Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Vérsi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun hasil anu pangsaéna, kami nyarankeun nganggo vérsi browser anjeun anu langkung énggal (atanapi mareuman modeu kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami nampilkeun situs ieu tanpa gaya atanapi JavaScript.
Diagnosis awal tremor ésénsial (ET) tiasa nangtang, khususna nalika dibédakeun tina kontrol séhat (HC) sareng panyakit Parkinson (PD). Anyar-anyar ieu, analisis sampel tai pikeun mikrobiota peujit sareng metabolitna parantos nyayogikeun metode anyar pikeun mendakan biomarker anyar panyakit neurodegeneratif. Asam lemak ranté pondok (SCFA), salaku metabolit utama flora peujit, dikirangan dina tai dina PD. Nanging, SCFA tai teu acan kantos ditalungtik dina ET. Kami ngagaduhan tujuan pikeun nalungtik tingkat SCFA tai dina ET, meunteun hubunganana sareng gejala klinis sareng mikrobiota peujit, sareng nangtukeun poténsi kamampuan diagnostikna. SCFA tai sareng mikrobiota peujit diukur dina 37 ET, 37 PD anyar, sareng 35 HC. Kabebeng, disfungsi otonom, sareng parahna tremor ditaksir nganggo skala. Tingkat propionat, butirat, sareng isobutirat tai langkung handap dina ET tibatan dina HC. Kombinasi asam propionat, butirat, sareng isobutirat ngabédakeun ET ti HC kalayan AUC 0,751 (95% CI: 0,634–0,867). Kadar asam isovalerat fekal sareng asam isobutirat langkung handap dina ET tibatan dina PD. Asam isovalerat sareng asam isobutirat ngabédakeun antara ET sareng PD kalayan AUC 0,743 (95% CI: 0,629–0,857). Propionate fekal aya hubunganana sacara tibalik sareng kabebeng sareng disfungsi otonom. Asam isobutirat sareng asam isovalerat aya hubunganana sacara tibalik sareng parahna tremor. Panurunan SCFA fekal aya hubunganana sareng panurunan jumlah Faecalibacterium sareng Streptobacterium dina ET. Ku kituna, eusi SCFA dina feses nurun dina ET sareng aya hubunganana sareng parahna gambaran klinis sareng parobihan dina mikrobiota peujit. Propionate feses, butirat, isobutirat, sareng isovalerat tiasa janten biomarker diagnostik sareng diferensial anu poténsial pikeun ET.
Tremor ésénsial (ET) nyaéta gangguan neurodegeneratif kronis progresif anu dicirikeun utamina ku tremor dina ékstrémitas luhur, anu ogé tiasa mangaruhan bagian awak anu sanés sapertos sirah, pita sora, sareng ékstrémitas handap 1. Fitur klinis ET henteu ngan ukur gejala motorik tapi ogé sababaraha tanda non-motorik, kalebet panyakit gastrointestinal 2. Seueur panilitian anu parantos dilakukeun pikeun nalungtik ciri patologis sareng fisiologis tremor ésénsial, tapi mékanisme patofisiologis anu jelas henteu acan diidentifikasi 3,4; Panilitian anyar nunjukkeun yén disfungsi sumbu mikrobiota-usus-otak tiasa nyumbang kana panyakit neurodegeneratif, sareng aya bukti anu ningkat pikeun hubungan dua arah poténsial antara mikrobiota peujit sareng panyakit neurodegeneratif 5,6. Khususna, dina hiji laporan kasus, transplantasi mikrobiota fecal ningkatkeun tremor ésénsial sareng sindrom bowel gampang ambek dina pasien, anu tiasa nunjukkeun hubungan anu caket antara mikrobiota peujit sareng tremor ésénsial. Salaku tambahan, kami ogé mendakan parobihan khusus dina mikrobiota peujit dina pasien ET, anu ngadukung pisan peran penting disbiosis peujit dina ET8.
Ngeunaan disbiosis peujit dina panyakit neurodegeneratif, PD mangrupikeun anu paling seueur ditalungtik5. Mikrobiota anu henteu saimbang tiasa ningkatkeun permeabilitas peujit sareng ngaktipkeun glia peujit, anu ngarah kana alfa-sinukleinopati9,10,11. PD sareng ET ngabagi sababaraha fitur umum, sapertos frékuénsi tremor anu sami dina pasien ET sareng PD, tremor istirahat anu tumpang tindih (tremor khas dina PD), sareng tremor postural (seuseueurna kapanggih dina pasien ET), janten hésé pikeun ngabédakeunana. tahap awal 12. Ku alatan éta, urang kedah muka jandela anu mangpaat pikeun ngabédakeun antara ET sareng PD. Dina kontéks ieu, nalungtik disbiosis peujit khusus sareng parobahan metabolit anu aya hubunganana dina ET sareng ngaidentipikasi bédana tina PD tiasa janten biomarker poténsial pikeun diagnosis sareng diagnosis diferensial ET.
