Благодарим ви, че посетихте Nature.com. Версията на браузъра, която използвате, има ограничена CSS поддръжка. За най-добри резултати препоръчваме да използвате по-нова версия на браузъра си (или да изключите режима на съвместимост в Internet Explorer). Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, показваме сайта без стилизиране или JavaScript.
Ранната диагностика на есенциалния тремор (ЕТ) може да бъде предизвикателство, особено когато се различава от здрави контроли (HC) и болестта на Паркинсон (PD). Наскоро анализът на проби от изпражнения за чревна микробиота и нейните метаболити предостави нови методи за откриване на нови биомаркери на невродегенеративни заболявания. Късоверижните мастни киселини (SCFA), като основен метаболит на чревната флора, са намалени във фекалиите при PD. Въпреки това, фекалните SCFA никога не са били изследвани при ET. Целта ни беше да изследваме фекалните нива на SCFA при ET, да оценим връзката им с клиничните симптоми и чревната микробиота и да определим потенциалната им диагностична способност. Фекалните SCFA и чревната микробиота бяха измерени при 37 ET, 37 нови PD и 35 HC. Запекът, автономната дисфункция и тежестта на тремора бяха оценени с помощта на скали. Фекалните нива на пропионат, бутират и изобутират бяха по-ниски при ET, отколкото при HC. Комбинация от пропионова, маслена и изобутирова киселина разграничава ЕТ от HC с AUC от 0,751 (95% CI: 0,634–0,867). Нивата на изовалерианова киселина и изобутирова киселина във фекалиите са по-ниски при ЕТ, отколкото при PD. Изовалерианова киселина и изовалерианова киселина разграничават ЕТ от PD с AUC от 0,743 (95% CI: 0,629–0,857). Фекалният пропионат е обратнопропорционален на запек и автономна дисфункция. Изовалерианова киселина и изовалерианова киселина са обратнопропорционални на тежестта на тремора. Намаляването на фекалните SCFA е свързано с намаляване на количеството на Faecalibacterium и Streptobacterium в ЕТ. По този начин, съдържанието на SCFA във фекалиите намалява при ЕТ и е свързано с тежестта на клиничната картина и промените в чревната микробиота. Фекален пропионат, бутират, изобутират и изовалерат могат да бъдат потенциални диагностични и диференциално-диагностични биомаркери за ЕТ.
Есенциалният тремор (ЕТ) е прогресивно, хронично невродегенеративно разстройство, характеризиращо се предимно с тремор на горните крайници, който може да засегне и други части на тялото, като главата, гласните струни и долните крайници 1. Клиничните характеристики на ЕТ включват не само двигателни симптоми, но и някои немоторни признаци, включително стомашно-чревни заболявания 2. Проведени са множество проучвания за изследване на патологичните и физиологичните характеристики на есенциалния тремор, но не са идентифицирани ясни патофизиологични механизми 3,4; Последните проучвания показват, че дисфункцията на оста микробиота-черва-мозък може да допринесе за невродегенеративни заболявания и има все повече доказателства за потенциална двупосочна връзка между чревната микробиота и невродегенеративните заболявания 5,6. Забележително е, че в един доклад за случай, трансплантацията на фекална микробиота е подобрила както есенциалния тремор, така и синдрома на раздразнените черва при пациент, което може да показва тясна връзка между чревната микробиота и есенциалния тремор. Освен това открихме и специфични промени в чревната микробиота при пациенти с ЕТ, което категорично подкрепя важната роля на чревната дисбиоза при ЕТ8.
Що се отнася до чревната дисбиоза при невродегенеративни заболявания, болестта на Паркинсон е най-широко изследваната болест5. Небалансираната микробиота може да увеличи чревната пропускливост и да активира чревната глия, което води до алфа-синуклеинопатии9,10,11. Болестта на Паркинсон и ентеростомата (ЕТ) споделят някои общи характеристики, като например сходна честота на тремор при пациенти с ЕТ и ЕТ, припокриващ се тремор в покой (типичен тремор при ЕТ) и постурален тремор (най-често срещан при ЕТ), което затруднява разграничаването им. ранни стадии 12. Следователно, спешно трябва да отворим полезен прозорец за разграничаване между ЕТ и ЕТ. В този контекст, изучаването на специфичната чревна дисбиоза и свързаните с нея метаболити при ЕТ и идентифицирането на техните разлики от ЕТ може да се превърне в потенциални биомаркери за диагностика и диференциална диагноза на ЕТ.
