Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS. Pentru cele mai bune rezultate, vă recomandăm să utilizați o versiune mai nouă a browserului dvs. (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer). Între timp, pentru a asigura asistență continuă, afișăm site-ul fără stilizare sau JavaScript.
Diagnosticarea precoce a tremorului esențial (TE) poate fi dificilă, în special atunci când este diferențiată de grupul de control sănătos (HC) și de boala Parkinson (BP). Recent, analiza probelor de scaun pentru microbiota intestinală și metaboliții acesteia a oferit noi metode pentru descoperirea de noi biomarkeri ai bolilor neurodegenerative. Acizii grași cu lanț scurt (AGSC), ca principal metabolit al florei intestinale, sunt reduși în fecale în BP. Cu toate acestea, AGSC fecali nu au fost niciodată studiați în TE. Ne-am propus să investigăm nivelurile fecale de AGSC în TE, să evaluăm relația lor cu simptomele clinice și microbiota intestinală și să determinăm capacitatea lor diagnostică potențială. AGSC fecali și microbiota intestinală au fost măsurate la 37 de TE, 37 de PD noi și 35 de HC. Constipația, disfuncția autonomă și severitatea tremorului au fost evaluate folosind scale. Nivelurile fecale de propionat, butirat și izobutirat au fost mai mici la TE decât la HC. O combinație de acizi propionic, butiric și izobutiric a diferențiat ET de HC, cu o ASC de 0,751 (IÎ 95%: 0,634–0,867). Nivelurile de acid izovaleric și acid izobutiric fecal au fost mai scăzute în ET decât în ​​PD. Acidul izovaleric și acidul izobutiric fac diferența între ET și PD, cu o ASC de 0,743 (IÎ 95%: 0,629–0,857). Propionatul fecal este invers asociat cu constipația și disfuncția autonomă. Acidul izobutiric și acidul izovaleric sunt invers proporționale cu severitatea tremorului. Scăderea conținutului de AGCC fecal a fost asociată cu o scădere a abundenței Faecalibacterium și Streptobacterium în ET. Astfel, conținutul de AGCC din fecale scade în ET și este asociat cu severitatea tabloului clinic și cu modificările microbiotei intestinale. Acidul propionic, acidul butiric, acidul izobutiric și acidul izovaleric din fecale pot fi potențiali biomarkeri diagnostici și de diagnostic diferențial pentru ET.
Tremorul esențial (TE) este o tulburare neurodegenerativă cronică progresivă, caracterizată în principal prin tremorul extremităților superioare, care poate afecta și alte părți ale corpului, cum ar fi capul, corzile vocale și extremitățile inferioare 1. Caracteristicile clinice ale TE includ nu numai simptome motorii, ci și unele semne non-motorii, inclusiv boli gastrointestinale 2. Numeroase studii au fost efectuate pentru a examina caracteristicile patologice și fiziologice ale tremorului esențial, dar nu au fost identificate mecanisme fiziopatologice clare 3,4. Studii recente sugerează că disfuncția axei microbiotă-intestin-creier poate contribui la bolile neurodegenerative și există tot mai multe dovezi pentru o potențială legătură bidirecțională între microbiota intestinală și bolile neurodegenerative 5,6. În special, într-un raport de caz, transplantul de microbiotă fecală a îmbunătățit atât tremorul esențial, cât și sindromul de intestin iritabil la un pacient, ceea ce poate indica o relație strânsă între microbiota intestinală și tremorul esențial. În plus, am descoperit și modificări specifice ale microbiotei intestinale la pacienții cu TE, ceea ce susține puternic rolul important al disbiozei intestinale în TE 8.
În ceea ce privește disbioza intestinală în bolile neurodegenerative, boala Parkinson (BP) este cea mai studiată5. O microbiotă dezechilibrată poate crește permeabilitatea intestinală și poate activa glia intestinală, ducând la alfa-sinucleinopatii9,10,11. BP și tromboza endotelială (TE) au anumite caracteristici care se suprapun, cum ar fi frecvența similară a tremorului la pacienții cu TE și BP, tremorul de repaus care se suprapune (tremor tipic în BP) și tremorul postural (întâlnit mai ales la pacienții cu TE), ceea ce face dificilă distincția între ele. în stadii incipiente 12. Prin urmare, trebuie urgent să deschidem o fereastră utilă pentru a diferenția între TE și BP. În acest context, studierea disbiozei intestinale specifice și a modificărilor metaboliților asociați în TE și identificarea diferențelor acestora față de BP pot deveni potențiali biomarkeri pentru diagnosticul și diagnosticul diferențial al TE.