Asam lemak ranté pondok (SCFA) nyaéta metabolit utama anu dihasilkeun ku fermentasi baktéri peujit tina serat pangan sareng dianggap maénkeun peran penting dina interaksi peujit-otak13,14. SCFA dicandak ku sél usus besar sareng diangkut ka ati ngaliwatan sistem véna portal, sareng sababaraha SCFA lebet kana sirkulasi sistemik. SCFA gaduh pangaruh lokal dina ngajaga integritas panghalang peujit sareng ningkatkeun imunitas bawaan dina mukosa peujit15. Éta ogé gaduh pangaruh jangka panjang dina panghalang getih-otak (BBB) ​​​​ku cara ngarangsang protéin sambungan pageuh sareng ngaktipkeun neuron ku cara ngarangsang reséptor gandeng protéin G (GPCR) pikeun meuntas BBB16. Asetat, propionat, sareng butirat mangrupikeun SCFA anu paling seueur dina usus besar. Panilitian sateuacana parantos nunjukkeun panurunan tingkat asam asetat, propionat sareng butirat dina tai dina pasien anu kaserang panyakit Parkinson17. Nanging, tingkat SCFA dina tai teu acan kantos ditalungtik dina pasien anu kaserang ET.
Ku kituna, panilitian kami ditujukeun pikeun ngaidentipikasi parobahan spésifik dina SCFA fecal dina pasien ET sareng bédana ti pasien PD, meunteun hubungan SCFA fecal sareng gejala klinis ET sareng mikrobiota peujit, ogé nangtukeun poténsi kamampuan diagnostik sareng diagnostik diferensial tina sampel fecal. KZhK. Pikeun ngatasi faktor-faktor anu ngabingungkeun anu aya hubunganana sareng ubar anti-PD, kami milih pasien anu ngagaduhan panyakit Parkinson anu nembé muncul salaku kontrol panyakit.
Karakteristik démografis sareng klinis tina 37 ET, 37 PD, sareng 35 HC diringkeskeun dina Tabel 1. ET, PD, sareng HC dicocogkeun dumasar kana umur, jenis kelamin, sareng BMI. Tilu kelompok éta ogé ngagaduhan proporsi anu sami dina ngaroko, nginum alkohol sareng nginum kopi sareng téh. Skor Wexner (P = 0,004) sareng skor HAMD-17 (P = 0,001) tina kelompok PD langkung luhur tibatan kelompok HC, sareng skor HAMA (P = 0,011) sareng skor HAMD-17 (P = 0,011) tina kelompok ET langkung luhur tibatan kelompok HC. Perjalanan panyakit dina kelompok ET langkung lami tibatan dina kelompok PD (P<0,001).
Aya béda anu signifikan dina kadar asam propionat fekal (P = 0,023), asam asetat (P = 0,039), asam butirat (P = 0,020), asam isovalerat (P = 0,045), sareng asam isobutirat (P = 0,015) dina tai. Dina analisis post hoc salajengna, kadar asam propionat (P = 0,023), asam butirat (P = 0,007), sareng asam isobutirat (P = 0,040) dina kelompok ET sacara signifikan langkung handap tibatan kelompok HC. Pasén anu ngagaduhan ET ngagaduhan kadar isovalerat (P = 0,014) sareng isobutirat (P = 0,005) anu langkung handap tibatan pasén anu ngagaduhan PD. Salian ti éta, kadar asam propionat feses (P = 0,013), asam asetat (P = 0,016), sareng asam butirat (P = 0,041) langkung handap dina pasien PD tibatan pasien CC (Gambar 1 sareng Tabel Tambahan 1).
ag ngagambarkeun babandingan kelompok asam propionat, asam asetat, asam butirat, asam isovalerat, asam valerat, asam kaproat sareng asam isobutirat. Aya béda anu signifikan dina kadar asam propionat fekal, asam asetat, asam butirat, asam isovalerat sareng asam isobutirat antara tilu kelompok. Tremor ésénsial ET, panyakit Parkinson, kontrol HC séhat, SCFA. Béda anu signifikan dituduhkeun ku *P < 0,05 sareng **P < 0,01.
Nginget bédana dina perjalanan panyakit antara grup ET sareng grup PD, kami nalungtik 33 pasien anu ngagaduhan PD awal sareng 16 pasien anu ngagaduhan ET (jalan panyakit <3 taun) pikeun babandingan salajengna (Tabel Tambahan 2). Hasilna nunjukkeun yén eusi asam propionat fekal ET sacara signifikan langkung handap tibatan HA (P = 0,015). Bédana antara ET sareng HC pikeun asam butirat sareng asam isobutirat henteu signifikan, tapi tren masih katingali (P = 0,082). Kadar isobutirat fekal sacara signifikan langkung handap dina pasien anu ngagaduhan ET dibandingkeun sareng pasien anu ngagaduhan PD (P = 0,030). Bédana antara ET sareng PD asam isovalerat henteu signifikan, tapi masih aya tren (P = 0,084). Asam propionat (P = 0,023), asam asetat (P = 0,020), sareng asam butirat (P = 0,044) sacara signifikan langkung handap dina pasien PD tibatan pasien HC. Hasil ieu (Gambar Tambahan 1) umumna saluyu sareng hasil utama. Bédana hasil antara sampel sakabéhna sareng subgrup pasien awal tiasa disababkeun ku ukuran sampel anu langkung alit dina subgrup, anu ngahasilkeun kakuatan statistik data anu langkung handap.
