Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per obtenir els millors resultats, us recomanem que utilitzeu una versió més recent del vostre navegador (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir una assistència contínua, mostrem el lloc web sense estils ni JavaScript.
El diagnòstic precoç del tremolor essencial (TE) pot ser un repte, especialment quan es distingeix dels controls sans (HC) i la malaltia de Parkinson (HC). Recentment, l'anàlisi de mostres de femta per a la microbiota intestinal i els seus metabòlits ha proporcionat nous mètodes per al descobriment de nous biomarcadors de malalties neurodegeneratives. Els àcids grassos de cadena curta (AGCC), com a principal metabòlit de la flora intestinal, es redueixen a les femtes en la PD. Tanmateix, els AGCC fecals mai s'han estudiat en el TE. El nostre objectiu era investigar els nivells fecals d'AGCC en el TE, avaluar la seva relació amb els símptomes clínics i la microbiota intestinal, i determinar la seva potencial capacitat diagnòstica. Els AGCC fecals i la microbiota intestinal es van mesurar en 37 TE, 37 nous PD i 35 HC. El restrenyiment, la disfunció autonòmica i la gravetat del tremolor es van avaluar mitjançant escales. Els nivells fecals de propionat, butirat i isobutirat van ser més baixos en el TE que en el HC. Una combinació d'àcids propiònic, butíric i isobutíric va distingir l'ET de l'HC amb una AUC de 0,751 (IC del 95%: 0,634-0,867). Els nivells d'àcid isovalèric fecal i àcid isobutíric van ser més baixos en l'ET que en la PD. L'àcid isovalèric i l'àcid isobutíric discriminen entre ET i PD amb una AUC de 0,743 (IC del 95%: 0,629-0,857). El propionat fecal s'associa inversament amb el restrenyiment i la disfunció autonòmica. L'àcid isobutíric i l'àcid isovalèric estan inversament relacionats amb la gravetat del tremolor. La disminució del contingut d'AGCC fecals es va associar amb una disminució de l'abundància de Faecalibacterium i Streptobacterium a l'ET. Per tant, el contingut d'AGCC a les femtes disminueix en l'ET i s'associa amb la gravetat del quadre clínic i els canvis en la microbiota intestinal. L'àcid propiònic, l'àcid butíric, l'àcid isobutíric i l'àcid isovalèric a la femta poden ser possibles biomarcadors diagnòstics i de diagnòstic diferencial per a l'ET.
El tremolor essencial (TE) és un trastorn neurodegeneratiu crònic i progressiu caracteritzat principalment per tremolor de les extremitats superiors, que també pot afectar altres parts del cos com el cap, les cordes vocals i les extremitats inferiors 1. Les característiques clíniques del TE inclouen no només símptomes motors, sinó també alguns signes no motors, inclosa la malaltia gastrointestinal 2. S'han dut a terme nombrosos estudis per examinar les característiques patològiques i fisiològiques del tremolor essencial, però no s'han identificat mecanismes patofisiològics clars3,4. Estudis recents suggereixen que la disfunció de l'eix microbiota-intestí-cervell pot contribuir a malalties neurodegeneratives, i hi ha cada cop més evidència d'un possible vincle bidireccional entre la microbiota intestinal i les malalties neurodegeneratives5,6. Cal destacar que, en un informe de cas, el trasplantament de microbiota fecal va millorar tant el tremolor essencial com la síndrome de l'intestí irritable en un pacient, cosa que pot indicar una estreta relació entre la microbiota intestinal i el tremolor essencial. A més, també vam trobar canvis específics en la microbiota intestinal en pacients amb TE, cosa que recolza fermament el paper important de la disbiosi intestinal en el TE8.