Acizii grași cu lanț scurt (AGCS) sunt principalii metaboliți produși prin fermentarea bacteriană intestinală a fibrelor alimentare și se consideră că joacă un rol esențial în interacțiunile intestin-creier13,14. AGCS sunt absorbiți de celulele colonului și transportați la ficat prin sistemul venos portal, iar unii AGCS intră în circulația sistemică. AGCS au efecte locale asupra menținerii integrității barierei intestinale și promovării imunității înnăscute în mucoasa intestinală15. De asemenea, au efecte pe termen lung asupra barierei hematoencefalice (BHE) prin stimularea proteinelor joncțiunii strânse și activarea neuronilor prin stimularea receptorilor cuplați cu proteina G (GPCR) pentru a traversa BHE16. Acetatul, propionatul și butiratul sunt cei mai abundenți AGCS din colon. Studiile anterioare au arătat niveluri scăzute ale acidului acetic, propionic și butiric în fecale la pacienții cu boala Parkinson17. Cu toate acestea, nivelurile AGCS în fecale nu au fost niciodată studiate la pacienții cu TE.
Astfel, studiul nostru a avut ca scop identificarea modificărilor specifice ale AGCC fecal la pacienții cu tahicardie endotelială și diferențele acestora față de pacienții cu boala Parkinson, evaluarea relației dintre AGCC fecal cu simptomele clinice ale AGCC și microbiotei intestinale, precum și identificarea potențialelor capacități diagnostice și de diagnostic diferențial ale probelor fecale. KZHK. Pentru a aborda factorii de confuzie asociați cu medicamentele anti-PD, am selectat pacienți cu boală Parkinson nou apărută ca grup de control al bolii.
Caracteristicile demografice și clinice ale celor 37 de pacienți cu țesut endocrin (TE), 37 de pacienți cu PD și 35 de pacienți cu HC sunt rezumate în Tabelul 1. TE, PD și HC au fost corelați în funcție de vârstă, sex și IMC. Cele trei grupuri au prezentat, de asemenea, proporții similare de fumat, consum de alcool și consum de cafea și ceai. Scorul Wexner (P = 0,004) și scorul HAMD-17 (P = 0,001) ale grupului PD au fost mai mari decât cele ale grupului HC, iar scorul HAMA (P = 0,011) și scorul HAMD-17 (P = 0,011) ale grupului ET au fost mai mari decât cele ale grupului HC. Evoluția bolii în grupul ET a fost semnificativ mai lungă decât în ​​grupul PD (P<0,001).
Au existat diferențe semnificative în nivelurile fecale ale acidului propionic (P = 0,023), acidului acetic (P = 0,039), acidului butiric (P = 0,020), acidului izovaleric (P = 0,045) și acidului izobutiric (P = 0,015). Într-o analiză post-hoc ulterioară, nivelurile de acid propionic (P = 0,023), acidului butiric (P = 0,007) și acidului izobutiric (P = 0,040) în grupul ET au fost semnificativ mai mici decât cele din grupul HC. Pacienții cu ET au avut niveluri mai scăzute de izovalerat (P = 0,014) și izobutirat (P = 0,005) decât pacienții cu PD. În plus, nivelurile de acid propionic fecal (P = 0,013), acid acetic (P = 0,016) și acid butiric (P = 0,041) au fost mai mici la pacienții cu PD decât la pacienții cu CC (Fig. 1 și Tabelul suplimentar 1).
ag reprezintă o comparație de grup pentru acid propionic, acid acetic, acid butiric, acid izovaleric, acid valeric, acid caproic și respectiv acid izobutiric. Au existat diferențe semnificative în ceea ce privește nivelurile de acid propionic fecal, acid acetic, acid butiric, acid izovaleric și acid izobutiric între cele trei grupuri. tremor esențial ET, boala Parkinson, control HC sănătos, SCFA. Diferențele semnificative sunt indicate de *P < 0,05 și **P < 0,01.
Având în vedere diferența de evoluție a bolii între grupul ET și grupul PD, am testat 33 de pacienți cu PD precoce și 16 pacienți cu ET (cursul bolii ≤3 ani) pentru o comparație ulterioară (Tabelul suplimentar 2). Rezultatele au arătat că conținutul de acid propionic fecal al ET a fost semnificativ mai mic decât cel al HA (P = 0,015). Diferența dintre ET și HC pentru acidul butiric și acidul izobutiric nu a fost semnificativă, dar s-a observat totuși o tendință (P = 0,082). Nivelurile de izobutirat fecal au fost semnificativ mai mici la pacienții cu ET comparativ cu pacienții cu PD (P = 0,030). Diferența dintre ET și PD pentru acidul izovaleric nu a fost semnificativă, dar a existat totuși o tendință (P = 0,084). Acidul propionic (P = 0,023), acidul acetic (P = 0,020) și acidul butiric (P = 0,044) au fost semnificativ mai mici la pacienții cu PD decât la pacienții cu HC. Aceste rezultate (Figura suplimentară 1) sunt în general în concordanță cu rezultatele principale. Diferența de rezultate dintre eșantionul general și subgrupul de pacienți din faza incipientă se poate datora dimensiunii mai mici a eșantionului din subgrup, ceea ce duce la o putere statistică mai mică a datelor.