Късоверижните мастни киселини (SCFAs) са основните метаболити, произвеждани от чревната бактериална ферментация на хранителни фибри и се смята, че играят критична роля във взаимодействията между червата и мозъка13,14. SCFAs се поемат от клетките на дебелото черво и се транспортират до черния дроб през порталната венозна система, а някои SCFAs навлизат в системното кръвообращение. SCFAs имат локални ефекти върху поддържането на целостта на чревната бариера и насърчават вродения имунитет в чревната лигавица15. Те също така имат дългосрочни ефекти върху кръвно-мозъчната бариера (КМБ), като стимулират протеините с плътно свързване и активират невроните чрез стимулиране на G протеин-свързаните рецептори (GPCRs) да преминават през КМБ16. Ацетатът, пропионатът и бутиратът са най-разпространените SCFAs в дебелото черво. Предишни проучвания показват намалени фекални нива на оцетна, пропионова и маслена киселина при пациенти с болестта на Паркинсон17. Въпреки това, фекалните нива на SCFAs никога не са били изследвани при пациенти с ЕТ.
Следователно, нашето проучване имаше за цел да идентифицира специфични промени във фекалните SCFA при пациенти с ЕТ и техните разлики от пациенти с PD, да оцени връзката на фекалните SCFA с клиничните симптоми на ЕТ и чревната микробиота, както и да определи потенциалните диагностични и диференциално-диагностични възможности на фекалните проби. KZhK. За да се справим с объркващите фактори, свързани с анти-PD лекарствата, ние избрахме пациенти с нововъзникнала болест на Паркинсон като контролна група за заболяването.
Демографските и клиничните характеристики на 37-те ендокринни болкоуспокояващи (ЕТ), 37-те пациенти с болестта на Паркинсон (PD) и 35-те здравни болни са обобщени в Таблица 1. ЕТ, PD и HC са съпоставени по възраст, пол и ИТМ. Трите групи също така имат сходни пропорции на тютюнопушене, пиене на алкохол и пиене на кафе и чай. Оценката по Wexner (P = 0,004) и HAMD-17 (P = 0,001) на PD групата са по-високи от тези на HC групата, а HAMA оценката (P = 0,011) и HAMD-17 оценката (P = 0,011) на ET групата са по-високи от тези на HC групата. Продължителността на заболяването в ET групата е значително по-дълга, отколкото в PD групата (P<0,001).
Имаше значителни разлики в фекалните нива на пропионова киселина (P = 0,023), оцетна киселина (P = 0,039), маслена киселина (P = 0,020), изовалерианова киселина (P = 0,045) и изомаслена киселина (P = 0,015). При по-нататъшен post hoc анализ, нивата на пропионова киселина (P = 0,023), маслена киселина (P = 0,007) и изомаслена киселина (P = 0,040) в групата на ЕТ бяха значително по-ниски от тези в групата на HC. Пациентите с ЕТ имаха по-ниски нива на изовалерат (P = 0,014) и изобутират (P = 0,005) в сравнение с пациентите с болестта на Паркинсон. Освен това, нивата на фекална пропионова киселина (P = 0,013), оцетна киселина (P = 0,016) и маслена киселина (P = 0,041) са по-ниски при пациенти с болестта на Паркинсон, отколкото при пациенти с карцином на шизофренията (фиг. 1 и допълнителна таблица 1).
ag представлява групово сравнение съответно на пропионова киселина, оцетна киселина, маслена киселина, изовалерианова киселина, валерианова киселина, капронова киселина и изомаслена киселина. Наблюдавани са значителни разлики в нивата на фекална пропионова киселина, оцетна киселина, маслена киселина, изовалерианова киселина и изомаслена киселина между трите групи. ЕТ есенциален тремор, болест на Паркинсон, здрав контрол на HC, SCFA. Значимите разлики са обозначени с *P < 0,05 и **P < 0,01.
Като се има предвид разликата в протичането на заболяването между групата на ЕТ и групата на ПД, ние изследвахме 33 пациенти с ранен ПД и 16 пациенти с ЕТ (продължителност на заболяването <3 години) за по-нататъшно сравнение (Допълнителна таблица 2). Резултатите показват, че съдържанието на пропионова киселина във фекалиите на ЕТ е значително по-ниско от това на HA (P=0,015). Разликата между ЕТ и HC за маслена киселина и изомаслена киселина не е значима, но все пак се наблюдава тенденция (P = 0,082). Нивата на изобутират във фекалиите са значително по-ниски при пациенти с ЕТ в сравнение с пациенти с ПД (P = 0,030). Разликата между ЕТ и PD на изовалерианова киселина не е значима, но все пак има тенденция (P = 0,084). Пропионовата киселина (P = 0,023), оцетната киселина (P = 0,020) и маслената киселина (P = 0,044) са значително по-ниски при пациенти с ПД, отколкото при пациенти с HC. Тези резултати (Допълнителна фигура 1) като цяло са в съответствие с основните резултати. Разликата в резултатите между общата извадка и подгрупата на ранните пациенти може да се дължи на по-малкия размер на извадката в подгрупата, което води до по-ниска статистическа мощност на данните.
