Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Jūsų naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą. Geriausiems rezultatams pasiekti rekomenduojame naudoti naujesnę naršyklės versiją (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stiliaus ar „JavaScript“.
Ankstyva esencialinio tremoro (ET) diagnozė gali būti sudėtinga, ypač atskiriant ją nuo sveikų kontrolinių asmenų (HC) ir Parkinsono ligos (PL). Neseniai išmatų mėginių analizė, siekiant nustatyti žarnyno mikrobiotą ir jos metabolitus, atvėrė naujus metodus naujų neurodegeneracinių ligų biožymenų atradimui. Trumpųjų grandinių riebalų rūgščių (SCFA), kaip pagrindinio žarnyno floros metabolito, kiekis išmatose sumažėja sergant PL. Tačiau išmatų SCFA niekada nebuvo tirtos sergant ET. Mūsų tikslas buvo ištirti SCFA kiekį išmatose sergant ET, įvertinti jų ryšį su klinikiniais simptomais ir žarnyno mikrobiota bei nustatyti jų potencialų diagnostinį pajėgumą. Išmatų SCFA ir žarnyno mikrobiota buvo išmatuotos 37 ET, 37 naujos PD ir 35 HC. Vidurių užkietėjimas, autonominės nervų sistemos disfunkcija ir tremoro sunkumas buvo įvertinti naudojant skales. Propionato, butirato ir izobutirato kiekis išmatose buvo mažesnis sergant ET nei sergant HC. Propiono, sviesto ir izobutirato rūgščių derinys skyrė ET nuo HC, o AUC buvo 0,751 (95 % PI: 0,634–0,867). Izovalerijono ir izovalerijono rūgščių kiekis išmatose buvo mažesnis sergant estradioliu (ET) nei sergant PD. Izovalerijono ir izovalerijono rūgšties AUC yra 0,743 (95 % PI: 0,629–0,857). Išmatų propionatas yra atvirkščiai proporcingas vidurių užkietėjimui ir autonominės nervų sistemos disfunkcijai. Izobutirono ir izovalerijono rūgščių kiekis yra atvirkščiai proporcingas tremoro stiprumui. Trumpai tariant, trumpųjų riebalų rūgščių (SCFA) kiekio sumažėjimas išmatose buvo susijęs su Faecalibacterium ir Streptobakterijų gausumo sumažėjimu estradioliume. Taigi, trumpųjų riebalų rūgščių (SCFA) kiekis išmatose sumažėja sergant estradioliu ir yra susijęs su klinikinio vaizdo sunkumu bei žarnyno mikrobiotos pokyčiais. Išmatų propionatas, butiratas, izobutiratas ir izovaleratas gali būti potencialūs diagnostiniai ir diferencinės diagnostinės EST biožymenys.
Esencialinis tremoras (ET) yra progresuojantis, lėtinis neurodegeneracinis sutrikimas, kuriam pirmiausia būdingas viršutinių galūnių tremoras, kuris gali paveikti ir kitas kūno dalis, tokias kaip galva, balso stygos ir apatinės galūnės1. Klinikiniai ET požymiai apima ne tik motorinius simptomus, bet ir kai kuriuos nemotorinius požymius, įskaitant virškinimo trakto ligas2. Atlikta daugybė tyrimų, siekiant ištirti esencialinio tremoro patologines ir fiziologines savybes, tačiau aiškių patofiziologinių mechanizmų nenustatyta3,4; Naujausi tyrimai rodo, kad mikrobiotos-žarnyno-smegenų ašies disfunkcija gali prisidėti prie neurodegeneracinių ligų, ir daugėja įrodymų apie galimą dvipusį ryšį tarp žarnyno mikrobiotos ir neurodegeneracinių ligų5,6. Pažymėtina, kad viename atvejo pranešime išmatų mikrobiotos transplantacija pagerino ir esencialinį tremorą, ir dirgliosios žarnos sindromą pacientui, o tai gali rodyti glaudų ryšį tarp žarnyno mikrobiotos ir esencialinio tremoro. Be to, mes taip pat nustatėme specifinių žarnyno mikrobiotos pokyčių pacientams, sergantiems ET, o tai tvirtai patvirtina svarbų žarnyno disbiozės vaidmenį ET8.
Kalbant apie žarnyno disbiozę neurodegeneracinėse ligose, PD yra plačiausiai tiriama liga5. Nesubalansuota mikrobiota gali padidinti žarnyno pralaidumą ir aktyvuoti žarnyno gliją, sukeldama alfa-sinukleinopatijas9,10,11. PD ir ET turi keletą bendrų bruožų, pavyzdžiui, panašų tremoro dažnį ET ir PD sergantiems pacientams, persidengiantį ramybės būsenos tremorą (būdingą PD tremorą) ir laikysenos tremorą (dažniausiai pasireiškiantį ET sergantiems pacientams), todėl juos sunku atskirti. ankstyvosios stadijos12. Todėl mums skubiai reikia atverti naudingą langą, kad būtų galima atskirti ET ir PD. Šiame kontekste specifinės žarnyno disbiozės ir susijusių metabolitų pokyčių ET tyrimas ir jų skirtumų nuo PD nustatymas gali tapti potencialiais ET diagnostikos ir diferencinės diagnostikos biožymenimis.