În continuare, am examinat dacă nivelurile de SCFA fecale pot distinge pacienții cu ET de pacienții cu CU sau PD. Conform analizei ROC, diferența dintre ASC și nivelurile de propionat a fost de 0,668 (IÎ 95%: 0,538-0,797), ceea ce a făcut posibilă distingerea pacienților cu ET de pacienții cu HC. Pacienții cu ET și GC au putut fi diferențiați prin nivelurile de butirat cu o ASC de 0,685 (IÎ 95%: 0,556-0,814). Diferențele în nivelurile de acid izobutiric pot distinge pacienții cu ET de pacienții cu HC cu o ASC de 0,655 (IÎ 95%: 0,525-0,786). La combinarea nivelurilor de propionat, butirat și izobutirat, s-a obținut o ASC mai mare de 0,751 (IÎ 95%: 0,634–0,867), cu o sensibilitate de 74,3% și o specificitate de 72,9% (Fig. 2a). Pentru a diferenția între pacienții cu tromboză endometrială și cei cu disfuncție infecțioasă (PD), ASC pentru nivelurile de acid izovaleric a fost de 0,700 (IÎ 95%: 0,579–0,822), iar pentru nivelurile de acid izobutiric a fost de 0,718 (IÎ 95%: 0,599–0,836). Combinația dintre nivelurile de acid izovaleric și acid izobutiric a avut o ASC mai mare de 0,743 (IÎ 95%: 0,629–0,857), o sensibilitate de 74,3% și o specificitate de 62,9% (Fig. 2b). În plus, am examinat dacă nivelurile de SCFA din fecalele pacienților cu boala Parkinson diferă de cele ale grupului de control. Conform analizei ROC, ASC pentru identificarea pacienților cu PD pe baza diferențelor în nivelurile de acid propionic a fost de 0,687 (IC 95%: 0,559-0,814), cu o sensibilitate de 68,6% și o specificitate de 68,7%. Diferențele în nivelurile de acetat pot distinge pacienții cu PD de HCs cu o ASC de 0,674 (IC 95%: 0,542-0,805). Pacienții cu PD pot fi diferențiați de CU doar prin nivelurile de butirat cu o ASC de 0,651 (IC 95%: 0,515-0,787). La combinarea nivelurilor de propionat, acetat și butirat, s-a obținut o ASC de 0,682 (IC 95%: 0,553-0,811) (Fig. 2c).
Discriminarea Bisericii Ortodoxe Ruse împotriva ET și HC; b discriminarea Bisericii Ortodoxe Ruse împotriva ET și PD; c discriminarea ROC împotriva PD și HC. Tremor esențial ET, boala Parkinson, controlul HC sănătos, SCFA.
La pacienții cu ET, nivelurile de acid izobutiric fecal au fost corelate negativ cu scorul FTM (r = -0,349, P = 0,034), iar nivelurile de acid izovaleric fecal au fost corelate negativ cu scorul FTM (r = -0,421, P = 0,001) și scorul TETRAS (r = -0,382, P = 0,020). La pacienții cu ET și PD, nivelurile de propionat fecal au fost corelate negativ cu scorurile SCOPA-AUT (r = −0,236, P = 0,043) (Fig. 3 și Tabelul suplimentar 3). Nu a existat o corelație semnificativă între evoluția bolii și SCFA nici în grupul ET (P ≥ 0,161), nici în grupul PD (P ≥ 0,246) (Tabelul suplimentar 4). La pacienții cu boala Parkinson (PD), nivelurile de acid caproic fecal au fost corelate pozitiv cu scorurile MDS-UPDRS (r = 0,335, P = 0,042). La toți participanții, nivelurile de propionat fecal (r = -0,230, P = 0,016) și acetat (r = -0,210, P = 0,029) au fost corelate negativ cu scorurile Wexner (Fig. 3 și Tabelul suplimentar 3).
Nivelurile de acid izobutiric fecal au fost corelate negativ cu scorurile FTM, acidul izovaleric a fost corelat negativ cu scorurile FTM și TETRAS, acidul propionic a fost corelat negativ cu scorurile SCOPA-AUT, acidul caproic a fost corelat pozitiv cu scorurile MDS-UPDRS, iar acidul propionic a fost corelat negativ cu scorurile FTM și TETRAS. TETRAS și acidul acetic au fost corelate negativ cu scorul Wexner. Versiunea sponsorizată de Asociația MDS-UPDRS a Scalei Unificate de Evaluare a Boalei Parkinson, Mini-Mental State Examination MMSE, Scala Hamilton de Evaluare a Depresiei HAMD-17, 17 itemi, Scala Hamilton de Evaluare a Anxietății HAMA, stadiile HY Hoehn și Yahr, SCFA, Scala SCOPA – AUT pentru Rezultatele Simptomelor Autonome ale Boalei Parkinson, Scala FTM Fana-Tolosa-Marin de Evaluare a Tremorului Clinic, Scala Esențială de Evaluare a Tremorului a Grupului de Cercetare TETRAS (TRG). Diferențele semnificative sunt indicate de *P < 0,05 și **P < 0,01.
