Köszönjük, hogy felkereste a Nature.com weboldalt. Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik. A legjobb eredmény elérése érdekében javasoljuk a böngésző újabb verziójának használatát (vagy a kompatibilitási mód kikapcsolását az Internet Explorerben). Időközben a folyamatos támogatás biztosítása érdekében a webhelyet stílus és JavaScript nélkül jelenítjük meg.
Az esszenciális tremor (ET) korai diagnózisa kihívást jelenthet, különösen, ha elkülönítik az egészséges kontrolloktól (HC) és a Parkinson-kórtól (PD). Az utóbbi időben a székletminták bélmikrobiota és metabolitjainak elemzése új módszereket kínált a neurodegeneratív betegségek új biomarkereinek felfedezéséhez. A rövid szénláncú zsírsavak (SCFA), mint a bélflóra fő metabolitjai, mennyisége csökken a székletben PD esetén. A széklet SCFA-it azonban még soha nem vizsgálták ET esetén. Célunk az SCFA-k székletszintjének vizsgálata ET esetén, a klinikai tünetekkel és a bélmikrobiotával való kapcsolatuk felmérése, valamint potenciális diagnosztikai képességük meghatározása volt. A széklet SCFA-ját és a bélmikrobiotát 37 ET-ben, 37 új PD-ben és 35 HC-ben mérték. A székrekedést, az autonóm diszfunkciót és a tremor súlyosságát skálák segítségével értékelték. A propionát, a butirát és az izobutirát székletszintje alacsonyabb volt ET-ben, mint HC-ben. A propionsav, a vajsav és az izovajsav kombinációja megkülönböztette az ET-t a HC-től 0,751 AUC-vel (95% CI: 0,634–0,867). A széklet izovaleriánsav- és izovajsavszintje alacsonyabb volt ET esetén, mint PD esetén. Az izovaleriánsav és az izovajsav 0,743 AUC-vel (95%-os CI: 0,629–0,857) különbözteti meg az ET-t és a PD-t. A székletpropionát fordítottan arányos a székrekedéssel és az autonóm diszfunkcióval. Az izovajsav és az izovaleriánsav fordítottan arányos a tremor súlyosságával. A székletben lévő rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) szintjének csökkenése a Faecalibacterium és a Streptobacterium mennyiségének csökkenésével járt együtt az ET-ben. Így a székletben lévő rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) tartalma csökken ET-ben, és összefügg a klinikai kép súlyosságával és a bélmikrobiota változásaival. A székletpropionát, a butirát, az izobutirát és az izovalerát potenciális diagnosztikai és differenciáldiagnosztikai biomarkerek lehetnek az ET esetében.
Az esszenciális tremor (ET) egy progresszív, krónikus neurodegeneratív rendellenesség, amelyet elsősorban a felső végtagok tremora jellemez, amely a test más részeit is érintheti, például a fejet, a hangszálakat és az alsó végtagokat1. Az ET klinikai jellemzői nemcsak a motoros tüneteket foglalják magukban, hanem néhány nem motoros jelet is, beleértve a gyomor-bélrendszeri betegségeket2. Számos vizsgálatot végeztek az esszenciális tremor kóros és fiziológiai jellemzőinek vizsgálatára, de egyértelmű patofiziológiai mechanizmusokat nem azonosítottak3,4; A legújabb tanulmányok arra utalnak, hogy a mikrobiota-bél-agy tengely diszfunkciója hozzájárulhat a neurodegeneratív betegségekhez, és egyre több bizonyíték van a bélmikrobiota és a neurodegeneratív betegségek közötti potenciális kétirányú kapcsolatra5,6. Figyelemre méltó, hogy egy esettanulmányban a székletmikrobiota-transzplantáció javította mind az esszenciális tremort, mind az irritábilis bél szindrómát egy betegnél, ami a bélmikrobiota és az esszenciális tremor közötti szoros összefüggésre utalhat. Ezenkívül specifikus változásokat is találtunk a bélmikrobiotában ET-s betegeknél, ami erősen alátámasztja a béldiszbiózis fontos szerepét az ET-ben8.
A neurodegeneratív betegségekben előforduló béldiszbiózis tekintetében a Parkinson-kór a legszélesebb körben vizsgált betegség5. A kiegyensúlyozatlan mikrobiota növelheti a bél permeabilitását és aktiválhatja a bél gliasejtjeit, ami alfa-szinukleinopátiákhoz vezethet9,10,11. A Parkinson-kór és az ET néhány közös vonást mutat, például a tremor hasonló gyakoriságát az ET és PD betegeknél, az átfedő nyugalmi tremort (tipikus tremor PD esetén) és a poszturális tremort (többnyire ET betegeknél fordul elő), ami megnehezíti a megkülönböztetésüket. korai stádiumok 12. Ezért sürgősen meg kell nyitnunk egy hasznos ablakot az ET és a PD megkülönböztetésére. Ebben az összefüggésben az ET specifikus béldiszbiózisának és a kapcsolódó metabolitváltozásoknak a vizsgálata, valamint a PD-től való különbségeik azonosítása potenciális biomarkerré válhat az ET diagnosztizálásában és differenciáldiagnózisában.