След това изследвахме дали нивата на SCFA във изпражненията могат да разграничат пациенти с ЕТ от пациенти с хронична болка (CU) или болест на Паркинсон. Според ROC анализа, разликата в AUC на нивата на пропионат е 0,668 (95% CI: 0,538-0,797), което прави възможно разграничаването на пациенти с ЕТ от холангиосклероза (HC). Пациентите с ET и гастроезофагеална склероза могат да бъдат разграничени по нивата на бутират с AUC от 0,685 (95% CI: 0,556–0,814). Разликите в нивата на изобутирова киселина могат да разграничат пациенти с ЕТ от HC с AUC от 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). При комбиниране на нивата на пропионат, бутират и изобутират е получена по-висока AUC от 0,751 (95% CI: 0,634–0,867) с чувствителност от 74,3% и специфичност от 72,9% (фиг. 2а). За да се разграничат пациентите с ентерална треска (ЕТ) от пациенти с Паркинсонова болест (ПБ), AUC за нивата на изовалерианова киселина беше 0,700 (95% CI: 0,579–0,822), а за нивата на изовалерианова киселина - 0,718 (95% CI: 0,599–0,836). Комбинацията от нива на изовалерианова киселина и изомаслена киселина имаше по-висока AUC от 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), чувствителност от 74,3% и специфичност от 62,9% (фиг. 2б). Освен това, изследвахме дали нивата на SCFA във фекалиите на пациенти с болест на Паркинсон се различават от контролите. Според ROC анализа, AUC за идентифициране на пациенти с ПБ въз основа на разликите в нивата на пропионова киселина беше 0,687 (95% CI: 0,559-0,814), с чувствителност от 68,6% и специфичност от 68,7%. Разликите в нивата на ацетат могат да разграничат пациентите с Паркинсонова болест (ПБ) от пациентите с холангиосклероза (ХЗ) с AUC от 0,674 (95% CI: 0,542–0,805). Пациентите с ПБ могат да бъдат разграничени от хроничен хрипове (ХХ) само по нивата на бутират с AUC от 0,651 (95% CI: 0,515–0,787). При комбиниране на нивата на пропионат, ацетат и бутират е получена AUC от 0,682 (95% CI: 0,553–0,811) (фиг. 2в).
дискриминация от Руската православна църква срещу есенциалния синдром и хемолитичния склероз; b дискриминация от РПЦ срещу есенциалния синдром и болестта на Паркинсон; c дискриминация от РПЦ срещу болестта на Паркинсон и хемолитичния склероз; есенциален тремор от ЕТ, болест на Паркинсон, контрол на хемолитичния склероз при здрави хора, сънна фиброза.
При пациенти с ЕТ, нивото на фекална изобутирова киселина е отрицателно корелирано с FTM резултата (r = -0,349, P = 0,034), а нивото на фекална изовалерианова киселина е отрицателно корелирано с FTM резултата (r = -0,421, P = 0,001) и TETRAS резултата (r = -0,382, P = 0,020). При пациенти с ЕТ и ПД, нивата на фекален пропионат са отрицателно корелирани с SCOPA-AUT резултата (r = -0,236, P = 0,043) (Фиг. 3 и Допълнителна Таблица 3). Не е наблюдавана значима корелация между протичането на заболяването и SCFA нито в групата с ЕТ (P ≥ 0,161), нито в групата с ПД (P ≥ 0,246) (Допълнителна Таблица 4). При пациенти с ПД, нивата на фекална капронова киселина са положително корелирани с MDS-UPDRS резултата (r = 0,335, P = 0,042). При всички участници нивата на фекален пропионат (r = −0,230, P = 0,016) и ацетат (r = −0,210, P = 0,029) са отрицателно корелирани с резултатите по скалата на Wexner (фиг. 3 и допълнителна таблица 3).
Нивата на изобутирова киселина във изпражненията са отрицателно корелирани с FTM резултатите, изовалерианова киселина е отрицателно корелирана с FTM и TETRAS резултатите, пропионова киселина е отрицателно корелирана с SCOPA-AUT резултатите, капронова киселина е положително корелирана с MDS-UPDRS резултатите, а пропионова киселина е отрицателно корелирана с FTM и TETRAS резултатите. TETRAS и оцетната киселина са отрицателно корелирани с Wexner резултата. MDS-UPDRS Association спонсорирана версия на Unified Parkinson's Disease Rating Scale, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamilton Depression Rating Scale HAMD-17, 17 елемента, Hamilton Anxiety Rating Scale HAMA, HY Hoehn and Yahr stadiums, SCFA, SCOPA – AUT Parkinson's Disease Vegetonic Symptom Outcome Scale, FTM Fana-Tolosa-Marin Clinical Tremor Rating Scale, TETRAS Research Group (TRG) Essential Tremor Rating Scale. Значимите разлики са обозначени с *P < 0,05 и **P < 0,01.
