Tack för att du besöker Nature.com. Den webbläsarversion du använder har begränsat CSS-stöd. För bästa resultat rekommenderar vi att du använder en nyare version av din webbläsare (eller att du stänger av kompatibilitetsläget i Internet Explorer). Under tiden, för att säkerställa fortsatt support, visar vi webbplatsen utan styling eller JavaScript.
Tidig diagnos av essentiell tremor (ET) kan vara utmanande, särskilt när den skiljs från friska kontrollpersoner (HC) och Parkinsons sjukdom (PD). Nyligen har analys av avföringsprover för tarmfloran och dess metaboliter gett nya metoder för att upptäcka nya biomarkörer för neurodegenerativa sjukdomar. Kortkedjiga fettsyror (SCFA), som är den huvudsakliga metaboliten i tarmfloran, är reducerade i avföring vid PD. Emellertid har fekal SCFA aldrig studerats vid ET. Vi syftade till att undersöka fekala nivåer av SCFA vid ET, bedöma deras samband med kliniska symtom och tarmfloran och bestämma deras potentiella diagnostiska förmåga. Fekal SCFA och tarmfloran mättes i 37 ET, 37 nya PD och 35 HC. Förstoppning, autonom dysfunktion och tremors svårighetsgrad bedömdes med hjälp av skalor. Fekala nivåer av propionat, butyrat och isobutyrat var lägre i ET än i HC. En kombination av propionsyra, smörsyra och isobutyrsyra skilde ut intravenöst fett (ET) från hepatisk fettsyror med en AUC på 0,751 (95 % KI: 0,634–0,867). Nivåerna av isovalerinsyra och isobutyrsyra i feces var lägre vid ET än vid PD. Isovalerinsyra och isobutyrinsyra skiljer mellan ET och PD med en AUC på 0,743 (95 % KI: 0,629–0,857). Fekal propionat är omvänt associerat med förstoppning och autonom dysfunktion. Isobutyrinsyra och isovalerinsyra är omvänt relaterade till tremorns svårighetsgrad. Minskningen av fekala kortkolhydratsfetter (SCFA) var associerad med en minskning av förekomsten av Faecalibacterium och Streptobacterium i ET. Således minskar halten av kortkolhydratsfetter i avföring vid ET och är associerad med svårighetsgraden av den kliniska bilden och förändringar i tarmfloran. Fekalt propionat, butyrat, isobutyrat och isovalat kan vara potentiella diagnostiska och differentialdiagnostiska biomarkörer för ET.
Essentiell tremor (ET) är en progressiv, kronisk neurodegenerativ sjukdom som främst kännetecknas av tremor i övre extremiteterna, vilket även kan påverka andra delar av kroppen, såsom huvud, stämband och nedre extremiteter 1 . Kliniska egenskaper hos ET inkluderar inte bara motoriska symtom utan även vissa icke-motoriska tecken, inklusive gastrointestinala sjukdomar 2 . Många studier har genomförts för att undersöka de patologiska och fysiologiska egenskaperna hos essentiell tremor, men tydliga patofysiologiska mekanismer har inte identifierats 3,4 ; Nyligen genomförda studier tyder på att dysfunktion i mikrobiota-tarm-hjärnaxeln kan bidra till neurodegenerativa sjukdomar, och det finns växande bevis för en potentiell dubbelriktad koppling mellan tarmmikrobiotan och neurodegenerativa sjukdomar 5,6 . Det är värt att notera att i en fallrapport förbättrade transplantation av fekal mikrobiota både essentiell tremor och irritabel tarm hos en patient, vilket kan indikera ett nära samband mellan tarmmikrobiota och essentiell tremor. Dessutom fann vi också specifika förändringar i tarmmikrobiotan hos patienter med ET, vilket starkt stöder den viktiga rollen av tarmdysbios i ET 8.
När det gäller tarmdysbios vid neurodegenerativa sjukdomar är Parkinsons sjukdom den mest studerade5. En obalanserad mikrobiota kan öka tarmpermeabiliteten och aktivera tarmglia, vilket leder till alfa-synukleinopatier9,10,11. Parkinsons sjukdom och intrauterin tremor delar vissa gemensamma egenskaper, såsom liknande frekvens av tremor hos patienter med intrauterin tremor och parkinsons sjukdom, överlappande vilotremor (typisk tremor vid Parkinsons sjukdom) och postural tremor (förekommer oftast hos patienter med intrauterin tremor) i tidiga stadier12. Därför behöver vi snarast öppna ett användbart fönster för att skilja mellan intrauterin tremor och parkinsons sjukdom. I detta sammanhang kan studier av specifika tarmdysbioser och associerade metabolitförändringar i intrauterin tremor och identifiering av deras skillnader från Parkinsons sjukdom bli potentiella biomarkörer för diagnos och differentialdiagnos av intrauterin tremor.
