Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi. Parima tulemuse saavutamiseks soovitame teil kasutada brauseri uuemat versiooni (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiimi). Seni aga kuvame saiti ilma stiili ja JavaScriptita, et tagada pidev tugi.
Essentsiaalse treemori (ET) varajane diagnoosimine võib olla keeruline, eriti kui see eristatakse tervetest kontrollisikutest (HC) ja Parkinsoni tõvest (PD). Hiljuti on väljaheiteproovide analüüs soolemikrofloora ja selle metaboliitide osas pakkunud uusi meetodeid neurodegeneratiivsete haiguste uute biomarkerite avastamiseks. Lühikese ahelaga rasvhapped (SCFA), mis on soolefloora peamine metaboliit, on PD korral väljaheites vähenenud. Siiski pole fekaalseid SCFA-sid ET korral kunagi uuritud. Meie eesmärk oli uurida SCFA-de taset väljaheites ET korral, hinnata nende seost kliiniliste sümptomite ja soolemikrobiootaga ning määrata nende potentsiaalne diagnostiline võime. Fekaalseid SCFA-sid ja soolemikrobiootat mõõdeti 37 essentsiaalsel patsiendil, 37 uuel PD-l ja 35 HC-l. Kõhukinnisust, autonoomse närvisüsteemi häireid ja treemori raskusastet hinnati skaalade abil. Propionaadi, butüraadi ja isobutüraadi tasemed väljaheites olid ET korral madalamad kui HC korral. Propioon-, või- ja isobutüürhapete kombinatsioon eristas ET-d HC-st AUC-ga 0,751 (95% CI: 0,634–0,867). Isovalerhappe ja isovõihappe tasemed väljaheites olid essentsiaalse treemori korral madalamad kui PD korral. Isovalerhape ja isovõihape eristavad essentsiaalset treemorit ja PD-d AUC-ga 0,743 (95% CI: 0,629–0,857). Fekaalpropionaat on pöördvõrdeliselt seotud kõhukinnisuse ja autonoomse närvisüsteemi häirega. Isovõihape ja isovalerhape on pöördvõrdeliselt seotud treemori raskusastmega. Lühikeste rasvhapete sisalduse vähenemine väljaheites oli seotud Faecalibacterium'i ja Streptobakteriumi arvukuse vähenemisega essentsiaalses treemoris. Seega väheneb lühikarvaliste rasvhapete sisaldus väljaheites essentsiaalse treemori korral ja on seotud kliinilise pildi raskuse ja muutustega soolemikrofloorat. Propioonhape, võihape, isovõihape ja isovalerhape väljaheites võivad olla essentsiaalse treemori potentsiaalsed diagnostilised ja diferentsiaaldiagnostilised biomarkerid.
Essentsiaalne treemor (ET) on progresseeruv krooniline neurodegeneratiivne häire, mida iseloomustab peamiselt ülajäsemete treemor, mis võib mõjutada ka teisi kehaosi, nagu pea, häälepaelad ja alajäsemed1. ET kliiniliste tunnuste hulka kuuluvad lisaks motoorsetele sümptomitele ka mõned mittemotoorsed tunnused, sealhulgas seedetrakti haigused2. Essentsiaalse treemori patoloogiliste ja füsioloogiliste omaduste uurimiseks on läbi viidud arvukalt uuringuid, kuid selgeid patofüsioloogilisi mehhanisme pole tuvastatud3,4. Hiljutised uuringud näitavad, et mikrobioota-soole-aju telje düsfunktsioon võib kaasa aidata neurodegeneratiivsetele haigustele ning üha rohkem tõendeid on võimaliku kahesuunalise seose kohta soole mikrobioota ja neurodegeneratiivsete haiguste vahel5,6. Märkimisväärselt parandas ühes juhtumiuuringus fekaalse mikrobioota siirdamine patsiendil nii essentsiaalset treemorit kui ka ärritunud soole sündroomi, mis võib viidata tihedale seosele soole mikrobioota ja essentsiaalse treemori vahel. Lisaks leidsime ET-ga patsientidel ka spetsiifilisi muutusi soole mikrobiootas, mis toetab tugevalt soole düsbioosi olulist rolli ET8 puhul.
Neurodegeneratiivsete haiguste korral esineva soole düsbioosi osas on Parkinsoni tõbi kõige laialdasemalt uuritud5. Tasakaalustamata mikrobioota võib suurendada soole läbilaskvust ja aktiveerida soole glia, mis viib alfa-sünukleinopaatiateni9,10,11. Parkinsoni tõvel ja essentsiaalsel tõvel on teatud kattuvad omadused, näiteks sarnane treemori sagedus essentsiaalse ja Parkinsoni tõvega patsientidel, kattuv puhkeoleku treemor (tüüpiline treemor Parkinsoni tõve korral) ja posturaalne treemor (esineb enamasti essentsiaalse tõvega patsientidel), mistõttu on nende eristamine varajastes staadiumides keeruline.12. Seetõttu peame kiiresti avama kasuliku akna essentsiaalse ja Parkinsoni tõve eristamiseks. Selles kontekstis võib spetsiifilise soole düsbioosi ja sellega seotud metaboliitide muutuste uurimine essentsiaalse tõve korral ning nende erinevuste kindlakstegemine Parkinsoni tõvest saada potentsiaalseteks biomarkeriteks essentsiaalse tõve diagnoosimiseks ja diferentsiaaldiagnostikaks.