A rövid szénláncú zsírsavak (SCFA-k) a fő metabolitok, amelyeket az élelmi rostok bélbaktériumokkal történő fermentációja termel, és úgy vélik, hogy kritikus szerepet játszanak a bél-agy interakciókban13,14. Az SCFA-kat a vastagbél sejtjei veszik fel, és a portális vénás rendszeren keresztül a májba szállítják, egyes SCFA-k pedig bejutnak a szisztémás keringésbe. Az SCFA-k lokálisan befolyásolják a bélbarrier integritásának fenntartását és elősegítik a veleszületett immunitást a bélnyálkahártyában15. Hosszú távú hatással vannak a vér-agy gátra (BBB) ​​​​a szoros junction fehérjék stimulálásával és a neuronok aktiválásával azáltal, hogy stimulálják a G-proteinhez kapcsolt receptorokat (GPCR-ek) a BBB-n való átjutásra16. Az acetát, a propionát és a butirát a leggyakoribb SCFA-k a vastagbélben. Korábbi tanulmányok kimutatták az ecetsav, a propionsav és a vajsav székletszintjének csökkenését Parkinson-kóros betegeknél17. Az SCFA-k székletszintjét azonban még soha nem vizsgálták esszenciális tremorban szenvedő betegeknél.
Tanulmányunk célja tehát az volt, hogy azonosítsuk a széklet rövid szénláncú zsírsavainak (SCFA) specifikus változásait esszenciális Parkinson-kóros betegekben, valamint ezek eltéréseit a Parkinson-kóros betegektől, felmérjük a széklet rövid szénláncú zsírsavainak kapcsolatát az esszenciális Parkinson-kór klinikai tüneteivel és a bélmikrobiotával, valamint meghatározzuk a székletminták potenciális diagnosztikai és differenciáldiagnosztikai képességeit. KZhK. A Parkinson-kór ellenes gyógyszerekkel kapcsolatos zavaró tényezők kiküszöbölése érdekében újonnan kialakult Parkinson-kóros betegeket választottunk kontrollcsoportnak.
A 37 ET, 37 PD és 35 HC demográfiai és klinikai jellemzőit az 1. táblázat foglalja össze. Az ET-ket, PD-ket és HC-ket életkor, nem és BMI szerint illesztették össze. A három csoportban hasonló arányban fordult elő dohányzás, alkoholfogyasztás, valamint kávé- és teafogyasztás. A PD csoport Wexner-pontszáma (P = 0,004) és HAMD-17-pontszáma (P = 0,001) magasabb volt, mint a HC csoporté, az ET csoport HAMA-pontszáma (P = 0,011) és HAMD-17-pontszáma (P = 0,011) pedig magasabb volt, mint a HC csoporté. Az ET csoportban a betegség lefolyása szignifikánsan hosszabb volt, mint a PD csoportban (P<0,001).
Jelentős különbségek mutatkoztak a székletben található propionsav (P = 0,023), ecetsav (P = 0,039), vajsav (P = 0,020), izovaleriánsav (P = 0,045) és izovajsav (P = 0,015) szintjében. További utólagos elemzés során az ET csoportban a propionsav (P = 0,023), vajsav (P = 0,007) és izovajsav (P = 0,040) szintje szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a HC csoportban. Az ET-s betegeknél alacsonyabb volt az izovalerát (P = 0,014) és az izobutirát (P = 0,005) szintje, mint a PD-s betegeknél. Ezenkívül a széklet propionsav (P = 0,013), ecetsav (P = 0,016) és vajsav (P = 0,041) szintje alacsonyabb volt a Parkinson-kóros betegeknél, mint a krónikus rákbetegeknél (1. ábra és 1. kiegészítő táblázat).
Az ag a propionsav, ecetsav, vajsav, izovaleriánsav, valeriansav, kapronsav és izovajsav csoportos összehasonlítását jelenti. A három csoport között szignifikáns különbség volt a széklet propionsav, ecetsav, vajsav, izovaleriánsav és izovajsav szintjében. ET esszenciális tremor, Parkinson-kór, egészséges HC kontroll, SCFA. A szignifikáns különbségeket *P < 0,05 és **P < 0,01 jelzi.
Figyelembe véve az ET és a PD csoport közötti betegséglefolyásbeli különbséget, további összehasonlítás céljából 33 korai PD és 16 ET beteget (betegség lefolyása <3 év) vizsgáltunk (2. kiegészítő táblázat). Az eredmények azt mutatták, hogy az ET széklet propionsav-tartalma szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a HA-é (P=0,015). A vajsav és az izovajsav esetében az ET és a HC közötti különbség nem volt szignifikáns, de továbbra is megfigyelhető volt a tendencia (P = 0,082). A széklet izobutirát szintje szignifikánsan alacsonyabb volt az ET betegeknél a PD betegekhez képest (P = 0,030). Az izovaleriánsav ET és PD közötti különbség nem volt szignifikáns, de továbbra is megfigyelhető volt a tendencia (P = 0,084). A propionsav (P = 0,023), az ecetsav (P = 0,020) és a vajsav (P = 0,044) szintje szignifikánsan alacsonyabb volt a PD betegeknél, mint a HC betegeknél. Ezek az eredmények (1. kiegészítő ábra) általánosságban összhangban vannak a fő eredményekkel. A teljes minta és a korai betegcsoport közötti eredménykülönbség oka lehet az alcsoport kisebb mintaelemszáma, ami az adatok alacsonyabb statisztikai erejét eredményezi.