Допълнително изследвахме дискриминационния характер на чревната микробиота, използвайки LEfSE анализ, и избрахме нивото на данни за относително изобилие на рода за по-нататъшен анализ. Направени бяха сравнения между ET и HC и между ET и PD. След това беше извършен корелационен анализ на Spearman върху относителното изобилие на чревната микробиота и нивата на SCFA във фекалиите в двете сравнителни групи.
Faecalibacterium (корелирано с маслена киселина, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (корелирано с маслена киселина, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (корелирано с пропионова киселина, r = 0,327) присъстваха в анализа на ET и CA. , P = 0,005; корелира с маслена киселина, r = 0,374, P = 0,001; корелира с изобутирова киселина, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (корелира с пропионова киселина, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (корелира с пропионат, r = 0,249, P = 0,035) и Candidatus Arthromitus (корелира с изобутирова киселина, r = 0,302, P = 0,010) намалява в ET и е положително корелирана с фекалните нива на SCFA. Въпреки това, количеството на Stenotropomonas се увеличава в ET и е отрицателно корелирано с фекалните нива на изобутират (r = -0,250, P = 0,034). След корекция на FDR, само корелацията между Faecalibacterium, Catenibacter и SCFA остава значима (P ≤ 0,045) (фиг. 4 и допълнителна таблица 5).
Корелационен анализ на ET и HC. След корекция на FDR, изобилието от Faecalibacterium (положително свързани с бутират) и Streptobacterium (положително свързани с пропионат, бутират и изобутират) е намалено при ET и положително свързано с фекалните нива на SCFA. b Корелационен анализ на ET и PD. След корекция на FDR не са открити значими асоциации. ET есенциален тремор, болест на Паркинсон, здрав контрол на HC, SCFA. Значимите разлики са обозначени с *P < 0,05 и **P < 0,01.
При анализ на ET спрямо PD, беше установено, че Clostridium trichophyton е повишен в ET и корелира с фекална изовалерианова киселина (r = -0,238, P = 0,041) и изобутирова киселина (r = -0,257, P = 0,027). След корекция на FDR, и двете остават значими (P≥0,295) (Фигура 4 и Допълнителна Таблица 5).
Това проучване е цялостно проучване, което изследва нивата на късоверижни мастни киселини (SCFA) във фекалиите и ги корелира с промените в чревната микробиота и тежестта на симптомите при пациенти с ЕТ в сравнение с пациенти с хроничен уртикария и болест на Паркинсон. Установихме, че нивата на късоверижни мастни киселини във фекалиите са намалени при пациенти с ЕТ и са свързани с клиничната тежест и специфични промени в чревната микробиота. Кумулативните фекални нива на късоверижни мастни киселини (SCFA) разграничават ЕТ от гастроезофагеална болезненост и болест на Паркинсон.
В сравнение с пациенти с гастроезофагеален карцином (GC), пациентите с ентеростомичен тракт (ET) имат по-ниски фекални нива на пропионова, маслена и изомаслена киселина. Комбинацията от пропионова, маслена и изомаслена киселина разграничава ET и HC с AUC от 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), чувствителност от 74,3% и специфичност от 72,9%, което показва използването им като диагностични биомаркери за потенциалната роля на ET. По-нататъшен анализ показа, че фекалните нива на пропионова киселина са отрицателно корелирани с Wexner скалата и SCOPA-AUT скалата. Фекалните нива на изомаслена киселина са обратнопропорционални с FTM скалите. От друга страна, намаляването на нивата на бутират в ET е свързано с намаляване на количеството на микробиота, продуцираща SCFA, Faecalibacterium и Categorybacter. Освен това, намаляването на количеството на Catenibacter в ET също е свързано с намаляване на фекалните нива на пропионова и изомаслена киселина.
