Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену CSS подршку. За најбоље резултате, препоручујемо вам да користите новију верзију прегледача (или да онемогућите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказујемо сајт без стилизовања или JavaScript-а.
Рана дијагноза есенцијалног тремора (ЕТ) може бити изазовна, посебно када се разликује од здравих контрола (ХЦ) и Паркинсонове болести (ПБ). Недавно је анализа узорака столице на цревну микробиоту и њене метаболите пружила нове методе за откривање нових биомаркера неуродегенеративних болести. Кратколанчане масне киселине (КМК), као главни метаболит цревне флоре, смањене су у фецесу код ПБ. Међутим, фекалне КМК никада нису проучаване код ЕТ. Циљ нам је био да истражимо нивое КМК у фецесу код ЕТ, проценимо њихов однос са клиничким симптомима и цревном микробиотом, и утврдимо њихову потенцијалну дијагностичку способност. Фекалне КМК и цревна микробиота мерени су код 37 ЕТ, 37 нових ПБ и 35 ХЦ. Затвор, аутономна дисфункција и тежина тремора процењени су помоћу скала. Нивои пропионата, бутирата и изобутирата у фецесу били су нижи код ЕТ него код ХЦ. Комбинација пропионске, бутерне и изовалеринске киселине разликовала је ЕТ од ХЦ са AUC од 0,751 (95% CI: 0,634–0,867). Нивои изовалеринске и изовалеринске киселине у фецесу били су нижи код ЕТ него код ПД. Изовалеринска киселина и изовалеринска киселина праве разлику између ЕТ и ПД са AUC од 0,743 (95% CI: 0,629–0,857). Фекални пропионат је обрнуто пропорционалан са затвором и аутономном дисфункцијом. Изовалеринска киселина и изовалеринска киселина су обрнуто пропорционалне са тежином тремора. Смањење садржаја краткотрајних масних киселина у фецесу повезано је са смањењем обиља Faecalibacterium и Streptobacterium у ЕТ. Дакле, садржај краткотрајних масних киселина у фецесу се смањује код ЕТ и повезан је са тежином клиничке слике и променама у цревној микробиоти. Пропионска киселина, бутерна киселина, изобутерна киселина и изовалеринска киселина у фецесу могу бити потенцијални дијагностички и диференцијално дијагностички биомаркери за ЕТ.
Есенцијални тремор (ЕТ) је прогресивни, хронични неуродегенеративни поремећај који се првенствено карактерише тремором горњих екстремитета, који може утицати и на друге делове тела као што су глава, гласне жице и доњи екстремитети 1. Клиничке карактеристике ЕТ укључују не само моторичке симптоме већ и неке немоторне знаке, укључујући гастроинтестиналне болести 2. Бројне студије су спроведене како би се испитале патолошке и физиолошке карактеристике есенцијалног тремора, али јасни патофизиолошки механизми нису идентификовани 3, 4. Недавне студије сугеришу да дисфункција осе микробиота-црева-мозак може допринети неуродегенеративним болестима, и постоји све више доказа за потенцијалну двосмерну везу између цревне микробиоте и неуродегенеративних болести 5, 6. Приметно је да је у једном извештају о случају трансплантација фекалне микробиоте побољшала и есенцијални тремор и синдром иритабилног црева код пацијента, што може указивати на блиску везу између цревне микробиоте и есенцијалног тремора. Поред тога, пронашли смо и специфичне промене у цревној микробиоти код пацијената са ЕТ, што снажно подржава важну улогу дисбиозе црева у ЕТ8.
Што се тиче цревне дисбиозе код неуродегенеративних болести, Паркинсонова болест (ПБ) је најшире проучавана5. Неуравнотежена микробиота може повећати цревну пропустљивост и активирати цревну глију, што доводи до алфа-синуклеинопатија9,10,11. ПБ и ентерохромија имају одређене карактеристике преклапања, као што су слична учесталост тремора код пацијената са ЕТ и ПБ, преклапајући тремор у мировању (типичан тремор код ПБ) и постурални тремор (углавном се налази код пацијената са ЕТ), што отежава њихово разликовање. ране фазе 12. Стога, хитно морамо отворити користан прозор за разликовање између ЕТ и ПБ. У овом контексту, проучавање специфичне цревне дисбиозе и повезаних промена метаболита код ЕТ и идентификовање њихових разлика од ПБ могу постати потенцијални биомаркери за дијагнозу и диференцијалну дијагнозу ЕТ.
