotusdiagnostisia biomarkkereita eteisoireyhtymälle.
Essentiaalinen vapina (ET) on etenevä, krooninen neurodegeneratiivinen sairaus, jolle on ominaista ensisijaisesti yläraajojen vapina, joka voi vaikuttaa myös muihin kehon osiin, kuten päähän, äänihuulten ja alaraajoihin1. ET:n kliinisiin oireisiin kuuluvat paitsi motoriset oireet myös jotkut ei-motoriset oireet, mukaan lukien ruoansulatuskanavan sairaudet2. Lukuisia tutkimuksia on tehty essentiaalisen vapinan patologisten ja fysiologisten ominaisuuksien selvittämiseksi, mutta selkeitä patofysiologisia mekanismeja ei ole tunnistettu3,4. Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että mikrobiota-suolisto-aivot-akselin toimintahäiriöt voivat edistää neurodegeneratiivisia sairauksia, ja on yhä enemmän näyttöä mahdollisesta kaksisuuntaisesta yhteydestä suoliston mikrobiotan ja neurodegeneratiivisten sairauksien välillä5,6. Erityisesti yhdessä tapausraportissa ulosteen mikrobiotan siirto paransi sekä essentiaalista vapinaa että ärtyvän suolen oireyhtymää potilaalla, mikä voi viitata läheiseen yhteyteen suoliston mikrobiotan ja essentiaalisen vapinan välillä. Lisäksi havaitsimme myös spesifisiä muutoksia suoliston mikrobiotassa ET-potilailla, mikä tukee vahvasti suoliston dysbioosin tärkeää roolia ET:ssä8.
Neurodegeneratiivisiin sairauksiin liittyvän suoliston dysbioosin osalta Parkinsonin tauti on tutkituin tauti5. Epätasapainoinen mikrobiota voi lisätä suoliston läpäisevyyttä ja aktivoida suoliston gliasoluja, mikä johtaa alfa-synukleinopatioihin9,10,11. Parkinsonin taudilla ja estyneellä taudilla on joitakin yhteisiä piirteitä, kuten vapinan samanlainen esiintyvyys estyneellä ja Parkinsonin taudissa olevilla potilailla, päällekkäinen lepovapina (tyypillinen vapina Parkinsonin taudissa) ja asentovapina (esiintyy useimmiten estyneellä taudissa olevilla potilailla), mikä vaikeuttaa niiden erottamista toisistaan. varhaisvaiheet12. Siksi meidän on kiireellisesti avattava hyödyllinen ikkuna estyneen taudin ja Parkinsonin taudin erottamiseksi toisistaan. Tässä yhteydessä suoliston dysbioosin ja siihen liittyvien metaboliittimuutosten tutkiminen estyneellä taudilla ja niiden erojen tunnistaminen Parkinsonin taudista voivat olla potentiaalisia biomarkkereita estyneen taudin diagnosoinnissa ja erotusdiagnoosissa.
Lyhytketjuiset rasvahapot (SCFA) ovat tärkeimmät metaboliitit, joita suoliston bakteerit tuottavat ravintokuidusta, ja niiden uskotaan olevan ratkaisevassa roolissa suoliston ja aivojen vuorovaikutuksessa13,14. Paksusuolen solut ottavat SCFA:t sisäänsä ja kuljettavat ne maksaan porttilaskimojärjestelmän kautta, ja jotkut SCFA:t pääsevät systeemiseen verenkiertoon. SCFA:illa on paikallisia vaikutuksia suoliston esteen eheyden ylläpitämisessä ja synnynnäisen immuniteetin edistämisessä suoliston limakalvolla15. Niillä on myös pitkäaikaisia ​​vaikutuksia veri-aivoesteeseen (BBB) ​​​​stimuloimalla tiiviitä liitosproteiineja ja aktivoimalla neuroneja stimuloimalla G-proteiinikytkentäisiä reseptoreita (GPCR) ylittämään BBB16. Asetaatti, propionaatti ja butyraatti ovat yleisimmät SCFA:t paksusuolessa. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet etikka-, propioni- ja voihappojen ulostepitoisuuksien vähenemistä Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla17. SCFA:iden ulostepitoisuuksia ei kuitenkaan ole koskaan tutkittu essentiaalista tautia sairastavilla potilailla.
Täten tutkimuksemme tavoitteena oli tunnistaa erityisiä muutoksia ulosteen lyhyen kantasolupitoisuuden omaavissa rasvahapoissa essentiaalista tautia sairastavilla potilailla ja niiden eroja Parkinsonin tautia sairastaviin potilaisiin verrattuna, arvioida ulosteen lyhyen kantasolupitoisuuden omaavien rasvahappojen yhteyttä essentiaalista tautia sairastavien kliinisiin oireisiin ja suoliston mikrobiotaan sekä määrittää ulostenäytteiden potentiaaliset diagnostiset ja erotusdiagnostiset mahdollisuudet. KZhK. Parkinsonin taudin lääkkeisiin liittyvien sekoittavien tekijöiden selvittämiseksi valitsimme kontrollipotilaiksi äskettäin puhjenneen Parkinsonin taudin potilaita.
Taulukossa 1 on esitetty yhteenveto 37 etäsairaanhoitajan, 37 PD-potilaan ja 35 HC-potilaan demografisista ja kliinisistä ominaisuuksista. Et-potilaat, PD-potilaat ja HC-potilaat yhdisteltiin iän, sukupuolen ja painoindeksin mukaan. Kolmessa ryhmässä oli myös samankaltaiset tupakoinnin, alkoholin sekä kahvin ja teen juomisen osuudet. PD-ryhmän Wexner-pisteet (P = 0,004) ja HAMD-17-pisteet (P = 0,001) olivat korkeammat kuin HC-ryhmällä, ja ET-ryhmän HAMA-pisteet (P = 0,011) ja HAMD-17-pisteet (P = 0,011) olivat korkeammat kuin HC-ryhmällä. Taudin kulku ET-ryhmässä oli merkitsevästi pidempi kuin PD-ryhmässä (P < 0,001).