Kortkedjiga fettsyror (SCFA) är de viktigaste metaboliterna som produceras genom bakteriell fermentering av kostfiber i tarmen och tros spela en avgörande roll i interaktioner mellan tarm och hjärna13,14. SCFA tas upp av kolonceller och transporteras till levern genom det portala vensystemet, och vissa SCFA går in i den systemiska cirkulationen. SCFA har lokala effekter på att upprätthålla tarmbarriärens integritet och främja medfödd immunitet i tarmslemhinnan15. De har också långsiktiga effekter på blod-hjärnbarriären (BBB) ​​genom att stimulera tight junction-proteiner och aktivera neuroner genom att stimulera G-proteinkopplade receptorer (GPCR) att passera BBB16. Acetat, propionat och butyrat är de vanligaste SCFA i tjocktarmen. Tidigare studier har visat minskade fekala nivåer av ättiksyra, propionsyra och smörsyra hos patienter med Parkinsons sjukdom17. Emellertid har fekala nivåer av SCFA aldrig studerats hos patienter med ET.
Vår studie syftade således till att identifiera specifika förändringar i fekal kortköttsfett (SCFA) hos patienter med intrauterin tarmflora och deras skillnader från patienter med Parkinsons sjukdom, bedöma sambandet mellan fekal kortköttsfett (SCFA) och kliniska symtom på intrauterin tarmflora och tarmmikrobiota, samt fastställa de potentiella diagnostiska och differentialdiagnostiska förmågorna hos fekala prover. KZhK. För att hantera störfaktorer associerade med anti-PD-läkemedel valde vi patienter med nydebuterad Parkinsons sjukdom som sjukdomskontroll.
De demografiska och kliniska egenskaperna hos de 37 extraterapeutiska, 37 parasitära och 35 hepatitcancergrupperna sammanfattas i tabell 1. Extraterapeutiska, parasitära och hepatitcancergrupperna matchades efter ålder, kön och BMI. De tre grupperna hade också liknande andelar rökning, alkoholkonsumtion och kaffe- och tekonsumtion. Wexner-poängen (P = 0,004) och HAMD-17-poängen (P = 0,001) för PD-gruppen var högre än för hepatitcancergruppen, och HAMA-poängen (P = 0,011) och HAMD-17-poängen (P = 0,011) för ET-gruppen var högre än för hepatitcancergruppen. Sjukdomsförloppet i ET-gruppen var signifikant längre än i PD-gruppen (P < 0,001).
Det fanns signifikanta skillnader i fekala nivåer av propionsyra (P = 0,023), ättiksyra (P = 0,039), smörsyra (P = 0,020), isovaleriansyra (P = 0,045) och isobutyrsyra (P = 0,015) i fekal behandling. I ytterligare post hoc-analys var nivåerna av propionsyra (P = 0,023), smörsyra (P = 0,007) och isobutyrsyra (P = 0,040) i ET-gruppen signifikant lägre än de i HC-gruppen. Patienter med ET hade lägre nivåer av isovalerat (P = 0,014) och isobutyrat (P = 0,005) än patienter med PD. Dessutom var nivåerna av fekal propionsyra (P = 0,013), ättiksyra (P = 0,016) och smörsyra (P = 0,041) lägre hos patienter med PD än hos patienter med CC (fig. 1 och kompletterande tabell 1).
ag representerar en gruppjämförelse av propionsyra, ättiksyra, smörsyra, isovalerinsyra, valerinsyra, kapronsyra respektive isobutyrsyra. Det fanns signifikanta skillnader i nivåerna av fekal propionsyra, ättiksyra, smörsyra, isovalerinsyra och isobutyrsyra mellan de tre grupperna. Essentiell tremor hos tandköttet (ET), Parkinsons sjukdom, frisk HC-kontroll, kortlivade fettsyror. Signifikanta skillnader indikeras av *P < 0,05 och **P < 0,01.
Med tanke på skillnaden i sjukdomsförlopp mellan ET-gruppen och PD-gruppen studerade vi 33 patienter med tidig PD och 16 patienter med ET (sjukdomsförlopp <3 år) för ytterligare jämförelse (kompletterande tabell 2). Resultaten visade att halten av propionsyra i fekal ET var signifikant lägre än i HA (P = 0,015). Skillnaden mellan ET och HC för smörsyra och isobutyrsyra var inte signifikant, men en trend observerades fortfarande (P = 0,082). Nivåerna av isobutyrat i fekal vätska var signifikant lägre hos patienter med ET jämfört med patienter med PD (P = 0,030). Skillnaden mellan ET och PD för isovalerinsyra var inte signifikant, men det fanns fortfarande en trend (P = 0,084). Propionsyra (P = 0,023), ättiksyra (P = 0,020) och smörsyra (P = 0,044) var signifikant lägre hos PD-patienter än hos HC-patienter. Dessa resultat (kompletterande figur 1) överensstämmer generellt med huvudresultaten. Skillnaden i resultat mellan det totala urvalet och den tidiga patientundergruppen kan bero på den mindre urvalsstorleken i undergruppen, vilket resulterar i lägre statistisk styrka hos data.