Salajengna urang nalungtik naha kadar SCFA feses tiasa ngabédakeun pasién ET ti pasién CU atanapi PD. Numutkeun analisis ROC, bédana AUC kadar propionat nyaéta 0,668 (95% CI: 0,538-0,797), anu ngamungkinkeun pikeun ngabédakeun pasién ET ti HC. Pasién ET sareng GC tiasa dibédakeun ku kadar butirat kalayan AUC 0,685 (95% CI: 0,556–0,814). Béda dina kadar asam isobutirat tiasa ngabédakeun pasién ET ti HC kalayan AUC 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Nalika ngagabungkeun kadar propionat, butirat, sareng isobutirat, AUC anu langkung luhur nyaéta 0,751 (95% CI: 0,634–0,867) diala kalayan sensitivitas 74,3% sareng spésifisitas 72,9% (Gambar 2a). Pikeun ngabédakeun antara pasien ET sareng PD, AUC pikeun kadar asam isovalerat nyaéta 0,700 (95% CI: 0,579–0,822) sareng pikeun kadar asam isobutirat nyaéta 0,718 (95% CI: 0,599–0,836). Kombinasi kadar asam isovalerat sareng asam isobutirat ngagaduhan AUC anu langkung luhur nyaéta 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), sensitivitas 74,3% sareng spésifisitas 62,9% (Gambar 2b). Salian ti éta, urang nalungtik naha kadar SCFA dina tai pasien anu kaserang panyakit Parkinson béda ti kontrol. Numutkeun analisis ROC, AUC pikeun ngaidentipikasi pasien anu kaserang PD dumasar kana bédana kadar asam propionat nyaéta 0,687 (95% CI: 0,559-0,814), kalayan sensitivitas 68,6% sareng spésifisitas 68,7%. Béda dina kadar asetat tiasa ngabédakeun pasien PD ti HC kalayan AUC 0,674 (95% CI: 0,542–0,805). Pasien anu kaserang PD tiasa dibédakeun ti CU ngan ukur ku kadar butirat kalayan AUC 0,651 (95% CI: 0,515–0,787). Nalika ngagabungkeun kadar propionat, asetat sareng butirat, AUC 0,682 (95% CI: 0,553–0,811) diala (Gambar 2c).
diskriminasi ku Garéja Ortodoks Rusia ngalawan ET sareng HC; b diskriminasi ROC ngalawan ET sareng PD; c diskriminasi ROC ngalawan PD sareng HC; tremor ésénsial ET, panyakit Parkinson, kontrol HC séhat, SCFA.
Dina pasien ET, kadar asam isobutirat fekal berkorelasi négatif sareng skor FTM (r = -0,349, P = 0,034), sareng kadar asam isovalerat fekal berkorelasi négatif sareng skor FTM (r = -0,421, P = 0,001) sareng skor TETRAS. (r = -0,382, P = 0,020). Dina pasien ET sareng PD, kadar propionat fekal berkorelasi négatif sareng skor SCOPA-AUT (r = −0,236, P = 0,043) (Gambar 3 sareng Tabel Tambahan 3). Teu aya korelasi anu signifikan antara perjalanan panyakit sareng SCFA boh dina grup ET (P ≥ 0,161) atanapi grup PD (P ≥ 0,246) (Tabel Tambahan 4). Dina pasien PD, kadar asam kaproat fekal berkorelasi positif sareng skor MDS-UPDRS (r = 0,335, P = 0,042). Di sakumna pamilon, kadar propionat fekal (r = −0,230, P = 0,016) sareng asetat (r = −0,210, P = 0,029) berkorelasi négatif sareng skor Wexner (Gambar 3 sareng Tabel Tambahan 3).
Kadar asam isobutirat feses berkorelasi négatif sareng skor FTM, asam isovalerat berkorelasi négatif sareng skor FTM sareng TETRAS, asam propionat berkorelasi négatif sareng skor SCOPA-AUT, asam kaproat berkorelasi positif sareng skor MDS-UPDRS, sareng asam propionat berkorelasi négatif sareng skor FTM sareng TETRAS. TETRAS sareng asam asetat berkorelasi négatif sareng skor Wexner. Versi anu disponsoran ku Asosiasi MDS-UPDRS tina Skala Rating Panyakit Parkinson Terpadu, Pemeriksaan Keadaan Mini-Mental MMSE, Skala Rating Depresi Hamilton HAMD-17, 17 item, Skala Rating Kahariwang Hamilton HAMA, tahapan HY Hoehn sareng Yahr, SCFA, Skala Hasil Gejala Otonom Panyakit Parkinson AUT SCOPA – AUT, Skala Rating Tremor Klinis FTM Fana-Tolosa-Marin, Skala Rating Tremor Ésénsial TETRAS Research Group (TRG). Béda anu signifikan dituduhkeun ku *P < 0,05 sareng **P < 0,01.