Ezután megvizsgáltuk, hogy a széklet rövid szénláncú zsírsavszintjei megkülönböztethetik-e az esszenciális trágyasodással (ET) szenvedő betegeket a krónikus kurzusos betegektől (CU) vagy Parkinson-kóros betegektől. A ROC-analízis szerint a propionátszintek AUC-értékeinek különbsége 0,668 volt (95%-os CI: 0,538-0,797), ami lehetővé tette az esszenciális trágyasodással (ET) és a hepatitis C-vel (HC) rendelkező betegek megkülönböztetését. Az esszenciális trágyasodással és gripivel (GC) rendelkező betegeket a butirátszintek alapján lehetett megkülönböztetni, 0,685 AUC-vel (95%-os CI: 0,556-0,814). Az izovajsavszintek különbségei megkülönböztethetik az esszenciális trágyasodással (ET) rendelkező betegeket a HC-től, 0,655 AUC-vel (95%-os CI: 0,525-0,786). A propionát-, butirát- és izobutirátszintek kombinálásakor magasabb, 0,751-es AUC-értéket kaptunk (95%-os CI: 0,634-0,867), 74,3%-os érzékenységgel és 72,9%-os specificitással (2a. ábra). Az esszenciális-esés és a Parkinson-kóros betegek megkülönböztetésére az izovaleriánsav szintjének AUC-értéke 0,700 (95% CI: 0,579–0,822), az izovajsav szintjének pedig 0,718 (95% CI: 0,599–0,836) volt. Az izovaleriánsav és az izovajsav szintjének kombinációja magasabb AUC-értéket, 0,743-at (95% CI: 0,629–0,857), 74,3%-os érzékenységet és 62,9%-os specificitást mutatott (2b. ábra). Ezenkívül megvizsgáltuk, hogy a Parkinson-kóros betegek székletében az SCFA-szintek eltértek-e a kontrollcsoportétól. A ROC-analízis szerint a Parkinson-kóros betegek propionsavszint-különbségein alapuló azonosításának AUC-értéke 0,687 (95% CI: 0,559-0,814) volt, 68,6%-os érzékenységgel és 68,7%-os specificitással. Az acetátszintek különbségei megkülönböztethetik a Parkinson-kóros betegeket a krónikus betegektől, akiknek az AUC-értéke 0,674 (95%-os CI: 0,542–0,805). A Parkinson-kóros betegeket a krónikus krónikus betegtől csak a butirátszint különbözteti meg, amelynek AUC-értéke 0,651 (95%-os CI: 0,515–0,787). A propionát-, acetát- és butirátszintek kombinálásakor 0,682 AUC-értéket kaptunk (95%-os CI: 0,553–0,811) (2c. ábra).
az Orosz Ortodox Egyház diszkriminációja az ET-vel és a HC-vel szemben; b ROC diszkrimináció az ET-vel és a PD-vel szemben; c ROC diszkrimináció a PD-vel és a HC-vel szemben; ET esszenciális tremor, Parkinson-kór, egészséges HC-kontroll, SCFA.
Az esszenciális tremoros betegeknél a széklet izovajsavszintje negatív korrelációt mutatott az FTM-pontszámmal (r = -0,349, P = 0,034), a széklet izovaleriánsavszintje pedig negatív korrelációt mutatott az FTM-pontszámmal (r = -0,421, P = 0,001) és a TETRAS-pontszámmal (r = -0,382, P = 0,020). Az esszenciális tremoros és Parkinson-kóros betegeknél a széklet propionátszintje negatív korrelációt mutatott a SCOPA-AUT-pontszámokkal (r = -0,236, P = 0,043) (3. ábra és 3. kiegészítő táblázat). Nem volt szignifikáns korreláció a betegség lefolyása és az SCFA között sem az ET csoportban (P ≥ 0,161), sem a PD csoportban (P ≥ 0,246) (4. kiegészítő táblázat). A PD betegeknél a széklet kapronsavszintje pozitív korrelációt mutatott az MDS-UPDRS-pontszámokkal (r = 0,335, P = 0,042). Az összes résztvevőnél a székletpropionát (r = −0,230, P = 0,016) és az acetát (r = −0,210, P = 0,029) szintje negatív korrelációt mutatott a Wexner-pontszámokkal (3. ábra és 3. kiegészítő táblázat).
A széklet izovajsavszintje negatív korrelációt mutatott az FTM-pontszámokkal, az izovaleriánsav negatív korrelációt mutatott az FTM- és TETRAS-pontszámokkal, a propionsav negatív korrelációt mutatott a SCOPA-AUT-pontszámokkal, a kapronsav pozitív korrelációt mutatott az MDS-UPDRS-pontszámokkal, a propionsav pedig negatív korrelációt mutatott az FTM- és TETRAS-pontszámokkal. A TETRAS és az ecetsav negatív korrelációt mutatott a Wexner-pontszámmal. Az MDS-UPDRS Egyesület által szponzorált Egységes Parkinson-kór Értékelő Skála, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamilton Depresszió Értékelő Skála HAMD-17, 17 tétel, Hamilton Szorongás Értékelő Skála HAMA, HY Hoehn és Yahr stádiumok, SCFA, SCOPA-AUT Parkinson-kór Autonóm Tünetkimeneti Skála, FTM Fana-Tolosa-Marin Klinikai Tremor Értékelő Skála, TETRAS Kutatócsoport (TRG) Essenciális Tremor Értékelő Skála. A szignifikáns különbségeket *P < 0,05 és **P < 0,01 jelzi.
Tovább vizsgáltuk a bélmikrobiota diszkriminatív jellegét LEfSE analízis segítségével, és kiválasztottuk a nemzetség relatív abundancia adatszintjét a további elemzéshez. Összehasonlításokat végeztünk az ET és a HC, valamint az ET és a PD között. Ezután Spearman-korrelációs analízist végeztünk a bélmikrobiota relatív abundancia és a széklet rövid szénláncú zsírsavainak (SCFA) szintjén a két összehasonlító csoportban.