Vi undersökte sedan om nivåerna av kortkolesterol i fekal kolesterol kunde skilja patienter med intrauterin leversjukdom från patienter med cutis eller PD. Enligt ROC-analys var skillnaden i AUC för propionatnivåer 0,668 (95 % KI: 0,538–0,797), vilket gjorde det möjligt att skilja patienter med intrauterin leversjukdom från hepatit candidiasis. Patienter med intrauterin livmodersjukdom och gastrisk cancer kunde särskiljas genom butyratnivåer med en AUC på 0,685 (95 % KI: 0,556–0,814). Skillnader i isosmörsyranivåer kan skilja patienter med intrauterin livmodersjukdom från hepatit candidiasis med en AUC på 0,655 (95 % KI: 0,525–0,786). Vid kombinationen av propionat-, butyrat- och isobutyratnivåer erhölls en högre AUC på 0,751 (95 % KI: 0,634–0,867) med en sensitivitet på 74,3 % och en specificitet på 72,9 % (Fig. 2a). För att differentiera mellan patienter med intrauterin sjukdom och Parkinsons sjukdom var AUC för isovaleriansyranivåer 0,700 (95 % KI: 0,579–0,822) och för isobutyriansyranivåer 0,718 (95 % KI: 0,599–0,836). Kombinationen av isovaleriansyra- och isobutyriansyranivåer hade en högre AUC på 0,743 (95 % KI: 0,629–0,857), en sensitivitet på 74,3 % och en specificitet på 62,9 % (Fig. 2b). Dessutom undersökte vi om nivåerna av kortkolesterol och butyrat i avföring från patienter med Parkinsons sjukdom skilde sig från kontrollgruppen. Enligt ROC-analys var AUC för att identifiera patienter med Parkinsons sjukdom baserat på skillnader i propionsyranivåer 0,687 (95 % KI: 0,559–0,814), med en sensitivitet på 68,6 % och en specificitet på 68,7 %. Skillnader i acetatnivåer kan skilja Parkinsonspatienter från hepatiter med en AUC på 0,674 (95 % KI: 0,542–0,805). Patienter med Parkinsons sjukdom kan endast differentieras från kontinuerlig leversjukdom genom butyratnivåer med en AUC på 0,651 (95 % KI: 0,515–0,787). När propionat-, acetat- och butyratnivåer kombinerades erhölls en AUC på 0,682 (95 % KI: 0,553–0,811) (Fig. 2c).
diskriminering av ortodoksa patienter och hepatit c-sjukdomar från den rysk-ortodoxa kyrkan; b diskriminering av ortodoksa patienter och hepatit c-sjukdomar från den rysk-ortodoxa kyrkan; c diskriminering av ortodoksa patienter och hepatit c-sjukdomar från den rysk-ortodoxa kyrkan; essentiell tremor från ortodoksa patienter, Parkinsons sjukdom, kontroll av frisk hepatit, kortikosteroida fettlekar.
Hos patienter med ET var nivån av isosmörsyra i feces negativt korrelerad med FTM-poäng (r = -0,349, P = 0,034), och nivån av isovaleriansyra i feces var negativt korrelerad med FTM-poäng (r = -0,421, P = 0,001) och TETRAS-poäng (r = -0,382, P = 0,020). Hos patienter med ET och PD var nivåerna av propionat i feces negativt korrelerade med SCOPA-AUT-poäng (r = -0,236, P = 0,043) (Fig. 3 och kompletterande tabell 3). Det fanns ingen signifikant korrelation mellan sjukdomsförlopp och SCFA i vare sig ET-gruppen (P ≥ 0,161) eller PD-gruppen (P ≥ 0,246) (kompletterande tabell 4). Hos patienter med Parkinsons sjukdom korrelerade nivåerna av kapronsyra i feces positivt med MDS-UPDRS-poäng (r = 0,335, P = 0,042). Bland alla deltagare korrelerade nivåerna av propionat i feces (r = −0,230, P = 0,016) och acetat (r = −0,210, P = 0,029) negativt med Wexner-poäng (Fig. 3 och kompletterande tabell 3).
Nivåerna av isosmörsyra i fekal vätska korrelerade negativt med FTM-poäng, isovalerinsyra korrelerade negativt med FTM- och TETRAS-poäng, propionsyra korrelerade negativt med SCOPA-AUT-poäng, kapronsyra korrelerade positivt med MDS-UPDRS-poäng och propionsyra korrelerade negativt med FTM- och TETRAS-poäng. TETRAS och ättiksyra korrelerade negativt med Wexner-poängen. MDS-UPDRS Association-sponsrad version av Unified Parkinson's Disease Rating Scale, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamilton Depression Rating Scale HAMD-17, 17 punkter, Hamilton Anxiety Rating Scale HAMA, HY Hoehn och Yahr-stadier, SCFA, SCOPA – AUT Parkinson's Disease Autonomic Symptom Outcome Scale, FTM Fana-Tolosa-Marin Clinical Tremor Rating Scale, TETRAS Research Group (TRG) Essential Tremor Rating Scale. Signifikanta skillnader indikeras av *P < 0,05 och **P < 0,01.