Lühikese ahelaga rasvhapped (SCFA-d) on peamised metaboliidid, mida toodavad toidukiudainete soolestiku bakteriaalne kääritamine, ning arvatakse, et neil on oluline roll soole-aju interaktsioonides13,14. SCFA-sid omastavad jämesoole rakud ja transpordivad need portaalveeni süsteemi kaudu maksa ning mõned SCFA-d sisenevad süsteemsesse vereringesse. SCFA-del on lokaalne toime soolebarjääri terviklikkuse säilitamisele ja kaasasündinud immuunsuse edendamisele soole limaskestas15. Neil on ka pikaajaline mõju hematoentsefaalbarjäärile (BBB), stimuleerides tihedate ühendusvalke ja aktiveerides neuroneid, stimuleerides G-valguga seotud retseptoreid (GPCR-e) BBB-d läbima16. Atsetaat, propionaat ja butüraat on käärsooles kõige levinumad SCFA-d. Varasemad uuringud on näidanud äädik-, propioon- ja võihappe vähenenud väljaheite taset Parkinsoni tõvega patsientidel17. Siiski ei ole SCFA-de taset väljaheites essentsiaalse sündroomiga patsientidel kunagi uuritud.
Seega oli meie uuringu eesmärk tuvastada spetsiifilised muutused fekaalses lühikese rasvasisaldusega rasvhapete (SCFA) sisalduses essentsiaalse Parkinsoni tõvega patsientidel ja nende erinevused Parkinsoni tõvega patsientidest, hinnata fekaalse SCFA seost SCFA kliiniliste sümptomite ja soolemikrobiootaga, samuti teha kindlaks fekaaliproovide potentsiaalsed diagnostilised ja diferentsiaaldiagnostilised võimalused. KZHK. Parkinsoni tõve vastaste ravimitega seotud segavate tegurite käsitlemiseks valisime haiguse kontrollgrupiks patsiendid, kellel oli äsja alanud Parkinsoni tõbi.
37 endokrinoloogi, 37 perifeerse haige ja 35 haiglaravil oleva patsiendi demograafilised ja kliinilised omadused on kokku võetud tabelis 1. ET-d, perifeersed haiged ja haiglaravil olevad patsiendid sobitati vanuse, soo ja KMI järgi. Kolmes rühmas oli ka sarnane suitsetamise, alkoholi tarvitamise ning kohvi ja tee joomise osakaal. PD-rühma Wexneri skoor (P = 0,004) ja HAMD-17 skoor (P = 0,001) olid kõrgemad kui HC-rühmas ning ET-rühma HAMA skoor (P = 0,011) ja HAMD-17 skoor (P = 0,011) olid kõrgemad kui HC-rühmas. Haiguse kulg ET-rühmas oli oluliselt pikem kui PD-rühmas (P < 0,001).
Fekaalse propioonhappe (P = 0,023), äädikhappe (P = 0,039), võihappe (P = 0,020), isovalerhappe (P = 0,045) ja isobutaanhappe (P = 0,015) sisalduses esines olulisi erinevusi. Edasises post hoc analüüsis oli propioonhappe (P = 0,023), võihappe (P = 0,007) ja isobutaanhappe (P = 0,040) tase eseses rühmas oluliselt madalam kui HC rühmas. ET-ga patsientidel oli isovaleraadi (P = 0,014) ja isobutüraadi (P = 0,005) tase madalam kui PD-ga patsientidel. Lisaks olid Parkinsoni tõvega patsientidel fekaalse propioonhappe (P = 0,013), äädikhappe (P = 0,016) ja võihappe (P = 0,041) tasemed madalamad kui CC-ga patsientidel (joonis 1 ja täiendav tabel 1).
ag tähistab vastavalt propioonhappe, äädikhappe, võihappe, isovaleriinhappe, palderjanhappe, kaproonhappe ja isovõihappe rühmade võrdlust. Kolme rühma vahel esines olulisi erinevusi väljaheite propioonhappe, äädikhappe, võihappe, isovaleriinhappe ja isovõihappe tasemes. ET essentsiaalne treemor, Parkinsoni tõbi, terve HC kontroll, SCFA. Olulisi erinevusi tähistab *P < 0,05 ja **P < 0,01.
Arvestades haiguse kulgu erinevust essentsiaalse haiguse (ET) ja postnataalse haiguse (PD) rühma vahel, testisime edasiseks võrdluseks 33 varajase PD staadiumiga patsienti ja 16 essentsiaalse haigusega patsienti (haiguse kulg ≤3 aastat) (lisa tabel 2). Tulemused näitasid, et ET fekaalse propioonhappe sisaldus oli oluliselt madalam kui HA-s (P = 0,015). Võihappe ja isovõihappe erinevus ET ja HC vahel ei olnud oluline, kuid trend oli siiski täheldatav (P = 0,082). Isobutüraadi tase väljaheites oli ET patsientidel oluliselt madalam võrreldes PD patsientidega (P = 0,030). Isovaleraanhappe erinevus ET ja PD vahel ei olnud oluline, kuid trend oli siiski täheldatav (P = 0,084). Propioonhape (P = 0,023), äädikhape (P = 0,020) ja võihape (P = 0,044) olid PD patsientidel oluliselt madalamad kui HC patsientidel. Need tulemused (lisa joonis 1) on üldiselt kooskõlas põhitulemustega. Tulemuste erinevus üldvalimi ja varajase patsiendi alarühma vahel võib olla tingitud alarühma väiksemast valimi suurusest, mille tulemuseks on andmete madalam statistiline võimsus.