A Faecalibacterium (vajsavval korrelált, r = 0,408, P < 0,001), a Lactobacillus (vajsavval korrelált, r = 0,283, P = 0,016) és a Streptobacterium (propionsavval korrelált, r = 0,327) volt jelen az ET és CA elemzésében. , P = 0,005; vajsavval korrelált, r = 0,374, P = 0,001; korrelál az izovajsavval, r = 0,329, P = 0,005), a Howardella (korrelál a propionsavval, r = 0,242, P = 0,041), a Raoultella (korrelál a propionáttal, r = 0,249, P = 0,035) és a Candidatus Arthromitus (korrelál az izovajsavval, r = 0,302, P = 0,010) mennyisége csökken az ET-ben, és pozitívan korrelál a széklet SCFA-szintjével. A Stenotropomonas abundancia azonban megnőtt az ET-ben, és negatívan korrelált a széklet izobutirát-szintjével (r = -0,250, P = 0,034). Az FDR-korrekció után csak a Faecalibacterium, a Catenibacter és az SCFA közötti korreláció maradt szignifikáns (P ≤ 0,045) (4. ábra és 5. kiegészítő táblázat).
Az ET és a HC korrelációanalízise. Az FDR-korrekció után a Faecalibacterium (pozitívan társul a butiráttal) és a Streptobacterium (pozitívan társul a propionáttal, butiráttal és izobutiráttal) mennyisége csökkentnek bizonyult ET esetén, és pozitívan összefüggött a széklet rövidzáras zsírsavszintjével. b Az ET és a PD korrelációanalízise. Az FDR-korrekció után nem találtak szignifikáns összefüggéseket. ET esszenciális tremor, Parkinson-kór, egészséges HC-kontroll, SCFA. A szignifikáns különbségeket a *P < 0,05 és a **P < 0,01 jelzi.
Az ET és a PD elemzése során a Clostridium trichophyton jelenlétének növekedését figyelték meg ET esetén, és ez korrelált a székletben található izovaleriánsavval (r = -0,238, P = 0,041) és izovajsavval (r = -0,257, P = 0,027). Az FDR-korrekció után mindkettő szignifikáns maradt (P≥0,295) (4. ábra és 5. kiegészítő táblázat).
Ez egy átfogó tanulmány, amely a székletben lévő rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) szintjét vizsgálja, és összefüggésbe hozza azokat a bélmikrobiota változásaival és a tünetek súlyosságával esszenciális trágyában (ET) szenvedő betegeknél a krónikus kurzusban (CU) és Parkinson-kórban szenvedő betegekhez képest. Megállapítottuk, hogy a székletben lévő SCFA-szintek csökkentek az esszenciális trágyában szenvedő betegeknél, és összefüggésben álltak a klinikai súlyossággal és a bélmikrobiota specifikus változásaival. A rövid szénláncú zsírsavak (SCFA-k) kumulatív székletszintje különbözteti meg az esszenciális trágyát a gabapentintől (GC) és a Parkinson-kórtól (PD).
A GC-betegekhez képest az ET-betegek székletében alacsonyabb a propionsav, a vajsav és az izovajsav szintje. A propionsav, a vajsav és az izovajsav kombinációja megkülönböztette az ET-t és a HC-t 0,751-es AUC-vel (95%-os CI: 0,634–0,867), 74,3%-os érzékenységgel és 72,9%-os specificitással, ami diagnosztikai biomarkerként való alkalmazásukat jelzi az ET potenciális szerepére vonatkozóan. További elemzések kimutatták, hogy a széklet propionsavszintje negatív korrelációt mutatott a Wexner-pontszámmal és a SCOPA-AUT-pontszámmal. A széklet izovajsavszintje fordított korrelációt mutatott az FTM-pontszámokkal. Másrészt az ET-ben a butirátszint csökkenése az SCFA-termelő mikrobiota, a Faecalibacterium és a Categorybacter mennyiségének csökkenésével járt együtt. Ezenkívül az ET-ben a Catenibacter mennyiségének csökkenése szintén összefüggésben állt a széklet propionsav- és izovajsavszintjének csökkenésével.