Trumpos grandinės riebalų rūgštys (TRRR) yra pagrindiniai metabolitai, susidarantys žarnyno bakterijų fermentacijos metu iš maistinių skaidulų, ir manoma, kad jos atlieka svarbų vaidmenį žarnyno ir smegenų sąveikoje13,14. TRRR pasisavina gaubtinės žarnos ląstelės ir pernešamos į kepenis per vartų veną, o kai kurios TRRR patenka į sisteminę kraujotaką. TRRR turi vietinį poveikį žarnyno barjero vientisumui palaikyti ir įgimtam imunitetui žarnyno gleivinėje skatinti15. Jos taip pat turi ilgalaikį poveikį kraujo ir smegenų barjerui (HEB), stimuliuodamos glaudžių jungčių baltymus ir aktyvuodamos neuronus, stimuliuodamos G baltymais sujungtus receptorius (GPCR) prasiskverbti pro HEB16. Acetatas, propionatas ir butiratas yra gausiausios TRRR gaubtinėje žarnoje. Ankstesni tyrimai parodė, kad pacientams, sergantiems Parkinsono liga, sumažėjęs acto, propiono ir sviesto rūgščių kiekis išmatose17. Tačiau TRRR kiekis išmatose niekada nebuvo tirtas pacientams, sergantiems escitaloprės sindromu.
Taigi, mūsų tyrimo tikslas buvo nustatyti specifinius išmatų SCFA pokyčius pacientams, sergantiems estrogenine Parkinsono liga (ET), ir jų skirtumus, palyginti su pacientais, sergančiais PD, įvertinti išmatų SCFA ryšį su ET klinikiniais simptomais ir žarnyno mikrobiota, taip pat nustatyti galimas išmatų mėginių diagnostines ir diferencines diagnostines galimybes. KZhK. Siekdami pašalinti su anti-PD vaistais susijusius painiavos veiksnius, ligos kontrolei pasirinkome pacientus, kuriems neseniai prasidėjo Parkinsono liga.
37 ET, 37 PD ir 35 HC demografinės ir klinikinės charakteristikos apibendrintos 1 lentelėje. ET, PD ir HC buvo suskirstyti pagal amžių, lytį ir KMI. Trijose grupėse taip pat buvo panašios rūkymo, alkoholio vartojimo ir kavos bei arbatos gėrimo proporcijos. PD grupės Wexner balas (P = 0,004) ir HAMD-17 balas (P = 0,001) buvo aukštesni nei HC grupės, o ET grupės HAMA balas (P = 0,011) ir HAMD-17 balas (P = 0,011) buvo aukštesni nei HC grupės. Ligos eiga ET grupėje buvo reikšmingai ilgesnė nei PD grupėje (P < 0,001).
Nustatyti reikšmingi propiono rūgšties (P = 0,023), acto rūgšties (P = 0,039), sviesto rūgšties (P = 0,020), izovaleriono rūgšties (P = 0,045) ir izosviesto rūgšties (P = 0,015) kiekių išmatose skirtumai. Tolesnėje post hoc analizėje nustatyta, kad propiono rūgšties (P = 0,023), sviesto rūgšties (P = 0,007) ir izosviesto rūgšties (P = 0,040) kiekiai ET grupėje buvo reikšmingai mažesni nei HC grupėje. Pacientų, sergančių ET, izovalerato (P = 0,014) ir izobutirato (P = 0,005) kiekiai buvo mažesni nei pacientų, sergančių PL. Be to, pacientų, sergančių Parkinsono liga, išmatų propioninės rūgšties (P = 0,013), acto rūgšties (P = 0,016) ir sviesto rūgšties (P = 0,041) kiekis buvo mažesnis nei pacientų, sergančių kepenų ciroze (1 pav. ir 1 papildoma lentelė).
ag rodo atitinkamai propiono rūgšties, acto rūgšties, sviesto rūgšties, izovalerino rūgšties, valerijono rūgšties, kaprono rūgšties ir izosviesto rūgšties kiekių palyginimą tarp trijų grupių. Nustatyti reikšmingi skirtingumo rodikliai išmatose esant propiono rūgšties, acto rūgšties, sviesto rūgšties, izovalerino rūgšties ir izosviesto rūgšties kiekiams. ET esencialinis tremoras, Parkinsono liga, sveikų HC kontrolė, trumpai ribotos riebalų rūgštys (SCFA). Reikšmingi skirtumai pažymėti *P < 0,05 ir **P < 0,01.
Atsižvelgiant į ligos eigos skirtumus tarp ET ir PD grupių, tolesniam palyginimui ištyrėme 33 pacientus, sergančius ankstyva PD, ir 16 pacientų, sergančių ET (ligos eiga <3 metai) (2 papildoma lentelė). Rezultatai parodė, kad ET propiono rūgšties kiekis išmatose buvo reikšmingai mažesnis nei HA (P = 0,015). Sviesto ir izobutiro rūgščių skirtumas tarp ET ir HC nebuvo reikšmingas, tačiau tendencija vis tiek buvo pastebėta (P = 0,082). Izobutirato kiekis išmatose buvo reikšmingai mažesnis ET sergantiems pacientams, palyginti su PD sergančiais pacientais (P = 0,030). Izovalerijo rūgšties skirtumas tarp ET ir PD nebuvo reikšmingas, tačiau tendencija vis tiek buvo pastebėta (P = 0,084). Propiono rūgšties (P = 0,023), acto rūgšties (P = 0,020) ir sviesto rūgšties (P = 0,044) kiekis PD sergantiems pacientams buvo reikšmingai mažesnis nei HC sergantiems pacientams. Šie rezultatai (1 papildomas paveikslas) iš esmės atitinka pagrindinius rezultatus. Rezultatų skirtumas tarp bendros imties ir ankstyvojo pacientų pogrupio gali būti dėl mažesnio imties dydžio pogrupyje, dėl kurio duomenų statistinė galia yra mažesnė.