Повечето късоверижни мастни киселини (SCFAs), произведени в дебелото черво, се усвояват от колоноцитите предимно чрез H+-зависими или натрий-зависими монокарбоксилатни транспортери. Абсорбираните късоверижни мастни киселини се използват като източник на енергия за колоноцитите, докато тези, които не се метаболизират в колоноцитите, се транспортират в порталната циркулация 18. SCFAs могат да повлияят на чревната мотилитет, да подобрят чревната бариерна функция и да повлияят на метаболизма и имунитета на гостоприемника 19. По-рано беше установено, че фекалните концентрации на бутират, ацетат и пропионат са намалени при пациенти с болестта на Паркинсон в сравнение с HCs 17, което е в съответствие с нашите резултати. Нашето проучване установи намаление на SCFAs при пациенти с ЕТ, но малко се знае за ролята на SCFAs в патологията на ЕТ. Бутиратът и пропионатът могат да се свързват с GPCR и да повлияят на GPCR-зависимата сигнализация, като например MAPK и NF-κB20 сигнализация. Основната концепция за оста черва-мозък е, че SCFAs, секретирани от чревните микроби, могат да повлияят на сигнализацията на гостоприемника, като по този начин повлияят на чревната и мозъчната функция. Тъй като бутиратът и пропионатът имат мощни инхибиторни ефекти върху активността на хистон деацетилазата (HDAC)21 и бутиратът може да действа и като лиганд за транскрипционни фактори, те имат широки ефекти върху метаболизма, диференциацията и пролиферацията на гостоприемника, главно поради влиянието им върху генната регулация22. Въз основа на данни от SCFA и невродегенеративни заболявания, бутиратът се счита за терапевтичен кандидат поради способността му да коригира нарушената HDAC активност, което може да медиира смъртта на допаминергичните неврони при PD23,24,25. Проучвания върху животни също така демонстрират способността на маслената киселина да предотвратява дегенерация на допаминергичните неврони и да подобрява двигателните нарушения при PD модели26,27. Установено е, че пропионовата киселина ограничава възпалителните реакции и защитава целостта на BBB28,29. Проучвания показват, че пропионовата киселина насърчава оцеляването на допаминергичните неврони в отговор на ротенонова токсичност при PD модели30 и че пероралното приложение на пропионова киселина възстановява загубата на допаминергични неврони и двигателните дефицити при мишки с PD31. Малко се знае за функцията на изомаслената киселина. Въпреки това, скорошно проучване установи, че колонизацията на мишки с B. ovale повишава чревното съдържание на SCFA (включително ацетат, пропионат, изобутират и изовалерат) и чревната концентрация на GABA, което подчертава, че е установена връзка между чревната микробиота и чревните концентрации на SCFA. 32. При ET, анормалните патологични промени в малкия мозък включват промени в аксоните и дендритите на Purkinje клетките, изместване и загуба на Purkinje клетки, промени в аксоните на кошничковидните клетки, аномалии във възходящите влакнести връзки с разпределението на Purkinje клетките и промени в GABA рецепторите в ядрата на зъбната кост, което води до намаляване на GABAергичния изход от малкия мозък. 3,4,33. Остава неясно дали SCFA са свързани с невродегенерация на Purkinje клетките и намалено производство на GABA в малкия мозък. Нашите резултати показват силна връзка между SCFA и ET, но дизайнът на напречното проучване не позволява никакви заключения за причинно-следствената връзка между SCFA и болестния процес на ET; Необходими са допълнителни надлъжни последващи проучвания, включително серийни измервания на фекални SCFA, както и проучвания върху животни, изследващи механизмите.
Смята се, че SCFA стимулират контрактилитета на гладката мускулатура на дебелото черво34. Липсата на SCFA ще влоши симптомите на запек, а добавките със SCFA могат да подобри симптомите на запек (PD35). Нашите резултати също така показват значителна връзка между намаленото съдържание на SCFA във фекалиите и повишената запек и автономна дисфункция при пациенти с ЕТ. Един доклад за случай установи, че трансплантацията на микробиота е подобрила както есенциалния тремор, така и синдрома на раздразнените черва при пациент 7, което допълнително предполага тясна връзка между чревната микробиота и ЕТ. Следователно, ние вярваме, че фекалните SCFA/микробиота могат да повлияят на чревната мотилитет на гостоприемника и функцията на автономната нервна система.