Кратколанчане масне киселине (SCFA) су главни метаболити који се производе цревном бактеријском ферментацијом дијететских влакана и сматра се да играју кључну улогу у интеракцијама црева и мозга13,14. SCFA апсорбују ћелије дебелог црева и транспортују се до јетре кроз портални венски систем, а неке SCFA улазе у системску циркулацију. SCFA имају локалне ефекте на одржавање интегритета цревне баријере и промовишу урођени имунитет у цревној слузокожи15. Такође имају дугорочне ефекте на крвно-мождану баријеру (КМБ) стимулишући протеине чврсте конекције и активирајући неуроне стимулишући рецепторе спрегнуте са G протеином (GPCR) да пређу КМБ16. Ацетат, пропионат и бутират су најзаступљеније SCFA у дебелом цреву. Претходне студије су показале смањене нивое сирћетне, пропионске и бутерне киселине у столици код пацијената са Паркинсоновом болешћу17. Међутим, нивои SCFA у столици никада нису проучавани код пацијената са ЕТ.
Стога је циљ наше студије био да идентификујемо специфичне промене у фекалним SCFA код пацијената са ET и њихове разлике у односу на пацијенте са Parkinsonovom bolešću, проценимо везу фекалних SCFA са клиничким симптомима SCFA и цревном микробиотом, као и да идентификујемо потенцијалне дијагностичке и диференцијално дијагностичке могућности узорака фецеса. KZHK. Да бисмо се позабавили збуњујућим факторима повезаним са лековима против Parkinsonove bolesti, одабрали смо пацијенте са новооткривеном Parkinsonovom болешћу као контролну групу болести.
Демографске и клиничке карактеристике 37 ентералних хирурга, 37 пацијената са прогресијом болести и 35 здравствених радника сумиране су у Табели 1. Етерични хирурги, поремећаји болести и здравствени радници били су упарени по старости, полу и БМИ. Три групе су такође имале сличне пропорције пушења, конзумирања алкохола и пијења кафе и чаја. Векснеров скор (P = 0,004) и HAMD-17 скор (P = 0,001) групе са прогресијом болести били су виши од оних у групи са прогресијом болести, а HAMA скор (P = 0,011) и HAMD-17 скор (P = 0,011) групе са прогресијом болести били су виши од оних у групи са прогресијом болести. Ток болести у групи са прогресијом болести био је значајно дужи него у групи са прогресијом болести (P<0,001).
Постојале су значајне разлике у нивоима пропионске киселине (P = 0,023), сирћетне киселине (P = 0,039), бутерне киселине (P = 0,020), изовалерианске киселине (P = 0,045) и изобутерне киселине (P = 0,015) у фецесу. У даљој пост хок анализи, нивои пропионске киселине (P = 0,023), бутерне киселине (P = 0,007) и изобутерне киселине (P = 0,040) у ЕТ групи били су значајно нижи него у ХЦ групи. Пацијенти са ЕТ имали су ниже нивое изовалерата (P = 0,014) и изобутирата (P = 0,005) него пацијенти са ПД. Поред тога, нивои пропионске киселине у фецесу (P = 0,013), сирћетне киселине (P = 0,016) и бутерне киселине (P = 0,041) били су нижи код пацијената са Паркинсоновом болешћу него код пацијената са карциномом карцинома (Слика 1 и Додатна табела 1).
ag представља групно поређење пропионске киселине, сирћетне киселине, бутерне киселине, изовалеринске киселине, валеринске киселине, капронске киселине и изобутерне киселине, респективно. Постојале су значајне разлике у нивоима фекалне пропионске киселине, сирћетне киселине, бутерне киселине, изовалеринске киселине и изобутерне киселине између три групе. ЕТ есенцијални тремор, Паркинсонова болест, здрава контрола ХЦ, SCFA. Значајне разлике су назначене са *P < 0,05 и **P < 0,01.
Узимајући у обзир разлику у току болести између групе са ЕТ и групе са ПД, тестирали смо 33 пацијента са раном ПД и 16 пацијената са ЕТ (ток болести ≤3 године) ради даљег поређења (Додатна табела 2). Резултати су показали да је садржај пропионске киселине у фецесу код ЕТ био значајно нижи од садржаја ХА (P=0,015). Разлика између ЕТ и ХЦ за бутерну киселину и изобутерну киселину није била значајна, али је ипак примећен тренд (P = 0,082). Нивои изобутирата у фецесу били су значајно нижи код пацијената са ЕТ у поређењу са пацијентима са ПД (P = 0,030). Разлика између ЕТ и ХД изовалеринске киселине није била значајна, али је и даље постојао тренд (P = 0,084). Пропионска киселина (P = 0,023), сирћетна киселина (P = 0,020) и бутерна киселина (P = 0,044) биле су значајно ниже код пацијената са ПД него код пацијената са ХЦ. Ови резултати (Додатна слика 1) су генерално у складу са главним резултатима. Разлика у резултатима између укупног узорка и подгрупе раних пацијената може бити последица мање величине узорка у подгрупи, што резултира мањом статистичком снагом података.