Am explorat în continuare natura discriminatorie a microbiotei intestinale folosind analiza LEfSE și am selectat nivelul datelor de abundență relativă a genului pentru analize ulterioare. S-au făcut comparații între ET și HC și între ET și PD. Apoi, a fost efectuată analiza de corelație Spearman asupra abundenței relative a microbiotei intestinale și a nivelurilor de AGCC fecal în cele două grupuri de comparație.
Faecalibacterium (corelat cu acidul butiric, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (corelat cu acidul butiric, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (corelat cu acidul propionic, r = 0,327) au fost prezente în analiza ET și CA, P = 0,005; corelat cu acidul butiric, r = 0,374, P = 0,001; se corelează cu acidul izobutiric, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (se corelează cu acidul propionic, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (se corelează cu propionatul, r = 0,249, P = 0,035) și Candidatus Arthromitus (se corelează cu acidul izobutiric, r = 0,302, P = 0,010) au fost scăzute în ET și corelate pozitiv cu nivelurile de SCFA fecale. Cu toate acestea, abundența Stenotropomonas a crescut în ET și a fost corelată negativ cu nivelurile de izobutirat fecal (r = -0,250, P = 0,034). După ajustarea FDR, doar corelațiile dintre Faecalibacterium, Catenibacter și SCFA au rămas semnificative (P ≤ 0,045) (Fig. 4 și Tabelul suplimentar 5).
Analiza corelației dintre ET și HC. După ajustarea FDR, s-a constatat că abundența Faecalibacterium (asociată pozitiv cu butiratul) și Streptobacterium (asociată pozitiv cu propionat, butirat și izobutirat) este redusă în ET și asociată pozitiv cu nivelurile de SCFA fecale. b Analiza corelației dintre ET și PD. După ajustarea FDR, nu s-au găsit asocieri semnificative. tremor esențial ET, boala Parkinson, control HC sănătos, SCFA. Diferențele semnificative sunt indicate de *P < 0,05 și **P < 0,01.
La analizarea ET versus PD, s-a constatat o creștere a concentrației de Clostridium trichophyton în ET și o corelație cu acidul izovaleric fecal (r = -0,238, P = 0,041) și acidul izobutiric (r = -0,257, P = 0,027). După ajustarea FDR, ambele valori au rămas semnificative (P≥0,295) (Figura 4 și Tabelul suplimentar 5).
Acest studiu este un studiu cuprinzător care examinează nivelurile de AGCC din fecale și le corelează cu modificările microbiotei intestinale și severitatea simptomelor la pacienții cu ET, comparativ cu pacienții cu CU și PD. Am constatat că nivelurile de AGCC din fecale au fost reduse la pacienții cu ET și au fost asociate cu severitatea clinică și modificări specifice ale microbiotei intestinale. Nivelurile cumulative de acizi grași cu lanț scurt (AGCC) din fecale diferențiază ET de GC și PD.
Comparativ cu pacienții cu GC, pacienții cu ET au niveluri fecale mai scăzute de acizi propionici, butirici și izobutirici. Combinația de acizi propionici, butirici și izobutirici poate diferenția între ET și HC cu o ASC de 0,751 (IC 95%: 0,634–0,867), o sensibilitate de 74,3% și o specificitate de 72,9%, indicând utilizarea lor ca un rol potențial ca biomarkeri diagnostici pentru ET. Analizele ulterioare au arătat că nivelurile de acid propionic fecal au fost corelate negativ cu scorul Wexner și scorul SCOPA-AUT. Nivelurile de acid izobutiric fecal au fost invers corelate cu scorurile FTM. Pe de altă parte, o scădere a nivelurilor de butirat în ET a fost asociată cu o scădere a abundenței microbiotei producătoare de SCFA, Faecalibacterium și Categorybacter. În plus, reducerea abundenței Catenibacter în ET a fost, de asemenea, asociată cu reducerea nivelurilor de acid propionic și izobutiric fecal.