Ulosteen propionihapon (P = 0,023), etikkahapon (P = 0,039), voihapon (P = 0,020), isovaleriaanihapon (P = 0,045) ja isovoihapon (P = 0,015) pitoisuuksissa oli merkittäviä eroja. Lisäanalyysissä post hoc -analyysissä propionihapon (P = 0,023), voihapon (P = 0,007) ja isovoihapon (P = 0,040) pitoisuudet olivat eteerisessä rasvakudoksessa (ET) merkittävästi alhaisemmat kuin HC-ryhmässä. ET-potilailla oli alhaisemmat isovaleraatti- (P = 0,014) ja isobutyraatti- (P = 0,005) pitoisuudet kuin Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla. Lisäksi ulosteen propionihapon (P = 0,013), etikkahapon (P = 0,016) ja voihapon (P = 0,041) pitoisuudet olivat alhaisemmat Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla kuin kroonista syöpää sairastavilla potilailla (kuva 1 ja lisätaulukko 1).
ag edustaa ryhmävertailua propionihapon, etikkahapon, voihapon, isovaleriaanihapon, valeriaanihapon, kapronihapon ja isovoihapon osalta. Ulosteen propionihapon, etikkahapon, voihapon, isovaleriaanihapon ja isovoihapon pitoisuuksissa oli merkittäviä eroja kolmen ryhmän välillä. ET-essentiaali vapina, Parkinsonin tauti, terve HC-kontrolli, SCFA. Merkittävät erot on merkitty *P < 0,05 ja **P < 0,01.
Ottaen huomioon taudinkulun erot etyleeniglykoryhmässä ja PD-ryhmässä, tutkimme 33 varhaisvaiheen PD-potilasta ja 16 etyleeniglykosidi ...oliglykosidiolighigh-potilailla. Vertailua varten tutkimme 33 varhaisvaiheen PD-potilasta ja 16 etyleeniglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiglykosidiolighigh-potilailla. Nämä tulokset (lisäkuva 1) ovat yleisesti ottaen yhdenmukaisia ​​päätulosten kanssa. Koko otoksen ja varhaisen potilaan alaryhmän välinen tulosero voi johtua alaryhmän pienemmästä otoskoosta, mikä johtaa datan pienempään tilastolliseen tehoon.
Seuraavaksi tutkimme, voitiinko ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) avulla erottaa essentiaalista fibromyalgiaa (ET) sairastavat potilaat kroonista kurkkukipua (CU) tai Parkinsonin tautia sairastavista potilaista. ROC-analyysin mukaan propionaattipitoisuuksien AUC-arvojen ero oli 0,668 (95 %:n luottamusväli: 0,538–0,797), mikä mahdollisti etentyvästä fibromyalgiaa sairastavien ja maksasyöpää sairastavien erottamisen. Etentyvästä fibromyalgiaa ja mahalaukun syöpää sairastavat potilaat voitiin erottaa butyraattipitoisuuksien perusteella, joiden AUC-arvo oli 0,685 (95 %:n luottamusväli: 0,556–0,814). Isovoihappopitoisuuksien erot saattavat erottaa etentyvästä fibromyalgiaa sairastavat potilaat maksasyöpäpotilaista, joiden AUC-arvo oli 0,655 (95 %:n luottamusväli: 0,525–0,786). Yhdistämällä propionaatti-, butyraatti- ja isobutyraattipitoisuudet saatiin korkeampi AUC-arvo, 0,751 (95 %:n luottamusväli: 0,634–0,867), herkkyys 74,3 % ja spesifisyys 72,9 % (kuva 2a). Estaattisen etenemisen ja Parkinsonin taudin potilaiden erottamiseksi isovaleriinihappopitoisuuksien AUC oli 0,700 (95 %:n luottamusväli: 0,579–0,822) ja isovoihappopitoisuuksien AUC oli 0,718 (95 %:n luottamusväli: 0,599–0,836). Isovaleriinihappo- ja isovoihappopitoisuuksien yhdistelmällä oli korkeampi AUC, 0,743 (95 %:n luottamusväli: 0,629–0,857), herkkyys 74,3 % ja spesifisyys 62,9 % (kuva 2b). Lisäksi tutkimme, erosivatko Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden ulosteiden lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuudet kontrolliryhmästä. ROC-analyysin mukaan Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden tunnistamiseen propionihappopitoisuuksien erojen perusteella käytetty AUC oli 0,687 (95 %:n luottamusväli: 0,559–0,814), herkkyys 68,6 % ja spesifisyys 68,7 %. Asetaattipitoisuuksien erot voivat erottaa Parkinsonin tautia sairastavat potilaat heikossa terveydentilassa olevista potilaista, joiden AUC on 0,674 (95 %:n luottamusväli: 0,542–0,805). Parkinsonin tautia sairastavat potilaat voidaan erottaa kroonisesta sairaudesta (CU) vain butyraattipitoisuuksien perusteella, joiden AUC on 0,651 (95 %:n luottamusväli: 0,515–0,787). Yhdistämällä propionaatti-, asetaatti- ja butyraattipitoisuudet saatiin AUC-arvoksi 0,682 (95 %:n luottamusväli: 0,553–0,811) (kuva 2c).