Проучването установи, че намалените нива на фекални SCFAs в ET са свързани с намалено разпространение на Faecalibacterium (свързан с бутират) и Streptobacterium (свързан с пропионат, бутират и изобутират). След корекция на FDR, тази връзка остава значима. Faecalibacterium и Streptobacterium са микроорганизми, продуциращи SCFA. Faecalibacterium е известно, че е микроорганизъм, произвеждащ бутират36, докато основните продукти на ферментацията на Catenibacter са ацетат, бутират и млечна киселина37. Faecalibacterium е открит в 100% както от ET, така и от HC групите; средното относително разпространение на ET групата е 2,06%, а това на HC групата е 3,28% (LDA 3,870). Категорията бактерия е открита в 21,6% (8/37) от HC групата и само в 1 проба от ET групата (1/35). Намаляването и неоткриваемостта на стрептобактериите в ЕТ може също да показват корелация с патогенността на заболяването. Средното относително изобилие на видовете Catenibacter в HC групата е било 0,07% (LDA 2,129). Освен това, млечнокиселите бактерии са били свързани с промени във фекалния бутират (P=0,016, P=0,096 след корекция на FDR), а кандидатът за артрит е бил свързан с промени в изобутирата (P=0,016, P=0,072 след корекция на FDR). След корекция на FDR остава само тенденцията на корелация, която не е статистически значима. Известно е също, че лактобацилите са продуценти на SCFA (оцетна киселина, пропионова киселина, изобутирова киселина, маслена киселина) 38, а Candidatus Arthromitus е специфичен индуктор на диференциацията на Т-хелпери 17 (Th17) клетки, като Th1/2 и Treg са свързани с имунния баланс /Th17 39. Скорошно проучване показва, че повишените нива на фекален псевдоартрит могат да допринесат за възпаление на дебелото черво, дисфункция на чревната бариера и системно възпаление 40. Нивата на Clostridium trichoides са повишени при ЕТ в сравнение с PD. Установено е, че изобилието на Clostridium trichoides е отрицателно корелирано с изовалерианова киселина и изомаслена киселина. След корекция на FDR и двете остават значими (P≥0,295). Clostridium pilosum е бактерия, за която е известно, че е свързана с възпаление и може да допринася за дисфункция на чревната бариера 41. Нашето предишно проучване съобщава за промени в чревната микробиота на пациенти с ЕТ8. Тук също така съобщаваме за промени в SCFA при ЕТ и идентифицираме връзка между чревната дисбиоза и промените в SCFA. Намалените нива на SCFA са тясно свързани с чревната дисбиоза и тежестта на тремора при ЕТ. Нашите резултати показват, че чревно-мозъчната ос може да играе важна роля в патогенезата на ЕТ, но са необходими допълнителни проучвания върху животински модели.
В сравнение с пациенти с болестта на Паркинсон, пациентите с етнос (ЕТ) имат по-ниски нива на изовалерианова и изомаслена киселина във фекалиите си. Комбинацията от изовалерианова киселина и изомаслена киселина идентифицира ЕТ при болестта на Паркинсон с AUC от 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), чувствителност от 74,3% и специфичност от 62,9%, което предполага потенциалната им роля като биомаркери в диференциалната диагноза на ЕТ. Нивата на изовалерианова киселина във фекалиите са обратнопропорционални с резултатите от FTM и TETRAS. Нивата на изовалерианова киселина във фекалиите са обратнопропорционални с резултатите от FTM. Намаляването на нивата на изовалерианова киселина е свързано с намаляване на количеството катобактерии. Малко се знае за функциите на изовалерианова киселина и изомаслена киселина. Предишно проучване показа, че колонизацията на мишки с B. ovale увеличава количеството на чревните SCFA (включително ацетат, пропионат, изобутират и изовалерат) и чревните концентрации на GABA, което подчертава чревната връзка между микробиотата и чревните концентрации на SCFA/невротрансмитери32. Интересно е, че наблюдаваните нива на изобутирова киселина са сходни между групите PD и HC, но се различават между групите ET и PD (или HC). Изобутировата киселина може да различи ET и PD с AUC от 0,718 (95% CI: 0,599–0,836) и да идентифицира ET и NC с AUC от 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Освен това, нивата на изобутирова киселина корелират с тежестта на тремора, което допълнително засилва връзката му с ET. Въпросът дали пероралната изобутирова киселина може да намали тежестта на тремора при пациенти с ET заслужава допълнително проучване.
Следователно, съдържанието на SCFA във фекалиите е намалено при пациенти с ЕТ и е свързано с клиничната тежест на ЕТ и специфични промени в чревната микробиота. Фекалният пропионат, бутират и изобутират могат да бъдат диагностични биомаркери за ЕТ, докато изобутиратът и изовалератът могат да бъдат диференциални диагностични биомаркери за ЕТ. Промените във фекалния изобутират може да са по-специфични за ЕТ, отколкото промените в други SCFA.
Нашето проучване има няколко ограничения. Първо, хранителните навици и хранителните предпочитания могат да повлияят на експресията на микробиотата, необходими са по-големи извадки от проучването в различни популации, а бъдещите проучвания трябва да въведат всеобхватни и систематични диетични проучвания, като например въпросници за честотата на хранене. Второ, дизайнът на напречното проучване изключва всякакви заключения относно причинно-следствената връзка между SCFA и болестния процес на ET. Необходими са допълнителни дългосрочни последващи проучвания със серийни измервания на фекални SCFA. Трето, диагностичните и диференциално-диагностичните възможности на фекалните нива на SCFA трябва да бъдат валидирани с помощта на независими проби от ET, HC и PD. В бъдеще трябва да бъдат тествани повече независими проби от изпражнения. И накрая, пациентите с PD в нашата кохорта имаха значително по-кратка продължителност на заболяването от пациентите с ET. Ние съпоставихме главно ET, PD и HC по възраст, пол и ИТМ. Като се има предвид разликата в протичането на заболяването между групата на ET и групата на PD, ние също така проучихме 33 пациенти с ранна PD и 16 пациенти с ET (продължителност на заболяването ≤3 години) за по-нататъшно сравнение. Разликите между групите в SCFA като цяло бяха в съответствие с нашите първични данни. Освен това не открихме корелация между продължителността на заболяването и промените в SCFA. Въпреки това, в бъдеще би било най-добре да се набират пациенти с болестта на Паркинсон и есенциална треска в ранен стадий с по-кратка продължителност на заболяването, за да се завърши валидирането в по-голяма извадка.