Pel que fa a la disbiosi intestinal en malalties neurodegeneratives, la malaltia de Parkinson (MP) és la més estudiada5. Una microbiota desequilibrada pot augmentar la permeabilitat intestinal i activar la glia intestinal, donant lloc a alfa-sinucleinopaties9,10,11. La MP i el tremolor intestinal (TE) tenen certes característiques superposades, com ara una freqüència similar de tremolor en pacients amb TE i MP, tremolor en repòs superposat (tremolor típic en MP) i tremolor postural (que es troba principalment en pacients amb TE), cosa que dificulta la seva distinció. etapes inicials 12. Per tant, necessitem urgentment obrir una finestra útil per diferenciar entre TE i PD. En aquest context, estudiar la disbiosi intestinal específica i els canvis en els metabòlits associats a l'TE i identificar les seves diferències amb la MP poden convertir-se en possibles biomarcadors per al diagnòstic i el diagnòstic diferencial de l'TE.
Els àcids grassos de cadena curta (AGCC) són els principals metabòlits produïts per la fermentació bacteriana intestinal de la fibra dietètica i es creu que tenen un paper crític en les interaccions intestí-cervell13,14. Els AGCC són absorbits per les cèl·lules del còlon i transportats al fetge a través del sistema venós portal, i alguns AGCC entren a la circulació sistèmica. Els AGCC tenen efectes locals sobre el manteniment de la integritat de la barrera intestinal i la promoció de la immunitat innata a la mucosa intestinal15. També tenen efectes a llarg termini sobre la barrera hematoencefàlica (BHE) estimulant proteïnes d'unió estreta i activant neurones estimulant els receptors acoblats a proteïnes G (GPCR) per creuar la BHE16. L'acetat, el propionat i el butirat són els AGCC més abundants al còlon. Estudis previs han demostrat una disminució dels nivells fecals d'àcids acètic, propiònic i butíric en pacients amb malaltia de Parkinson17. Tanmateix, els nivells fecals d'AGCC mai s'han estudiat en pacients amb TA.
Per tant, el nostre estudi tenia com a objectiu identificar canvis específics en l'AGCC fecal en pacients amb TA i les seves diferències respecte als pacients amb Parkinson, avaluar la relació de l'AGCC fecal amb els símptomes clínics de l'AGCC i la microbiota intestinal, així com identificar les possibles capacitats diagnòstiques i de diagnòstic diferencial de les mostres fecals. KZHK. Per abordar els factors de confusió associats amb els fàrmacs anti-PD, vam seleccionar pacients amb malaltia de Parkinson de nova aparició com a controls de la malaltia.
Les característiques demogràfiques i clíniques dels 37 pacients amb embolic de treball (TE), 37 pacients amb embolic de treball (PD) i 35 pacients amb embolic de treball (HC) es resumeixen a la Taula 1. Els ET, els PD i els HC es van emparellar per edat, sexe i IMC. Els tres grups també tenien proporcions similars de fumar, beure alcohol i beure cafè i te. La puntuació de Wexner (P = 0,004) i la puntuació HAMD-17 (P = 0,001) del grup PD van ser superiors a les del grup HC, i la puntuació HAMA (P = 0,011) i la puntuació HAMD-17 (P = 0,011) del grup ET van ser superiors a les del grup HC. El curs de la malaltia en el grup ET va ser significativament més llarg que en el grup PD (P <0,001).
Hi va haver diferències significatives en els nivells fecals d'àcid propiònic fecal (P = 0,023), àcid acètic (P = 0,039), àcid butíric (P = 0,020), àcid isovalèric (P = 0,045) i àcid isobutíric (P = 0,015). En anàlisis post hoc posteriors, els nivells d'àcid propiònic (P = 0,023), àcid butíric (P = 0,007) i àcid isobutíric (P = 0,040) en el grup ET eren significativament més baixos que els del grup HC. Els pacients amb ET tenien nivells més baixos d'isovalerat (P = 0,014) i isobutirat (P = 0,005) que els pacients amb PD. A més, els nivells d'àcid propiònic fecal (P = 0,013), àcid acètic (P = 0,016) i àcid butíric (P = 0,041) van ser més baixos en pacients amb PD que en pacients amb CC (Fig. 1 i Taula suplementària 1).