Venäjän ortodoksisen kirkon syrjintä essentiaalista ja HC:tä kohtaan; b ROC:n syrjintä essentiaalista ja PD:tä kohtaan; c ROC:n syrjintä PD:tä ja HC:tä kohtaan; ET:n essentiaali vapina, Parkinsonin tauti, terve HC:n hallinta, lyhytketjuinen rasvamaksa.
Esteettinen essentiaalitautia sairastavilla potilailla ulosteen isovoihappopitoisuus korreloi negatiivisesti FTM-pistemäärän kanssa (r = -0,349, P = 0,034), ja ulosteen isovaleriaanahappopitoisuus korreloi negatiivisesti FTM-pistemäärän (r = -0,421, P = 0,001) ja TETRAS-pistemäärän kanssa (r = -0,382, P = 0,020). Esteettinen essentiaalitautia ja Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla ulosteen propionaattipitoisuudet korreloivat negatiivisesti SCOPA-AUT-pistemäärän kanssa (r = -0,236, P = 0,043) (kuva 3 ja lisätaulukko 3). Taudinkulun ja lyhytketjuisen rasvan välillä ei ollut merkitsevää korrelaatiota essentiaalitautia sairastavien ryhmässä (P ≥ 0,161) eikä Parkinsonin tautia sairastavien ryhmässä (P ≥ 0,246) (lisätaulukko 4). Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla ulosteen kapronihappopitoisuudet korreloivat positiivisesti MDS-UPDRS-pistemäärän kanssa (r = 0,335, P = 0,042). Kaikilla osallistujilla fekaalipropionaatin (r = −0,230, P = 0,016) ja asetaatin (r = −0,210, P = 0,029) tasot korreloivat negatiivisesti Wexner-pisteiden kanssa (kuva 3 ja lisätaulukko 3).
Ulosteen isovoihappopitoisuudet korreloivat negatiivisesti FTM-pisteiden kanssa, isovaleriaanihappo korreloi negatiivisesti FTM- ja TETRAS-pisteiden kanssa, propionihappo korreloi negatiivisesti SCOPA-AUT-pisteiden kanssa, kapronihappo korreloi positiivisesti MDS-UPDRS-pisteiden kanssa ja propionihappo korreloi negatiivisesti FTM- ja TETRAS-pisteiden kanssa. TETRAS ja etikkahappo korreloivat negatiivisesti Wexner-pistemäärän kanssa. MDS-UPDRS-yhdistyksen sponsoroima versio Unified Parkinson's Disease Rating Scale -asteikosta, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamiltonin masennusasteikko HAMD-17, 17 kohtaa, Hamiltonin ahdistuneisuusasteikko HAMA, HY Hoehnin ja Yahrin vaiheet, SCFA, SCOPA-AUT Parkinson's Disease Autonomic Symptom Outcome Scale, FTM Fana-Tolosa-Marin Clinical Tremor Rating Scale, TETRAS Research Group (TRG) Essential Tremor Rating Scale. Merkitsevät erot on merkitty *P < 0,05 ja **P < 0,01.
Tutkimme edelleen suoliston mikrobiotan erottelukykyä LEfSE-analyysin avulla ja valitsimme suvun suhteellisen runsauden datatason jatkoanalyysiä varten. Vertailuja tehtiin ET:n ja HC:n sekä ET:n ja PD:n välillä. Spearmanin korrelaatioanalyysi suoritettiin sitten suoliston mikrobiotan suhteelliselle runsaudelle ja ulosteen lyhyen ketjun rasvahappojen tasoille kahdessa vertailuryhmässä.
Faecalibacterium (korreloitui voihapon kanssa, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (korreloitui voihapon kanssa, r = 0,283, P = 0,016) ja Streptobacterium (korreloitui propionihapon kanssa, r = 0,327) olivat läsnä ET:n ja CA:n analyysissä. , P = 0,005; korreloi voihapon kanssa, r = 0,374, P = 0,001; korreloi isovoihapon kanssa, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (korreloi propionihapon kanssa, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (korreloi propionaatin kanssa, r = 0,249, P = 0,035) ja Candidatus Arthromitus (korreloi isovoihapon kanssa, r = 0,302, P = 0,010) vähenee eteerisessä tilassa ja korreloi positiivisesti ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) pitoisuuksien kanssa. Stenotropomonas-runsaus kuitenkin lisääntyi eteerisessä tilassa ja korreloi negatiivisesti ulosteen isobutyraattipitoisuuksien kanssa (r = -0,250, P = 0,034). FDR-korjauksen jälkeen vain Faecalibacteriumin, Catenibacterin ja lyhytketjuisten rasvahappojen välinen korrelaatio pysyi merkitsevänä (P ≤ 0,045) (kuva 4 ja lisätaulukko 5).
ET:n ja HC:n korrelaatioanalyysi. FDR-korjauksen jälkeen Faecalibacteriumin (positiivisesti butyraatin kanssa) ja Streptobakteerien (positiivisesti propionaatin, butyraatin ja isobutyraatin kanssa) runsauksien havaittiin vähentyneen ET:ssä ja liittyvän positiivisesti ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) pitoisuuksiin. b ET:n ja PD:n korrelaatioanalyysi. FDR-korjauksen jälkeen ei havaittu merkittäviä yhteyksiä. ET:n essentiaalinen vapina, Parkinsonin tauti, terve HC-kontrolli, SCFA. Merkitsevät erot on merkitty *P < 0,05 ja **P < 0,01.