A vastagbélben termelődő rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) nagy részét a vastagbélsejtek elsősorban H+-függő vagy nátriumfüggő monokarboxilát transzportereken keresztül veszik fel. Az abszorbeált rövid szénláncú zsírsavakat a vastagbélsejtek energiaforrásként használják, míg azok, amelyek nem metabolizálódnak a vastagbélsejtekben, a portális keringésbe szállítódnak 18. Az SCFA-k befolyásolhatják a bélmozgást, fokozhatják a bélbarrier funkciót, és befolyásolhatják a gazdaszervezet anyagcseréjét és immunitását 19. Korábban kimutatták, hogy a butirát, az acetát és a propionát székletkoncentrációja csökkent a Parkinson-kóros betegeknél a krónikus faggyúmirigy-betegséghez képest 17, ami összhangban van az eredményeinkkel. Tanulmányunkban az SCFA-k csökkenését találtuk esszenciális tremorban (ET) szenvedő betegeknél, de keveset tudunk az SCFA-k szerepéről az ET patológiájában. A butirát és a propionát kötődhet a GPCR-ekhez, és befolyásolhatja a GPCR-függő jelátvitelt, például a MAPK és az NF-κB20 jelátvitelt. A bél-agy tengely alapkoncepciója az, hogy a bélmikrobák által kiválasztott SCFA-k befolyásolhatják a gazdaszervezet jelátvitelét, ezáltal befolyásolva a bél- és agyműködést. Mivel a butirát és a propionát erős gátló hatással van a hiszton-dezacetiláz (HDAC) aktivitására21, és a butirát transzkripciós faktorok ligandjaként is működhet, széleskörű hatással vannak a gazdaszervezet anyagcseréjére, differenciálódására és proliferációjára, elsősorban a génszabályozásra gyakorolt ​​hatásuk miatt22. Az SCFA-k és a neurodegeneratív betegségek bizonyítékai alapján a butirátot terápiás jelöltnek tekintik, mivel képes korrigálni a károsodott HDAC-aktivitást, ami közvetítheti a dopaminerg neuronok pusztulását PD-ben23,24,25. Állatkísérletek azt is kimutatták, hogy a vajsav képes megelőzni a dopaminerg neuronok degenerációját és javítani a mozgászavarokat PD-modellekben26,27. A propionsavról kimutatták, hogy korlátozza a gyulladásos válaszokat és védi a BBB integritását28,29. Tanulmányok kimutatták, hogy a propionsav elősegíti a dopaminerg neuronok túlélését a rotenon toxicitására adott válaszként PD-modellekben30, és hogy a propionsav orális adagolása megmenti a dopaminerg neuronveszteséget és a motoros deficiteket PD-s egerekben31. Az izovajsav funkciójáról keveset tudunk. Egy friss tanulmány azonban kimutatta, hogy az egerek B. ovale-val való kolonizációja növelte a bélrendszer rövid zsírsavtartalmát (beleértve az acetátot, propionátot, izobutirátot és izovalerátot) és a bélrendszer GABA-koncentrációját, ami rávilágít arra, hogy összefüggést találtak a bélmikrobiota és a neurotranszmitterek bélrendszeri rövid zsírsavkoncentrációja között32. Az ET-ben a kisagyban bekövetkező rendellenes kóros elváltozások közé tartoznak a Purkinje-sejtek axonjainak és dendritjeinek változásai, a Purkinje-sejtek elmozdulása és elvesztése, a kosársejtek axonjainak változásai, a Purkinje-sejtek eloszlásával való felszálló rostok kapcsolatainak rendellenességei, valamint a fogazott csontmagokban található GABA-receptorok változásai, ami a kisagy GABAerg kibocsátásának csökkenéséhez vezet3,4,33. Továbbra sem világos, hogy az SCFA-k összefüggésben állnak-e a Purkinje-sejtek neurodegenerációjával és a kisagy GABA-termelésének csökkenésével. Eredményeink szoros összefüggést sugallnak az SCFA és az ET között, de a keresztmetszeti vizsgálat felépítése nem teszi lehetővé következtetések levonását az SCFA és az ET kórfolyamata közötti ok-okozati összefüggésről; További longitudinális követéses vizsgálatokra van szükség, beleértve a székletben lévő SCFA-k sorozatos mérését, valamint a mechanizmusokat vizsgáló állatkísérleteket.
Úgy gondolják, hogy az SCFA-k serkentik a vastagbél simaizom-összehúzódását34. Az SCFA hiánya súlyosbítja a székrekedés tüneteit, és az SCFA-val való kiegészítés javíthatja a székrekedés PD tüneteit35. Eredményeink azt is jelzik, hogy szignifikáns összefüggés van a széklet csökkent SCFA-tartalma és a fokozott székrekedés, valamint az autonóm diszfunkció között esszenciális tremorban (ET) szenvedő betegeknél. Egy esettanulmány szerint a mikrobiota transzplantáció javította mind az esszenciális tremort, mind az irritábilis bél szindrómát a 7. betegnél, ami tovább utal a bélmikrobiota és az ET közötti szoros kapcsolatra. Ezért úgy véljük, hogy a széklet SCFA/mikrobiota befolyásolhatja a gazdaszervezet bélmozgását és az autonóm idegrendszer működését.