Järgmisena uurisime, kas väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete (LKR) tasemed suudavad eristada essentsiaalse hüpertroofiaga (ET) patsiente kroonilise obstruktsiooni või Parkinsoni tõvega patsientidest. ROC-analüüsi kohaselt oli propionaadi taseme AUC erinevus 0,668 (95% CI: 0,538–0,797), mis võimaldas eristada essentsiaalse hüpertroofiaga (ET) patsiente hepatiithepatiidist (HC). Essentsiaalse hüpertroofia ja gastroösofageaalse hüpertroofiaga patsiente oli võimalik eristada butüraadi tasemete järgi, mille AUC oli 0,685 (95% CI: 0,556–0,814). Isobutüürhappe tasemete erinevused võivad eristada essentsiaalse hüpertroofiaga patsiente hepatiithepatiidist, mille AUC oli 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Propionaadi, butüraadi ja isobutüraadi tasemete kombineerimisel saadi kõrgem AUC 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), tundlikkusega 74,3% ja spetsiifilisusega 72,9% (joonis 2a). Essentsiaalse ja Parkinsoni tõvega patsientide eristamiseks oli isovaleriinhappe taseme AUC 0,700 (95% CI: 0,579–0,822) ja isovõihappe taseme AUC 0,718 (95% CI: 0,599–0,836). Isovaleriinhappe ja isovõihappe tasemete kombinatsioonil oli kõrgem AUC 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), tundlikkus 74,3% ja spetsiifilisus 62,9% (joonis 2b). Lisaks uurisime, kas Parkinsoni tõvega patsientide väljaheites sisalduvate lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) tase erines kontrollrühma omast. ROC-analüüsi kohaselt oli Parkinsoni tõvega patsientide tuvastamise AUC propioonhappe tasemete erinevuste põhjal 0,687 (95% CI: 0,559–0,814), tundlikkusega 68,6% ja spetsiifilisusega 68,7%. Atsetaadi taseme erinevused võivad eristada Parkinsoni tõvega patsiente HC-dest, mille AUC on 0,674 (95% CI: 0,542–0,805). Parkinsoni tõvega patsiente saab kroonilistest haigestunutest eristada ainult butüraadi taseme järgi, mille AUC on 0,651 (95% CI: 0,515–0,787). Propionaadi, atsetaadi ja butüraadi tasemete kombineerimisel saadi AUC 0,682 (95% CI: 0,553–0,811) (joonis 2c).
Vene Õigeusu Kiriku diskrimineerimine essentsiaalse treemori ja hepatiidi suhtes; b Vene Õigeusu Kiriku diskrimineerimine essentsiaalse treemori ja hepatiidi suhtes; c Vene Õigeusu Kiriku diskrimineerimine essentsiaalse treemori ja hepatiidi suhtes. Essentsiaalne treemor, Parkinsoni tõbi, terve hepatiidi kontroll, lühikese seljaaju ja kaelapiirkonna valu.
Essentsiaalse fibroosiga (ET) patsientidel oli fekaalse isovõihappe tase negatiivses korrelatsioonis FTM-skooriga (r = -0,349, P = 0,034) ja fekaalse isovalerhappe tase oli negatiivses korrelatsioonis FTM-skooriga (r = -0,421, P = 0,001) ja TETRAS-skooriga (r = -0,382, P = 0,020). Essentsiaalse fibroosi ja Parkinsoni tõvega patsientidel oli fekaalse propionaadi tase negatiivses korrelatsioonis SCOPA-AUT-skooridega (r = -0,236, P = 0,043) (joonis 3 ja lisatabel 3). Haiguse kulgu ja lühikese rasvasisaldusega rasvhapete (SCFA) vahel ei täheldatud olulist korrelatsiooni ei ET-rühmas (P ≥ 0,161) ega PD-rühmas (P ≥ 0,246) (lisatabel 4). PD-ga patsientidel oli fekaalse kaproonhappe tase positiivses korrelatsioonis MDS-UPDRS-skooridega (r = 0,335, P = 0,042). Kõigi osalejate seas korreleerusid fekaalse propionaadi (r = −0, 230, P = 0, 016) ja atsetaadi (r = −0, 210, P = 0, 029) tasemed negatiivselt Wexneri skooridega (joonis 3 ja täiendav tabel 3).
Fekaalse isovõihappe tase korreleerus negatiivselt FTM-skooridega, isovaleriinhape korreleerus negatiivselt FTM-i ja TETRAS-i skooridega, propioonhape korreleerus negatiivselt SCOPA-AUT-i skooridega, kaproonhape korreleerus positiivselt MDS-UPDRS-i skooridega ja propioonhape korreleerus negatiivselt FTM-i ja TETRAS-i skooridega. TETRAS ja äädikhape korreleerusid negatiivselt Wexneri skooriga. MDS-UPDRS-i ühingu sponsoreeritud versioon Parkinsoni tõve ühtsest hindamisskaalast, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamiltoni depressiooni hindamisskaala HAMD-17, 17 punkti, Hamiltoni ärevuse hindamisskaala HAMA, HY Hoehni ja Yahri staadiumid, SCFA, SCOPA-AUT Parkinsoni tõve autonoomse sümptomite tulemusskaala, FTM Fana-Tolosa-Marini kliinilise treemori hindamisskaala, TETRAS Research Group (TRG) essentsiaalse treemori hindamisskaala. Olulisi erinevusi tähistab *P < 0,05 ja **P < 0,01.