Затим смо испитали да ли нивои краткотрајних масних киселина у фецесу могу разликовати пацијенте са есенцијалним трактом од пацијената са хроничном болешћу (CU) или болестом Паркинсона (PD). Према ROC анализи, разлика у AUC нивоа пропионата била је 0,668 (95% CI: 0,538-0,797), што је омогућило разликовање пацијената са ET од карцинома плућа (HC). Пацијенти са ET и GC могли су се разликовати по нивоима бутирата са AUC од 0,685 (95% CI: 0,556–0,814). Разлике у нивоима изобутерне киселине могу разликовати пацијенте са ET од HC са AUC од 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Када се комбинују нивои пропионата, бутирата и изобутирата, добијена је виша AUC од 0,751 (95% CI: 0,634–0,867) са осетљивошћу од 74,3% и специфичношћу од 72,9% (Слика 2а). Да би се разликовали пацијенти са ентералном трактом (ЕТ) и Паркинсоновом болешћу (ПТ), AUC за нивое изовалеринске киселине био је 0,700 (95% CI: 0,579–0,822), а за нивое изовалеринске киселине био је 0,718 (95% CI: 0,599–0,836). Комбинација нивоа изовалеринске киселине и изобутерне киселине имала је већи AUC од 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), осетљивост од 74,3% и специфичност од 62,9% (Сл. 2б). Поред тога, испитали смо да ли се нивои кратколанцетних масних киселина (SCFA) у фецесу пацијената са Паркинсоновом болешћу разликују од контролне групе. Према ROC анализи, AUC за идентификацију пацијената са ПТ на основу разлика у нивоима пропионске киселине био је 0,687 (95% CI: 0,559-0,814), са осетљивошћу од 68,6% и специфичношћу од 68,7%. Разлике у нивоима ацетата могу разликовати пацијенте са Паркинсоновом болести (ПБ) од пацијената са здравственим проблемима (ХБ) са AUC од 0,674 (95% CI: 0,542–0,805). Пацијенти са ПБ могу се разликовати од хроничких количина у крви само по нивоима бутирата са AUC од 0,651 (95% CI: 0,515–0,787). Када се комбинују нивои пропионата, ацетата и бутирата, добијена је AUC од 0,682 (95% CI: 0,553–0,811) (Слика 2ц).
Дискриминација Руске православне цркве према есенцијалном тремору и хроничном застоју; б дискриминација Руске православне цркве према есенцијалном тремору и хроничном застоју; ц дискриминација РПЦ према хроничном застоју и хроничном застоју. Есенцијални тремор код есенцијалног тремора, Паркинсонова болест, контрола хроничног застоја код здравих особа, кратка анамнеза.
Код пацијената са ЕТ, нивои изовалеричне киселине у фецесу били су негативно корелирани са FTM скором (r = -0,349, P = 0,034), а нивои изовалеринске киселине у фецесу били су негативно корелирани са FTM скором (r = -0,421, P = 0,001) и TETRAS скором (r = -0,382, P = 0,020). Код пацијената са ЕТ и ПД, нивои пропионата у фецесу били су негативно корелирани са SCOPA-AUT скором (r = -0,236, P = 0,043) (Слика 3 и Додатна табела 3). Није било значајне корелације између тока болести и SCFA ни у ЕТ групи (P ≥ 0,161) ни у ПД групи (P ≥ 0,246) (Додатна табела 4). Код пацијената са ПД, нивои капроинске киселине у фецесу били су позитивно корелирани са MDS-UPDRS скором (r = 0,335, P = 0,042). Код свих учесника, нивои фекалног пропионата (r = −0,230, P = 0,016) и ацетата (r = −0,210, P = 0,029) били су негативно корелирани са Векснеровим резултатима (слика 3 и додатна табела 3).
Нивои изовалеринске киселине у фецесу били су негативно корелирани са FTM резултатима, изовалеринска киселина је била негативно корелирана са FTM и TETRAS резултатима, пропионска киселина је била негативно корелирана са SCOPA-AUT резултатима, капронска киселина је била позитивно корелирана са MDS-UPDRS резултатима, а пропионска киселина је била негативно корелирана са FTM и TETRAS резултатима. TETRAS и сирћетна киселина су биле негативно корелиране са Векснеровим скором. Верзија Уједињене скале за процену Паркинсонове болести коју је спонзорисало Удружење MDS-UPDRS, Mini-Mental State Examination MMSE, Хамилтонова скала за процену депресије HAMD-17, 17 ставки, Хамилтонова скала за процену анксиозности HAMA, HY стадијуми Хоен и Јар, SCFA, SCOPA – AUT скала исхода аутономних симптома Паркинсонове болести, FTM Фана-Толоса-Маринова скала за процену клиничког тремора, скала за процену есенцијалног тремора истраживачке групе TETRAS (TRG). Значајне разлике су назначене са *P < 0,05 и **P < 0,01.