A tanulmány megállapította, hogy a székletben található rövid szénláncú zsírsavak (SCFA) szintjének csökkenése az ET-ben a Faecalibacterium (butiráttal összefüggésben) és a Streptobacterium (propionáttal, butiráttal és izobutiráttal összefüggésben) csökkent mennyiségével járt együtt. Az FDR-korrekció után ez a kapcsolat továbbra is szignifikáns. A Faecalibacterium és a Streptobacterium rövid szénláncú zsírsavakat termelő mikroorganizmusok. A Faecalibacteriumról ismert, hogy egy butirátot termelő mikroorganizmus,36 míg a Catenibacter fermentáció fő termékei az acetát, a butirát és a tejsav37. A Faecalibacteriumot mind az ET, mind a HC csoportok 100%-ában kimutatták; az ET csoport medián relatív gyakorisága 2,06%, a HC csoporté pedig 3,28% volt (LDA 3,870). A baktérium kategóriába tartozó baktériumot a HC csoport 21,6%-ában (8/37), az ET csoportnak pedig csak 1 mintájában (1/35) mutatták ki. A streptobacteriumok csökkenése és kimutathatatlansága az ET-ben a betegség patogenitásával való összefüggést is jelezheti. A Catenibacter fajok medián relatív abuncája a HC csoportban 0,07% volt (LDA 2,129). Ezenkívül a tejsavbaktériumok összefüggést mutattak a széklet butirátszintjének változásaival (P=0,016, P=0,096 az FDR-korrekció után), az ízületi gyulladás jelöltje pedig az izobutirátszint változásaival (P=0,016, P=0,072 az FDR-korrekció után). Az FDR-korrekció után csak a korrelációs trend marad meg, amely statisztikailag nem szignifikáns. A laktobacillusokról ismert, hogy SCFA-termelők (ecetsav, propionsav, izovajsav, vajsav),38 és a Candidatus Arthromitus a T helper 17 (Th17) sejtek differenciálódásának specifikus induktora, míg a Th1/2 és a Treg sejtek az immunegyensúlyhoz /Th1739 kapcsolódnak. Egy friss tanulmány szerint a széklet pszeudoartritisz emelkedett szintje hozzájárulhat a vastagbélgyulladáshoz, a bélbarrier diszfunkciójához és a szisztémás gyulladáshoz40. A Clostridium trichoides szintje emelkedett volt ET esetén a PD-hez képest. A Clostridium trichoides abundancia negatív korrelációt mutatott az izovaleriánsavval és az izovajsavval. Az FDR-korrekció után mindkettő szignifikáns maradt (P≥0,295). A Clostridium pilosum egy baktérium, amelyről ismert, hogy gyulladással hozható összefüggésbe, és hozzájárulhat a bélbarrier diszfunkciójához41. Korábbi tanulmányunkban az ET8-as betegek bélmikrobiotájában bekövetkezett változásokról számoltunk be. Jelen tanulmányunkban az SCFA változásait is közöljük ET-ben, és összefüggést azonosítunk a béldiszbiózis és az SCFA változásai között. A csökkent SCFA-szint szorosan összefügg a béldiszbiózissal és a tremor súlyosságával ET-ben. Eredményeink arra utalnak, hogy a bél-agy tengely fontos szerepet játszhat az ET patogenezisében, de további állatmodell-vizsgálatokra van szükség.
A Parkinson-kóros betegekhez képest az esszenciális tremorban (ET) szenvedő betegek székletében alacsonyabb az izovaleriánsav és az izovajsav szintje. Az izovaleriánsav és az izovajsav kombinációja 0,743 AUC-vel (95%-os CI: 0,629–0,857), 74,3%-os érzékenységgel és 62,9%-os specificitással azonosította az ET-t PD-ben, ami arra utal, hogy potenciális biomarkerként játszhatnak szerepet az ET differenciáldiagnózisában. A széklet izovaleriánsavszintje fordítottan korrelált az FTM és TETRAS pontszámokkal. A széklet izovajsavszintje fordítottan korrelált az FTM pontszámokkal. Az izovajsavszint csökkenése a katobaktériumok mennyiségének csökkenésével járt együtt. Az izovaleriánsav és az izovajsav funkcióiról keveset tudunk. Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy az egerek B. ovale-val való kolonizációja növelte a bélben található rövid szénláncú zsírsavak (beleértve az acetátot, propionátot, izobutirátot és izovalerátot) mennyiségét és a bélben található GABA-koncentrációkat, kiemelve a bélmikrobiota és a bélben található rövid szénláncú zsírsavak/neurotranszmitterek koncentrációja közötti bélbeli kapcsolatot32. Érdekes módon a megfigyelt izovajsavszintek hasonlóak voltak a PD és a HC csoportokban, de eltérőek voltak az ET és a PD (vagy HC) csoportok között. Az izovajsav 0,718-as AUC-vel (95% CI: 0,599–0,836) megkülönböztette az ET-t és a PD-t, és 0,655-ös AUC-vel (95% CI: 0,525–0,786) azonosította az ET-t és az NC-t. Ezenkívül az izovajsavszint korrelál a tremor súlyosságával, tovább erősítve az ET-vel való kapcsolatát. További vizsgálatokat igényel az a kérdés, hogy az orális izovajsav csökkentheti-e a tremor súlyosságát ET-s betegeknél.
Így a széklet rövid szénláncú zsírsavtartalma csökken az etinilestriktózisban szenvedő betegeknél, és összefüggésben áll az etinilestrikt klinikai súlyosságával és a bélmikrobiota specifikus változásaival. A széklet-propionát, a butirát és az izobutirát diagnosztikai biomarkerei lehetnek az etinilestriktózisnak, míg az izobutirát és az izovalerát differenciáldiagnosztikai biomarkerei lehetnek az etinilestriktózisnak. A széklet izobutirátjában bekövetkező változások specifikusabbak lehetnek az etinilestriktózisra, mint más rövid szénláncú zsírsavak változásai.
Tanulmányunknak számos korlátja van. Először is, az étkezési szokások és az ételpreferenciák befolyásolhatják a mikrobiota expresszióját, nagyobb vizsgálati mintákra van szükség különböző populációkban, és a jövőbeli vizsgálatoknak átfogó és szisztematikus étrendi felméréseket, például ételgyakorisági kérdőíveket kellene bevezetniük. Másodszor, a keresztmetszeti vizsgálat felépítése kizárja a rövid távú zsírsavak (SCFA) és az esszenciális tremor betegség (TR) közötti ok-okozati összefüggésre vonatkozó következtetések levonását. További hosszú távú, követéses vizsgálatokra van szükség a széklet SCFA-szintjének sorozatos mérésével. Harmadszor, a széklet SCFA-szintjének diagnosztikai és differenciáldiagnosztikai képességeit független ET, HC és PD minták felhasználásával kell validálni. A jövőben több független székletmintát kell vizsgálni. Végül, a kohorszunkban lévő PD-s betegek betegsége szignifikánsan rövidebb ideig tartott, mint az ET-s betegeké. Az ET, PD és HC csoportokat főként életkor, nem és BMI szerint párosítottuk. Tekintettel az ET és a PD csoport közötti betegséglefolyásbeli különbségre, további összehasonlítás céljából 33 korai PD-s és 16 ET-s (betegség időtartama ≤3 év) beteget is vizsgáltunk. A csoportok közötti SCFA-különbségek általában összhangban voltak elsődleges adatainkkal. Ezenkívül nem találtunk összefüggést a betegség időtartama és az SCFA változásai között. A jövőben azonban a legjobb lenne a Parkinson-kóros és esszenciális disease-s betegeket korai stádiumban, rövidebb betegségtartammal bevonni, hogy a validálást nagyobb mintán lehessen elvégezni.