La figura ag representa una comparació de grups d'àcid propiònic, àcid acètic, àcid butíric, àcid isovalèric, àcid valèric, àcid caproic i àcid isobutíric, respectivament. Hi va haver diferències significatives en els nivells d'àcid propiònic fecal, àcid acètic, àcid butíric, àcid isovalèric i àcid isobutíric entre els tres grups. Tremolor essencial ET, malaltia de Parkinson, control d'HC saludable, AGCC. Les diferències significatives s'indiquen amb *P < 0,05 i **P < 0,01.
Considerant la diferència en el curs de la malaltia entre el grup tetraòpates (TE) i el grup faselandès (PD), vam provar 33 pacients amb PD precoç i 16 pacients amb ET (curs de la malaltia ≤3 anys) per a una comparació més detallada (Taula suplementària 2). Els resultats van mostrar que el contingut d'àcid propiònic fecal de l'ET era significativament inferior al de l'HA (P = 0,015). La diferència entre ET i HC per a l'àcid butíric i l'àcid isobutíric no va ser significativa, però encara es va observar una tendència (P = 0,082). Els nivells d'isobutirat fecal van ser significativament més baixos en pacients amb ET en comparació amb els pacients amb PD (P = 0,030). La diferència entre ET i PD de l'àcid isovalèric no va ser significativa, però encara hi va haver una tendència (P = 0,084). L'àcid propiònic (P = 0,023), l'àcid acètic (P = 0,020) i l'àcid butíric (P = 0,044) van ser significativament més baixos en pacients amb PD que en pacients amb HC. Aquests resultats (Figura suplementària 1) són generalment consistents amb els resultats principals. La diferència en els resultats entre la mostra general i el subgrup de pacients precoços pot ser deguda a la mida més petita de la mostra en el subgrup, la qual cosa resulta en una menor potència estadística de les dades.
A continuació, vam examinar si els nivells d'AGCC fecals podien distingir els pacients amb ET dels pacients amb CU o PD. Segons l'anàlisi ROC, la diferència en l'AUC dels nivells de propionat va ser de 0,668 (IC del 95%: 0,538-0,797), cosa que va permetre distingir els pacients amb ET dels pacients amb HC. Els pacients amb ET i GC es podien distingir pels nivells de butirat amb una AUC de 0,685 (IC del 95%: 0,556-0,814). Les diferències en els nivells d'àcid isobutíric poden distingir els pacients amb ET dels HC amb una AUC de 0,655 (IC del 95%: 0,525-0,786). En combinar els nivells de propionat, butirat i isobutirat, es va obtenir una AUC més alta de 0,751 (IC del 95%: 0,634–0,867) amb una sensibilitat del 74,3% i una especificitat del 72,9% (Fig. 2a). Per diferenciar entre pacients amb TE i PD, l'AUC per als nivells d'àcid isovalèric va ser de 0,700 (IC del 95%: 0,579–0,822) i per als nivells d'àcid isobutíric va ser de 0,718 (IC del 95%: 0,599–0,836). La combinació dels nivells d'àcid isovalèric i àcid isobutíric va tenir una AUC més alta de 0,743 (IC del 95%: 0,629–0,857), una sensibilitat del 74,3% i una especificitat del 62,9% (Fig. 2b). A més, vam examinar si els nivells d'AGCC a la femta de pacients amb malaltia de Parkinson diferien dels controls. Segons l'anàlisi ROC, l'AUC per identificar pacients amb PD basada en les diferències en els nivells d'àcid propiònic va ser de 0,687 (IC del 95%: 0,559-0,814), amb una sensibilitat del 68,6% i una especificitat del 68,7%. Les diferències en els nivells d'acetat poden distingir els pacients amb PD dels HC amb una AUC de 0,674 (IC del 95%: 0,542-0,805). Els pacients amb PD es poden diferenciar de la CU només pels nivells de butirat amb una AUC de 0,651 (IC del 95%: 0,515-0,787). En combinar els nivells de propionat, acetat i butirat, es va obtenir una AUC de 0,682 (IC del 95%: 0,553-0,811) (Fig. 2c).