Toliau nagrinėjome, ar išmatų trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) kiekis gali atskirti pacientus, sergančius estrogenine hiperpigmentacija (ET), nuo pacientų, sergančių inkstų liga (CU) ar Parkinsono liga (PD). Remiantis ROC analize, propionato kiekio AUC skirtumas buvo 0,668 (95 % PI: 0,538–0,797), o tai leido atskirti pacientus, sergančius ET, nuo HC. Pacientus, sergančius ET ir GC, buvo galima atskirti pagal butirato kiekį, kurio AUC buvo 0,685 (95 % PI: 0,556–0,814). Izobutirato rūgšties kiekio skirtumai gali atskirti pacientus, sergančius ET, nuo HC, kurio AUC buvo 0,655 (95 % PI: 0,525–0,786). Sujungus propionato, butirato ir izobutirato kiekius, gautas didesnis AUC – 0,751 (95 % PI: 0,634–0,867), jautrumas – 74,3 %, specifiškumas – 72,9 % (2a pav.). Norint atskirti estrogeninę ir Parkinsono ligą sergančius pacientus, izovaleriono rūgšties kiekio AUC buvo 0,700 (95 % PI: 0,579–0,822), o izosviesto rūgšties kiekio – 0,718 (95 % PI: 0,599–0,836). Izovaleriono ir izosviesto rūgščių kiekio derinys turėjo didesnį AUC – 0,743 (95 % PI: 0,629–0,857), jautrumą – 74,3 %, o specifiškumą – 62,9 % (2b pav.). Be to, ištyrėme, ar trumpųjų grandinės riebalų rūgščių kiekis pacientų, sergančių Parkinsono liga, išmatose skyrėsi nuo kontrolinės grupės. Remiantis ROC analize, pacientų, sergančių Parkinsono liga, nustatymo AUC pagal propiono rūgšties kiekio skirtumus buvo 0,687 (95 % PI: 0,559–0,814), jautrumą – 68,6 %, o specifiškumą – 68,7 %. PL sergančius pacientus nuo sergančiųjų kepenų ligomis (AUC) galima atskirti pagal acetato kiekius, kurių AUC yra 0,674 (95 % PI: 0,542–0,805). PL sergančius pacientus nuo lėtinės kepenų ligos (CU) galima atskirti tik pagal butirato kiekį, kurio AUC yra 0,651 (95 % PI: 0,515–0,787). Sujungus propionato, acetato ir butirato kiekius, gautas 0,682 AUC (95 % PI: 0,553–0,811) (2c pav.).
Rusijos stačiatikių bažnyčios diskriminacija ET ir HC atžvilgiu; b ROC diskriminacija ET ir PD atžvilgiu; c ROC diskriminacija PD ir HC atžvilgiu; ET esencialinis tremoras, Parkinsono liga, sveika HC kontrolė, SCFA.
Pacientams, sergantiems ET, išmatų izobutiro rūgšties kiekis neigiamai koreliavo su FTM balu (r = -0,349, P = 0,034), o išmatų izovaleriono rūgšties kiekis neigiamai koreliavo su FTM balu (r = -0,421, P = 0,001) ir TETRAS balu (r = -0,382, P = 0,020). Pacientams, sergantiems ET ir PD, išmatų propionato kiekis neigiamai koreliavo su SCOPA-AUT balais (r = -0,236, P = 0,043) (3 pav. ir 3 papildoma lentelė). Nei ET grupėje (P ≥ 0,161), nei PD grupėje (P ≥ 0,246) reikšmingos koreliacijos tarp ligos eigos ir trumpai apetituojamų riebalų rūgščių (SCFA) nenustatyta (4 papildoma lentelė). Pacientams, sergantiems PD, išmatų kaprono rūgšties kiekis teigiamai koreliavo su MDS-UPDRS balais (r = 0,335, P = 0,042). Visiems dalyviams išmatų propionato (r = −0, 230, P = 0, 016) ir acetato (r = −0, 210, P = 0, 029) lygiai neigiamai koreliavo su Wexner balais (3 pav. ir 3 papildoma lentelė).
Išmatų izobutiro rūgšties kiekis neigiamai koreliavo su FTM balais, izovalerijo rūgštis neigiamai koreliavo su FTM ir TETRAS balais, propiono rūgštis neigiamai koreliavo su SCOPA-AUT balais, kaprono rūgštis teigiamai koreliavo su MDS-UPDRS balais, o propiono rūgštis neigiamai koreliavo su FTM ir TETRAS balais. TETRAS ir acto rūgštis neigiamai koreliavo su Wexner balu. MDS-UPDRS asociacijos remiama Vieningos Parkinsono ligos vertinimo skalės versija, Mini psichinės būklės tyrimas MMSE, Hamiltono depresijos vertinimo skalė HAMD-17, 17 punktų, Hamiltono nerimo vertinimo skalė HAMA, HY Hoehn ir Yahr stadijos, SCFA, SCOPA-AUT Parkinsono ligos autonominės simptomų baigties skalė, FTM Fana-Tolosa-Marin klinikinio tremoro vertinimo skalė, TETRAS tyrimų grupės (TRG) esminio tremoro vertinimo skalė. Reikšmingi skirtumai pažymėti *P < 0,05 ir **P < 0,01.
Toliau tyrėme žarnyno mikrobiotos diskriminacinį pobūdį naudodami LEfSE analizę ir tolesnei analizei pasirinkome genties santykinio gausumo duomenų lygį. Buvo palyginti ET ir HC bei ET ir PD. Tada atlikta Spearmano koreliacijos analizė, skirta santykiniam žarnyno mikrobiotos gausumui ir išmatų trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) kiekiui dviejose palyginamosiose grupėse nustatyti.