Даље смо истражили дискриминаторну природу цревне микробиоте користећи LEfSE анализу и одабрали ниво података о релативној обиљу рода за даљу анализу. Поређења су направљена између ET и HC и између ET и PD. Затим је извршена Спирманова корелациона анализа релативне обиља цревне микробиоте и нивоа SCFA у фецесу у две упоредне групе.
Faecalibacterium (у корелацији са бутерном киселином, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (у корелацији са бутерном киселином, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (у корелацији са пропионском киселином, r = 0,327) били су присутни у анализи ЕТ и CA, P = 0,005; корелација са бутерном киселином, r = 0,374, P = 0,001; корелира са изобутерном киселином, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (корелира са пропионском киселином, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (корелира са пропионатом, r = 0,249, P = 0,035) и Candidatus Arthromitus (корелира са изобутерном киселином, r = 0,302, P = 0,010) су смањене у ЕТ и позитивно корелирају са нивоима SCFA у фецесу. Међутим, бројност Stenotropomonas се повећала у ЕТ и била је негативно корелирана са нивоима изобутирата у фецесу (r = -0,250, P = 0,034). Након FDR корекције, само су корелације између Faecalibacterium, Catenibacter и SCFA остале значајне (P ≤ 0,045) (Слика 4 и Додатна табела 5).
Анализа корелације ЕТ и HC. Након прилагођавања FDR, утврђено је да је обиље Faecalibacterium (позитивно повезано са бутиратом) и Streptobacterium (позитивно повезано са пропионатом, бутиратом и изобутиратом) смањено код ET и позитивно повезано са нивоима SCFA у фецесу. б Анализа корелације ЕТ и PD. Након прилагођавања FDR, нису пронађене значајне повезаности. ЕТ есенцијални тремор, Паркинсонова болест, здрава контрола HC, SCFA. Значајне разлике су назначене са *P < 0,05 и **P < 0,01.
Приликом анализе ЕТ у односу на PD, утврђено је да је Clostridium trichophyton повећан у ЕТ и да је у корелацији са фекалном изовалеринском киселином (r = -0,238, P = 0,041) и изобутеричном киселином (r = -0,257, P = 0,027). Након прилагођавања FDR-а, обе су остале значајне (P≥0,295) (Слика 4 и Додатна табела 5).
Ова студија је свеобухватна студија која испитује нивое кратколанчаних масних киселина (SCFA) у фецесу и корелира их са променама у цревној микробиоти и тежином симптома код пацијената са енцефалопатијом (ET) у поређењу са пацијентима са упалном болешћу (CU) и Паркинсоновом болестом (PD). Утврдили смо да су нивои SCFA у фецесу смањени код пацијената са ET и да су повезани са клиничком тежином и специфичним променама у цревној микробиоти. Кумулативни нивои кратколанчаних масних киселина (SCFA) у фецесу разликују ET од гранчице и Parkinsonове болести.
У поређењу са пацијентима са ГЦ, пацијенти са ЕТ имају ниже нивое пропионске, бутерне и изобутерне киселине у фецесу. Комбинација пропионске, бутерне и изобутерне киселине може разликовати ЕТ од HC са AUC од 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), осетљивошћу од 74,3% и специфичношћу од 72,9%, што указује на њихову употребу као потенцијалну улогу дијагностичких биомаркера за ЕТ. Даља анализа је показала да су нивои пропионске киселине у фецесу негативно корелирани са Векснеровим скором и SCOPA-AUT скором. Нивои изобутерне киселине у фецесу били су обрнуто корелирани са FTM резултатима. С друге стране, смањење нивоа бутирата код ЕТ било је повезано са смањењем бројности микробиоте која производи SCFA, Faecalibacterium и Categorybacter. Поред тога, смањење бројности Catenibacter код ЕТ је такође било повезано са смањењем нивоа пропионске и изобутерне киселине у фецесу.