Majoritatea acizii grași cu lanț scurt (AGCS) produși în colon sunt absorbiți de colonocite în principal prin intermediul transportorilor monocarboxilați dependenți de H+ sau sodiu. Acizii grași cu lanț scurt absorbiți sunt utilizați ca sursă de energie pentru colonocite, în timp ce cei care nu sunt metabolizați în colonocite sunt transportați în circulația portală 18. AGCS pot influența motilitatea intestinală, pot spori funcția barierei intestinale și pot influența metabolismul și imunitatea gazdei 19. Anterior s-a constatat că concentrațiile fecale de butirat, acetat și propionat au fost reduse la pacienții cu Parkinson (PD) comparativ cu HCs 17, ceea ce este în concordanță cu rezultatele noastre. Studiul nostru a constatat o scădere a AGCS la pacienții cu endoteliu (TE), dar se cunosc puține lucruri despre rolul AGCS în patologia TE. Butiratul și propionatul se pot lega de GPCR-uri și pot influența semnalizarea dependentă de GPCR, cum ar fi semnalizarea MAPK și NF-κB20. Conceptul de bază al axei intestin-creier este că AGCS secretați de microbii intestinali pot influența semnalizarea gazdei, influențând astfel funcția intestinală și a creierului. Deoarece butiratul și propionatul au efecte inhibitorii puternice asupra activității histon deacetilazei (HDAC)21 și butiratul poate acționa, de asemenea, ca ligand pentru factorii de transcripție, acestea au efecte extinse asupra metabolismului, diferențierii și proliferării gazdei, în principal datorită influenței lor asupra reglării genelor22. Pe baza dovezilor din SCFA și bolile neurodegenerative, butiratul este considerat un candidat terapeutic datorită capacității sale de a corecta activitatea afectată a HDAC, care poate media moartea neuronilor dopaminergici în boala Parkinson23,24,25. Studiile pe animale au demonstrat, de asemenea, capacitatea acidului butiric de a preveni degenerarea neuronilor dopaminergici și de a îmbunătăți tulburările de mișcare în modelele Parkinson26,27. S-a constatat că acidul propionic limitează răspunsurile inflamatorii și protejează integritatea BHE28,29. Studiile au arătat că acidul propionic promovează supraviețuirea neuronilor dopaminergici ca răspuns la toxicitatea rotenonei în modelele Parkinson30 și că administrarea orală de acid propionic salvează pierderea neuronilor dopaminergici și deficitele motorii la șoarecii cu Parkinson31. Se cunosc puține lucruri despre funcția acidului izobutiric. Cu toate acestea, un studiu recent a constatat că colonizarea șoarecilor cu B. ovale a crescut conținutul intestinal de AGCC (inclusiv acetat, propionat, izobutirat și izovalerat) și concentrația intestinală de GABA, subliniind că a fost stabilită o legătură între microbiota intestinală și concentrațiile intestinale de neurotransmițători AGCC32. În cazul ET, modificările patologice anormale ale cerebelului includ modificări ale axonilor și dendritelor celulelor Purkinje, deplasarea și pierderea celulelor Purkinje, modificări ale axonilor celulelor baschet și anomalii ale conexiunilor fibrelor ascendente către nucleii celulelor Purkinje, ceea ce duce la o scădere a producției GABAergice din cerebel3,4,33. Rămâne neclar dacă AGCC sunt asociați cu neurodegenerarea celulelor Purkinje și scăderea producției cerebeloase de GABA. Rezultatele noastre sugerează o relație strânsă între AGCC și ET; cu toate acestea, designul studiului transversal nu permite nicio concluzie cu privire la relația cauzală dintre AGCC și procesul bolii ET. Sunt necesare studii longitudinale suplimentare, inclusiv măsurători seriale ale acizilor grași scfați fecal, precum și studii pe animale care examinează mecanismele.
Se consideră că acizii grași concomitenți (AGCC) stimulează contractilitatea mușchilor netezi ai colonului34. Lipsa AGCC va agrava simptomele constipației, iar suplimentarea cu AGCC poate îmbunătăți simptomele PD35. Rezultatele noastre indică, de asemenea, o asociere semnificativă între scăderea conținutului de AGCC din fecale și creșterea constipației și a disfuncției autonome la pacienții cu endoteliu de intestin (TE). Un raport de caz a constatat că transplantul de microbiotă a îmbunătățit atât tremorul esențial, cât și sindromul de intestin iritabil la pacientul 7, sugerând în continuare o relație strânsă între microbiota intestinală și TE. Prin urmare, credem că AGCC/microbiota fecală pot influența motilitatea intestinală a gazdei și funcția sistemului nervos autonom.