Kami salajengna nalungtik sifat diskriminatif mikrobiota peujit nganggo analisis LEfSE sareng milih tingkat data kaayaanana relatif genus pikeun analisis salajengna. Babandingan dilakukeun antara ET sareng HC sareng antara ET sareng PD. Analisis korélasi Spearman teras dilakukeun kana kaayaanana relatif mikrobiota peujit sareng tingkat SCFA fecal dina dua kelompok babandingan.
Faecalibacterium (berkorelasi sareng asam butirat, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (berkorelasi sareng asam butirat, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (berkorelasi sareng asam propionat, r = 0,327) aya dina analisis ET sareng CA. , P = 0,005; berkorelasi sareng asam butirat, r = 0,374, P = 0,001; berkorelasi sareng asam isobutirat, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (berkorelasi sareng asam propionat, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (berkorelasi sareng propionat, r = 0,249, P = 0,035), sareng Candidatus Arthromitus (berkorelasi sareng asam isobutirat, r = 0,302, P = 0,010) nurun dina ET sareng berkorelasi positif sareng tingkat SCFA fecal. Nanging, kaayaan Stenotropomonas ningkat dina ET sareng berkorelasi négatif sareng tingkat isobutirat fecal (r = -0,250, P = 0,034). Saatos panyesuaian FDR, ngan ukur korelasi antara Faecalibacterium, Catenibacter, sareng SCFA anu tetep signifikan (P ≤ 0,045) (Gambar 4 sareng Tabel Tambahan 5).
Analisis korelasi ET sareng HC. Saatos panyesuaian FDR, seueurna Faecalibacterium (positip pakait sareng butirat) sareng Streptobacterium (positip pakait sareng propionat, butirat, sareng isobutirat) kapendak ngirang dina ET sareng positip pakait sareng tingkat SCFA fecal. b Analisis korelasi ET sareng PD. Saatos panyesuaian FDR, teu aya hubungan anu signifikan anu kapendak. Tremor ésénsial ET, panyakit Parkinson, kontrol HC séhat, SCFA. Béda anu signifikan dituduhkeun ku *P < 0,05 sareng **P < 0,01.
Nalika nganalisis ET dibandingkeun sareng PD, Clostridium trichophyton kapanggih ningkat dina ET sareng aya hubunganana sareng asam isovalerat feses (r = -0,238, P = 0,041) sareng asam isobutirat (r = -0,257, P = 0,027). ). Saatos panyesuaian FDR, boh duanana tetep signifikan (P≥0,295) (Gambar 4 sareng Tabel Tambahan 5).
Panilitian ieu mangrupikeun panilitian komprehensif anu nalungtik tingkat SCFA fecal sareng ngahubungkeunana sareng parobahan mikrobiota peujit sareng parahna gejala dina pasien ET dibandingkeun sareng pasien CU sareng PD. Kami mendakan yén tingkat SCFA fecal turun dina pasien ET sareng aya hubunganana sareng parahna klinis sareng parobahan khusus dina mikrobiota peujit. Tingkat fecal kumulatif asam lemak ranté pondok (SCFA) ngabédakeun ET tina GC sareng PD.
Dibandingkeun sareng pasien GC, pasien ET ngagaduhan tingkat asam propionat, butirat, sareng isobutirat dina tai anu langkung handap. Kombinasi asam propionat, butirat, sareng isobutirat ngabédakeun ET sareng HC kalayan AUC 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), sensitivitas 74,3% sareng spésifisitas 72,9%, nunjukkeun panggunaanana salaku biomarker diagnostik pikeun peran poténsial ET. Analisis salajengna nunjukkeun yén tingkat asam propionat tai berkorelasi négatif sareng skor Wexner sareng skor SCOPA-AUT. Tingkat asam isobutirat tai berkorelasi tibalik sareng skor FTM. Di sisi anu sanés, panurunan tingkat butirat dina ET aya hubunganana sareng panurunan dina jumlah mikrobiota penghasil SCFA, Faecalibacterium, sareng Categorybacter. Salaku tambahan, panurunan dina jumlah Catenibacter dina ET ogé aya hubunganana sareng panurunan tingkat asam propionat sareng isobutirat tai.