Већину кратколанчаних масних киселина произведених у дебелом цреву колоноцити апсорбују првенствено путем H+-зависних или натријум-зависних монокарбоксилатних транспортера. Апсорбоване масне киселине кратког ланца користе се као извор енергије за колоноците, док се оне које се не метаболишу у колоноцитима транспортују у порталну циркулацију 18. Кратколанчане масне киселине могу утицати на покретљивост црева, побољшати функцију цревне баријере и утицати на метаболизам и имунитет домаћина 19. Раније је утврђено да су фекалне концентрације бутирата, ацетата и пропионата смањене код пацијената са Паркинсоновом болести (ПБ) у поређењу са ХЦ 17, што је у складу са нашим резултатима. Наша студија је открила смањене кратколанчане масне киселине код пацијената са ЕТ, али се мало зна о улози кратколанчаних масних киселина у патологији ЕТ. Бутират и пропионат могу се везати за GPCR и утицати на GPCR-зависну сигнализацију као што је MAPK и NF-κB20 сигнализација. Основни концепт осе црева-мозак је да кратколанчане масне киселине које луче цревни микроби могу утицати на сигнализацију домаћина, чиме утичу на функцију црева и мозга. Пошто бутират и пропионат имају снажне инхибиторне ефекте на активност хистон деацетилазе (HDAC)21, а бутират такође може деловати као лиганд за транскрипционе факторе, они имају широко распрострањене ефекте на метаболизам домаћина, диференцијацију и пролиферацију, првенствено због свог утицаја на регулацију гена22. На основу доказа из SCFA и неуродегенеративних болести, бутират се сматра терапијским кандидатом због своје способности да исправи оштећену HDAC активност, што може посредовати у смрти допаминергичких неурона код ПД23,24,25. Студије на животињама су такође показале способност бутерне киселине да спречи дегенерацију допаминергичких неурона и побољша поремећаје кретања код ПД модела26,27. Утврђено је да пропионска киселина ограничава инфламаторне одговоре и штити интегритет КМБ28,29. Студије су показале да пропионска киселина промовише преживљавање допаминергичких неурона као одговор на токсичност ротенона код ПД модела30 и да орална примена пропионске киселине спасава губитак допаминергичких неурона и моторичке дефиците код мишева са ПД31. Мало се зна о функцији изобутерне киселине. Међутим, недавно спроведена студија је открила да колонизација мишева са B. ovale повећава садржај краткотрајних масних киселина (SCFA) у цревима (укључујући ацетат, пропионат, изобутират и изовалерат) и концентрацију GABA у цревима, што истиче да је утврђена веза између цревне микробиоте и концентрације неуротрансмитера у цревима SCFA32. Код ET, абнормалне патолошке промене у малом мозгу укључују промене у аксонима и дендритима Пуркињеових ћелија, померање и губитак Пуркињеових ћелија, промене у аксонима корпастих ћелија и абнормалности у узлазним везама влакана са језгрима Пуркињеових ћелија, што доводи до смањења GABAергичког излаза из малог мозга3,4,33. Остаје нејасно да ли су SCFA повезане са неуродегенерацијом Пуркињеових ћелија и смањеном продукцијом GABA у малом мозгу. Наши резултати указују на блиску везу између SCFA и ET; међутим, дизајн студије пресека не дозвољава никакве закључке о узрочној вези између SCFA и процеса болести ET. Потребне су даље лонгитудиналне студије праћења, укључујући серијска мерења фекалних SCFA, као и студије на животињама које испитују механизме.
Сматра се да краткотрајне масне киселине (СКМК) стимулишу контрактилност глатких мишића дебелог црева34. Недостатак СКМК ће погоршати симптоме затвора, а суплементација са СКМК може побољшати симптоме затвора ПД35. Наши резултати такође указују на значајну везу између смањеног садржаја СКМК у фецесу и повећане затвора и аутономне дисфункције код пацијената са ЕТ. Један извештај о случају је открио да је трансплантација микробиоте побољшала и есенцијални тремор и синдром иритабилног црева код пацијента 7, што додатно указује на блиску везу између цревне микробиоте и ЕТ. Стога верујемо да СКМК/микробиота у фецесу могу утицати на покретљивост црева домаћина и функцију аутономног нервног система.
Студија је открила да су смањени нивои фекалних SCFA у ET повезани са смањеном количином Faecalibacterium (повезаног са бутиратом) и Streptobacterium (повезаног са пропионатом, бутиратом и изобутиратом). Након FDR корекције, ова веза остаје значајна. Faecalibacterium и Streptobacterium су микроорганизми који производе SCFA. Faecalibacterium је познат као микроорганизам који производи бутират36, док су главни производи ферментације Catenibacter ацетат, бутират и млечна киселина37. Faecalibacterium је детектован у 100% обе групе, ET и HC; средња релативна количина ET групе била је 2,06%, а HC групе 3,28% (LDA 3,870). Бактерија категорије је детектована у 21,6% (8/37) HC групе и само у 1 узорку ET групе (1/35). Смањење и недетектабилност стрептобактерија код ЕТ такође може указивати на корелацију са патогеношћу болести. Медијална релативна абулументарност врста Catenibacter у ХЦ групи била је 0,07% (LDA 2,129). Поред тога, бактерије млечне киселине биле су повезане са променама фекалног бутирата (P=0,016, P=0,096 након корекције FDR), а кандидат за артритис био је повезан са променама изобутирата (P=0,016, P=0,072 након корекције FDR). Након корекције FDR, остаје само тренд корелације, који није статистички значајан. Лактобацили су такође познати као произвођачи SCFA (сирћетна киселина, пропионска киселина, изобутерна киселина, бутерна киселина) 38, а Candidatus Arthromitus је специфичан индуктор диференцијације Т помоћних ћелија 17 (Th17), са Th1/2 и Treg повезаним са имунолошком равнотежом /Th17 39. . Недавна студија сугерише да повишени нивои фекалног псеудоартритиса могу допринети упали дебелог црева, дисфункцији цревне баријере и системској упали 40. Clostridium trichophyton је био повећан код ентерохромног стања у поређењу са Паркинсоновом болести. Утврђено је да је бројност Clostridium trichoides негативно корелирана са изовалеринском киселином и изобатеричном киселином. Након прилагођавања FDR-а, обе су остале значајне (P≥0,295). Clostridium pilosum је бактерија за коју се зна да је повезана са упалом и може допринети дисфункцији цревне баријере 41. Наша претходна студија је известила о променама у цревној микробиоти пацијената са ентерохромним стањима 8. Овде такође извештавамо о променама у краткотрајним масним киселинама (SCFA) код ентерохромног стања и идентификујемо везу између дисбиозе црева и промена у SCFA. Смањени нивои SCFA су уско повезани са дисбиозом црева и тежином тремора код ентерохромног стања. Наши резултати сугеришу да оса црева-мозак може играти важну улогу у патогенези ентерохромног стања, али су потребна даља истраживања на животињским моделима.