Vi undersökte vidare den diskriminerande naturen hos tarmmikrobiotan med hjälp av LEfSE-analys och valde genusets relativa abundansdatanivå för vidare analys. Jämförelser gjordes mellan ET och HC och mellan ET och PD. Spearman-korrelationsanalys utfördes sedan på den relativa abundansen av tarmmikrobiotan och fekala SCFA-nivåer i de två jämförelsegrupperna.
Faecalibacterium (korrelerad med smörsyra, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (korrelerad med smörsyra, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (korrelerad med propionsyra, r = 0,327) var närvarande i analysen av ET och CA. , P = 0,005; korrelerad med smörsyra, r = 0,374, P = 0,001; korrelerar med isosmörsyra, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (korrelerar med propionsyra, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (korrelerar med propionat, r = 0,249, P = 0,035) och Candidatus Arthromitus (korrelerar med isosmörsyra, r = 0,302, P = 0,010) minskar i ET och är positivt korrelerad med fekala SCFA-nivåer. Emellertid ökade Stenotropomonas-förekomsten i ET och var negativt korrelerad med fekala isobutyratnivåer (r = -0,250, P = 0,034). Efter FDR-justering förblev endast korrelationen mellan Faecalibacterium, Catenibacter och SCFA signifikant (P ≤ 0,045) (Fig. 4 och kompletterande tabell 5).
Korrelationsanalys av ET och HC. Efter FDR-justering fann man att förekomsten av Faecalibacterium (positivt associerad med butyrat) och Streptobacterium (positivt associerad med propionat, butyrat och isobutyrat) var reducerad i ET och positivt associerad med nivåer av SCFA i fekala kolesterolvärden. b Korrelationsanalys av ET och PD. Efter FDR-justering hittades inga signifikanta samband. Essentiell tremor i ET, Parkinsons sjukdom, frisk HC-kontroll, SCFA. Signifikanta skillnader indikeras av *P < 0,05 och **P < 0,01.
Vid analys av ET kontra PD fann man att Clostridium trichophyton var förhöjd i ET och korrelerade med fekal isovaleriansyra (r = -0,238, P = 0,041) och isosmörsyra (r = -0,257, P = 0,027). Efter FDR-justering förblev båda signifikanta (P≥0,295) (Figur 4 och kompletterande tabell 5).
Denna studie är en omfattande studie som undersöker nivåerna av kortkedjiga fettsyror (SCFA) i fekal behandling och korrelerar dem med förändringar i tarmfloran och symtomens svårighetsgrad hos patienter med intrauterin sjukdom jämfört med patienter med cutanea och PD. Vi fann att nivåerna av kortkedjiga fettsyror i fekal behandling var reducerade hos patienter med intrauterin sjukdom och var associerade med klinisk svårighetsgrad och specifika förändringar i tarmfloran. Kumulativa nivåer av kortkedjiga fettsyror (SCFA) i fekal behandling skiljer intrauterin sjukdom från gastrisk kolonn och PD.
Jämfört med GC-patienter har ET-patienter lägre fekala nivåer av propionsyra, smörsyra och isosmörsyra. Kombinationen av propionsyra, smörsyra och isosmörsyra skilde ET och HC åt med en AUC på 0,751 (95 % KI: 0,634–0,867), en sensitivitet på 74,3 % och en specificitet på 72,9 %, vilket indikerar deras användning som diagnostiska biomarkörer för ET:s potentiella roll. Ytterligare analys visade att fekala propionsyranivåer var negativt korrelerade med Wexner-poängen och SCOPA-AUT-poängen. Fekala isosmörsyranivåer var omvänt korrelerade med FTM-poäng. Å andra sidan var en minskning av butyratnivåer i ET associerad med en minskning av förekomsten av SCFA-producerande mikrobiota, Faecalibacterium och Categorybacter. Dessutom var minskningar av Catenibacter-förekomsten i ET också associerade med minskningar av fekala propionsyra- och isosmörsyranivåer.