Uurisime soolemikrobioota eristavat olemust edasiselt LEfSE analüüsi abil ja valisime edasiseks analüüsiks perekonna suhtelise arvukuse andmetaseme. Võrdlusi tehti ET ja HC ning ET ja PD vahel. Seejärel viidi läbi Spearmani korrelatsioonianalüüs soolemikrobioota suhtelise arvukuse ja väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete tasemete kohta kahes võrdlusrühmas.
ET ja CA analüüsis esinesid Faecalibacterium (korrelatsioonis võihappega, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (korrelatsioonis võihappega, r = 0,283, P = 0,016) ja Streptobacterium (korrelatsioonis propioonhappega, r = 0,327). , P = 0,005; korrelatsioonis võihappega, r = 0,374, P = 0,001; korreleerub isovõihappega, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (korreleerub propioonhappega, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (korreleerub propionaadiga, r = 0,249, P = 0,035) ja Candidatus Arthromitus (korreleerub isovõihappega, r = 0,302, P = 0,010) sisaldus oli toiduvalmistusperioodil vähenenud ja korreleerus positiivselt väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) tasemega. Stenotropomonase arvukus aga suurenes toiduvalmistusperioodil ja korreleerus negatiivselt väljaheite isobutüraadi tasemega (r = -0,250, P = 0,034). Pärast FDR-i korrigeerimist jäid oluliseks ainult Faecalibacterium'i, Catenibacteri ja SCFA vahelised korrelatsioonid (P ≤ 0,045) (joonis 4 ja lisatabel 5).
ET ja HC korrelatsioonianalüüs. Pärast FDR-i korrigeerimist leiti, et Faecalibacterium'i (positiivselt seotud butüraadiga) ja Streptobacterium'i (positiivselt seotud propionaadi, butüraadi ja isobutüraadiga) arvukus oli ET-s vähenenud ning positiivselt seotud väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) tasemega. b ET ja PD korrelatsioonianalüüs. Pärast FDR-i korrigeerimist olulisi seoseid ei leitud. ET essentsiaalne treemor, Parkinsoni tõbi, terve HC kontroll, SCFA. Olulisi erinevusi tähistab *P < 0,05 ja **P < 0,01.
ET ja PD analüüsimisel leiti, et Clostridium trichophytoni sisaldus oli ET puhul suurenenud ning see korreleerus fekaalse isovaleriinhappe (r = -0,238, P = 0,041) ja isovõihappega (r = -0,257, P = 0,027). Pärast FDR-i korrigeerimist jäi kumbki oluliseks (P≥0,295) (joonis 4 ja lisatabel 5).
See on põhjalik uuring, mis uurib väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete (LKFA) taset ja seostab seda soolemikrobioota muutuste ja sümptomite raskusastmega essentsiaalse kopsuhaigusega (ET) patsientidel võrreldes kroonilise kroonilise kopsuhaiguse ja Parkinsoni tõvega patsientidega. Leidsime, et väljaheite LKFA tase oli essentsiaalse kopsuhaigusega patsientidel madalam ning seotud kliinilise raskusastme ja spetsiifiliste muutustega soolemikrobiootas. Lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) kumulatiivne tase väljaheites eristab essentsiaalset kopsuhaigust gastroösofageaalsest kopsuhaigusest ja Parkinsoni tõvest.
Võrreldes gastroösofageaalse kasvga patsientidega on essentsiaalse kasvga patsientidel väljaheites madalam propioon-, võihappe- ja isovõihappe tase. Propioon-, võihappe- ja isovõihappe kombinatsioon suudab eristada essentsiaalset kasvga (ET) ja HC-d AUC-ga 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), tundlikkusega 74,3% ja spetsiifilisusega 72,9%, mis näitab nende potentsiaalset rolli essentsiaalse kasvga diagnostiliste biomarkeritena. Edasine analüüs näitas, et propioonhappe tase väljaheites oli negatiivses korrelatsioonis Wexneri skoori ja SCOPA-AUT skooriga. Isovõihappe tase väljaheites oli pöördvõrdelise korrelatsiooniga FTM skooridega. Teisest küljest oli butüraadi taseme langus essentsiaalses kasvga patsientidel seotud lühikese ahelaga rasvhappeid tootva mikrobioota, Faecalibacterium'i ja Categorybacteri arvukuse vähenemisega. Lisaks oli Catenibacteri arvukuse vähenemine essentsiaalses kasvga patsientidel seotud ka propioon- ja isovõihappe taseme vähenemisega väljaheites.