A vizsgálati protokollt a Sanghaji Jiao Tong Egyetem Orvostudományi Karához kapcsolódó Ruijin Kórház Etikai Bizottsága hagyta jóvá (RHEC2018-243). Minden résztvevőtől írásbeli tájékoztatáson alapuló beleegyező nyilatkozatot szereztünk be.
2019 januárja és 2022 decembere között 109 alanyt (37 ET, 37 PD és 35 HC) vontak be a vizsgálatba a Sanghaji Jiao Tong Egyetem Orvostudományi Karához tartozó Ruijin Kórház Mozgászavar Központ Klinikájáról. A kritériumok a következők voltak: (1) 25–85 év közötti életkor, (2) az ET-s betegeket az MDS Munkacsoport 42. kritériumai, a PD-t pedig az MDS 43. kritériumai szerint diagnosztizálták, (3) a betegek nem szedtek PD-ellenes gyógyszereket a székletmintavétel előtt. (4) Az ET csoport csak β-blokkolókat szedett, vagy semmilyen kapcsolódó gyógyszert nem szedett a székletmintavétel előtt. A HC-ket életkor, nem és testtömegindex (BMI) szerint illesztették. A kizárási kritériumok a következők voltak: (1) vegetáriánusok, (2) helytelen táplálkozás, (3) krónikus gyomor-bél traktus betegségek (beleértve a gyulladásos bélbetegséget, gyomor- vagy nyombélfekélyt), (4) súlyos krónikus betegségek (beleértve a rosszindulatú daganatokat), szívelégtelenség, veseelégtelenség, hematológiai betegségek), (5) Súlyos gyomor-bélrendszeri műtét a kórtörténetben, (6) Krónikus vagy rendszeres joghurtfogyasztás, (7) Bármilyen probiotikum vagy antibiotikum szedése 1 hónapig, (8) Kortikoszteroidok, protonpumpa-gátlók, sztatinok, metformin, immunszuppresszánsok vagy rákellenes gyógyszerek krónikus szedése, és (9) súlyos kognitív károsodás, amely zavarja a klinikai vizsgálatokat.
Minden alany megadta kórtörténetét, testsúly- és magasságadatait a BMI kiszámításához, és neurológiai vizsgálaton és klinikai értékelésen esett át, például a Hamilton Szorongás Értékelő Skála (HAMA) 44 szorongásos pontszámát, a Hamilton Depresszió Értékelő Skála-17 pontszámát (HAMD-17) 45, a depressziót, a székrekedés súlyosságát a Wexner Székrekedés Skála 46 és a Bristol Széklet Skála 47 segítségével, valamint a kognitív teljesítményt a Mini Mental State Examination (MMSE) 48 segítségével. A Parkinson-kór autonóm tüneteinek felmérésére szolgáló skála (SCOPA-AUT) 49 az autonóm diszfunkciót vizsgálta esszenciális tremorban és Parkinson-kórban szenvedő betegeknél. A Fana-Tolos-Marin Klinikai Tremor Értékelő Skálát (FTM) és az Essential Tremor Értékelő Skálát (TETRAS) 50 a Tremor Vizsgálati Csoportot (TRG) 50 vizsgálták esszenciális tremorban szenvedő betegeknél; a Kinson-kór Értékelő Skálát (MDS-), amelyet az Egyesült Parkinson-kór Társaság szponzorál, az UPDRS 51. verzióját és a Hoehn és Yahr (HY) 52. verzióját vizsgálták.
Minden résztvevőt megkértek, hogy reggel székletmintát vegyen egy székletgyűjtő edénybe. A tartályokat feldolgozás előtt jégre tegyék, és -80°C-on tárolják. Az SCFA-elemzést a Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. rutineljárása szerint végezték. Minden alanytól 400 mg friss székletmintát gyűjtöttek, és őrlés és ultrahangos kezelés után SCFA-kkal elemezték. A székletben kiválasztott SCFA-kat gázkromatográfia-tömegspektrometriával (GC-MS) és folyadékkromatográfia-tandem MS-sel (LC-MS/MS) elemezték.
A DNS-t 200 mg mintából extraháltuk a QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Németország) segítségével, a gyártó utasításai szerint. A mikrobiális összetételt a székletből izolált DNS 16S rRNA génjének szekvenálásával határoztuk meg a V3-V4 régió amplifikálásával. A DNS-t a minta 1,2%-os agaróz gélen történő futtatásával teszteltük. A 16S rRNA gén polimeráz láncreakciós (PCR) amplifikációját univerzális bakteriális primerek (357 F és 806 R) és a Novaseq platformon létrehozott kétlépéses amplikon könyvtár segítségével végeztük.