De flesta kortkedjiga fettsyror som produceras i tjocktarmen tas upp av kolonocyter primärt genom H+-beroende eller natriumberoende monokarboxylattransportörer. Absorberade kortkedjiga fettsyror används som energikälla för kolonocyter, medan de som inte metaboliseras i kolonocyter transporteras in i portalcirkulationen 18. Kortkedjiga fettsyror kan påverka tarmmotilitet, förbättra tarmbarriärfunktionen och påverka värdens metabolism och immunitet 19. Det har tidigare visat sig att fekala koncentrationer av butyrat, acetat och propionat var reducerade hos PD-patienter jämfört med HC 17, vilket överensstämmer med våra resultat. Vår studie fann en minskning av kortkedjiga fettsyror hos patienter med ET, men lite är känt om kortkedjiga fettsyrors roll i patologin för ET. Butyrat och propionat kan binda till GPCR och påverka GPCR-beroende signalering såsom MAPK- och NF-κB20-signalering. Det grundläggande konceptet med tarm-hjärnaxeln är att kortkedjiga fettsyror som utsöndras av tarmmikrober kan påverka värdens signalering och därigenom påverka tarm- och hjärnfunktionen. Eftersom butyrat och propionat har potenta hämmande effekter på histondeacetylas (HDAC)-aktivitet21 och butyrat också kan fungera som en ligand för transkriptionsfaktorer, har de breda effekter på värdens metabolism, differentiering och proliferation, främst på grund av deras inflytande på genreglering22. Baserat på bevis från SCFA och neurodegenerativa sjukdomar anses butyrat vara en terapeutisk kandidat på grund av dess förmåga att korrigera försämrad HDAC-aktivitet, vilket kan mediera dopaminerg neurondöd vid PD23,24,25. Djurstudier har också visat smörsyrans förmåga att förhindra dopaminerg neurondegeneration och förbättra rörelsestörningar i PD-modeller26,27. Propionsyra har visat sig begränsa inflammatoriska svar och skydda integriteten hos BBB28,29. Studier har visat att propionsyra främjar överlevnaden av dopaminerga neuroner som svar på rotenontoxicitet i PD-modeller30 och att oral administrering av propionsyra räddar dopaminerga neuronförlust och motoriska underskott hos möss med PD31. Lite är känt om isosmörsyrans funktion. En nyligen genomförd studie fann dock att kolonisering av möss med B. ovale ökade halten av kortköttsfett (inklusive acetat, propionat, isobutyrat och isovalat) i tarmen och koncentrationen av GABA i tarmen, vilket belyser att ett samband har etablerats mellan tarmfloran och koncentrationerna av neurotransmittorer i tarmen32. Vid intrauterin leversjukdom inkluderar onormala patologiska förändringar i lillhjärnan förändringar i Purkinjecellernas axoner och dendriter, förskjutning och förlust av Purkinjeceller, förändringar i korgcellernas axoner, avvikelser i ascendentala fiberkopplingar med Purkinjecellernas distribution och förändringar i GABA-receptorer i dentatbenkärnorna, vilket leder till en minskning av GABAerg output från lillhjärnan3,4,33. Det är fortfarande oklart om kortköttsfett är associerade med Purkinjecellsneurodegeneration och minskad GABA-produktion i lillhjärnan. Våra resultat tyder på ett starkt samband mellan kortikosteroida fettsyror (SCFA) och intrauterin fettsyror, men tvärsnittsstudiens design tillåter inga slutsatser om orsakssambandet mellan SCFA och sjukdomsprocessen vid ET. Ytterligare longitudinella uppföljningsstudier behövs, inklusive seriella mätningar av fekala kortikosteroida fettsyror, samt djurstudier som undersöker mekanismerna.
Kortslutna fettsyror tros stimulera kontraktiliteten i den glatta muskulaturen i kolon34. Brist på kortslutna fettsyror förvärrar symtomen på förstoppning, och tillskott med kortslutna fettsyror kan förbättra symtomen på förstoppning PD35. Våra resultat indikerar också ett signifikant samband mellan minskat innehåll av kortslutna fettsyror i feces och ökad förstoppning och autonom dysfunktion hos patienter med ET. En fallrapport fann att transplantation av mikrobiotan förbättrade både essentiell tremor och irritabel tarm hos patient 7, vilket ytterligare tyder på ett nära samband mellan tarmmikrobiotan och ET. Därför tror vi att fekal kortslutna fettsyror/mikrobiotan kan påverka värdens tarmmotilitet och det autonoma nervsystemets funktion.