Enamik käärsooles toodetud lühikese ahelaga rasvhappeid (LKRA) omastatakse kolonotsüütides peamiselt H+-sõltuvate või naatriumist sõltuvate monokarboksülaattransporterite kaudu. Imendunud lühikese ahelaga rasvhappeid kasutavad kolonotsüüdid energiaallikana, samas kui need, mida kolonotsüütides ei metaboliseerita, transporditakse portaalvereringesse 18. LKRA-d võivad mõjutada soolemotoorikat, parandada soolebarjääri funktsiooni ning mõjutada peremeesorganismi ainevahetust ja immuunsust 19. Varem leiti, et butüraadi, atsetaadi ja propionaadi väljaheite kontsentratsioon oli Parkinsoni tõvega patsientidel väiksem kui haloperidooliga patsientidel 17, mis on kooskõlas meie tulemustega. Meie uuring näitas essentsiaalse fibroosiga patsientidel LKRA vähenenud kontsentratsiooni, kuid LKRA rolli kohta essentsiaalse fibroosi patoloogias on vähe teada. Butüraat ja propionaat võivad seonduda GPCR-idega ja mõjutada GPCR-sõltuvat signaaliülekannet, näiteks MAPK ja NF-κB20 signaaliülekannet. Soole-aju telje põhikontseptsioon on see, et soolemikroobide poolt sekreteeritavad lühikese ahelaga rasvhapped võivad mõjutada peremeesorganismi signaaliülekannet, mõjutades seeläbi soolestiku ja aju funktsiooni. Kuna butüraadil ja propionaadil on tugev histoondeatsetülaasi (HDAC) aktiivsuse pärssiv toime21 ja butüraat võib toimida ka transkriptsioonifaktorite ligandina, on neil laialdane mõju peremeesorganismi metabolismile, diferentseerumisele ja proliferatsioonile, peamiselt tänu nende mõjule geeniregulatsioonile22. Lühikeste rasvhapete ja neurodegeneratiivsete haiguste kohta saadud tõendite põhjal peetakse butüraati terapeutiliseks kandidaadiks tänu selle võimele korrigeerida kahjustatud HDAC aktiivsust, mis võib vahendada dopamiinergiliste neuronite surma Parkinsoni tõve korral23,24,25. Loomkatsed on näidanud ka võihappe võimet ennetada dopamiinergiliste neuronite degeneratsiooni ja parandada liikumishäireid Parkinsoni tõve mudelites26,27. On leitud, et propioonhape piirab põletikulisi reaktsioone ja kaitseb veresoone takistuse (BBB) ​​terviklikkust28,29. Uuringud on näidanud, et propioonhape soodustab dopamiinergiliste neuronite ellujäämist vastusena rotenooni toksilisusele Parkinsoni tõve mudelites30 ja et propioonhappe suukaudne manustamine päästab Parkinsoni tõvega hiirtel dopamiinergiliste neuronite kadu ja motoorseid defitsiite31. Isobutaanhappe funktsiooni kohta on vähe teada. Hiljutine uuring näitas aga, et hiirte koloniseerimine B. ovale'iga suurendas soolestiku lühikese ahelaga rasvhapete (LKFA) sisaldust (sealhulgas atsetaat, propionaat, isobutüraat ja isovaleraadi) ja soolestiku GABA kontsentratsiooni, mis rõhutab seost soolemikrobioota ja soolestiku LKFA-de vahel. Neurotransmitterite kontsentratsioonid32. ET puhul hõlmavad väikeaju ebanormaalsed patoloogilised muutused muutusi Purkinje rakkude aksonites ja dendriitides, Purkinje rakkude nihkumist ja kadu, muutusi korvrakkude aksonites ning kõrvalekaldeid tõusvate kiudude ühendustes Purkinje rakkude tuumadega, mis viib väikeaju GABAergilise väljundi vähenemiseni3,4,33. Jääb ebaselgeks, kas LKFA-d on seotud Purkinje rakkude neurodegeneratsiooni ja väikeaju GABA tootmise vähenemisega. Meie tulemused viitavad tihedale seosele LKFA ja ET vahel; läbilõikeuuringu ülesehitus ei võimalda aga teha järeldusi LKFA ja ET haigusprotsessi vahelise põhjusliku seose kohta. Vaja on täiendavaid pikisuunalisi järelkontrolluuringuid, sealhulgas väljaheite LKFA-de seeriamõõtmisi, samuti loomkatseid mehhanismide uurimiseks.
Arvatakse, et lühikese ahelaga rasvhapped (LKFA-d) stimuleerivad käärsoole silelihaste kontraktiilsust34. LKFA puudus süvendab kõhukinnisuse sümptomeid ja LKFA-de lisamine võib leevendada PD-kõhukinnisuse sümptomeid35. Meie tulemused näitavad ka olulist seost väljaheite LKFA-de vähenenud sisalduse ja suurenenud kõhukinnisuse ning autonoomse düsfunktsiooni vahel essentsiaalse stressihäirega patsientidel. Ühes juhtumiuuringus leiti, et mikrobioota siirdamine parandas patsiendil 7 nii essentsiaalset treemorit kui ka ärritunud soole sündroomi, mis viitab veelgi tihedale seosele soole mikrobioota ja essentsiaalse stressihäire vahel. Seetõttu usume, et fekaalne LKFA/mikrobioota võib mõjutada peremeesorganismi soolemotoorikat ja autonoomse närvisüsteemi funktsiooni.