Kun analysoitiin ET:tä verrattuna PD:hen, Clostridium trichophytonin havaittiin lisääntyneen ET:ssä ja korreloivan ulosteen isovaleriinihapon (r = -0,238, P = 0,041) ja isovoihapon (r = -0,257, P = 0,027) kanssa. FDR-korjauksen jälkeen kumpikin pysyi merkitsevänä (P≥0,295) (kuva 4 ja lisätaulukko 5).
Tämä on kattava tutkimus, jossa tarkastellaan ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) pitoisuuksia ja korreloidaan niitä suoliston mikrobiston muutoksiin ja oireiden vaikeusasteeseen essentiaalis-kriittistä tautia (CT) sairastavilla potilailla verrattuna kroonista kroonista faania ja Parkinsonin tautia sairastaviin potilaisiin. Havaitsimme, että ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuudet olivat alentuneet essentiaalis-kriittistä tautia sairastavilla potilailla ja liittyivät kliiniseen vaikeusasteeseen ja spesifisiin muutoksiin suoliston mikrobistossa. Lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) kumulatiiviset pitoisuudet ulosteessa erottavat essentiaalis-kriittisen taudin (GC) ja PD:n.
Verrattuna mahalaukun syöpäpotilaisiin, eteispotilailla on ulosteessa alhaisemmat propioni-, voi- ja isovoihappopitoisuudet. Propioni-, voi- ja isovoihappojen yhdistelmä erotti eteis- ja HC-pitoisuudet AUC-arvolla 0,751 (95 %:n luottamusväli: 0,634–0,867), herkkyydellä 74,3 % ja spesifisyydellä 72,9 %, mikä viittaa niiden käyttöön diagnostisina biomarkkereina eteis- ja syöpäpotilaiden mahdolliselle roolille. Lisäanalyysit osoittivat, että ulosteen propionihappopitoisuudet korreloivat negatiivisesti Wexner-pistemäärän ja SCOPA-AUT-pistemäärän kanssa. Ulosteen isovoihappopitoisuudet korreloivat käänteisesti FTM-pisteiden kanssa. Toisaalta butyraattipitoisuuksien lasku eteis- ja syöpäpotilailla liittyi lyhytketjuisia rasvahappoja tuottavien mikrobiottojen, Faecalibacteriumin ja Categorybacterin, määrän vähenemiseen. Lisäksi Catenibacterien määrän väheneminen eteis- ja syöpäpotilailla liittyi myös ulosteen propioni- ja isovoihappopitoisuuksien laskuun.
Useimmat paksusuolessa tuotetuista lyhytketjuisista rasvahapoista siirtyvät paksusuolen soluihin pääasiassa H+- tai natriumriippuvaisten monokarboksylaattikuljettajien kautta. Imeytyneitä lyhytketjuisia rasvahappoja käytetään paksusuolen solujen energianlähteenä, kun taas ne, joita paksusuolen solut eivät metaboloi, kuljetetaan porttilaskimoon 18. Lyhytketjuiset rasvahapot voivat vaikuttaa suoliston liikkuvuuteen, parantaa suoliston suojamuuria ja vaikuttaa isännän aineenvaihduntaan ja immuniteettiin 19. Aiemmin havaittiin, että butyraatin, asetaatin ja propionaatin pitoisuudet ulosteessa olivat pienemmät Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla verrattuna heihin 17, mikä on yhdenmukaista tulostemme kanssa. Tutkimuksessamme havaittiin lyhytketjuisten rasvahappojen väheneminen essentiaalista tautia sairastavilla potilailla, mutta lyhytketjuisten rasvahappojen roolista essentiaalista tautia sairastavilla potilailla tiedetään vähän. Butyraatti ja propionaatti voivat sitoutua GPCR-reseptoreihin ja vaikuttaa GPCR-riippuvaiseen signalointiin, kuten MAPK- ja NF-κB20-signalointiin. Suolisto-aivot-akselin perusajatuksena on, että suolistomikrobien erittämät lyhytketjuiset rasvahapot voivat vaikuttaa isännän signalointiin ja siten vaikuttaa suoliston ja aivojen toimintaan. Koska butyraatilla ja propionaatilla on voimakkaita estäviä vaikutuksia histonideasetylaasin (HDAC) aktiivisuuteen21 ja butyraatti voi toimia myös transkriptiotekijöiden ligandina, niillä on laaja vaikutus isännän aineenvaihduntaan, erilaistumiseen ja proliferaatioon, pääasiassa geenien säätelyyn kohdistuvan vaikutuksensa vuoksi22. SCFA:sta ja neurodegeneratiivisista sairauksista saatujen näyttöjen perusteella butyraattia pidetään terapeuttisena ehdokkaana, koska se kykenee korjaamaan heikentynyttä HDAC-aktiivisuutta, mikä voi välittää dopaminergisten hermosolujen kuolemaa Parkinsonin taudissa23,24,25. Eläinkokeet ovat myös osoittaneet voihapon kyvyn estää dopaminergisten hermosolujen rappeutumista ja parantaa liikehäiriöitä Parkinsonin taudin malleissa26,27. Propionihapon on havaittu rajoittavan tulehdusvasteita ja suojaavan BBB:n eheyttä28,29. Tutkimukset ovat osoittaneet, että propionihappo edistää dopaminergisten hermosolujen selviytymistä vasteena rotenonimyrkytykseen Parkinsonin taudin malleissa30 ja että propionihapon oraalinen anto pelastaa dopaminergisten hermosolujen häviämisen ja motoriset puutteet Parkinsonin tautia sairastavilla hiirillä31. Isovoihapon toiminnasta tiedetään vähän. Äskettäin tehdyssä tutkimuksessa kuitenkin havaittiin, että B. ovale -bakteerin kolonisointi hiirillä lisäsi suoliston lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) pitoisuutta (mukaan lukien asetaatti, propionaatti, isobutyraatti ja isovaleraatti) ja suoliston GABA-pitoisuutta, mikä korostaa, että suoliston mikrobiotan ja suoliston SCFA-pitoisuuksien välillä on osoitettu yhteys32. Etanolitoosissa pikkuaivojen poikkeaviin patologisiin muutoksiin kuuluvat Purkinjen solujen aksonien ja dendriittien muutokset, Purkinjen solujen siirtyminen ja häviäminen, muutokset korisolujen aksoneissa, nousevien kuitujen yhteyksien poikkeavuudet Purkinjen solujen jakautumiseen sekä muutokset GABA-reseptoreissa hammasluissa, mikä johtaa GABAergisen tuotannon vähenemiseen pikkuaivoista3,4,33. On edelleen epäselvää, liittyvätkö SCFA:t Purkinjen solujen neurodegeneraatioon ja pikkuaivojen GABA-tuotannon vähenemiseen. Tuloksemme viittaavat vahvaan yhteyteen SCFA:n ja ET:n välillä, mutta poikkileikkaustutkimusasetelma ei mahdollista johtopäätösten tekemistä SCFA:n ja ET:n sairausprosessin välisestä syy-yhteydestä. Tarvitaan lisää pitkittäisseurantatutkimuksia, mukaan lukien ulosteen SCFA-yhdisteiden sarjamittaukset, sekä eläinkokeita, joissa tutkitaan mekanismeja.