Faecalibacterium (koreliuota su sviesto rūgštimi, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (koreliuota su sviesto rūgštimi, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (koreliuota su propiono rūgštimi, r = 0,327) buvo aptiktos ET ir CA analizėje, P = 0,005; koreliuota su sviesto rūgštimi, r = 0,374, P = 0,001; koreliuoja su izobutirato rūgštimi, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (koreliuoja su propiono rūgštimi, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (koreliuoja su propionatu, r = 0,249, P = 0,035) ir Candidatus Arthromitus (koreliuoja su izobutirato rūgštimi, r = 0,302, P = 0,010) kiekis sumažėja esant ET ir teigiamai koreliuoja su išmatų trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) kiekiu. Tačiau Stenotropomonas gausa padidėja esant ET ir neigiamai koreliuoja su išmatų izobutirato kiekiu (r = -0,250, P = 0,034). Po FDR koregavimo, reikšminga išliko tik koreliacija tarp Faecalibacterium, Catenibacter ir SCFA (P ≤ 0,045) (4 pav. ir 5 papildoma lentelė).
ET ir HC koreliacijos analizė. Atlikus FDR koregavimą, nustatyta, kad Faecalibacterium (teigiamai susijusio su butiratu) ir Streptobacterium (teigiamai susijusio su propionatu, butiratu ir izobutiratu) gausa ET grupėje sumažėjo ir buvo teigiamai susijusi su išmatų trumpųjų riebalų rūgščių (SCFA) kiekiu. b ET ir PD koreliacijos analizė. Atlikus FDR koregavimą, reikšmingų ryšių nerasta. ET esencialinis tremoras, Parkinsono liga, sveiko HC kontrolė, SCFA. Reikšmingi skirtumai pažymėti *P < 0,05 ir **P < 0,01.
Analizuojant ET ir PD, nustatyta, kad Clostridium trichophyton kiekis padidėjo ET grupėje ir koreliavo su išmatų izovalerijono rūgštimi (r = -0,238, P = 0,041) ir izosviesto rūgštimi (r = -0,257, P = 0,027). Po FDR koregavimo abu išliko reikšmingi (P ≥ 0,295) (4 pav. ir 5 papildoma lentelė).
Šis išsamus tyrimas, kurio metu nagrinėjamas trumpųjų grandinių riebalų rūgščių (SCFA) kiekis išmatose ir koreliuojamas su žarnyno mikrobiotos pokyčiais bei simptomų sunkumu pacientams, sergantiems escitalopramine hiperpigmentacija (ES), palyginti su pacientais, sergančiais inkstų liga ir Parkinsono liga. Nustatėme, kad pacientams, sergantiems escitalopramine hiperpigmentacija (CU) ir Parkinsono liga, SCFA kiekis išmatose buvo sumažėjęs ir buvo susijęs su klinikiniu sunkumu bei specifiniais žarnyno mikrobiotos pokyčiais. Bendras trumpųjų grandinių riebalų rūgščių (SCFA) kiekis išmatose skiria EST nuo kepenų ligų ir Parkinsono ligos.
Palyginti su pacientais, sergančiais skrandžio ciroze, pacientų, sergančių etine opa, išmatose propiono, sviesto ir izosviesto rūgščių kiekis yra mažesnis. Propiono, sviesto ir izosviesto rūgščių derinys išskyrė ET ir HC, kai AUC buvo 0,751 (95 % PI: 0,634–0,867), jautrumas – 74,3 %, o specifiškumas – 72,9 %, o tai rodo jų naudojimą kaip diagnostinių biožymenų, skirtų galimam ET vaidmeniui. Tolesnė analizė parodė, kad propiono rūgšties kiekis išmatose neigiamai koreliavo su Wexner balu ir SCOPA-AUT balu. Izosviesto rūgšties kiekis išmatose buvo atvirkščiai koreliuojamas su FTM balais. Kita vertus, butirato kiekio sumažėjimas ET buvo susijęs su SCFA gaminančios mikrobiotos, Faecalibacterium ir Categorybacter, gausos sumažėjimu. Be to, Catenibacter gausos sumažėjimas ET taip pat buvo susijęs su propiono ir izosviesto rūgščių kiekio sumažėjimu išmatose.