Протоколът на изследването е одобрен от Етичната комисия на болница „Руйджин“, свързана с Медицинския факултет на Шанхайския университет „Джаяо Тонг“ (RHEC2018-243). От всички участници е получено писмено информирано съгласие.
Между януари 2019 г. и декември 2022 г. в това проучване са включени 109 участници (37 с еозинофилен дерматит, 37 с болест на движението и 35 с холангиотензин) от Клиниката за двигателни разстройства на болница „Руийжин“, свързана с Медицинския факултет на университета „Шанхай Джиао Тонг“. Критериите са: (1) възраст 25–85 години, (2) пациентите с еозинофилен дерматит (ЕТ) са диагностицирани съгласно критерии 42 на Работната група по миелосклероза (MDS), а болестта на движението (PD) е диагностицирана съгласно критерии 43 на MDS, (3) всички пациенти не са приемали анти-PD лекарства преди вземане на проби. (4) Групата с еозинофилен дерматит е приемала само β-блокери или никакви свързани лекарства преди вземане на проби от изпражнения. Бяха избрани и пациенти с холангиотензин, съответстващи на възраст, пол и индекс на телесна маса (ИТМ). Критериите за изключване бяха: (1) вегетарианци, (2) неправилно хранене, (3) хронични заболявания на стомашно-чревния тракт (включително възпалителни заболявания на червата, стомашни или дуоденални язви), (4) тежки хронични заболявания (включително злокачествени тумори), сърдечна недостатъчност, бъбречна недостатъчност, хематологични заболявания), (5) Анамнеза за голяма стомашно-чревна операция, (6) Хронична или редовна консумация на кисело мляко, (7) Употреба на пробиотици или антибиотици в продължение на 1 месец, (8) Хронична употреба на кортикостероиди, инхибитори на протонната помпа, статини, метформин, имуносупресори или противоракови лекарства и (9) тежко когнитивно увреждане, което пречи на клиничните изпитвания.
Всички участници предоставиха медицинска история, информация за тегло и ръст, за да се изчисли ИТМ, и бяха подложени на неврологичен преглед и клинична оценка, като например скалата за тревожност на Хамилтън (HAMA) 44, скалата за депресия на Хамилтън-17 (HAMD-17) 45, депресия, тежест на запека, използвайки скалата за запек на Векснер 46 и скалата за изпражнения на Бристъл 47, и когнитивни показатели, използвайки Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Скалата за оценка на автономните симптоми на болестта на Паркинсон (SCOPA-AUT) 49 изследва автономната дисфункция при пациенти с ЕТ и PD. Клиничната скала за оценка на тремора на Фана-Толос-Марин (FTM) и скалата за оценка на есенциалния тремор (TETRAS) 50 от The Tremor Study Group (TRG) 50 бяха изследвани при пациенти с ЕТ; скалата за оценка на болестта на Кинсън (MDS-), спонсорирана от Обединената асоциация за болестта на Паркинсон; UPDRS версия 51 и Hoehn and Yahr (HY) версия 52 бяха изследвани.
Всеки участник беше помолен да събере проба от изпражнения сутрин, използвайки контейнер за събиране на изпражнения. Контейнерите бяха прехвърлени в лед и съхранявани при -80°C преди обработка. Анализът на SCFA беше извършен съгласно рутинните операции на Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. От всеки участник бяха събрани 400 mg пресни фекални проби и анализирани с помощта на SCFA след смилане и ултразвукова обработка. Избрани SCFA във изпражненията бяха анализирани с помощта на газова хроматография-масспектрометрия (GC-MS) и течна хроматография-тандемна MS (LC-MS/MS).
ДНК беше екстрахирана от 200 mg проби, използвайки QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Германия), съгласно инструкциите на производителя. Микробният състав беше определен чрез секвениране на 16S rRNA гена върху ДНК, изолирана от фекалии, чрез амплифициране на V3-V4 региона. ДНК беше тествана чрез провеждане на пробата върху 1,2% агарозен гел. Амплификацията на 16S rRNA гена чрез полимеразна верижна реакция (PCR) беше извършена с помощта на универсални бактериални праймери (357 F и 806 R) и двуетапна ампликонна библиотека, конструирана на платформата Novaseq.