Discriminació de l'Església Ortodoxa Russa contra ET i HC; b discriminació de l'Església Ortodoxa Russa contra ET i PD; c discriminació de la ROC contra PD i HC. Tremolor essencial d'ET, malaltia de Parkinson, control d'HC saludable, SCFA.
En pacients amb ET, els nivells d'àcid isobutíric fecal es van correlacionar negativament amb la puntuació FTM (r = -0,349, P = 0,034), i els nivells d'àcid isovalèric fecal es van correlacionar negativament amb la puntuació FTM (r = -0,421, P = 0,001) i la puntuació TETRAS. (r = -0,382, P = 0,020). En pacients amb ET i PD, els nivells de propionat fecal es van correlacionar negativament amb les puntuacions SCOPA-AUT (r = −0,236, P = 0,043) (Fig. 3 i Taula suplementària 3). No hi va haver cap correlació significativa entre el curs de la malaltia i l'SCFA ni en el grup ET (P ≥ 0,161) ni en el grup PD (P ≥ 0,246) (Taula suplementària 4). En pacients amb malaltia de Parkinson, els nivells d'àcid caproic fecal es van correlacionar positivament amb les puntuacions de l'escàner MDS-UPDRS (r = 0,335, P = 0,042). En tots els participants, els nivells de propionat fecal (r = −0,230, P = 0,016) i acetat (r = −0,210, P = 0,029) es van correlacionar negativament amb les puntuacions de Wexner (Fig. 3 i Taula suplementària 3).
Els nivells d'àcid isobutíric fecals es van correlacionar negativament amb les puntuacions FTM, l'àcid isovalèric es va correlacionar negativament amb les puntuacions FTM i TETRAS, l'àcid propiònic es va correlacionar negativament amb les puntuacions SCOPA-AUT, l'àcid caproic es va correlacionar positivament amb les puntuacions MDS-UPDRS i l'àcid propiònic es va correlacionar negativament amb les puntuacions FTM i TETRAS. TETRAS i l'àcid acètic es van correlacionar negativament amb la puntuació de Wexner. Versió patrocinada per l'Associació MDS-UPDRS de l'Escala Unificada de Valoració de la Malaltia de Parkinson, Mini-Mental State Examination MMSE, Escala de Valoració de la Depressió de Hamilton HAMD-17, 17 ítems, Escala de Valoració de l'Ansietat de Hamilton HAMA, estadis HY Hoehn i Yahr, SCFA, Escala de Resultats de Símptomes Autonòmics de la Malaltia de Parkinson SCOPA-AUT, Escala de Valoració del Tremolor Clínic FTM Fana-Tolosa-Marin, Escala de Valoració del Tremolor Essencial del Grup de Recerca TETRAS (TRG). Les diferències significatives s'indiquen amb *P < 0,05 i **P < 0,01.
Vam explorar més a fons la naturalesa discriminatòria de la microbiota intestinal mitjançant l'anàlisi LEfSE i vam seleccionar el nivell de dades d'abundància relativa del gènere per a una anàlisi més detallada. Es van fer comparacions entre ET i HC i entre ET i PD. A continuació, es va realitzar una anàlisi de correlació de Spearman sobre l'abundància relativa de la microbiota intestinal i els nivells d'AGCC fecals en els dos grups de comparació.