Dauguma gaubtinėje žarnoje susidarančių trumpųjų grandinių riebalų rūgščių (SCFA) kolonocituose pasisavinamos daugiausia per H+ arba natrio priklausomus monokarboksilato transporterius. Absorbuotos trumpųjų grandinių riebalų rūgštys kolonocituose naudojamos kaip energijos šaltinis, o tos, kurios nėra metabolizuojamos kolonocituose, transportuojamos į portalo kraujotaką 18. SCFA gali paveikti žarnyno motoriką, stiprinti žarnyno barjerinę funkciją ir daryti įtaką šeimininko metabolizmui bei imunitetui 19. Anksčiau buvo nustatyta, kad PD sergančių pacientų butirato, acetato ir propionato išmatose esanti koncentracija buvo mažesnė, palyginti su HC17, o tai atitinka mūsų rezultatus. Mūsų tyrime nustatytas SCFA sumažėjimas pacientams, sergantiems escitalopriliniu diabetu (ES), tačiau mažai žinoma apie SCFA vaidmenį ET patologijoje. Butiratas ir propionatas gali jungtis prie GPCR ir paveikti nuo GPCR priklausomą signalizaciją, tokią kaip MAPK ir NF-κB20 signalizacija. Pagrindinė žarnyno ir smegenų ašies koncepcija yra ta, kad žarnyno mikrobų išskiriamos SCFA gali paveikti šeimininko signalizaciją, taip paveikdamos žarnyno ir smegenų funkciją. Kadangi butiratas ir propionatas stipriai slopina histono deacetilazės (HDAC) aktyvumą21, o butiratas taip pat gali veikti kaip transkripcijos faktorių ligandas, jie daro platų poveikį šeimininko metabolizmui, diferenciacijai ir proliferacijai, daugiausia dėl savo įtakos genų reguliavimui22. Remiantis trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) ir neurodegeneracinių ligų tyrimais, butiratas laikomas terapiniu kandidatu dėl jo gebėjimo koreguoti sutrikusį HDAC aktyvumą, kuris gali tarpininkauti dopaminerginių neuronų žūčiai sergant Parkinsono liga (PD)23,24,25. Tyrimai su gyvūnais taip pat parodė sviesto rūgšties gebėjimą užkirsti kelią dopaminerginių neuronų degeneracijai ir pagerinti judėjimo sutrikimus Parkinsono ligos (PD) modeliuose26,27. Nustatyta, kad propiono rūgštis riboja uždegimines reakcijas ir apsaugo smegenų barjero (BBB) ​​vientisumą28,29. Tyrimai parodė, kad propiono rūgštis skatina dopaminerginių neuronų išgyvenimą reaguojant į rotenono toksiškumą Parkinsono ligos modeliuose30 ir kad peroralinis propiono rūgšties vartojimas panaikina dopaminerginių neuronų netekimą ir motorikos sutrikimus pelėms, sergančioms PD31. Apie izosviesto rūgšties funkciją mažai žinoma. Vis dėlto neseniai atliktame tyrime nustatyta, kad pelių kolonizavimas B. ovale padidino žarnyno SCFA kiekį (įskaitant acetatą, propionatą, izobutiratą ir izovaleratą) ir žarnyno GABA koncentraciją, o tai rodo, kad nustatytas ryšys tarp žarnyno mikrobiotos ir žarnyno SCFA koncentracijų32. Sergant ET, nenormalūs patologiniai smegenėlių pokyčiai apima Purkinje ląstelių aksonų ir dendritų pokyčius, Purkinje ląstelių pasislinkimą ir netekimą, krepšinių ląstelių aksonų pokyčius, kylančiųjų skaidulų jungčių su Purkinje ląstelių pasiskirstymu sutrikimus ir GABA receptorių pokyčius dantytame kaule. Dėl to sumažėja GABAerginė išeiga iš smegenėlių3,4,33. Vis dar neaišku, ar SCFA yra susijusios su Purkinje ląstelių neurodegeneracija ir sumažėjusia smegenėlių GABA gamyba. Mūsų rezultatai rodo stiprų ryšį tarp SCFA ir ET, tačiau skerspjūvio tyrimo dizainas neleidžia daryti jokių išvadų apie priežastinį ryšį tarp SCFA ir ET ligos eigos; reikalingi tolesni išilginiai stebėjimo tyrimai, įskaitant serijinius išmatų SCFA matavimus, taip pat tyrimai su gyvūnais, kuriuose būtų nagrinėjami mechanizmai.
Manoma, kad trumposios grandinės riebalų rūgštys (SCFA) stimuliuoja storosios žarnos lygiųjų raumenų susitraukimą34. Trūkstant SCFA, vidurių užkietėjimo simptomai pablogėja, o vartojant SCFA papildais, PD tipo vidurių užkietėjimo simptomai gali pagerėti35. Mūsų rezultatai taip pat rodo reikšmingą ryšį tarp sumažėjusio SCFA kiekio išmatose ir padidėjusio vidurių užkietėjimo bei autonominės nervų sistemos disfunkcijos pacientams, sergantiems essenciiniu fibroziniu sindromu (ES). Vieno atvejo ataskaitoje nustatyta, kad mikrobiotos transplantacija pagerino ir esencinį tremorą, ir dirgliosios žarnos sindromą 7 pacientui, o tai dar labiau rodo glaudų ryšį tarp žarnyno mikrobiotos ir ET. Todėl manome, kad išmatų SCFA/mikrobiota gali turėti įtakos šeimininko žarnyno motorikai ir autonominės nervų sistemos funkcijai.
Tyrimo metu nustatyta, kad sumažėjęs išmatų trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) kiekis ET mėginiuose buvo susijęs su sumažėjusiu Faecalibacterium (susijusio su butiratu) ir Streptobacterium (susijusio su propionatu, butiratu ir izobutiratu) gausumu. Po FDR korekcijos šis ryšys išlieka reikšmingas. Faecalibacterium ir Streptobacterium yra SCFA gaminantys mikroorganizmai. Faecalibacterium yra žinoma kaip butiratą gaminantis mikroorganizmas36, o pagrindiniai Catenibacter fermentacijos produktai yra acetatas, butiratas ir pieno rūgštis37. Faecalibacterium buvo aptikta 100 % tiek ET, tiek HC grupių mėginiuose; vidutinis santykinis ET grupės gausumas buvo 2,06 %, o HC grupės – 3,28 % (LDA 3,870). Bakterijų kategorija buvo aptikta 21,6 % (8/37) HC grupės mėginiuose ir tik 1 ET grupės mėginyje (1/35). Streptobakterijų sumažėjimas ir neaptikimas ET mėginiuose taip pat gali rodyti koreliaciją su ligos patogeniškumu. Vidutinis santykinis