Studiul a constatat că nivelurile scăzute de SCFA fecal în ET au fost asociate cu o abundență scăzută de Faecalibacterium (asociată cu butirat) și Streptobacterium (asociată cu propionat, butirat și izobutirat). După corectarea FDR, această relație rămâne semnificativă. Faecalibacterium și Streptobacterium sunt microorganisme producătoare de SCFA. Se știe că Faecalibacterium este un microorganism producător de butirat36, în timp ce principalii produși ai fermentației Catenibacter sunt acetatul, butiratul și acidul lactic37. Faecalibacterium a fost detectată la 100% din ambele grupuri, ET și HC; abundența relativă mediană a grupului ET a fost de 2,06%, iar cea a grupului HC a fost de 3,28% (LDA 3,870). Bacteria din categoria respectivă a fost detectată la 21,6% (8/37) din grupul HC și doar într-o singură probă din grupul ET (1/35). Scăderea și nedetectabilitatea streptobacteriilor în ET pot indica, de asemenea, o corelație cu patogenitatea bolii. Abundența relativă mediană a speciilor de Catenibacter în grupul HC a fost de 0,07% (LDA 2,129). În plus, bacteriile lactice au fost asociate cu modificări ale butiratului fecal (P=0,016, P=0,096 după ajustarea FDR), iar bacteriile candidate pentru artrită au fost asociate cu modificări ale izobutiratului (P=0,016, P=0,072 după ajustarea FDR). După corectarea FDR, rămâne doar tendința de corelație, care nu este semnificativă statistic. Lactobacilii sunt, de asemenea, cunoscuți ca fiind producători de AGCC (acid acetic, acid propionic, acid izobutiric, acid butiric)38, iar Candidatus Arthromitus este un inductor specific al diferențierii celulelor T helper 17 (Th17), cu Th1/2 și Tregs asociate cu echilibrul imun /Th1739. Un studiu recent sugerează că nivelurile ridicate de pseudoartrită fecală pot contribui la inflamația colonului, disfuncția barierei intestinale și inflamația sistemică 40. Clostridium trichophyton a fost crescut în cazul tromboemboliei endoteliale (TE) în comparație cu boala PD. Abundența Clostridium trichoides s-a dovedit a fi corelată negativ cu acidul izovaleric și acidul izobutiric. După ajustarea FDR, ambele au rămas semnificative (P≥0,295). Clostridium pilosum este o bacterie cunoscută ca fiind asociată cu inflamația și poate contribui la disfuncția barierei intestinale 41. Studiul nostru anterior a raportat modificări ale microbiotei intestinale a pacienților cu ET8. Aici raportăm, de asemenea, modificări ale acidului gras congenital (AGCC) în ET și identificăm o asociere între disbioza intestinală și modificările AGCC. Nivelurile scăzute de AGCC sunt strâns asociate cu disbioza intestinală și severitatea tremorului în ET. Rezultatele noastre sugerează că axa intestin-creier poate juca un rol important în patogeneza ET, dar sunt necesare studii suplimentare pe modele animale.
Comparativ cu pacienții cu boala Parkinson (BP), pacienții cu etiloză terminală (TE) au niveluri mai scăzute de acizi izovaleric și izobutiric în fecale. Combinația de acid izovaleric și acid izobutiric a identificat ET în BP cu o ASC de 0,743 (IÎ 95%: 0,629–0,857), o sensibilitate de 74,3% și o specificitate de 62,9%, sugerând rolul lor potențial ca biomarkeri în diagnosticul diferențial al ET. . Nivelurile de acid izovaleric fecal au fost invers corelate cu scorurile FTM și TETRAS. Nivelurile de acid izobutiric fecal au fost invers corelate cu scorurile FTM. Scăderea nivelurilor de acid izobutiric a fost asociată cu o scădere a abundenței catobacteriilor. Se cunosc puține lucruri despre funcțiile acidului izovaleric și ale acidului izobutiric. Un studiu anterior a arătat că colonizarea șoarecilor cu Bacteroides ovale a crescut conținutul intestinal de AGCC (inclusiv acetat, propionat, izobutirat și izovalerat) și concentrațiile intestinale de GABA, evidențiind legătura intestinală dintre microbiotă și concentrațiile intestinale de AGCC/neurotransmițători32. Interesant este că nivelurile de acid izobutiric observate au fost similare între grupurile PD și HC, dar au diferit între grupurile ET și PD (sau HC). Acidul izobutiric a putut distinge între ET și PD cu o ASC de 0,718 (IÎ 95%: 0,599–0,836) și a putut identifica ET și NC cu o ASC de 0,655 (IÎ 95%: 0,525–0,786). În plus, nivelurile de acid izobutiric se corelează cu severitatea tremorului, întărind și mai mult asocierea sa cu ET. Întrebarea dacă acidul izobutiric administrat oral poate reduce severitatea tremorului la pacienții cu ET merită studii suplimentare.
Astfel, conținutul de AGCC fecal este redus la pacienții cu ET și este asociat cu severitatea clinică a ET și cu modificări specifice ale microbiotei intestinale. Propionatul, butiratul și izobutiratul fecal pot fi biomarkeri diagnostici pentru ET, în timp ce izobutiratul și izovaleratul pot fi biomarkeri diagnostici diferențiali pentru ET. Modificările izobutiratului fecal pot fi mai specifice pentru ET decât modificările altor AGCC.