Faecalibacterium (correlacionat amb l'àcid butíric, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (correlacionat amb l'àcid butíric, r = 0,283, P = 0,016) i Streptobacterium (correlacionat amb l'àcid propiònic, r = 0,327) eren presents a l'anàlisi d'ET i CA. , P = 0,005; correlacionat amb l'àcid butíric, r = 0,374, P = 0,001; es correlaciona amb l'àcid isobutíric, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (es correlaciona amb l'àcid propiònic, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (es correlaciona amb el propionat, r = 0,249, P = 0,035) i Candidatus Arthromitus (es correlaciona amb l'àcid isobutíric, r = 0,302, P = 0,010) va disminuir en ET i es va correlacionar positivament amb els nivells de SCFA fecals. Tanmateix, l'abundància de Stenotropomonas va augmentar en ET i es va correlacionar negativament amb els nivells d'isobutirat fecal (r = -0,250, P = 0,034). Després de l'ajust de FDR, només les correlacions entre Faecalibacterium, Catenibacter i SCFA van romandre significatives (P ≤ 0,045) (Fig. 4 i Taula suplementària 5).
Anàlisi de correlació d'ET i HC. Després de l'ajust de l'FDR, es va trobar que l'abundància de Faecalibacterium (associat positivament amb butirat) i Streptobacterium (associat positivament amb propionat, butirat i isobutirat) es va reduir en ET i es va associar positivament amb els nivells d'AGCC fecals. b Anàlisi de correlació d'ET i PD. Després de l'ajust de l'FDR, no es van trobar associacions significatives. Tremolor essencial d'ET, malaltia de Parkinson, control d'HC saludable, AGCC. Les diferències significatives s'indiquen amb *P < 0,05 i **P < 0,01.
En analitzar l'ET versus la PD, es va trobar que el Clostridium trichophyton estava augmentat en l'ET i es correlacionava amb l'àcid isovalèric fecal (r = -0,238, P = 0,041) i l'àcid isobutíric (r = -0,257, P = 0,027). Després de l'ajust de la FDR, qualsevol dels dos va romandre significatiu (P≥0,295) (Figura 4 i Taula suplementària 5).
Aquest estudi és un estudi exhaustiu que examina els nivells d'àcids grassos de cadena curta (AGCC) fecals i els correlaciona amb els canvis en la microbiota intestinal i la gravetat dels símptomes en pacients amb tendència gastrointestinal (TE) en comparació amb pacients amb CU i PD. Vam trobar que els nivells d'AGCC fecals es van reduir en pacients amb ET i es van associar amb la gravetat clínica i canvis específics en la microbiota intestinal. Els nivells acumulatius d'àcids grassos de cadena curta (AGCC) a la femta diferencien l'TE del GC i la PD.
En comparació amb els pacients amb GC, els pacients amb ET tenen nivells fecals més baixos d'àcids propiònic, butíric i isobutíric. La combinació d'àcids propiònic, butíric i isobutíric pot diferenciar entre ET i HC amb una AUC de 0,751 (IC del 95%: 0,634-0,867), una sensibilitat del 74,3% i una especificitat del 72,9%, cosa que indica el seu ús com a possible paper com a biomarcadors de diagnòstic per a ET. Anàlisis posteriors van mostrar que els nivells d'àcid propiònic fecal es van correlacionar negativament amb la puntuació de Wexner i la puntuació SCOPA-AUT. Els nivells d'àcid isobutíric fecal es van correlacionar inversament amb les puntuacions FTM. D'altra banda, una disminució dels nivells de butirat en ET es va associar amb una disminució de l'abundància de microbiota productora de SCFA, Faecalibacterium i Categorybacter. A més, les reduccions en l'abundància de Catenibacter en ET també es van associar amb reduccions dels nivells d'àcid propiònic i isobutíric fecal.