У поређењу са пацијентима са Паркинсоновом болести (ПБ), пацијенти са ЕТ имају ниже нивое изовалеринске и изобутерне киселине у столици. Комбинација изовалеринске киселине и изобутерне киселине идентификовала је ЕТ код ПБ са AUC од 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), осетљивошћу од 74,3% и специфичношћу од 62,9%, што указује на њихову потенцијалну улогу као биомаркера у диференцијалној дијагнози ЕТ. . Нивои изовалеринске киселине у фецесу били су обрнуто пропорционални са FTM и TETRAS резултатима. Нивои изовалеринске киселине у фецесу били су обрнуто пропорционални са FTM резултатима. Смањење нивоа изовалеринске киселине било је повезано са смањењем бројности катобактерија. Мало се зна о функцијама изовалеринске киселине и изобутерне киселине. Претходна студија је показала да колонизација мишева са Bacteroides ovale повећава садржај краткотрајних масних киселина (укључујући ацетат, пропионат, изобутират и изовалерат) и концентрације ГАБА у цревима, истичући цревну везу између микробиоте и концентрација краткотрајних масних киселина/неуротрансмитера у цревима32. Занимљиво је да су примећени нивои изобутерне киселине били слични између ПД и ХЦ група, али су се разликовали између ЕТ и ПД (или ХЦ) група. Изобутерна киселина је могла да разликује ЕТ и ПД са АУК од 0,718 (95% ЦИ: 0,599–0,836) и да идентификује ЕТ и НЦ са АУК од 0,655 (95% ЦИ: 0,525–0,786). Поред тога, нивои изобутерне киселине корелирају са тежином тремора, додатно јачајући његову везу са ЕТ. Питање да ли орална изобутерна киселина може смањити тежину тремора код пацијената са ЕТ заслужује даља истраживања.
Дакле, садржај краткотрајних масних киселина у фецесу је смањен код пацијената са есенцијалним трескама и повезан је са клиничком тежином ЕТ и специфичним променама у цревној микробиоти. Фекални пропионат, бутират и изобутират могу бити дијагностички биомаркери за ЕТ, док изобутират и изовалерат могу бити диференцијални дијагностички биомаркери за ЕТ. Промене у фекалном изобутирату могу бити специфичније за ЕТ него промене у другим краткотрајним масним киселинама.
Наша студија има неколико ограничења. Прво, обрасци исхране и преференције у вези са храном могу утицати на експресију микробиоте, потребни су већи узорци студије у различитим популацијама, а будуће студије би требало да уведу свеобухватна и систематска истраживања исхране, као што су упитници о учесталости конзумирања хране. Друго, дизајн студије пресека онемогућава било какве закључке о узрочној вези између краткотрајних матичних киселина (SCFA) и развоја есенцијалног тракта (ET). Потребне су даље дугорочне студије праћења са серијским мерењима фекалних SCFA. Треће, дијагностичке и диференцијално дијагностичке могућности нивоа фекалних SCFA треба да се валидирају коришћењем независних узорака из ET, HC и PD. У будућности треба тестирати више независних узорака фецеса. Коначно, пацијенти са PD у нашој кохорти имали су значајно краће трајање болести од пацијената са ET. Углавном смо упоређивали ET, PD и HC према старости, полу и БМИ. С обзиром на разлику у току болести између ET групе и PD групе, проучавали смо и 33 пацијента са раном PD и 16 пацијената са ET (трајање болести ≤3 године) ради даљег поређења. Разлике између група у SCFA биле су генерално у складу са нашим примарним подацима. Поред тога, нисмо пронашли корелацију између трајања болести и промена у SCFA. Међутим, у будућности би било најбоље регрутовати пацијенте са Паркинсоновом болешћу и есенцијалном болешћу у раној фази са краћим трајањем болести како би се валидација завршила у већем узорку.