Kaseueuran SCFA anu dihasilkeun dina usus besar dicandak ku kolonosit utamina ngalangkungan transporter monokarboksilat anu gumantung kana H+ atanapi natrium. Asam lemak ranté pondok anu diserep dianggo salaku sumber énergi pikeun kolonosit, sedengkeun anu henteu dimetabolisme dina kolonosit diangkut kana sirkulasi portal 18. SCFA tiasa mangaruhan motilitas peujit, ningkatkeun fungsi panghalang peujit, sareng mangaruhan métabolisme sareng imunitas host 19. Sateuacanna kapanggih yén konsentrasi fecal butirat, asetat, sareng propionat turun dina pasien PD dibandingkeun sareng HCs17, anu saluyu sareng hasil panilitian kami. Panilitian kami mendakan panurunan SCFA dina pasien ET, tapi sakedik anu dipikanyaho ngeunaan peran SCFA dina patologi ET. Butirat sareng propionat tiasa ngabeungkeut GPCR sareng mangaruhan sinyal anu gumantung kana GPCR sapertos sinyal MAPK sareng NF-κB20. Konsép dasar sumbu peujit-otak nyaéta SCFA anu disékrésikeun ku mikroba peujit tiasa mangaruhan sinyal host, sahingga mangaruhan fungsi peujit sareng uteuk. Kusabab butirat sareng propionat gaduh pangaruh inhibisi anu kuat kana aktivitas histon deasetilase (HDAC)21 sareng butirat ogé tiasa bertindak salaku ligan pikeun faktor transkripsi, éta gaduh pangaruh anu lega kana métabolisme host, diferensiasi sareng proliferasi, utamina kusabab pangaruhna kana régulasi gén22. Dumasar kana bukti tina SCFA sareng panyakit neurodegeneratif, butirat dianggap calon terapi kusabab kamampuanna pikeun ngabenerkeun aktivitas HDAC anu kaganggu, anu tiasa ngamediasi maotna neuron dopaminergik dina PD23,24,25. Panilitian sato ogé parantos nunjukkeun kamampuan asam butirat pikeun nyegah degenerasi neuron dopaminergik sareng ningkatkeun gangguan gerakan dina modél PD26,27. Asam propionat parantos kapendak pikeun ngawatesan réspon radang sareng ngajaga integritas BBB28,29. Panilitian parantos nunjukkeun yén asam propionat ningkatkeun salametna neuron dopaminergik salaku réspon kana toksisitas rotenone dina modél PD 30 sareng yén administrasi oral asam propionat nyalametkeun leungitna neuron dopaminergik sareng defisit motor dina beurit anu ngagaduhan PD 31. Saeutik anu dipikanyaho ngeunaan fungsi asam isobutirat. Nanging, panilitian anyar mendakan yén kolonisasi beurit nganggo B. ovale ningkatkeun eusi SCFA peujit (kalebet asetat, propionat, isobutirat, sareng isovalerat) sareng konsentrasi GABA peujit, anu nunjukkeun yén aya hubungan anu parantos ditetepkeun antara mikrobiota peujit sareng konsentrasi neurotransmiter SCFA peujit32. Dina ET, parobahan patologis abnormal dina cerebellum kalebet parobahan dina akson sareng dendrit sél Purkinje, pamindahan sareng leungitna sél Purkinje, parobahan dina akson sél karanjang, abnormalitas dina sambungan serat naék sareng distribusi sél Purkinje, sareng parobahan dina reséptor GABA dina tulang dentate. nukleus, anu nyababkeun panurunan kaluaran GABAergic tina cerebellum3,4,33. Teu acan jelas naha SCFA aya hubunganana sareng neurodegenerasi sél Purkinje sareng panurunan produksi GABA cerebellar. Hasil kami nunjukkeun hubungan anu kuat antara SCFA sareng ET, tapi desain panilitian cross-sectional henteu ngamungkinkeun kacindekan ngeunaan hubungan kausal antara SCFA sareng prosés panyakit ET; Diperlukeun studi tindak lanjut longitudinal salajengna, kalebet pangukuran serial SCFA feses, ogé studi sato anu nalungtik mékanisme.
SCFA dipercaya bisa ngarangsang kontraktilitas otot polos kolon34. Kurangna SCFA bakal nganyenyerikeun gejala kabebeng, sareng suplementasi SCFA tiasa ningkatkeun gejala kabebeng PD35. Hasil panilitian kami ogé nunjukkeun hubungan anu signifikan antara panurunan eusi SCFA feses sareng paningkatan kabebeng sareng disfungsi otonom dina pasien ET. Hiji laporan kasus mendakan yén transplantasi mikrobiota ningkatkeun tremor ésénsial sareng sindrom bowel gampang ambek dina pasien 7, anu langkung nunjukkeun hubungan anu caket antara mikrobiota peujit sareng ET. Ku alatan éta, kami yakin yén SCFA/mikrobiota feses tiasa mangaruhan motilitas peujit host sareng fungsi sistem saraf otonom.