Uuring näitas, et väljaheite lühiahelaliste rasvhapete (LKRA) vähenenud tase endokrinoloogis oli seotud Faecalibacterium'i (mis on seotud butüraadiga) ja Streptobacterium'i (mis on seotud propionaadi, butüraadi ja isobutüraadiga) arvukuse vähenemisega. Pärast FDR-i korrigeerimist jääb see seos oluliseks. Faecalibacterium ja Streptobacterium on LKRA-sid tootvad mikroorganismid. Faecalibacterium on teadaolevalt butüraati tootev mikroorganism36, samas kui Catenibacteri kääritamise peamised produktid on atsetaat, butüraat ja piimhape37. Faecalibacterium tuvastati 100%-l nii ET kui ka HC rühmas; ET rühma mediaanne suhteline arvukus oli 2,06% ja HC rühmas 3,28% (LDA 3,870). Kategooria bakter tuvastati 21,6%-l (8/37) HC rühmas ja ainult ühes ET rühma proovis (1/35). Streptobakterite vähenemine ja tuvastamatus ET-s võib samuti viidata korrelatsioonile haiguse patogeneessusega. Catenibacteri liikide mediaanne suhteline arvukus HC rühmas oli 0,07% (LDA 2,129). Lisaks seostati piimhappebakterid fekaalse butüraadi muutustega (P = 0,016, P = 0,096 pärast FDR korrigeerimist) ja artriidi kandidaat oli seotud isobutüraadi muutustega (P = 0,016, P = 0,072 pärast FDR korrigeerimist). Pärast FDR korrigeerimist jääb alles ainult korrelatsioonitrend, mis ei ole statistiliselt oluline. Laktobatsillid on teadaolevalt ka SCFA (äädikhape, propioonhape, isovõihape, võihape) tootjad38 ja Candidatus Arthromitus on spetsiifiline T-abistajarakkude 17 (Th17) diferentseerumise indutseerija, kusjuures Th1/2 ja Treg-rakud on seotud immuunsüsteemi tasakaaluga /Th1739. Hiljutine uuring näitab, et fekaalse pseudoartriidi kõrgenenud tase võib kaasa aidata käärsoolepõletikule, soolebarjääri düsfunktsioonile ja süsteemsele põletikule40. Clostridium trichophytoni sisaldus oli essentsiaalse treemori korral suurenenud võrreldes Parkinsoni tõvega. Clostridium trichoides'i arvukus korreleerus negatiivselt isovaleriinhappe ja isovõihappega. Pärast FDR-i korrigeerimist jäid mõlemad oluliseks (P≥0,295). Clostridium pilosum on bakter, mis on teadaolevalt seotud põletikuga ja võib kaasa aidata soolebarjääri düsfunktsioonile41. Meie varasem uuring teatas muutustest ET8-ga patsientide soolestiku mikrobiootas. Siin kirjeldame ka muutusi lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) osas ET korral ja tuvastame seose soole düsbioosi ja SCFA muutuste vahel. Vähenenud SCFA tasemed on tihedalt seotud soole düsbioosi ja treemori raskusastmega ET korral. Meie tulemused näitavad, et soole-aju teljel võib olla oluline roll ET patogeneesis, kuid vaja on täiendavaid uuringuid loommudelitel.
Võrreldes Parkinsoni tõvega patsientidega on essentsiaalse haigusega (ET) patsientide väljaheites madalam isovalerhappe ja isovõihappe sisaldus. Isovalerhappe ja isovõihappe kombinatsioon tuvastas ET Parkinsoni tõve korral AUC-ga 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), tundlikkusega 74,3% ja spetsiifilisusega 62,9%, mis viitab nende potentsiaalsele rollile biomarkeritena ET diferentsiaaldiagnostikas. . Isovalerhappe tase väljaheites oli pöördvõrdelise korrelatsiooniga FTM-i ja TETRAS-skooridega. Izolaadi isovõihappe tase oli pöördvõrdelise korrelatsiooniga FTM-skooridega. Isovalerhappe taseme langus oli seotud katobakterite arvukuse vähenemisega. Isovalerhappe ja isovõihappe funktsioonide kohta on vähe teada. Varasem uuring näitas, et hiirte koloniseerimine Bacteroides ovale'iga suurendas soolestiku lühikese ahelaga rasvhapete (sh atsetaadi, propionaadi, isobutüraadi ja isovaleraadi) sisaldust ja soolestiku GABA kontsentratsiooni, mis rõhutab soolestiku seost mikrobioota ja soolestiku lühikese ahelaga rasvhapete/neurotransmitterite kontsentratsioonide vahel32. Huvitaval kombel olid täheldatud isovõihappe tasemed PD ja HC rühmades sarnased, kuid erinesid ET ja PD (või HC) rühmade vahel. Isovõihape suutis eristada ET ja PD AUC-ga 0,718 (95% CI: 0,599–0,836) ning tuvastada ET ja NC AUC-ga 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Lisaks korreleeruvad isovõihappe tasemed treemori raskusastmega, tugevdades veelgi selle seost ET-ga. Küsimus, kas suukaudne isovõihape võib vähendada treemori raskust ET-ga patsientidel, väärib edasist uurimist.
Seega on väljaheite lühikese ahelaga rasvhapete sisaldus essentsiaalse sündroomiga (ET) patsientidel vähenenud ning see on seotud ET kliinilise raskusastme ja spetsiifiliste muutustega soolemikrobiootas. Fekaalpropionaat, butüraat ja isobutüraat võivad olla ET diagnostilised biomarkerid, samas kui isobutüraat ja isovaleraat võivad olla ET diferentsiaaldiagnostilised biomarkerid. Muutused fekaalse isobutüraadi sisalduses võivad olla ET suhtes spetsiifilisemad kui muutused teistes lühikese ahelaga rasvhapetes.