Протокол студије је одобрио етички комитет болнице Руијин, придружене Медицинском факултету Универзитета Ђао Тонг у Шангају (RHEC2018-243). Писани информисани пристанак је добијен од свих учесника.
Између јануара 2019. и децембра 2022. године, у ову студију је укључено 109 испитаника (37 са есенцијалним поремећајима покрета, 37 са прогресијом болести и 35 са главним поремећајима покрета) из Клинике за поремећаје покрета болнице Руијин, придружене Медицинском факултету Универзитета Ђао Тонг у Шангају. Критеријуми су били: (1) старост 25–85 година, (2) пацијенти са есенцијалним поремећајима покрета су дијагностиковани према критеријумима 42 Радне групе за миелоидну дијагнозу (МДС), а прогресија болести (ПД) је дијагностикована према критеријумима 43 МДС, (3) сви пацијенти нису узимали лекове против ПД пре узимања узорака. (4) Група са ЕД је узимала само β-блокаторе или никакве сродне лекове пре узимања узорака столице. Такође су одабрани и испитаници који су одговарали старости, полу и индексу телесне масе (ИТМ). Критеријуми за искључивање били су: (1) вегетаријанци, (2) лоша исхрана, (3) хроничне болести гастроинтестиналног тракта (укључујући инфламаторну болест црева, чир на желуцу или дванаестопалачном цреву), (4) тешке хроничне болести (укључујући малигне туморе), срчана инсуфицијенција, бубрежна инсуфицијенција, хематолошка обољења) (5) Историја већих гастроинтестиналних операција, (6) Хронична или редовна конзумација јогурта, (7) Употреба било којих пробиотика или антибиотика током 1 месеца, (8) Хронична употреба кортикостероида, инхибитора протонске пумпе, статина, метформина, имуносупресива или лекова против рака и (9) тешко когнитивно оштећење које омета клиничка испитивања.
Сви испитаници су дали информације о медицинској историји, тежини и висини ради израчунавања БМИ, и подвргнути су се неуролошком прегледу и клиничкој процени као што је скор анксиозности на Хамилтонској скали за процену анксиозности (HAMA) 44, скор на Хамилтонској скали за процену депресије-17 (HAMD-17) 45, депресији, тежини констипације коришћењем Векснерове скале за констипацију 46 и Бристолске скале столице 47 и когнитивним перформансама коришћењем Мини-Менталног испитивања стања (MMSE) 48. Скала за процену аутономних симптома Паркинсонове болести (SCOPA-AUT) 49 испитала је аутономну дисфункцију код пацијената са ЕТ и ПД. Клиничка скала за процену тремора Фан-Толос-Марин (FTM) и скала за процену есенцијалног тремора (TETRAS) 50, коју је спровела Студијска група за тремор (TRG) 50, испитане су код пацијената са ЕТ; испитана је Кинсонова скала за процену болести (MDS-UPDRS) верзија 51, коју спонзорише Уједињено удружење за Паркинсонову болест, и скала за процену Хоен и Јар (HY) степена 52.
Од сваког учесника је затражено да ујутру прикупи узорак столице користећи посуду за сакупљање столице. Посуде су пребачене на лед и чуване на -80°C пре обраде. Анализа краткотрајних масних киселина (SCFA) је спроведена у складу са рутинским поступцима компаније Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. Од сваког испитаника је прикупљено 400 мг свежих узорака фецеса и анализирано коришћењем SCFA након млевења и претходне соникације. Одабране SCFA у фецесу су анализиране коришћењем гасне хроматографије-масене спектрометрије (GC-MS) и течне хроматографије-тандем MS (LC-MS/MS).
ДНК је екстрахована из узорака од 200 мг коришћењем QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Хилден, Немачка) према упутствима произвођача. Микробни састав је одређен секвенцирањем гена 16S рРНК на ДНК изолованој из фецеса амплификацијом V3-V4 региона. Тестирајте ДНК бацање узорка на 1,2% агарозни гел. Амплификација гена 16S рРНК полимеразном ланчаном реакцијом (PCR) је извршена коришћењем универзалних бактеријских прајмера (357 F и 806 R) и двостепене ампликонске библиотеке конструисане на Novaseq платформи.
Континуиране променљиве су изражене као средња вредност ± стандардна девијација, а категоријалне променљиве су изражене као бројеви и проценти. Користили смо Левенов тест за тестирање хомогености варијанси. Поређења су вршена коришћењем двостраних t-тестова или анализе варијансе (ANOVA) ако су променљиве биле нормално распоређене и непараметријских Ман-Витнијевих U тестова ако су претпоставке о нормалности или хомоскедастичности биле нарушене. Користили смо површину испод криве ROC (Receiver Operating Characteristic) (AUC) да квантификујемо дијагностичке перформансе модела и испитујемо способност SCFA да разликује пацијенте са ET од оних са HC или PD. Да бисмо испитали везу између SCFA и клиничке тежине, користили смо Спирманову корелациону анализу. Статистичка анализа је извршена коришћењем SPSS софтвера (верзија 22.0; SPSS Inc., Чикаго, Илиноис) са нивоом значајности (укључујући P вредност и FDR-P) постављеним на 0,05 (двострано).