Lyhytketjuisten rasvahappojen uskotaan stimuloivan paksusuolen sileän lihaksen supistuvuutta34. Lyhytketjuisten rasvahappojen puute pahentaa ummetuksen oireita, ja lyhytketjuisten rasvahappojen lisäys voi parantaa ummetuksen oireita35. Tuloksemme osoittavat myös merkittävän yhteyden ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen määrän vähenemisen ja lisääntyneen ummetuksen ja autonomisen hermoston toimintahäiriön välillä essentsiaalista oireyhtymää sairastavilla potilailla. Yhdessä tapausraportissa havaittiin, että mikrobiston siirto paransi sekä essentiaalista vapinaa että ärtyvän suolen oireyhtymää potilaalla 7, mikä viittaa edelleen läheiseen yhteyteen suolen mikrobiston ja essentiaalisen oireyhtymän välillä. Siksi uskomme, että ulosteen lyhytketjuiset rasvahapot/mikrobioma voivat vaikuttaa isännän suoliston liikkuvuuteen ja autonomisen hermoston toimintaan.
Tutkimuksessa havaittiin, että ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuuksien lasku ET-ryhmässä liittyi Faecalibacteriumin (joka liittyy butyraattiin) ja Streptobakteerien (joka liittyy propionaattiin, butyraattiin ja isobutyraattiin) runsauden vähenemiseen. FDR-korjauksen jälkeen tämä yhteys on edelleen merkittävä. Faecalibacterium ja Streptobacterium ovat lyhytketjuisia rasvahappoja tuottavia mikro-organismeja. Faecalibacteriumin tiedetään olevan butyraattia tuottava mikro-organismi36, kun taas Catenibacter-käymisen päätuotteet ovat asetaatti, butyraatti ja maitohappo37. Faecalibacterium havaittiin 100 %:lla sekä ET- että HC-ryhmistä; ET-ryhmän suhteellinen mediaanirunsaus oli 2,06 % ja HC-ryhmän 3,28 % (LDA 3,870). Bakteerikategoriaan kuuluvia bakteerilajeja havaittiin 21,6 %:lla (8/37) HC-ryhmästä ja vain yhdestä ET-ryhmän näytteestä (1/35). Streptobakteerien väheneminen ja havaitsemattomuus ET-ryhmässä voi myös viitata korrelaatioon taudin patogeenisyyden kanssa. Catenibacter-lajien mediaani suhteellinen runsaus HC-ryhmässä oli 0,07 % (LDA 2,129). Lisäksi maitohappobakteerit liittyivät muutoksiin ulosteen butyraattipitoisuudessa (P = 0,016, P = 0,096 FDR-korjauksen jälkeen), ja niveltulehduskandidaatti liittyi muutoksiin isobutyraatissa (P = 0,016, P = 0,072 FDR-korjauksen jälkeen). FDR-korjauksen jälkeen jäljelle jää vain korrelaatiotrendi, joka ei ole tilastollisesti merkitsevä. Laktobasillit tunnetaan myös SCFA:iden (etikkahappo, propionihappo, isovoihappo, voihappo) tuottajina38 ja Candidatus Arthromitus on spesifinen T-auttajasolujen 17 (Th17) erilaistumisen indusoija, kun taas Th1/2- ja Treg-solut liittyvät immuunitasapainoon /Th1739. Äskettäinen tutkimus viittaa siihen, että kohonneet ulosteen pseudoartriitin tasot voivat edistää paksusuolen tulehdusta, suoliston esteen toimintahäiriöitä ja systeemistä tulehdusta40. Clostridium trichoides -pitoisuudet olivat koholla espressossa verrattuna Parkinsonin tautiin. Clostridium trichoides -bakteerin runsauden havaittiin korreloivan negatiivisesti isovaleriaanahapon ja isovoihapon kanssa. FDR-korjauksen jälkeen molemmat pysyivät merkitsevinä (P≥0,295). Clostridium pilosum on bakteeri, jonka tiedetään liittyvän tulehdukseen ja joka voi vaikuttaa suoliston esteen toimintahäiriöön41. Aiemmassa tutkimuksessamme raportoitiin muutoksia espresso- ja limakalvojen mikrobiotassa8. Tässä tutkimuksessa raportoimme myös muutoksia lyhytketjuisissa rasvahapoissa espressossa ja tunnistamme yhteyden suoliston dysbioosin ja lyhytketjuisten rasvahappojen muutosten välillä. Alennetut lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuudet liittyvät läheisesti suoliston dysbioosiin ja vapinan vaikeusasteeseen espressossa. Tuloksemme viittaavat siihen, että suolisto-aivot-akselilla voi olla tärkeä rooli espresson patogeneesissä, mutta tarvitaan lisätutkimuksia eläinmalleilla.