Meie uuringul on mitmeid piiranguid. Esiteks võivad toitumisharjumused ja toidueelistused mõjutada mikrobioota ekspressiooni, vaja on suuremaid uuringuvalimeid erinevates populatsioonides ning tulevased uuringud peaksid kasutusele võtma põhjalikud ja süstemaatilised toitumisküsitlused, näiteks toidusageduse küsimustikud. Teiseks välistab läbilõikeuuringu ülesehitus igasugused järeldused lühikese ahelaga rasvhapete ja essentsiaalse türeoidiidi (ET) tekke vahelise põhjusliku seose kohta. Vaja on täiendavaid pikaajalisi järelkontrolliuuringuid väljaheite TKH-de järjestikuste mõõtmistega. Kolmandaks tuleks väljaheite TKH-de taseme diagnostilisi ja diferentsiaaldiagnostilisi võimalusi valideerida, kasutades ET, HC ja PD sõltumatuid proove. Tulevikus tuleks testida rohkem sõltumatuid väljaheiteproove. Lõpuks oli meie kohordi PD-ga patsientidel haiguse kestus oluliselt lühem kui ET-ga patsientidel. Me võrdlesime ET, PD ja HC peamiselt vanuse, soo ja KMI järgi. Arvestades haiguse kulgu erinevust ET rühma ja PD rühma vahel, uurisime edasiseks võrdluseks ka 33 varajase PD-ga patsienti ja 16 ET-ga patsienti (haiguse kestus ≤3 aastat). Rühmadevahelised TKH-de erinevused olid üldiselt kooskõlas meie esmaste andmetega. Lisaks ei leidnud me korrelatsiooni haiguse kestuse ja TKH-de muutuste vahel. Tulevikus oleks aga kõige parem kaasata Parkinsoni tõve ja essentsiaalse fibroosiga patsiente varases staadiumis, kellel on lühem haiguse kestus, et valideerimine suuremas valimis lõpule viia.
Uuringu protokolli kiitis heaks Shanghai Jiao Tongi ülikooli meditsiinikooli (RHEC2018-243) juures asuva Ruijini haigla eetikakomitee. Kõigilt osalejatelt saadi kirjalik teadlik nõusolek.
Ajavahemikul jaanuar 2019 kuni detsember 2022 kaasati uuringusse 109 isikut (37 liikumishäirega, 37 progresseeruva häirega ja 35 nõrga liigesega) Ruijini haigla liikumishäirete keskuse kliinikust, mis on seotud Shanghai Jiao Tongi ülikooli meditsiinikooliga. Kriteeriumid olid järgmised: (1) vanus 25–85 aastat, (2) liikumishäirega patsiendid diagnoositi MDS töörühma kriteeriumide 42 kohaselt ja progresseeruv häire diagnoositi MDS kriteeriumide 43 kohaselt, (3) kõik patsiendid ei võtnud enne proovide võtmist progresseeruva häire ravimeid. (4) Liikumatud liigese rühm võttis enne väljaheiteproovide võtmist ainult beetablokaatoreid või ei võtnud mingeid sarnaseid ravimeid. Valiti ka vanuse, soo ja kehamassiindeksi (KMI) järgi sobitatud nõrga liigese liikmed. Välistamiskriteeriumid olid: (1) taimetoitlased, (2) kehv toitumine, (3) seedetrakti kroonilised haigused (sh põletikuline soolehaigus, mao- või kaksteistsõrmiksoole haavandid), (4) rasked kroonilised haigused (sh pahaloomulised kasvajad), südamepuudulikkus, neerupuudulikkus, hematoloogilised haigused, (5) ulatuslik seedetrakti operatsioon anamneesis, (6) jogurti krooniline või regulaarne tarbimine, (7) probiootikumide või antibiootikumide tarvitamine 1 kuu jooksul, (8) kortikosteroidide, prootonpumba inhibiitorite, statiinide, metformiini, immunosupressantide või vähivastaste ravimite krooniline tarvitamine ja (9) raske kognitiivne häire, mis segab kliinilisi uuringuid.
Kõik katsealused esitasid KMI arvutamiseks oma haigusloo, kaalu ja pikkuse ning neile tehti neuroloogiline läbivaatus ja kliiniline hindamine, näiteks Hamiltoni ärevuse hindamisskaala (HAMA) 44 ärevuse skoor, Hamiltoni depressiooni hindamisskaala-17 skoor (HAMD-17) 45, depressioon, kõhukinnisuse raskusaste Wexneri kõhukinnisuse skaala 46 ja Bristoli väljaheite skaala 47 abil ning kognitiivne sooritusvõime minivaimse seisundi uuringu (MMSE) 48 abil. Parkinsoni tõve autonoomsete sümptomite hindamisskaala (SCOPA-AUT) 49 uuris autonoomset düsfunktsiooni essentsiaalse treemori ja Parkinsoni tõvega patsientidel. Essentsiaalse treemori hindamisskaala (FTM) 50 abil uuriti treemori uurimisrühma (TRG) 50; uuriti Ameerika Parkinsoni tõve ühingu sponsoreeritud Kinsoni tõve hindamisskaalat (MDS-UPDRS) 51. versiooni ja Hoehni ja Yahri (HY) astet 52.
Igal osalejal paluti hommikul koguda väljaheiteproov, kasutades väljaheite kogumisnõud. Enne töötlemist viidi anumad jääle ja säilitati temperatuuril -80 °C. Lühikeste rasvhapete analüüs viidi läbi vastavalt Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. tavapärasele tööle. Igalt katsealuselt koguti 400 mg värsket väljaheiteproovi, mida analüüsiti pärast jahvatamist ja eelsonikeerimist lühenenud rasvhapete abil. Valitud lühenenud rasvhappeid väljaheites analüüsiti gaasikromatograafia-massispektromeetria (GC-MS) ja vedelikkromatograafia-tandem-MS (LC-MS/MS) abil.
DNA ekstraheeriti 200 mg proovidest, kasutades QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit komplekti (QIAGEN, Hilden, Saksamaa) vastavalt tootja juhistele. Mikroobide koostis määrati 16S rRNA geeni sekveneerimise teel väljaheidetest eraldatud DNA-l, amplifitseerides V3-V4 piirkonda. DNA testimiseks käivitati proovi 1,2% agaroosgeelil. 16S rRNA geeni polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR) amplifikatsioon viidi läbi universaalsete bakteriaalsete praimerite (357 F ja 806 R) ja Novaseq platvormil konstrueeritud kaheastmelise amplikoni teeki abil.