Studiul nostru are mai multe limitări. În primul rând, modelele alimentare și preferințele alimentare pot influența expresia microbiotei, sunt necesare eșantioane de studiu mai mari în diferite populații, iar studiile viitoare ar trebui să introducă anchete dietetice cuprinzătoare și sistematice, cum ar fi chestionarele privind frecvența alimentară. În al doilea rând, designul studiului transversal exclude orice concluzii cu privire la o relație cauzală între acizii grași compuși (AGCC) și dezvoltarea tromboemboliei endoteliale (TE). Sunt necesare studii suplimentare de urmărire pe termen lung cu măsurători seriale ale AGCC fecale. În al treilea rând, capacitățile de diagnostic și diagnostic diferențial ale nivelurilor de AGCC fecale ar trebui validate utilizând probe independente din TE, HC și PD. Mai multe probe fecale independente ar trebui testate în viitor. În cele din urmă, pacienții cu PD din cohorta noastră au avut o durată a bolii semnificativ mai scurtă decât pacienții cu TE. Am corelat în principal TE, PD și HC în funcție de vârstă, sex și IMC. Având în vedere diferența de evoluție a bolii între grupul TE și grupul PD, am studiat, de asemenea, 33 de pacienți cu PD precoce și 16 pacienți cu TE (durata bolii ≤3 ani) pentru comparații ulterioare. Diferențele dintre grupuri în ceea ce privește AGCC au fost în general în concordanță cu datele noastre primare. În plus, nu am găsit nicio corelație între durata bolii și modificările SCFA. Cu toate acestea, în viitor, ar fi cel mai bine să recrutăm pacienți cu PD și ET într-un stadiu incipient, cu o durată mai scurtă a bolii, pentru a finaliza validarea într-un eșantion mai mare.
Protocolul studiului a fost aprobat de comitetul de etică al Spitalului Ruijin, afiliat Școlii de Medicină a Universității Jiao Tong din Shanghai (RHEC2018-243). A fost obținut consimțământul informat în scris de la toți participanții.
Între ianuarie 2019 și decembrie 2022, 109 subiecți (37 TE, 37 PD și 35 HC) de la Clinica Centrului pentru Tulburări de Mișcare a Spitalului Ruijin, afiliat Școlii de Medicină a Universității Jiao Tong din Shanghai, au fost incluși în acest studiu. Criteriile au fost: (1) vârsta 25-85 de ani, (2) pacienții cu TE au fost diagnosticați conform criteriilor Grupului de Lucru MDS 42, iar PD a fost diagnosticată conform criteriilor MDS 43, (3) toți pacienții nu luau medicamente anti-PD înainte de recoltarea probelor în scaun. (4) Grupul TE a luat doar β-blocante sau niciun medicament înrudit înainte de recoltarea probelor de scaun. De asemenea, au fost selectați HC-uri potrivite în funcție de vârstă, sex și indicele de masă corporală (IMC). Criteriile de excludere au fost: (1) vegetarieni, (2) nutriție deficitară, (3) boli cronice ale tractului gastrointestinal (inclusiv boli inflamatorii intestinale, ulcere gastrice sau duodenale), (4) boli cronice severe (inclusiv tumori maligne), insuficiență cardiacă, insuficiență renală, boli hematologice, (5) antecedente de intervenții chirurgicale gastrointestinale majore, (6) consum cronic sau regulat de iaurt, (7) utilizarea oricăror probiotice sau antibiotice timp de 1 lună, (8) utilizarea cronică de corticosteroizi, inhibitori ai pompei de protoni, statine, metformin, imunosupresoare sau medicamente anticancerigene și (9) afectare cognitivă severă care interferează cu studiile clinice.
Toți subiecții au furnizat istoric medical, informații despre greutate și înălțime pentru a calcula IMC-ul și au fost supuși unui examen neurologic și unei evaluări clinice, cum ar fi Scala Hamilton pentru Evaluarea Anxietății (HAMA) 44, scorul Hamilton pentru Evaluarea Depresiei (HAMD-17) 45, depresia, severitatea constipației utilizând Scala Wexner pentru Constipație 46 și Scala Bristol pentru Scaun 47 și performanța cognitivă utilizând Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Scala pentru Evaluarea Simptomelor Autonomice ale Boalei Parkinson (SCOPA-AUT) 49 a examinat disfuncția autonomă la pacienții cu TE și PD. Scala Fan-Tolos-Marin pentru Evaluarea Tremorului Clinic (FTM) și Scala Esențială pentru Evaluarea Tremorului (TETRAS) 50, Grupul de Studiu privind Tremorul (TRG) 50 au fost examinate la pacienții cu TE; au fost examinate scala Kinson pentru evaluarea bolii (MDS-UPDRS), sponsorizată de Asociația Unită pentru Boala Parkinson, versiunea 51, și gradul 52 Hoehn și Yahr (HY).
Fiecare participant a fost rugat să colecteze o probă de scaun dimineața, folosind un recipient pentru colectarea scaunului. Transferați recipientele în gheață și depozitați la -80°C înainte de procesare. Analiza SCFA a fost efectuată conform operațiunilor de rutină ale Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg de probe de fecale proaspete au fost colectate de la fiecare subiect și analizate folosind SCFA după măcinare și pre-sonicare. SCFA selectați din fecale au fost analizați utilizând cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă (GC-MS) și cromatografie lichidă-MS tandem (LC-MS/MS).
ADN-ul a fost extras din probe de 200 mg utilizând kitul QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Germania), conform instrucțiunilor producătorului. Compoziția microbiană a fost determinată prin secvențierea genei ARNr 16S pe ADN-ul izolat din fecale prin amplificarea regiunii V3-V4. Testați ADN-ul prin rularea probei pe un gel de agaroză 1,2%. Amplificarea prin reacție în lanț a polimerazei (PCR) a genei ARNr 16S a fost efectuată utilizând primeri bacterieni universali (357F și 806R) și o bibliotecă de ampliconi în doi pași construită pe platforma Novaseq.