Catenibacter rūšių gausumas HC grupėje buvo 0,07 % (LDA 2,129). Be to, pieno rūgšties bakterijos buvo susijusios su išmatų butirato pokyčiais (P = 0,016, P = 0,096 po FDR koregavimo), o artrito kandidatas buvo susijęs su izobutirato pokyčiais (P = 0,016, P = 0,072 po FDR koregavimo). Po FDR koregavimo išlieka tik koreliacijos tendencija, kuri nėra statistiškai reikšminga. Laktobacilos taip pat yra žinomos kaip SCFA (acto rūgšties, propiono rūgšties, izobutirinės rūgšties, sviesto rūgšties) gamintojos38, o Candidatus Arthromitus yra specifinis T helper 17 (Th17) ląstelių diferenciacijos induktorius, o Th1/2 ir Treg yra susiję su imunine pusiausvyra /Th1739. Naujausi tyrimai rodo, kad padidėjęs išmatų pseudoartrito lygis gali prisidėti prie gaubtinės žarnos uždegimo, žarnyno barjerinės disfunkcijos ir sisteminio uždegimo40. Clostridium trichoides kiekis buvo padidėjęs sergant ET, palyginti su PD. Nustatyta, kad Clostridium trichoides gausumas neigiamai koreliuoja su izovalerijono ir izosviesto rūgštimis. Po FDR koregavimo abu rodikliai išliko reikšmingi (P≥0,295). Clostridium pilosum yra bakterija, kuri, kaip žinoma, yra susijusi su uždegimu ir gali prisidėti prie žarnyno barjero disfunkcijos41. Ankstesniame mūsų tyrime buvo pranešta apie pacientų, sergančių ET8, žarnyno mikrobiotos pokyčius. Čia taip pat aprašome trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) pokyčius sergant ET ir nustatome ryšį tarp žarnyno disbiozės ir SCFA pokyčių. Sumažėjęs SCFA kiekis yra glaudžiai susijęs su žarnyno disbioze ir tremoro sunkumu sergant ET. Mūsų rezultatai rodo, kad žarnyno ir smegenų ašis gali atlikti svarbų vaidmenį ET patogenezėje, tačiau reikalingi tolesni tyrimai su gyvūnų modeliais.
Palyginti su pacientais, sergančiais Parkinsono liga (PD), pacientų, sergančių estrogenine liga (ES), išmatose yra mažesnis izovalerinės ir izosviesto rūgščių kiekis. Izovalerinės ir izosviesto rūgščių derinys nustatė ET sergant PL, kai AUC buvo 0,743 (95 % PI: 0,629–0,857), jautrumas – 74,3 %, o specifiškumas – 62,9 %, o tai rodo jų galimą vaidmenį kaip biožymenų ET diferencinėje diagnostikoje. Izovalerinės rūgšties kiekis išmatose buvo atvirkščiai koreliuojamas su FTM ir TETRAS balais. Izosviesto rūgšties kiekis išmatose buvo atvirkščiai koreliuojamas su FTM balais. Izosviesto rūgšties kiekio sumažėjimas buvo susijęs su katobakterijų gausos sumažėjimu. Apie izovalerinės ir izosviesto rūgščių funkcijas žinoma mažai. Ankstesnis tyrimas parodė, kad pelių kolonizavimas B. ovale padidino žarnyno trumpųjų riebalų rūgščių (įskaitant acetatą, propionatą, izobutiratą ir izovaleratą) kiekį ir žarnyno GABA koncentracijas, pabrėždamas žarnyno mikrobiotos ir žarnyno trumpųjų riebalų rūgščių / neurotransmiterių koncentracijų ryšį32. Įdomu tai, kad stebėti izobutirato rūgšties kiekiai buvo panašūs PD ir HC grupėse, tačiau skyrėsi ET ir PD (arba HC) grupėse. Izobutirato rūgštis leido atskirti ET ir PD, kai AUC buvo 0,718 (95 % PI: 0,599–0,836), ir identifikuoti ET ir NC, kai AUC buvo 0,655 (95 % PI: 0,525–0,786). Be to, izobutirato rūgšties kiekis koreliuoja su tremoro sunkumu, dar labiau sustiprindamas jos ryšį su ET. Klausimas, ar geriamoji izobutirato rūgštis gali sumažinti tremoro sunkumą pacientams, sergantiems ET, nusipelno tolesnio tyrimo.
Taigi, pacientams, sergantiems ET, išmatose esantis trumpųjų grandinės riebalų rūgščių (SCFA) kiekis yra sumažėjęs, ir tai susiję su ET klinikiniu sunkumu bei specifiniais žarnyno mikrobiotos pokyčiais. Išmatų propionatas, butiratas ir izobutiratas gali būti diagnostiniai ET biožymenys, o izobutiratas ir izovaleratas – diferenciniai ET diagnostiniai biožymenys. Išmatų izobutirato pokyčiai gali būti specifiškesni ET nei kitų trumpųjų grandinės riebalų rūgščių pokyčiai.
Mūsų tyrimas turi keletą apribojimų. Pirma, mitybos modeliai ir maisto pasirinkimai gali turėti įtakos mikrobiotos raiškai, reikalingos didesnės tyrimo imtys skirtingose ​​populiacijose, o būsimuose tyrimuose reikėtų įdiegti išsamias ir sistemingas mitybos apklausas, tokias kaip maisto vartojimo dažnumo klausimynai. Antra, skerspjūvio tyrimo dizainas neleidžia daryti jokių išvadų apie priežastinį ryšį tarp trumpųjų riebalų rūgščių (SCFA) ir estrogeninės limfomos (ES) ligos eigos. Reikalingi tolesni ilgalaikiai stebėjimo tyrimai, kurių metu būtų atliekami serijiniai išmatų SCFA matavimai. Trečia, išmatų SCFA kiekio diagnostinės ir diferencinės diagnostikos galimybės turėtų būti patvirtintos naudojant nepriklausomus ET, HC ir PD mėginius. Ateityje reikėtų ištirti daugiau nepriklausomų išmatų mėginių. Galiausiai, mūsų kohortos pacientai, sergantys PL, sirgo žymiai trumpiau nei pacientai, sergantys ET. Mes daugiausia sulyginome ET, PD ir HC pagal amžių, lytį ir KMI. Atsižvelgdami į ligos eigos skirtumą tarp ET ir PD grupių, mes taip pat ištyrėme 33 pacientus, sergančius ankstyva PL, ir 16 pacientų, sergančių ET (ligos trukmė ≤3 metai), kad galėtume tolimiau palyginti. SCFA skirtumai tarp grupių iš esmės atitiko mūsų pirminius duomenis. Be to, neradome koreliacijos tarp ligos trukmės ir SCFA pokyčių. Vis dėlto ateityje geriausia būtų įtraukti pacientus, sergančius PD ir ET ankstyvoje stadijoje, kai ligos trukmė trumpesnė, kad būtų galima atlikti patvirtinimą didesnėje imtyje.