Studien fann att minskade nivåer av fekala kortkolhydratfettsyror i ET var associerade med minskad förekomst av Faecalibacterium (associerat med butyrat) och Streptobacterium (associerat med propionat, butyrat och isobutyrat). Efter FDR-korrigering förblir detta samband signifikant. Faecalibacterium och Streptobacterium är kortkolhydratfettsproducerande mikroorganismer. Faecalibacterium är känt för att vara en butyratproducerande mikroorganism36, medan de huvudsakliga produkterna från Catenibacter-fermentering är acetat, butyrat och mjölksyra37. Faecalibacterium detekterades i 100 % av både ET- och HC-grupperna; den relativa medianförekomsten av ET-gruppen var 2,06 % och den för HC-gruppen var 3,28 % (LDA 3,870). Kategoribakterien detekterades i 21,6 % (8/37) av HC-gruppen och endast i ett prov från ET-gruppen (1/35). Minskningen och odetekterbarheten av streptobakterier i ET kan också indikera en korrelation med sjukdomens patogenicitet. Den relativa medianförekomsten av Catenibacter-arter i HC-gruppen var 0,07 % (LDA 2,129). Dessutom var mjölksyrabakterier associerade med förändringar i fekalbutyrat (P=0,016, P=0,096 efter FDR-justering), och artritkandidat var associerad med förändringar i isobutyrat (P=0,016, P=0,072 efter FDR-justering). Efter FDR-korrigering kvarstår endast korrelationstrenden, vilken inte är statistiskt signifikant. Laktobaciller är också kända för att vara SCFA-producenter (ättiksyra, propionsyra, isosmörsyra, smörsyra) 38 och Candidatus Arthromitus är en specifik inducerare av T-hjälpar 17 (Th17) celldifferentiering, med Th1/2 och Tregs associerade med immunbalans /Th1739. En nyligen genomförd studie tyder på att förhöjda nivåer av fekal pseudoartrit kan bidra till koloninflammation, tarmbarriärdysfunktion och systemisk inflammation 40. Clostridium trichoides-nivåerna var förhöjda vid intrauterin tarmflora jämfört med PD. Förekomsten av Clostridium trichoides visade sig vara negativt korrelerad med isovaleriansyra och isosmörsyra. Efter FDR-justering förblev båda signifikanta (P≥0,295). Clostridium pilosum är en bakterie som är känd för att vara associerad med inflammation och kan bidra till tarmbarriärdysfunktion 41. Vår tidigare studie rapporterade förändringar i tarmmikrobiotan hos patienter med intrauterin tarmflora 8. Här rapporterar vi också förändringar i kortkolesterol (SCFA) vid intrauterin tarmflora och identifierar ett samband mellan tarmdysbios och förändringar i kortkolesterol. Minskade SCFA-nivåer är nära associerade med tarmdysbios och tremors svårighetsgrad vid intrauterin tarmflora. Våra resultat tyder på att tarm-hjärnaxeln kan spela en viktig roll i patogenesen av intrauterin tarmflora, men ytterligare studier i djurmodeller behövs.
Jämfört med patienter med Parkinsons sjukdom har patienter med intravenös letit (ET) lägre nivåer av isovaleriansyra och isosmörsyra i avföringen. Kombinationen av isovaleriansyra och isosmörsyra identifierade ET vid Parkinsons sjukdom med en AUC på 0,743 (95 % KI: 0,629–0,857), en sensitivitet på 74,3 % och en specificitet på 62,9 %, vilket tyder på deras potentiella roll som biomarkörer i differentialdiagnosen av ET. . Nivåerna av isovaleriansyra i feces var omvänt korrelerade med FTM- och TETRAS-poäng. Nivåerna av isosmörsyra i feces var omvänt korrelerade med FTM-poäng. Minskningen av isosmörsyranivåerna var associerad med en minskning av förekomsten av katobakterier. Lite är känt om funktionerna hos isovaleriansyra och isosmörsyra. En tidigare studie visade att kolonisering av möss med B. ovale ökade mängden intestinala kortkolhydratssyror (inklusive acetat, propionat, isobutyrat och isovalat) och intestinala GABA-koncentrationer, vilket belyser det intestinala sambandet mellan mikrobiota och intestinala kortkolhydratssyror/neurotransmittorkoncentrationer32. Intressant nog var observerade isosmörsyranivåer likartade mellan PD- och HC-grupperna, men skilde sig mellan ET- och PD (eller HC)-grupperna. Isosmörsyra kunde skilja mellan ET och PD med en AUC på 0,718 (95 % KI: 0,599–0,836) och identifiera ET och NC med en AUC på 0,655 (95 % KI: 0,525–0,786). Dessutom korrelerar isosmörsyranivåerna med tremorns svårighetsgrad, vilket ytterligare stärker dess samband med ET. Frågan om oral isosmörsyra kan minska svårighetsgraden av tremor hos patienter med ET förtjänar ytterligare studier.
Således är halten av kortköttsfett i fekalier reducerad hos patienter med ET och är associerad med den kliniska svårighetsgraden av ET och specifika förändringar i tarmfloran. Fekalt propionat, butyrat och isobutyrat kan vara diagnostiska biomarkörer för ET, medan isobutyrat och isovarat kan vara differentialdiagnostiska biomarkörer för ET. Förändringar i fekalt isobutyrat kan vara mer specifika för ET än förändringar i andra kortköttsfetter.