Verrattuna Parkinsonin tautia sairastaviin potilaisiin, essentsiaalista tautia sairastavien potilaiden ulosteessa on alhaisemmat isovaleriini- ja isovoihappopitoisuudet. Isovaleriinihapon ja isovoihapon yhdistelmä tunnisti essentsiaalista tautia Parkinsonin taudissa AUC-arvolla 0,743 (95 %:n luottamusväli: 0,629–0,857), herkkyydellä 74,3 % ja spesifisyydellä 62,9 %, mikä viittaa niiden mahdolliseen rooliin biomarkkereina essentsiaalisen taudin erotusdiagnoosissa. . Ulosteen isovaleriinihappopitoisuudet korreloivat käänteisesti FTM- ja TETRAS-pisteiden kanssa. Ulosteen isovoihappopitoisuudet korreloivat käänteisesti FTM-pisteiden kanssa. Isovoihappopitoisuuksien lasku liittyi katobakteerien määrän vähenemiseen. Isovaleriinihapon ja isovoihapon toiminnoista tiedetään vähän. Aiempi tutkimus osoitti, että B. ovale -bakteerin asettaminen hiiriin lisäsi suoliston lyhytketjuisten rasvahappojen (mukaan lukien asetaatti, propionaatti, isobutyraatti ja isovaleraatti) määrää ja suoliston GABA-pitoisuuksia, mikä korostaa suoliston yhteyttä mikrobiotan ja suoliston lyhytketjuisten rasvahappojen/välittäjäaineiden pitoisuuksien välillä32. Mielenkiintoista on, että havaitut isovoihappopitoisuudet olivat samankaltaisia ​​PD- ja HC-ryhmissä, mutta erosivat ET- ja PD- (tai HC-)ryhmien välillä. Isovoihappo pystyi erottamaan ET:n ja PD:n AUC-arvolla 0,718 (95 %:n luottamusväli: 0,599–0,836) ja tunnistamaan ET:n ja NC:n AUC-arvolla 0,655 (95 %:n luottamusväli: 0,525–0,786). Lisäksi isovoihappopitoisuudet korreloivat vapinan voimakkuuden kanssa, mikä vahvistaa entisestään sen yhteyttä ET:hen. Kysymys siitä, voiko suun kautta otettava isovoihappo vähentää vapinan voimakkuutta ET-potilailla, ansaitsee lisätutkimuksia.
Näin ollen ulosteen lyhytketjuisten rasvahappojen pitoisuus on vähentynyt essentiaalitautia sairastavilla potilailla ja liittyy essentiaalitautiin liittyvän kliiniseen vaikeusasteeseen ja suoliston mikrobiston spesifisiin muutoksiin. Ulosteen propionaatti, butyraatti ja isobutyraatti voivat olla essentiaalitautien diagnostisia biomarkkereita, kun taas isobutyraatti ja isovaleraatti voivat olla essentiaalitautien erotusdiagnostisia biomarkkereita. Muutokset ulosteen isobutyraatissa voivat olla spesifisempiä essentiaalitaudille kuin muutokset muissa lyhytketjuisissa rasvahapoissa.
Tutkimuksellamme on useita rajoituksia. Ensinnäkin ruokailutottumukset ja ruokamieltymykset voivat vaikuttaa mikrobiotan ilmentymiseen, tarvitaan suurempia tutkimusotoksia eri populaatioissa, ja tulevissa tutkimuksissa tulisi ottaa käyttöön kattavia ja systemaattisia ruokavaliokyselyitä, kuten ruokailutottumuskyselyitä. Toiseksi poikkileikkaustutkimusasetelma estää kaikki johtopäätökset lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) ja estrogeenin tautiprosessin välisestä syy-yhteydestä. Tarvitaan lisää pitkäaikaisia ​​seurantatutkimuksia, joissa ulosteen SCFA-pitoisuuksia mitataan sarjamittauksin. Kolmanneksi ulosteen SCFA-pitoisuuksien diagnostiset ja erotusdiagnostiset ominaisuudet tulisi validoida käyttämällä riippumattomia näytteitä estrogeenista, haimatulehduksesta ja Parkinsonin taudin hoidosta. Tulevaisuudessa tulisi testata lisää riippumattomia ulostenäytteitä. Lopuksi, kohortissamme PD-potilailla oli merkittävästi lyhyempi sairauden kesto kuin estrogeenisairautta sairastavilla potilailla. Yhdistimme pääasiassa estrogeenisairautta, PD-potilaita ja HC-potilaita iän, sukupuolen ja painoindeksin mukaan. Koska estrogeenisairausryhmän ja PD-ryhmän välillä oli eroja taudin kulussa, tutkimme myös 33 varhaisvaiheen PD-potilasta ja 16 estrogeenisairautta sairastavaa potilasta (sairauden kesto ≤ 3 vuotta) lisävertailua varten. Ryhmien väliset SCFA-erot olivat yleisesti ottaen yhdenmukaisia ​​ensisijaisten tietojemme kanssa. Lisäksi emme löytäneet korrelaatiota taudin keston ja SCFA-pitoisuuksien muutosten välillä. Tulevaisuudessa olisi kuitenkin parasta rekrytoida Parkinsonin taudin ja essentsiitin varhaisvaiheen potilaita, joilla on lyhyempi sairauden kesto, validoinnin suorittamiseksi suuremmalla otoksella.