La majoria dels AGCC produïts al còlon són absorbits pels colonòcits principalment a través de transportadors de monocarboxilat dependents de H+ o dependents de sodi. Els àcids grassos de cadena curta absorbits s'utilitzen com a font d'energia per als colonòcits, mentre que els que no es metabolitzen als colonòcits es transporten a la circulació portal 18. Els AGCC poden influir en la motilitat intestinal, millorar la funció de barrera intestinal i influir en el metabolisme i la immunitat de l'hoste 19. Anteriorment es va trobar que les concentracions fecals de butirat, acetat i propionat es reduïen en pacients amb Parkinson en comparació amb els HC17, la qual cosa és coherent amb els nostres resultats. El nostre estudi va trobar una disminució dels AGCC en pacients amb trombosi endotelial (TE), però se sap poc sobre el paper dels AGCC en la patologia de la TE. El butirat i el propionat poden unir-se als GPCR i influir en la senyalització dependent de GPCR, com ara la senyalització MAPK i NF-κB20. El concepte bàsic de l'eix intestí-cervell és que els AGCC secretats pels microbis intestinals poden influir en la senyalització de l'hoste, influint així en la funció intestinal i cerebral. Com que el butirat i el propionat tenen potents efectes inhibidors sobre l'activitat de la histona desacetilasa (HDAC)21 i el butirat també pot actuar com a lligand per als factors de transcripció, tenen efectes generalitzats sobre el metabolisme, la diferenciació i la proliferació de l'hoste, principalment a causa de la seva influència en la regulació gènica22. Basant-se en l'evidència de SCFA i malalties neurodegeneratives, el butirat es considera un candidat terapèutic per la seva capacitat per corregir l'activitat alterada de l'HDAC, que pot mediar la mort de les neurones dopaminèrgiques en la malaltia de Parkinson23,24,25. Estudis en animals també han demostrat la capacitat de l'àcid butíric per prevenir la degeneració de les neurones dopaminèrgiques i millorar els trastorns del moviment en models de Parkinson26,27. S'ha descobert que l'àcid propiònic limita les respostes inflamatòries i protegeix la integritat de la BHE28,29. Els estudis han demostrat que l'àcid propiònic promou la supervivència de les neurones dopaminèrgiques en resposta a la toxicitat de la rotenona en models de Parkinson30 i que l'administració oral d'àcid propiònic rescata la pèrdua de neurones dopaminèrgiques i els dèficits motors en ratolins amb Parkinson31. Se sap poca cosa sobre la funció de l'àcid isobutíric. Tanmateix, un estudi recent va trobar que la colonització de ratolins amb B. ovale augmentava el contingut intestinal d'AGCC (inclosos l'acetat, el propionat, l'isobutirat i l'isovalerat) i la concentració intestinal de GABA, cosa que destaca que s'ha establert un vincle entre la microbiota intestinal i les concentracions intestinals de neurotransmissors d'AGCC32. Pel que fa a l'ET, els canvis patològics anormals al cerebel inclouen canvis en els axons i les dendrites de les cèl·lules de Purkinje, desplaçament i pèrdua de cèl·lules de Purkinje, canvis en els axons de les cèl·lules en cistella i anomalies en les connexions de fibres ascendents als nuclis de les cèl·lules de Purkinje, cosa que condueix a una disminució de la producció GABAèrgica del cerebel3,4,33. No està clar si els AGCC estan associats amb la neurodegeneració de les cèl·lules de Purkinje i la disminució de la producció de GABA cerebel·lós. Els nostres resultats suggereixen una estreta relació entre els AGCC i l'ET; no obstant això, el disseny de l'estudi transversal no permet treure cap conclusió sobre la relació causal entre els AGCC i el procés de la malaltia de l'ET. Calen més estudis de seguiment longitudinals, incloent-hi mesures en sèrie d'AGCC fecals, així com estudis en animals que examinin els mecanismes.