Vår studie har flera begränsningar. För det första kan kostmönster och matpreferenser påverka mikrobiotauttryck, större studieurval i olika populationer behövs, och framtida studier bör introducera omfattande och systematiska kostundersökningar, såsom frågeformulär om matfrekvens. För det andra utesluter tvärsnittsstudiens design alla slutsatser angående ett orsakssamband mellan kortikosteroida fetter (SCFA) och sjukdomsprocessen vid intrauterin lever (ET). Ytterligare långsiktiga uppföljningsstudier med seriella mätningar av fekala kortikosteroida fetter (SCFA) behövs. För det tredje bör de diagnostiska och differentialdiagnostiska förmågorna hos fekala SCFA-nivåer valideras med hjälp av oberoende urval från ET, HC och PD. Fler oberoende avföringsprover bör testas i framtiden. Slutligen hade patienter med PD i vår kohort signifikant kortare sjukdomsvaraktighet än patienter med ET. Vi matchade huvudsakligen ET, PD och HC efter ålder, kön och BMI. Med tanke på skillnaden i sjukdomsförlopp mellan ET-gruppen och PD-gruppen studerade vi också 33 patienter med tidig PD och 16 patienter med ET (sjukdomsvaraktighet ≤3 år) för ytterligare jämförelse. Skillnaderna i kortikosteroida fetter mellan grupperna överensstämde i allmänhet med våra primärdata. Dessutom fann vi ingen korrelation mellan sjukdomsduration och förändringar i kortfattad fettlevsfrekvens (SCFA). I ​​framtiden vore det dock bäst att rekrytera patienter med Parkinsons sjukdom och intrauterin sjukdom i ett tidigt skede med kortare sjukdomsduration för att slutföra valideringen i ett större urval.
Studieprotokollet godkändes av etikkommittén vid Ruijin Hospital, anslutet till Shanghai Jiao Tong University School of Medicine (RHEC2018-243). Skriftligt informerat samtycke erhölls från alla deltagare.
Mellan januari 2019 och december 2022 inkluderades 109 försökspersoner (37 med ET, 37 med PD och 35 med HC) från Movement Disorder Center Clinic på Ruijin Hospital, anslutet till Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, i denna studie. Kriterierna var: (1) ålder 25–85 år, (2) patienter med ET diagnostiserades enligt MDS-arbetsgruppens kriterier 42 och PD diagnostiserades enligt MDS-kriterierna 43, (3) alla patienter tog inte anti-PD-läkemedel före provtagning i stolen. (4) ET-gruppen tog endast β-blockerare eller inga relaterade läkemedel före avföringsprovtagning. HC matchade med ålder, kön och kroppsmasseindex (BMI) valdes också ut. Exklusionskriterierna var: (1) vegetarianer, (2) dålig näring, (3) kroniska sjukdomar i mag-tarmkanalen (inklusive inflammatorisk tarmsjukdom, magsår eller sår i tolvfingertarmen), (4) allvarliga kroniska sjukdomar (inklusive maligna tumörer), hjärtsvikt, njursvikt, hematologiska sjukdomar) (5) Anamnes på större mag-tarmkirurgi, (6) Kronisk eller regelbunden konsumtion av yoghurt, (7) Användning av probiotika eller antibiotika i 1 månad, (8) Kronisk användning av kortikosteroider, protonpumpshämmare, statiner, metformin, immunsuppressiva medel eller läkemedel mot cancer och (9) allvarlig kognitiv nedsättning som stör kliniska prövningar.
Alla försökspersoner lämnade information om sjukdomshistoria, vikt och längd för att beräkna BMI och genomgick en neurologisk undersökning och klinisk bedömning såsom Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) 44 ångestpoäng, Hamilton Depression Rating Scale-17 poäng (HAMD-17) 45. depression, svårighetsgrad av förstoppning med hjälp av Wexner Constipation Scale 46 och Bristol Stool Scale 47 samt kognitiv prestation med Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Scale for the Assessment of Autonomic Symptoms of Parkinson's Disease (SCOPA-AUT) 49 undersökte autonom dysfunktion hos patienter med ET och PD. Fana-Tolos-Marin Clinical Tremor Rating Scale (FTM) och Essential Tremor Rating Scale (TETRAS) 50. Tremor Study Group (TRG) 50 undersöktes hos patienter med ET; Kinson's Disease Rating Scale (MDS-), sponsrad av United Parkinson's Disease Association; UPDRS version 51 och Hoehn och Yahr (HY) version 52 undersöktes.
Varje deltagare ombads att samla ett avföringsprov på morgonen med hjälp av en avföringsuppsamlingsbehållare. Flytta över behållarna till is och förvara vid -80 °C före bearbetning. SCFA-analys utfördes enligt Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd.s rutinmässiga verksamhet. 400 mg färska fekalieprover samlades in från varje försöksperson och analyserades med SCFA efter malning och sonikering. Utvalda SCFA i avföring analyserades med gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS) och vätskekromatografi-tandem MS (LC-MS/MS).