Tyrimo protokolą patvirtino Ruijino ligoninės, susijusios su Šanchajaus Jiao Tong universiteto Medicinos mokykla, etikos komitetas (RHEC2018-243). Iš visų dalyvių gautas rašytinis informuotas sutikimas.
Nuo 2019 m. sausio iki 2022 m. gruodžio mėn. šiame tyrime dalyvavo 109 tiriamieji (37 ET, 37 PD ir 35 HC) iš Ruijino ligoninės Judėjimo sutrikimų centro klinikos, kuri yra Šanchajaus Jiao Tong universiteto Medicinos mokyklos filialas. Kriterijai buvo šie: (1) amžius 25–85 metai, (2) pacientams, sergantiems ET, diagnozė nustatyta pagal MDS darbo grupės kriterijus 42, o PD – pagal MDS kriterijus 43, (3) visi pacientai prieš mėginių surinkimą nevartojo vaistų nuo PD. (4) ET grupė prieš išmatų mėginių surinkimą vartojo tik β adrenoblokatorius arba nevartojo jokių susijusių vaistų. Taip pat buvo atrinkti HC pagal amžių, lytį ir kūno masės indeksą (KMI). Išskyrimo kriterijai buvo šie: (1) vegetarai, (2) prasta mityba, (3) lėtinės virškinamojo trakto ligos (įskaitant uždegiminę žarnyno ligą, skrandžio ar dvylikapirštės žarnos opas), (4) sunkios lėtinės ligos (įskaitant piktybinius navikus), širdies nepakankamumas, inkstų nepakankamumas, hematologinės ligos, (5) atlikta didelė virškinamojo trakto operacija, (6) lėtinis arba reguliarus jogurto vartojimas, (7) bet kokių probiotikų ar antibiotikų vartojimas 1 mėnesį, (8) lėtinis kortikosteroidų, protonų siurblio inhibitorių, statinų, metformino, imunosupresantų ar priešvėžinių vaistų vartojimas ir (9) sunkus kognityvinis sutrikimas, trukdantis klinikiniams tyrimams.
Visi tiriamieji pateikė ligos istoriją, svorio ir ūgio informaciją KMI apskaičiuoti, jiems buvo atliktas neurologinis tyrimas ir klinikinis įvertinimas, pavyzdžiui, Hamiltono nerimo vertinimo skalės (HAMA) 44 nerimo balas, Hamiltono depresijos vertinimo skalės-17 balas (HAMD-17) 45, depresija, vidurių užkietėjimo sunkumas naudojant Wexnerio vidurių užkietėjimo skalę 46 ir Bristolio išmatų skalę 47 bei kognityvinė veikla naudojant Mini psichinės būklės tyrimą (MMSE) 48. Parkinsono ligos autonominių simptomų vertinimo skalė (SCOPA-AUT) 49 tirė autonominės nervų sistemos disfunkciją pacientams, sergantiems essentialine edema ir Parkinsono liga. Fana-Tolos-Marino klinikinio tremoro vertinimo skalė (FTM) ir esminio tremoro vertinimo skalė (TETRAS) 50 buvo tirti pacientams, sergantiems essentialine edema; Kinsono ligos vertinimo skalė (MDS-), kurią remia Jungtinė Parkinsono ligos asociacija; UPDRS 51 versija ir Hoehn ir Yahr (HY) 52 versija.
Kiekvieno dalyvio buvo paprašyta ryte surinkti išmatų mėginį, naudojant išmatų surinkimo indą. Prieš apdorojimą indus perkelkite ant ledo ir laikykite -80 °C temperatūroje. SCFA analizė atlikta pagal įprastinę „Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.“ veiklą. Iš kiekvieno tiriamojo buvo surinkta 400 mg šviežių išmatų mėginių, kurie buvo analizuojami naudojant SCFA po sumalimo ir ultragarso apdorojimo. Atrinktos SCFA išmatose buvo analizuojamos naudojant dujų chromatografijos-masės spektrometrijos (GC-MS) ir skysčių chromatografijos-tandeminės MS (LC-MS/MS) metodus.
DNR buvo išskirta iš 200 mg mėginių naudojant „QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit“ (QIAGEN, Hildenas, Vokietija) pagal gamintojo instrukcijas. Mikrobinė sudėtis buvo nustatyta sekvenuojant 16S rRNR geną DNR, išskirtoje iš išmatų, amplifikuojant V3-V4 sritį. DNR buvo tiriama paleidžiant mėginį 1,2 % agarozės gelyje. 16S rRNR geno polimerazės grandininės reakcijos (PGR) amplifikacija buvo atlikta naudojant universalius bakterinius pradmenis (357 F ir 806 R) ir dviejų pakopų amplikonų biblioteką, sukonstruotą „Novaseq“ platformoje.