Pidevad muutujad on väljendatud keskmisena ± standardhälve ja kategoorilised muutujad on väljendatud arvude ja protsentidena. Dispersioonide homogeensuse testimiseks kasutasime Levene'i testi. Võrdlusi tehti kahepoolse t-testi või dispersioonanalüüsi (ANOVA) abil, kui muutujad olid normaaljaotusega, ja mitteparameetriliste Mann-Whitney U-testide abil, kui normaalsuse või homoskedastilisuse eeldused olid rikutud. Mudeli diagnostilise toimivuse kvantifitseerimiseks ja SCFA võime uurimiseks eristada essentsiaalset haigust põdevaid patsiente HC või PD-ga patsientidest kasutasime ROC-kõvera alust pindala (AUC). SCFA ja kliinilise raskusastme vahelise seose uurimiseks kasutasime Spearmani korrelatsioonianalüüsi. Statistiline analüüs viidi läbi SPSS tarkvara abil (versioon 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL), kusjuures olulisuse tase (sh P-väärtus ja FDR-P) oli seatud väärtusele 0,05 (kahepoolne).
16S järjestust analüüsiti, kasutades Trimmomatic (versioon 0.35), Flash (versioon 1.2.11), UPARSE (versioon v8.1.1756), mothur (versioon 1.33.3) ja R (versioon 3.6.3) tarkvara kombinatsiooni. Toores 16S rRNA geeni andmed töödeldi UPARSE abil, et genereerida operatiivseid taksonoomilisi ühikuid (OTU-sid) 97% identsusega. Taksonoomiad määrati, kasutades võrdlusandmebaasina Silva 128. Edasiseks analüüsiks valiti suhtelise arvukuse andmete üldine tase. Rühmade (ET vs. HC, ET vs. PD) võrdlemiseks kasutati lineaarset diskriminantanalüüsi (LDA) efekti suuruse analüüsi (LEfSE), α lävega 0,05 ja efekti suuruse lävega 2,0. LEfSE analüüsi abil tuvastatud diskrimineerivaid perekondi kasutati edasi SCFA Spearmani korrelatsioonianalüüsiks.
Lisateavet uuringu ülesehituse kohta leiate selle artikliga seotud loodusuuringute aruande kokkuvõttest.
Toorandmed 16S sekveneerimise kohta on salvestatud Riikliku Biotehnoloogia Informatsiooni Keskuse (NCBI) BioProjekti andmebaasis (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Muud asjakohased andmed, näiteks teaduskoostöö ja akadeemilised vahetused täielike uurimisprojektide raames, on vastavale autorile mõistliku taotluse korral kättesaadavad. Andmete edastamine kolmandatele isikutele ilma meie nõusolekuta ei ole lubatud.
Avatud lähtekoodiga ainult Trimmomaticu (versioon 0.35), Flashi (versioon 1.2.11), UPARSE'i (versioon v8.1.1756), mothuri (versioon 1.33.3) ja R-i (versioon 3.6.3) kombinatsioonina, kasutades vaikesätteid või jaotist „Meetod“. Mõistliku taotluse korral saab vastavale autorile anda täiendavat selgitavat teavet.
Pradeep S ja Mehanna R. Seedetrakti häired hüperkineetiliste liikumishäirete ja ataksia korral. Seotud Parkinsoni tõvega. Segadus. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED ja Faust, PL Essentsiaalse treemori patoloogia: neurodegeneratsioon ja neuronaalsete ühenduste reorganiseerumine. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Kas essentsiaalne treemor on GABA düsfunktsiooni primaarne häire? Jah. rahvusvahelisus. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ ja Katara DP. Soole-aju telg: kaks signaaliülekande viisi Parkinsoni tõve korral. Rakumolekulid. Neurobioloogia. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobioota-aju-soole telg ja neurodegeneratiivsed haigused. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR ja He, XX. Fekaalse mikrobioota siirdamine parandab samaaegselt essentsiaalset treemorit ja ärritunud soole sündroomi patsientidel. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. jt. Soole mikrobioota spetsiifilised muutused essentsiaalse treemori korral ja nende eristamine Parkinsoni tõvest. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J ja Wang D. Mikrobioota kriitiline roll neuronaalsete-gliaalsete-epiteeli ühikute regulatsioonis. Infektsioonikindlus. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. jt. Kaksteistsõrmiksoole alfa-sünukleiini ja soole glioosi patoloogia progresseeruva Parkinsoni tõve korral. liikumine. segasus. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. jt. Alfa-sünukleiin 5G4 vastased antikehad tunnevad ära nii ilmse Parkinsoni tõve kui ka prodromaalse Parkinsoni tõve käärsoole limaskestal. liikumine. segadus. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M ja Fasano A. Essentsiaalse treemori ja Parkinsoni tõve kokkulangevus. Seotud Parkinsoni tõvega. Segadus. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR jt. Soolestiku mikrobioota moduleerib motoorseid häireid ja neuroinflammatsiooni Parkinsoni tõve mudelites. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM jt. Lühikese ahelaga rasvhapped ja soolemikrobioota erinevad Parkinsoni tõvega patsientidel ja samaealistel kontrollrühma liikmetel. Seotud Parkinsoni tõvega. segadus. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E ja Elinav E. Mikrobiomi poolt peremeesorganismi immuunliidesel reguleeritud metaboliidid. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).