A folytonos változókat átlag ± szórásként, a kategorikus változókat pedig számként és százalékos formában fejeztük ki. A varianciák homogenitásának tesztelésére Levene-tesztet alkalmaztunk. Az összehasonlításokat kétoldalú t-próbákkal vagy varianciaanalízissel (ANOVA) végeztük, ha a változók normális eloszlásúak voltak, és nemparametrikus Mann-Whitney U-próbákkal, ha a normalitás vagy a homoszkedaszticitás feltételezései sérültek. A ROC-görbe (ROC) görbe alatti területet (AUC) használtuk a modell diagnosztikai teljesítményének számszerűsítésére és az SCFA azon képességének vizsgálatára, hogy megkülönböztesse-e az esszenciális tremorban szenvedő betegeket a HC-ben vagy PD-ben szenvedőktől. Az SCFA és a klinikai súlyosság közötti kapcsolat vizsgálatára Spearman-korrelációanalízist alkalmaztunk. A statisztikai elemzést SPSS szoftverrel (22.0 verzió; SPSS Inc., Chicago, IL) végeztük, a szignifikanciaszintet (beleértve a P-értéket és az FDR-P-t) 0,05-re (kétoldalas) állítottuk be.
A 16S szekvenciákat a Trimmomatic (0.35 verzió), a Flash (1.2.11 verzió), az UPARSE (v8.1.1756 verzió), a mothur (1.33.3 verzió) és az R (3.6.3 verzió) szoftverek kombinációjával elemeztük. A nyers 16S rRNA génadatokat az UPARSE segítségével dolgoztuk fel, hogy 97%-os azonossággal működőképes taxonómiai egységeket (OTU-kat) generáljunk. A taxonómiákat a Silva 128 referencia adatbázisként való használatával határoztuk meg. A relatív abundancia adatok generikus szintjét választottuk ki a további elemzéshez. A csoportok (ET vs. HC, ET vs. PD) közötti összehasonlításokhoz lineáris diszkriminancia analízist (LDA) és hatásméret-analízist (LEfSE) alkalmaztunk, 0,05 α küszöbértékkel és 2,0 hatásméret-küszöbértékkel. A LEfSE analízissel azonosított diszkrimináns nemzetségeket tovább használtuk az SCFA Spearman-korrelációs analíziséhez.
A tanulmány felépítésével kapcsolatos további információkért lásd a cikkhez kapcsolódó Natural Research Report Abstract című kiadványt.
A nyers 16S szekvenálási adatokat a Nemzeti Biotechnológiai Információs Központ (NCBI) BioProject adatbázisában (SRP438900: PRJNA974928) tároljuk, URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Egyéb releváns adatok, például tudományos együttműködések és teljes kutatási projektekkel kapcsolatos akadémiai cserék, ésszerű kérésre a levelező szerző rendelkezésére állnak. Az adatok harmadik félnek történő átadása a beleegyezésünk nélkül tilos.
Nyílt forráskódú kód kizárólag a Trimmomatic (0.35-ös verzió), Flash (1.2.11-es verzió), UPARSE (v8.1.1756-os verzió), mothur (1.33.3-as verzió) és R (3.6.3-as verzió) kombinációjával, alapértelmezett beállítások vagy a „Módszer” szakasz használatával. További pontosító információk a levelező szerző kérésére rendelkezésre állnak.
Pradeep S és Mehanna R. Emésztőrendszeri rendellenességek hiperkinetikus mozgászavarokban és ataxiában. Parkinson-kórral összefüggésben. Confused. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED és Faust, PL Az esszenciális tremor patológiája: neurodegeneráció és az idegi kapcsolatok reorganizációja. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Az esszenciális tremor a GABA-diszfunkció elsődleges rendellenessége? Igen. nemzetköziség. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ és Katara DP A bél-agy tengely: két jelátviteli mód Parkinson-kórban. Cellular molekulas. Neurobiology. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. A mikrobiota-agy-bél tengely és a neurodegeneratív betegségek. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR és He, XX A székletmikrobiota-transzplantáció egyidejűleg javítja az esszenciális tremort és az irritábilis bél szindrómát a betegeknél. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. és munkatársai. Specifikus változások a bélmikrobiotában esszenciális tremor esetén és azok elkülönítése Parkinson-kórtól. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J és Wang D. A mikrobiota kritikus szerepe a neuronális-gliális-epiteliális egységek szabályozásában. Fertőzésekkel szembeni ellenállás. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. és munkatársai. A duodenális alfa-szinuklein és a bélgliózis patológiája progresszív Parkinson-kórban. mozgás. zavartság. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. és munkatársai. Az alfa-szinuklein 5G4 elleni antitestek felismerik a manifeszt Parkinson-kórt és a prodromális Parkinson-kórt a vastagbél nyálkahártyájában. mozgás. zavartság. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M és Fasano A. Esszenciális tremor és Parkinson-kór egyidejű előfordulása. Parkinson-kórral összefüggésben. Zavartság. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR és munkatársai. A bélmikrobiota modulálja a motoros deficiteket és a neuroinflammációt a Parkinson-kór modelljeiben. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM és munkatársai. A rövid szénláncú zsírsavak és a bélmikrobiota eltérő a Parkinson-kóros betegek és a korcsoportjuknak megfelelő kontrollcsoport között. Összefüggésben áll a Parkinson-kórral. Confused. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E és Elinav E. A mikrobiom által a gazdaszervezet immunrendszerének interfészén szabályozott metabolitok. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).