Tolydieji kintamieji išreiškiami kaip vidurkis ± standartinis nuokrypis, o kategoriniai kintamieji – skaičiais ir procentais. Dispersijų homogeniškumui patikrinti naudojome Levene'o testą. Palyginimai atlikti naudojant dvipusius t testus arba dispersinę analizę (ANOVA), jei kintamieji buvo normaliai pasiskirstę, ir neparametrinius Mann-Whitney U testus, jei buvo pažeistos normalumo arba homoskedastiškumo prielaidos. Modelio diagnostiniam našumui kiekybiškai įvertinti ir SCFA gebėjimui atskirti pacientus, sergančius estrogenine hiperpigmentacija (ES), nuo tų, kurie serga kepenų liga ar Parkinsono liga, ištirti naudojome plotą po imtuvo veikimo charakteristikos (ROC) kreive (AUC). Norėdami ištirti SCFA ir klinikinio sunkumo ryšį, naudojome Spearmano koreliacijos analizę. Statistinė analizė atlikta naudojant SPSS programinę įrangą (22.0 versija; SPSS Inc., Čikaga, IL), kai reikšmingumo lygis (įskaitant P reikšmę ir FDR-P) buvo nustatytas ties 0,05 (dvipusis).
16S sekos buvo analizuojamos naudojant „Trimmomatic“ (0.35 versija), „Flash“ (1.2.11 versija), „UPARSE“ (v8.1.1756 versija), „mothur“ (1.33.3 versija) ir „R“ (3.6.3 versija) programinę įrangą. Neapdoroti 16S rRNR genų duomenys buvo apdoroti naudojant UPARSE, siekiant sugeneruoti veikiančius taksonominius vienetus (OTU) su 97 % identiškumu. Taksonomijos buvo nurodytos naudojant „Silva 128“ kaip etaloninę duomenų bazę. Tolesnei analizei buvo pasirinktas bendras santykinio gausumo duomenų lygis. Palyginimams tarp grupių (ET vs. HC, ET vs. PD) buvo naudojama tiesinė diskriminantinė analizė (LDA) ir efekto dydžio analizė (LEfSE), kai α riba buvo 0,05, o efekto dydžio riba – 2,0. LEfSE analizės būdu identifikuotos diskriminantinės gentys buvo toliau naudojamos Spearmano koreliacijos SCFA analizei.
Daugiau informacijos apie tyrimo dizainą rasite su šiuo straipsniu susijusioje Gamtos tyrimų ataskaitos santraukoje.
Neapdoroti 16S sekoskaitos duomenys saugomi Nacionalinio biotechnologijų informacijos centro (NCBI) „BioProject“ duomenų bazėje (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Kiti svarbūs duomenys, pavyzdžiui, apie mokslinį bendradarbiavimą ir akademinius mainus vykdant išsamius mokslinių tyrimų projektus, pateikiami atitinkamam autoriui pateikus pagrįstą prašymą. Duomenų perdavimas trečiosioms šalims be mūsų sutikimo draudžiamas.
Atvirojo kodo kodas tik su „Trimmomatic“ (0.35 versija), „Flash“ (1.2.11 versija), „UPARSE“ (v8.1.1756 versija), „mothur“ (1.33.3 versija) ir „R“ (3.6.3 versija) deriniu, naudojant numatytuosius nustatymus arba skyrių „Metodas“. Papildoma paaiškinanti informacija gali būti pateikta atitinkamam autoriui, pateikus pagrįstą prašymą.
Pradeep S ir Mehanna R. Virškinimo trakto sutrikimai, sergant hiperkinetiniais judėjimo sutrikimais ir ataksija. Susiję su Parkinsono liga. Sumišimas. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED ir Faust, PL Esencinio tremoro patologija: neurodegeneracija ir neuroninių jungčių reorganizacija. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Ar esencialinis tremoras yra pirminis GABA disfunkcijos sutrikimas? Taip. tarptautiškumas. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ ir Katara DP Žarnyno ir smegenų ašis: du signalizacijos būdai sergant Parkinsono liga. Ląstelių molekulės. Neurobiologija. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobiotos-smegenų-žarnyno ašis ir neurodegeneracinės ligos. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR ir He, XX. Išmatų mikrobiotos transplantacija vienu metu pagerina esencinį tremorą ir dirgliosios žarnos sindromą pacientams. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. ir kt. Specifiniai žarnyno mikrobiotos pokyčiai sergant esenciniu tremoru ir jų diferenciacija nuo Parkinsono ligos. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J ir Wang D. Svarbus mikrobiotos vaidmuo reguliuojant neuroninius-glijinius-epitelinius vienetus. Atsparumas infekcijoms. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. ir kt. Dvylikapirštės žarnos alfa-sinukleino ir žarnyno gliozės patologija progresuojančioje Parkinsono ligoje. judėjimas. sumišimas. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. ir kt. Antikūnai prieš alfa-sinukleiną 5G4 atpažįsta akivaizdžią Parkinsono ligą ir prodrominę Parkinsono ligą gaubtinės žarnos gleivinėje. judesys. sumišimas. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M. ir Fasano A. Esencinio tremoro ir Parkinsono ligos sutapimas. Susijęs su Parkinsono liga. Sumišimas. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR ir kt. Žarnyno mikrobiota moduliuoja motorikos sutrikimus ir neurouždegimą Parkinsono ligos modeliuose. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM ir kt. Trumpųjų grandinių riebalų rūgštys ir žarnyno mikrobiota skiriasi tarp pacientų, sergančių Parkinsono liga, ir atitinkamo amžiaus kontrolinės grupės. Susiję su Parkinsono liga. sumišimas. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E ir Elinav E. Metabolitai, kuriuos reguliuoja mikrobiomas šeimininko imuninėje sąsajoje. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).