Variabilele continue sunt exprimate ca medie ± deviație standard, iar variabilele categorice sunt exprimate ca numere și procente. Am utilizat testul Levene pentru a testa omogenitatea varianțelor. Comparațiile au fost făcute utilizând teste t bilaterale sau analiza varianței (ANOVA) dacă variabilele au fost distribuite normal și teste Mann-Whitney U neparametrice dacă au fost încălcate ipotezele de normalitate sau homoscedasticitate. Am utilizat aria de sub curba ROC (AUC) pentru a cuantifica performanța diagnostică a modelului și a examina capacitatea SCFA de a distinge pacienții cu TA de cei cu HC sau PD. Pentru a examina relația dintre SCFA și severitatea clinică, am utilizat analiza de corelație Spearman. Analiza statistică a fost efectuată utilizând software-ul SPSS (versiunea 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) cu nivelul de semnificație (inclusiv valoarea P și FDR-P) stabilit la 0,05 (bilateral).
Secvențele 16S au fost analizate utilizând o combinație de programe software Trimmomatic (versiunea 0.35), Flash (versiunea 1.2.11), UPARSE (versiunea v8.1.1756), mothur (versiunea 1.33.3) și R (versiunea 3.6.3). Datele brute ale genei ARNr 16S au fost procesate utilizând UPARSE pentru a genera unități taxonomice operaționale (OTU) cu o identitate de 97%. Taxonomiile au fost specificate utilizând Silva 128 ca bază de date de referință. Nivelul generic al datelor de abundență relativă a fost selectat pentru analize ulterioare. Analiza discriminantă liniară (LDA) și analiza mărimii efectului (LEfSE) au fost utilizate pentru comparații între grupuri (ET vs. HC, ET vs. PD) cu un prag α de 0,05 și un prag al mărimii efectului de 2,0. Genurile discriminante identificate prin analiza LEfSE au fost utilizate în continuare pentru analiza de corelație Spearman a SCFA.
Pentru mai multe informații despre designul studiului, consultați rezumatul raportului de cercetare naturală asociat acestui articol.
Datele brute de secvențiere 16S sunt stocate în baza de date BioProject a Centrului Național pentru Informații Biotehnologice (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o.=acc_s%3Aa. Alte date relevante sunt disponibile autorului corespondent la cerere rezonabilă, cum ar fi colaborările științifice și schimburile academice cu proiecte de cercetare complete. Nu este permis transferul de date către terți fără consimțământul nostru.
Cod sursă deschis, doar cu o combinație de Trimmomatic (versiunea 0.35), Flash (versiunea 1.2.11), UPARSE (versiunea v8.1.1756), mothur (versiunea 1.33.3) și R (versiunea 3.6.3), utilizând setările implicite sau secțiunea „Metodă”. Informații suplimentare clarificatoare pot fi furnizate autorului corespondent la cerere rezonabilă.
Pradeep S și Mehanna R. Tulburări gastrointestinale în tulburările de mișcare hiperkinetică și ataxie. Asociate cu boala Parkinson. Confuzie. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED și Faust, PL Patologia tremorului esențial: neurodegenerarea și reorganizarea conexiunilor neuronale. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Este tremorul esențial o tulburare primară a disfuncției Gaba? Da. internaționalitate. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ și Katara DP. Axa intestin-creier: două moduri de semnalizare în boala Parkinson. Molecule celulare. Neurobiologie. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Axa microbiotă-creier-intestin și bolile neurodegenerative. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR și He, XX Transplantul de microbiotă fecală îmbunătățește simultan tremorul esențial și sindromul de intestin iritabil la pacienți. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. și colab. Modificări specifice ale microbiotei intestinale în tremorul esențial și diferențierea acestora de boala Parkinson. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J și Wang D. Rolul critic al microbiotei în reglarea unităților neuronal-gliale-epiteliale. Rezistența la infecții. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. și colab. Patologia alfa-sinucleinei duodenale și a gliozei intestinale în boala Parkinson progresivă. mișcare. confuzie. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. și colab. Anticorpii împotriva alfa-sinucleinei 5G4 recunosc boala Parkinson manifestă și boala Parkinson prodromală la nivelul mucoasei colonului. mișcare. confuzie. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M și Fasano A. Coincidența tremorului esențial și a bolii Parkinson. Asociat cu boala Parkinson. Confuzie. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR și colab. Microbiota intestinală modulează deficitele motorii și neuroinflamația în modelele de boală Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM și colab. Acizii grași cu lanț scurt și microbiota intestinală diferă între pacienții cu boala Parkinson și grupul de control de aceeași vârstă. Asociat cu boala Parkinson. Confuzie. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E și Elinav E. Metaboliți reglați de microbiom la interfața imună a gazdei. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).