Panilitian ieu mendakan yén panurunan kadar SCFA feses dina ET aya hubunganana sareng panurunan jumlah Faecalibacterium (anu aya hubunganana sareng butirat) sareng Streptobacterium (anu aya hubunganana sareng propionat, butirat, sareng isobutirat). Saatos koreksi FDR, hubungan ieu tetep signifikan. Faecalibacterium sareng Streptobacterium nyaéta mikroorganisme anu ngahasilkeun SCFA. Faecalibacterium dipikanyaho salaku mikroorganisme anu ngahasilkeun butirat36, sedengkeun produk utama fermentasi Catenibacter nyaéta asetat, butirat sareng asam laktat37. Faecalibacterium dideteksi dina 100% tina kelompok ET sareng HC; jumlah relatif median kelompok ET nyaéta 2,06% sareng kelompok HC nyaéta 3,28% (LDA 3,870). Baktéri kategori dideteksi dina 21,6% (8/37) tina kelompok HC sareng ngan ukur dina 1 sampel kelompok ET (1/35). Panurunan sareng teu tiasa dideteksina streptobacteria dina ET ogé tiasa nunjukkeun korélasi sareng patogénisitas panyakit. Rata-rata jumlah spésiés Catenibacter dina grup HC nyaéta 0,07% (LDA 2,129). Salian ti éta, baktéri asam laktat aya hubunganana sareng parobahan dina butirat fecal (P = 0,016, P = 0,096 saatos panyesuaian FDR), sareng calon radang sendi aya hubunganana sareng parobahan dina isobutirat (P = 0,016, P = 0,072 saatos panyesuaian FDR). Saatos koréksi FDR, ngan ukur tren korélasi anu tetep, anu henteu signifikan sacara statistik. Lactobacilli ogé dipikanyaho salaku produsen SCFA (asam asetat, asam propionat, asam isobutirat, asam butirat) 38 sareng Candidatus Arthromitus mangrupikeun induser spésifik diferensiasi sél T helper 17 (Th17), kalayan Th1/2 sareng Tregs aya hubunganana sareng kasaimbangan imun /Th1739. Hiji panilitian anyar nunjukkeun yén tingkat pseudoarthritis fecal anu luhur tiasa nyumbang kana peradangan kolon, disfungsi panghalang peujit, sareng peradangan sistemik 40. Tingkat Clostridium trichoides ningkat dina ET dibandingkeun sareng PD. Kaayaan Clostridium trichoides kapanggih aya hubunganana sacara négatif sareng asam isovalerat sareng asam isobutirat. Saatos panyesuaian FDR, duanana tetep signifikan (P≥0,295). Clostridium pilosum mangrupikeun baktéri anu dipikanyaho aya hubunganana sareng peradangan sareng tiasa nyumbang kana disfungsi panghalang peujit 41. Panilitian kami sateuacanna ngalaporkeun parobahan dina mikrobiota peujit pasien anu ngagaduhan ET8. Di dieu kami ogé ngalaporkeun parobahan dina SCFA dina ET sareng ngaidentipikasi hubungan antara disbiosis peujit sareng parobahan dina SCFA. Panurunan tingkat SCFA raket patalina sareng disbiosis peujit sareng parahna tremor dina ET. Hasil kami nunjukkeun yén sumbu peujit-otak tiasa maénkeun peran penting dina patogenesis ET, tapi panilitian salajengna dina modél sato diperyogikeun.
Dibandingkeun sareng pasien PD, pasien ET ngagaduhan tingkat asam isovalerat sareng isobutirat anu langkung handap dina tai na. Kombinasi asam isovalerat sareng asam isobutirat ngaidéntifikasi ET dina PD kalayan AUC 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), sensitivitas 74,3% sareng spésifisitas 62,9%, nunjukkeun peran poténsialna salaku biomarker dina diagnosis diferensial ET. . Kadar asam isovalerat fekal berkorelasi tibalik sareng skor FTM sareng TETRAS. Kadar asam isobutirat fekal berkorelasi tibalik sareng skor FTM. Panurunan kadar asam isobutirat aya hubunganana sareng panurunan jumlah katobakteri. Saeutik anu dipikanyaho ngeunaan fungsi asam isovalerat sareng asam isobutirat. Panilitian sateuacanna nunjukkeun yén kolonisasi beurit nganggo B. ovale ningkatkeun jumlah SCFA peujit (kalebet asetat, propionat, isobutirat, sareng isovalerat) sareng konsentrasi GABA peujit, anu nunjukkeun hubungan peujit antara mikrobiota sareng konsentrasi SCFA/neurotransmitter peujit32. Anu pikaresepeun, kadar asam isobutirat anu dititénan sami antara kelompok PD sareng HC, tapi béda antara kelompok ET sareng PD (atanapi HC). Asam isobutirat tiasa ngabédakeun antara ET sareng PD kalayan AUC 0,718 (95% CI: 0,599–0,836) sareng ngaidentipikasi ET sareng NC kalayan AUC 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Salaku tambahan, kadar asam isobutirat berkorelasi sareng parahna tremor, anu langkung nguatkeun hubunganana sareng ET. Patarosan naha asam isobutirat oral tiasa ngirangan parahna tremor dina pasien anu ngagaduhan ET pantes dikaji langkung lanjut.
Ku kituna, eusi SCFA fecal ngurangan dina pasien ET sareng aya hubunganana sareng parahna klinis ET sareng parobahan khusus dina mikrobiota peujit. Propionat fecal, butirat, sareng isobutirat tiasa janten biomarker diagnostik pikeun ET, sedengkeun isobutirat sareng isovalerat tiasa janten biomarker diagnostik diferensial pikeun ET. Parobihan dina isobutirat fecal tiasa langkung spésifik pikeun ET tibatan parobahan dina SCFA anu sanés.