Секвенце 16S су анализиране коришћењем комбинације софтвера Trimmomatic (верзија 0.35), Flash (верзија 1.2.11), UPARSE (верзија v8.1.1756), mothur (верзија 1.33.3) и R (верзија 3.6.3). Сирови подаци о гену 16S рРНК су обрађени коришћењем UPARSE-а да би се генерисале оперативне таксономске јединице (OTU) са 97% идентитета. Таксономије су специфициране коришћењем Silva 128 као референтне базе података. За даљу анализу је изабран генерички ниво података о релативној абулументности. Анализа величине ефекта линеарне дискриминантне анализе (LDA) (LEfSE) је коришћена за поређења између група (ET наспрам HC, ET наспрам PD) са α прагом од 0,05 и прагом величине ефекта од 2,0. Дискриминантни родови идентификовани LEfSE анализом су даље коришћени за Спирманову корелациону анализу SCFA.
За више информација о дизајну студије, погледајте сажетак извештаја о природним истраживањима повезан са овим чланком.
Необрађени подаци секвенцирања 16S чувају се у бази података БиоПројекта Националног центра за биотехнолошке информације (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o.=acc_s% 3Aa. Остали релевантни подаци доступни су одговарајућем аутору на разуман захтев, као што су научне сарадње и академске размене са комплетним истраживачким пројектима. Није дозвољен пренос података трећим лицима без наше сагласности.
Само отворени код са комбинацијом Trimmomatic-а (верзија 0.35), Flash-а (верзија 1.2.11), UPARSE-а (верзија v8.1.1756), mothur-а (верзија 1.33.3) и R-а (верзија 3.6.3), користећи подразумевана подешавања или одељак „Метод“. Додатне појашњења могу се доставити одговарајућем аутору на разуман захтев.
Прадип С и Механа Р. Гастроинтестинални поремећаји код хиперкинетичких поремећаја кретања и атаксије. Повезано са Паркинсоновом болешћу. конфузија. 90, 125–133 (2021).
Луис, ЕД и Фауст, ПЛ Патологија есенцијалног тремора: неуродегенерација и реорганизација неуронских веза. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Гиронел, А. Да ли је есенцијални тремор примарни поремећај Габа дисфункције? Да. интернационалност. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Догра Н., Мани РЈ и Катара ДП Оса црева-мозак: два начина сигнализације код Паркинсонове болести. Ћелијски молекули. Неуробиологија. 42, 315–332 (2022).
Квигли, ЕММ. Оса микробиота-мозак-црева и неуродегенеративне болести. current. Нелор. Неуронаука. Извештаји 17, 94 (2017).
Лиу, XJ, Ву, LH, Сје, WR и Хе, XX Трансплантација фекалне микробиоте истовремено побољшава есенцијални тремор и синдром иритабилног црева код пацијената. Геријатријска психологија 20, 796–798 (2020).
Жанг П. и др. Специфичне промене у цревној микробиоти код есенцијалног тремора и њихова диференцијација од Паркинсонове болести. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Луо С, Жу Х, Жанг Ј и Ванг Д. Критична улога микробиоте у регулацији неуроналних-глијално-епителних јединица. Отпорност на инфекције. 14, 5613–5628 (2021).
Емин А. и др. Патологија дуоденалног алфа-синуклеина и цревне глиозе код прогресивне Паркинсонове болести. покрет. конфузија. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanjek M. et al. Antitela na alfa-sinuklein 5G4 prepoznaju očiglednu Parkinsonovu bolest i prodromalnu Parkinsonovu bolest u sluzokoži debelog creva. pomak. konfuzija. 33, 1366–1368 (2018).
Алгарни М и Фасано А. Подударност есенцијалног тремора и Паркинсонове болести. Повезано са Паркинсоновом болешћу. конфузија. 46, С101–С104 (2018).
Сампсон, ТР и др. Цревна микробиота модулира моторичке дефиците и неуроинфламацију у моделима Паркинсонове болести. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Унгер, ММ и др. Кратколанчане масне киселине и цревна микробиота разликују се код пацијената са Паркинсоновом болешћу и контролне групе усклађене са старошћу. Повезано са Паркинсоновом болешћу. конфузија. 32, 66–72 (2016).
Бличер Е, Леви М, Татировски Е и Елинав Е. Метаболити регулисани микробиомом на имунолошком интерфејсу домаћина. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).