Непрекъснатите променливи са изразени като средна стойност ± стандартно отклонение, а категориалните променливи са изразени като числа и проценти. Използвахме теста на Левен, за да тестваме хомогенността на дисперсиите. Сравненията бяха направени с помощта на двустранни t-тестове или дисперсионен анализ (ANOVA), ако променливите бяха нормално разпределени, и непараметрични U-тестове на Ман-Уитни, ако предположенията за нормалност или хомоскедастичност бяха нарушени. Използвахме площта под кривата на ROC (Receiver Operating Character) (AUC), за да определим количествено диагностичната ефективност на модела и да изследваме способността на SCFA да разграничава пациенти с ET от тези с HC или PD. За да изследваме връзката между SCFA и клиничната тежест, използвахме корелационен анализ на Spearman. Статистическият анализ беше извършен с помощта на SPSS софтуер (версия 22.0; SPSS Inc., Чикаго, Илинойс) с ниво на значимост (включително P стойност и FDR-P), зададено на 0,05 (двустранно).
16-те S секвенции бяха анализирани с помощта на комбинация от софтуера Trimmomatic (версия 0.35), Flash (версия 1.2.11), UPARSE (версия v8.1.1756), mothur (версия 1.33.3) и R (версия 3.6.3). Суровите данни за 16S rRNA гена бяха обработени с помощта на UPARSE за генериране на оперативни таксономични единици (OTU) с 97% идентичност. Таксономиите бяха специфицирани с помощта на Silva 128 като референтна база данни. За по-нататъшен анализ беше избрано генеричното ниво на данните за относителното изобилие. За сравнения между групите (ET срещу HC, ET срещу PD) беше използван анализ на размера на ефекта чрез линеен дискриминантен анализ (LDA) с α праг от 0.05 и праг на размера на ефекта от 2.0. Дискриминантните родове, идентифицирани чрез LEfSE анализ, бяха използвани допълнително за корелационен анализ на Spearman на SCFA.
За повече информация относно дизайна на изследването вижте резюмето на доклада за естествени изследвания, свързано с тази статия.
Суровите данни от 16S секвенирането се съхраняват в базата данни BioProject на Националния център за биотехнологична информация (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL адрес: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o.=acc_s%3Aa. Други релевантни данни са достъпни за съответния автор при разумно искане, като например научни сътрудничества и академичен обмен с пълноценни изследователски проекти. Не се разрешава прехвърляне на данни на трети страни без нашето съгласие.
Само с отворен код с комбинация от Trimmomatic (версия 0.35), Flash (версия 1.2.11), UPARSE (версия v8.1.1756), mothur (версия 1.33.3) и R (версия 3.6.3), използвайки настройките по подразбиране или раздела „Метод“. Допълнителна пояснителна информация може да бъде предоставена на съответния автор при разумно искане.
Прадип С и Механа Р. Стомашно-чревни нарушения при хиперкинетични двигателни нарушения и атаксия. Свързано с болестта на Паркинсон. Объркване. 90, 125–133 (2021).
Луис, Е. Д. и Фауст, П. Л. Патология на есенциалния тремор: невродегенерация и реорганизация на невронните връзки. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Жиронел, А. Есенциалният тремор първично разстройство на Габа дисфункция ли е? Да. интернационалност. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Догра Н., Мани Р.Дж. и Катара Д.П. Черво-мозъчната ос: два начина на сигнализиране при болестта на Паркинсон. Клетъчни молекули. Невробиология. 42, 315–332 (2022).
Куигли, ЕММ. Оста микробиота-мозък-черва и невродегенеративни заболявания. current. Нелор. Невронаука. Доклади 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR и He, XX Трансплантацията на фекална микробиота едновременно подобрява есенциалния тремор и синдрома на раздразнените черва при пациенти. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Специфични промени в чревната микробиота при есенциален тремор и тяхното разграничаване от болестта на Паркинсон. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J и Wang D. Критична роля на микробиотата в регулирането на невронно-глиално-епителни единици. Резистентност към инфекции. 14, 5613–5628 (2021).
Емин А. и др. Патология на дуоденалния алфа-синуклеин и чревна глиоза при прогресираща болест на Паркинсон. движение. объркване. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Антителата срещу алфа-синуклеин 5G4 разпознават явна болест на Паркинсон и продромална болест на Паркинсон в лигавицата на дебелото черво. движение. объркване. 33, 1366–1368 (2018).
Алгарни М. и Фасано А. Съвпадение на есенциален тремор и болест на Паркинсон. Свързано с болестта на Паркинсон. Объркване. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Чревната микробиота модулира двигателните дефицити и невровъзпалението в модели на болестта на Паркинсон. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Късоверижните мастни киселини и чревната микробиота се различават между пациенти с болестта на Паркинсон и контролната група, съответстваща на възрастта. Свързано с болестта на Паркинсон. объркване. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E и Elinav E. Метаболити, регулирани от микробиома на имунния интерфейс на гостоприемника. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).