DNA extraherades från 200 mg prover med hjälp av QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Tyskland) enligt tillverkarens instruktioner. Mikrobiell sammansättning bestämdes genom att sekvensera 16S rRNA-genen på DNA isolerat från avföring genom amplifiering av V3-V4-regionen. Testa DNA:t genom att köra provet på en 1,2 % agarosgel. Polymeraskedjereaktion (PCR)-amplifiering av 16S rRNA-genen utfördes med hjälp av universella bakterieprimers (357 F och 806 R) och ett tvåstegs amplikonbibliotek konstruerat på Novaseq-plattformen.
Kontinuerliga variabler uttrycks som medelvärde ± standardavvikelse, och kategoriska variabler uttrycks som tal och procentandelar. Vi använde Levenes test för att testa varianshomogeniteten. Jämförelser gjordes med tvåsidiga t-test eller variansanalys (ANOVA) om variablerna var normalfördelade, och icke-parametriska Mann-Whitney U-test om antagandena om normalitet eller homoscedasticitet bröts. Vi använde arean under ROC-kurvan (AUC) för att kvantifiera modellens diagnostiska prestanda och undersöka förmågan hos kortikosteroida skleroser (SCFA) att skilja patienter med intrauterin skleros från de med hepatit cerebrospinalcancer eller parasitär skleros. För att undersöka sambandet mellan kortikosteroida skleroser (SCFA) och klinisk svårighetsgrad använde vi Spearman korrelationsanalys. Statistisk analys utfördes med SPSS-programvara (version 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) med signifikansnivån (inklusive p-värde och FDR-P) satt till 0,05 (tvåsidig).
16S-sekvenserna analyserades med en kombination av programvaran Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version v8.1.1756), mothur (version 1.33.3) och R (version 3.6.3). Rå 16S rRNA-gendata bearbetades med UPARSE för att generera operativa taxonomiska enheter (OTU) med 97 % identitet. Taxonomier specificerades med Silva 128 som referensdatabas. Den generiska nivån av relativ abundansdata valdes för vidare analys. Linjär diskriminantanalys (LDA) effektstorleksanalys (LEfSE) användes för jämförelser mellan grupper (ET vs. HC, ET vs. PD) med ett α-tröskelvärde på 0,05 och ett effektstorlekströskelvärde på 2,0. Diskriminanta släkten identifierade med LEfSE-analys användes vidare för Spearman-korrelationsanalys av SCFA.
För mer information om studiedesignen, se Natural Research Report Abstract som är kopplat till den här artikeln.
Rådata från 16S-sekvensering lagras i National Center for Biotechnology Information (NCBI) BioProject-databasen (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o.=acc_s%3Aa. Andra relevanta data, såsom vetenskapliga samarbeten och akademiska utbyten med fullständiga forskningsprojekt, är tillgängliga för motsvarande författare på rimlig begäran. Ingen överföring av data till tredje part utan vårt samtycke är tillåten.
Endast öppen källkod med en kombination av Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version v8.1.1756), mothur (version 1.33.3) och R (version 3.6.3), med standardinställningar eller avsnittet "Metod". Ytterligare förtydligande information kan lämnas till motsvarande författare på rimlig begäran.
Pradeep S och Mehanna R. Gastrointestinala störningar vid hyperkinetiska rörelsestörningar och ataxi. Associerat med Parkinsons sjukdom. förvirring. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED och Faust, PL Patologi vid essentiell tremor: neurodegeneration och omorganisation av neuronala kopplingar. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Är essentiell tremor en primär sjukdom vid Gaba-dysfunktion? Ja. internationality. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ och Katara DP Tarm-hjärnaxeln: två signaleringssätt vid Parkinsons sjukdom. Cellulära molekyler. Neurobiology. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobiotan-hjärnan-tarmaxeln och neurodegenerativa sjukdomar. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR och He, XX Transplantation av fekal mikrobiota förbättrar samtidigt essentiell tremor och irritabel tarm hos patienter. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Specifika förändringar i tarmfloran vid essentiell tremor och deras differentiering från Parkinsons sjukdom. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J och Wang D. Mikrobiotans avgörande roll i regleringen av neuronala-gliala-epiteliala enheter. Resistens mot infektioner. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologi för duodenal alfa-synuklein och intestinal glios vid progressiv Parkinsons sjukdom. rörelse. förvirring. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antikroppar mot alfa-synuklein 5G4 känner igen manifest Parkinsons sjukdom och prodromal Parkinsons sjukdom i kolonslemhinnan. move. confusion. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M och Fasano A. Sammanträffande av essentiell tremor och Parkinsons sjukdom. Associerad med Parkinsons sjukdom. förvirring. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Tarmfloran modulerar motoriska underskott och neuroinflammation i modeller av Parkinsons sjukdom. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Kortkedjiga fettsyror och tarmfloran skiljer sig mellan patienter med Parkinsons sjukdom och åldersmatchade kontroller. Associerat med Parkinsons sjukdom. förvirring. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E och Elinav E. Metaboliter reglerade av mikrobiomet vid värdens immungränssnitt. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).