Tutkimusprotokollan hyväksyi Shanghain Jiao Tong -yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan yhteydessä toimivan Ruijin-sairaalan eettinen toimikunta (RHEC2018-243). Kirjallinen suostumus saatiin kaikilta osallistujilta.
Tammikuun 2019 ja joulukuun 2022 välisenä aikana tutkimukseen osallistui 109 tutkittavaa (37 etäliikuntahäiriöistä, 37 PD-liikuntahäiriöistä ja 35 terveydellisistä hoidoista) Ruijin-sairaalan liikehäiriökeskuksen klinikalta, joka on sidoksissa Shanghain Jiao Tong -yliopiston lääketieteelliseen tiedekuntaan. Kriteerit olivat: (1) ikä 25–85 vuotta, (2) etäliikuntahäiriöt diagnosoitiin MDS-työryhmän kriteerien 42 mukaisesti ja PD diagnosoitiin MDS-kriteerien 43 mukaisesti, (3) kaikki potilaat eivät käyttäneet Parkinsonin taudin lääkkeitä ennen näytteenottoa. (4) ET-ryhmä käytti vain beetasalpaajia tai ei lainkaan samankaltaisia ​​lääkkeitä ennen ulostenäytteiden ottoa. Tutkimukseen valittiin myös iän, sukupuolen ja painoindeksin (BMI) mukaan sovitetut terveydelliset hoidot. Poissulkukriteerit olivat: (1) kasvissyöjät, (2) huono ravitsemus, (3) krooniset ruoansulatuskanavan sairaudet (mukaan lukien tulehduksellinen suolistosairaus, maha- tai pohjukaissuolihaava), (4) vakavat krooniset sairaudet (mukaan lukien pahanlaatuiset kasvaimet), sydämen vajaatoiminta, munuaisten vajaatoiminta, hematologiset sairaudet, (5) Aiempi suuri ruoansulatuskanavan leikkaus, (6) Pitkäaikainen tai säännöllinen jogurtin käyttö, (7) Probioottien tai antibioottien käyttö kuukauden ajan, (8) Kortikosteroidien, protonipumpun estäjien, statiinien, metformiinin, immunosuppressanttien tai syöpälääkkeiden krooninen käyttö ja (9) vaikea kognitiivinen heikentyminen, joka häiritsee kliinisiä tutkimuksia.
Kaikki tutkittavat antoivat sairaushistorian, painon ja pituuden tiedot painoindeksin laskemiseksi, ja heille tehtiin neurologinen tutkimus ja kliininen arviointi, kuten Hamiltonin ahdistuneisuusasteikko (HAMA)44, Hamiltonin masennusasteikko-17 (HAMD-17)45, masennus, ummetuksen vaikeusaste Wexnerin ummetusasteikolla46 ja Bristolin ulosteasteikolla47 sekä kognitiivinen suorituskyky Mini-Mental State Examination (MMSE)48 -kyselyllä. Parkinsonin taudin autonomisen hermoston toimintahäiriöitä arvioitiin SCOPA-AUT-asteikolla (SCOPA-AUT)49 essentiaalista vapinaa ja Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla. Essentiaalista vapinaa sairastavilla potilailla tutkittiin Fana-Tolos-Marinin kliinistä vapinaa arvioivaa asteikkoa (FTM) ja essentiaalista vapinaa arvioivaa asteikkoa (TETRAS)50. Tremor Study Group (TRG)50 -asteikolla; tutkittiin United Parkinson's Disease Associationin sponsoroimaa Kinsonin taudin asteikkoa (MDS-); UPDRS-versiota 51 ja Hoehn ja Yahrin (HY) versiota 52.
Jokaista osallistujaa pyydettiin keräämään ulostenäyte aamulla ulosteenkeräysastiaan. Astiat siirrettiin jäihin ja säilytettiin -80 °C:ssa ennen käsittelyä. Lyhytketjuisten rasvahappojen (SCFA) analyysi suoritettiin Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd:n rutiinimenetelmien mukaisesti. Jokaiselta koehenkilöltä kerättiin 400 mg tuoretta ulostenäytettä, joka analysoitiin lyhytketjuisten rasvahappojen avulla jauhamisen ja ultraäänikäsittelyn jälkeen. Valitut lyhytketjuiset rasvahapot ulosteessa analysoitiin kaasukromatografia-massaspektrometrialla (GC-MS) ja nestekromatografia-tandem-MS:llä (LC-MS/MS).
DNA eristettiin 200 mg:n näytteistä käyttäen QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit -pakkausta (QIAGEN, Hilden, Saksa) valmistajan ohjeiden mukaisesti. Mikrobikoostumus määritettiin sekvensoimalla 16S rRNA -geeni ulosteesta eristetystä DNA:sta monistamalla V3-V4-alue. DNA testattiin ajamalla näyte 1,2 % agaroosigeelillä. 16S rRNA -geenin polymeraasiketjureaktio (PCR) -monistus suoritettiin käyttämällä universaaleja bakteerialukkeita (357 F ja 806 R) ja Novaseq-alustalle rakennettua kaksivaiheista amplikonikirjastoa.