Panilitian kami ngagaduhan sababaraha watesan. Kahiji, pola diet sareng karesep dahareun tiasa mangaruhan éksprési mikrobiota, sampel panilitian anu langkung ageung dina populasi anu béda-béda diperyogikeun, sareng panilitian ka hareup kedah ngenalkeun survéi diet anu komprehensif sareng sistematis sapertos angkét frékuénsi dahareun. Kadua, desain panilitian cross-sectional nyegah kacindekan ngeunaan hubungan kausal antara SCFA sareng prosés panyakit ET. Panilitian tindak lanjut jangka panjang salajengna kalayan pangukuran serial SCFA fecal diperyogikeun. Katilu, kamampuan diagnostik sareng diagnostik diferensial tingkat SCFA fecal kedah divalidasi nganggo sampel mandiri tina ET, HC, sareng PD. Sampel feses anu langkung mandiri kedah diuji di hareup. Pamungkas, pasien PD dina kohort kami gaduh durasi panyakit anu langkung pondok tibatan pasien ET. Kami utamina cocogkeun ET, PD sareng HC dumasar kana umur, jenis kelamin sareng BMI. Kusabab bédana dina perjalanan panyakit antara grup ET sareng grup PD, kami ogé nalungtik 33 pasien PD awal sareng 16 pasien ET (durasi panyakit ≤3 taun) pikeun babandingan salajengna. Béda antara grup dina SCFA umumna konsisten sareng data primér kami. Salian ti éta, kami henteu mendakan korélasi antara durasi panyakit sareng parobahan dina SCFA. Nanging, ka hareupna, langkung saé ngarékrut pasien PD sareng ET dina tahap awal kalayan durasi panyakit anu langkung pondok pikeun ngalengkepan validasi dina sampel anu langkung ageung.
Protokol panilitian parantos disatujuan ku Komite Étika Rumah Sakit Ruijin anu berafiliasi sareng Sakola Kedokteran Universitas Shanghai Jiao Tong (RHEC2018-243). Persetujuan tertulis parantos diala ti sadaya pamilon.
Antara Januari 2019 sareng Désémber 2022, 109 subjek (37 ET, 37 PD, sareng 35 HC) ti Klinik Pusat Gangguan Gerakan Rumah Sakit Ruijin, anu berafiliasi sareng Sakola Kedokteran Universitas Jiao Tong Shanghai, kalebet dina panilitian ieu. Kriteriana nyaéta: (1) umur 25–85 taun, (2) pasien ET didiagnosis numutkeun kriteria Kelompok Kerja MDS 42 sareng PD didiagnosis numutkeun kriteria MDS 43, (3) sadaya pasien henteu nginum obat anti-PD sateuacan ngumpulkeun sampel. (4) Grup ET ngan ukur nginum β-blocker atanapi henteu nginum obat anu aya hubunganana sateuacan ngumpulkeun sampel tai. HC anu cocog sareng umur, jenis kelamin, sareng indéks massa awak (BMI) ogé dipilih. Kriteria éksklusi nyaéta: (1) vegetarian, (2) nutrisi anu goréng, (3) panyakit kronis dina saluran cerna (kalebet panyakit radang peujit, borok lambung atanapi duodenum), (4) panyakit kronis parah (kalebet tumor ganas), gagal jantung, gagal ginjal, panyakit hematologis) (5) Riwayat operasi gastrointestinal utama, (6) Konsumsi yogurt kronis atanapi rutin, (7) Panggunaan probiotik atanapi antibiotik salami 1 bulan, (8) Panggunaan kortikosteroid, inhibitor pompa proton, statin, metformin, imunosupresan atanapi ubar antikanker sacara kronis sareng (9) gangguan kognitif parah anu ngaganggu uji klinis.
Sadaya subjek masihan riwayat médis, inpormasi beurat sareng jangkungna pikeun ngitung BMI, sareng ngalaman pamariksaan neurologis sareng penilaian klinis sapertos skor kahariwang Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) 44, skor Hamilton Depression Rating Scale-17 (HAMD-17) 45. depresi, parahna kabebeng nganggo Wexner Constipation Scale 46 sareng Bristol Stool Scale 47 sareng kinerja kognitif nganggo Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Skala pikeun Penilaian Gejala Otonom Panyakit Parkinson (SCOPA-AUT) 49 nalungtik disfungsi otonom dina pasien ET sareng PD. Fana-Tolos-Marin Clinical Tremor Rating Scale (FTM) sareng Essential Tremor Rating Scale (TETRAS) 50. Tremor Study Group (TRG) 50 ditalungtik dina pasien ET; Kinson's Disease Rating Scale (MDS-), disponsoran ku United Parkinson's Disease Association; UPDRS versi 51 sareng Hoehn sareng Yahr (HY) versi 52 ditalungtik.
Unggal pamilon dipenta pikeun ngumpulkeun sampel tai isuk-isuk nganggo wadah pangumpul tai. Pindahkeun wadahna kana és sareng simpen dina suhu -80°C sateuacan diprosés. Analisis SCFA dilaksanakeun numutkeun operasi rutin Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg sampel tai seger dikumpulkeun ti unggal subjek sareng dianalisis nganggo SCFA saatos digiling sareng disonikasi. SCFA anu dipilih dina tai dianalisis nganggo kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) sareng kromatografi cair-tandem MS (LC-MS/MS).
DNA diekstrak tina 200 mg sampel nganggo QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Jerman) numutkeun parentah produsén. Komposisi mikroba ditangtukeun ku cara ngurutkeun gén 16 S rRNA dina DNA anu diisolasi tina tai ku cara ngamplifikasi daérah V3-V4. Uji DNA ku cara ngajalankeun sampel dina gél agarose 1,2%. Amplifikasi réaksi ranté polimérase (PCR) tina gén 16S rRNA dilakukeun nganggo primer baktéri universal (357 F sareng 806 R) sareng perpustakaan amplikon dua léngkah anu diwangun dina platform Novaseq.
Variabel kontinyu dikedalkeun salaku rata-rata ± simpangan baku, sareng variabel kategoris dikedalkeun salaku angka sareng persentase. Kami nganggo uji Levene pikeun nguji homogenitas varian. Babandingan dilakukeun nganggo uji t dua sisi atanapi analisis varian (ANOVA) upami variabel disebarkeun normal, sareng uji U Mann-Whitney nonparametrik upami asumsi normalitas atanapi homoskedastisitas dilanggar. Kami nganggo daérah di handapeun kurva karakteristik operasi panarima (ROC) (AUC) pikeun ngitung kinerja diagnostik modél sareng nalungtik kamampuan SCFA pikeun ngabédakeun pasien anu ngagaduhan ET ti anu ngagaduhan HC atanapi PD. Pikeun nalungtik hubungan antara SCFA sareng tingkat parahna klinis, kami nganggo analisis korélasi Spearman. Analisis statistik dilakukeun nganggo parangkat lunak SPSS (versi 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) kalayan tingkat signifikansi (kalebet nilai P sareng FDR-P) disetel dina 0,05 (dua sisi).
16 runtuyan S dianalisis nganggo kombinasi Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) sareng R (versi 3.6.3). Data gén rRNA 16S atah diolah nganggo UPARSE pikeun ngahasilkeun unit taksonomi operasional (OTU) kalayan idéntitas 97%. Taksonomi ditangtukeun nganggo Silva 128 salaku database rujukan. Tingkat generik data kaayaan relatif dipilih pikeun analisis salajengna. Analisis ukuran éfék analisis diskriminan linier (LDA) (LEfSE) dianggo pikeun babandingan antara grup (ET vs. HC, ET vs. PD) kalayan ambang α 0,05 sareng ambang ukuran éfék 2,0. Genera diskriminan anu diidentipikasi ku analisis LEfSE salajengna dianggo pikeun analisis korélasi Spearman SCFA.
Kanggo inpormasi lengkep ngeunaan desain panilitian, tingali Abstrak Laporan Panilitian Alami anu aya hubunganana sareng tulisan ieu.
Data sekuensing 16S atah disimpen dina database BioProject Pusat Nasional pikeun Inpormasi Biotéhnologi (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Data relevan anu sanés sayogi pikeun panulis anu saluyu upami aya pamundut anu wajar, sapertos kolaborasi ilmiah sareng pertukaran akademik sareng proyék panalungtikan lengkep. Transfer data ka pihak katilu tanpa idin ti kami henteu diidinan.
Kode sumber terbuka hungkul nganggo kombinasi Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) sareng R (versi 3.6.3), nganggo setélan standar atanapi bagian "Métode". Inpormasi klarifikasi tambahan tiasa disayogikeun ka panulis anu saluyu upami aya pamundut anu wajar.
Pradeep S sareng Mehanna R. Gangguan gastrointestinal dina gangguan gerakan hiperkinetik sareng ataksia. Pakait sareng panyakit Parkinson. kabingungan. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED sareng Faust, PL Patologi tremor ésénsial: neurodegenerasi sareng réorganisasi sambungan neuronal. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Naha tremor ésénsial mangrupikeun gangguan utama disfungsi Gaba? Sumuhun. internasionalitas. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ sareng Katara DP Sumbu peujit-otak: dua modeu sinyal dina panyakit Parkinson. Molekul sélular. Neurobiologi. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Sumbu mikrobiota-otak-peujit sareng panyakit neurodegeneratif. ayeuna. Nellore. Neuroscience. Laporan 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR sareng He, XX Transplantasi mikrobiota feses sacara simultan ningkatkeun tremor ésénsial sareng sindrom peujit gampang ambek dina pasien. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Parobahan spésifik dina mikrobiota peujit dina tremor ésénsial sareng diferensiasi na tina panyakit Parkinson. NPJ Panyakit Parkinson. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J sareng Wang D. Peran penting mikrobiota dina pangaturan unit neuronal-glial-épitel. Résistansi kana inféksi. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologi alfa-sinuklein duodenum sareng gliosis peujit dina panyakit Parkinson progresif. gerak. kabingungan. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antibodi kana alpha-synuclein 5G4 mikawanoh panyakit Parkinson anu jelas sareng panyakit Parkinson prodromal dina mukosa usus besar. gerak. kabingungan. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M sareng Fasano A. Kajadian tremor ésénsial sareng panyakit Parkinson. Pakait sareng panyakit Parkinson. kabingungan. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Mikrobiota peujit ngamodulasi defisit motorik sareng neuroinflammation dina modél panyakit Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Asam lemak ranté pondok sareng mikrobiota peujit béda antara pasien anu ngagaduhan panyakit Parkinson sareng kontrol anu cocog sareng umur. Pakait sareng panyakit Parkinson. kabingungan. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E sareng Elinav E. Métabolit anu diatur ku mikrobioma dina antarmuka imun host. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).