Jatkuvat muuttujat ilmaistaan ​​keskiarvona ± keskihajonta ja kategoriset muuttujat ilmaistaan ​​lukuina ja prosenttiosuuksina. Varianssien homogeenisuutta testattiin Levenen testillä. Vertailut tehtiin kaksisuuntaisilla t-testeillä tai varianssianalyysillä (ANOVA), jos muuttujat olivat normaalijakautuneet, ja ei-parametrisilla Mann-Whitney U -testeillä, jos normaalius- tai homoskedastisuusoletuksia rikottiin. Käytimme ROC-käyrän alle jäävää pinta-alaa (AUC) mallin diagnostisen suorituskyvyn kvantifiointiin ja SCFA:n kyvyn erottaa essentiaalista tautia sairastavat potilaat HC- tai PD-potilaista sairastavista. SCFA:n ja kliinisen vaikeusasteen välisen suhteen tutkimiseksi käytimme Spearmanin korrelaatioanalyysia. Tilastollinen analyysi suoritettiin SPSS-ohjelmistolla (versio 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) merkitsevyystasolla (mukaan lukien P-arvo ja FDR-P) 0,05 (kaksipuolinen).
16S-sekvenssit analysoitiin käyttämällä Trimmomatic- (versio 0.35), Flash- (versio 1.2.11), UPARSE- (versio v8.1.1756), mothur- (versio 1.33.3) ja R- (versio 3.6.3) ohjelmistojen yhdistelmää. Raakadatan 16S rRNA -geenit käsiteltiin UPARSE-ohjelmistolla, jolloin saatiin toiminnallisia taksonomisia yksiköitä (OTU), joiden identtisyys oli 97 %. Taksonomiat määriteltiin käyttämällä Silva 128 -ohjelmistoa referenssitietokantana. Suhteellisen runsauden datan yleinen taso valittiin jatkoanalyysiä varten. Ryhmien (ET vs. HC, ET vs. PD) välisiin vertailuihin käytettiin lineaarista erotteluanalyysiä (LDA) ja vaikutuskoon analyysiä (LEfSE), jossa α-kynnys oli 0,05 ja vaikutuskoon kynnysarvo 2,0. LEfSE-analyysillä tunnistettuja erottelusukuja käytettiin edelleen SCFA:n Spearman-korrelaatioanalyysiin.
Lisätietoja tutkimusasetelmasta on tähän artikkeliin liittyvässä Natural Research Report Abstractissa.
Raakadatan 16S-sekvensointitiedot tallennetaan National Center for Biotechnology Informationin (NCBI) BioProject-tietokantaan (SRP438900: PRJNA974928), URL-osoite: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Muut asiaankuuluvat tiedot, kuten tieteellinen yhteistyö ja akateemiset vaihdot kokonaisissa tutkimusprojekteissa, ovat vastaavan kirjoittajan saatavilla kohtuullisesta pyynnöstä. Tietojen siirtäminen kolmansille osapuolille ilman suostumustamme ei ole sallittua.
Avointa lähdekoodia ainoastaan ​​Trimmomaticin (versio 0.35), Flashin (versio 1.2.11), UPARSEn (versio v8.1.1756), mothurin (versio 1.33.3) ja R:n (versio 3.6.3) yhdistelmällä, oletusasetuksia tai ”Menetelmä”-osiota käyttäen. Lisätietoja selventäviä tietoja voidaan antaa vastaavalle kirjoittajalle kohtuullisesta pyynnöstä.
Pradeep S ja Mehanna R. Ruoansulatuskanavan häiriöt hyperkineettisten liikehäiriöiden ja ataksian yhteydessä. Parkinsonin tautiin liittyvä sekavuus. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED ja Faust, PL Essentiaalisen vapinan patologia: hermosolujen rappeutuminen ja hermosolujen yhteyksien uudelleenorganisoituminen. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Onko essentiaalinen vapina GABA-toimintahäiriön ensisijainen häiriö? Kyllä. kansainvälisyys. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ ja Katara DP Suolisto-aivot-akseli: kaksi signalointitapaa Parkinsonin taudissa. Cellular moleculars. Neurobiology. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobiota-aivot-suolisto-akseli ja neurodegeneratiiviset sairaudet. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR ja He, XX. Ulosteen mikrobiston siirto parantaa samanaikaisesti essentiaalista vapinaa ja ärtyvän suolen oireyhtymää potilailla. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. ym. Suoliston mikrobiston spesifiset muutokset essentiaalisessa vapinassa ja niiden erottaminen Parkinsonin taudista. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J ja Wang D. Mikrobiotan kriittinen rooli hermosolu-glia-epiteeliyksiköiden säätelyssä. Infektioiden vastustuskyky. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. ym. Pohjukaissuolen alfa-synukleiinin ja suoliston glioosin patologia etenevässä Parkinsonin taudissa. liike. sekavuus. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. ym. Alfa-synukleiini 5G4:n vasta-aineet tunnistavat sekä Parkinsonin taudin ilmeisen että sitä edeltävän vaiheen paksusuolen limakalvolla. liike. sekavuus. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M ja Fasano A. Essentiaalisen vapinan ja Parkinsonin taudin samanaikainen esiintyminen. Parkinsonin tautiin liittyvä. Sekavuus. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR ym. Suoliston mikrobiota moduloi motorisia häiriöitä ja neuroinflammaatiota Parkinsonin taudin malleissa. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM ym. Lyhytketjuiset rasvahapot ja suoliston mikrobiota eroavat Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden ja ikäryhmittäin sovitettujen verrokkien välillä. Liittyy Parkinsonin tautiin. hämmennys. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E ja Elinav E. Mikrobiomin säätelemät metaboliitit isännän immuunirajapinnassa. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).