Es creu que els AGCC estimulen la contractilitat del múscul llis del còlon34. La manca d'AGCC empitjorarà els símptomes del restrenyiment, i la suplementació amb AGCC pot millorar els símptomes del restrenyiment PD35. Els nostres resultats també indiquen una associació significativa entre la disminució del contingut d'AGCC fecals i l'augment del restrenyiment i la disfunció autonòmica en pacients amb tremolor essencial. Un informe de cas va trobar que el trasplantament de microbiota va millorar tant el tremolor essencial com la síndrome de l'intestí irritable en el pacient 7, cosa que suggereix encara més una estreta relació entre la microbiota intestinal i l'intestí irritable. Per tant, creiem que els AGCC/microbiota fecals poden influir en la motilitat intestinal de l'hoste i la funció del sistema nerviós autònom.
L'estudi va trobar que la disminució dels nivells d'AGCC fecals en l'ET es va associar amb una disminució de l'abundància de Faecalibacterium (associat amb butirat) i Streptobacterium (associat amb propionat, butirat i isobutirat). Després de la correcció de l'FDR, aquesta relació continua sent significativa. Faecalibacterium i Streptobacterium són microorganismes productors d'AGCC. Se sap que Faecalibacterium és un microorganisme productor de butirat36, mentre que els principals productes de la fermentació de Catenibacter són acetat, butirat i àcid làctic37. Faecalibacterium es va detectar en el 100% dels grups ET i HC; l'abundància relativa mitjana del grup ET va ser del 2,06% i la del grup HC va ser del 3,28% (LDA 3,870). El bacteri de la categoria es va detectar en el 21,6% (8/37) del grup HC i només en 1 mostra del grup ET (1/35). La disminució i la indetectabilitat dels estreptobacteris en l'ET també poden indicar una correlació amb la patogenicitat de la malaltia. L'abundància relativa mitjana d'espècies de Catenibacter en el grup HC va ser del 0,07% (LDA 2,129). A més, els bacteris de l'àcid làctic es van associar amb canvis en el butirat fecal (P = 0,016, P = 0,096 després de l'ajust de la FDR), i el candidat a l'artritis es va associar amb canvis en l'isobutirat (P = 0,016, P = 0,072 després de l'ajust de la FDR). Després de la correcció de la FDR, només es manté la tendència de correlació, que no és estadísticament significativa. També se sap que els lactobacils són productors d'AGCC (àcid acètic, àcid propiònic, àcid isobutíric, àcid butíric) 38 i el Candidatus Arthromitus és un inductor específic de la diferenciació de cèl·lules T auxiliars 17 (Th17), amb Th1/2 i Tregs associats amb l'equilibri immunitari /Th1739. Un estudi recent suggereix que els nivells elevats de pseudoartritis fecal poden contribuir a la inflamació del còlon, la disfunció de la barrera intestinal i la inflamació sistèmica 40. Clostridium trichophyton va augmentar en el tromboembolisme en comparació amb la malaltia de Parkinson. Es va trobar que l'abundància de Clostridium trichoides estava correlacionada negativament amb l'àcid isovalèric i l'àcid isobutíric. Després de l'ajust de la FDR, ambdós van romandre significatius (P ≥ 0,295). Clostridium pilosum és un bacteri que se sap que està associat amb la inflamació i pot contribuir a la disfunció de la barrera intestinal 41. El nostre estudi anterior va informar de canvis en la microbiota intestinal de pacients amb tromboembolisme8. Aquí també informem de canvis en els AGCC en el tromboembolisme i identifiquem una associació entre la disbiosi intestinal i els canvis en els AGCC. La disminució dels nivells d'AGCC està estretament associada amb la disbiosi intestinal i la gravetat del tremolor en el tromboembolisme. Els nostres resultats suggereixen que l'eix intestí-cervell pot tenir un paper important en la patogènesi del tromboembolisme, però calen més estudis en models animals.
En comparació amb els pacients amb malaltia de Parkinson (PD), els pacients amb tromboembolisme (TE) presenten nivells més baixos d'àcids isovalèric i isobutíric a les femtes. La combinació d'àcid isovalèric i àcid isobutíric va identificar el ET en la PD amb una AUC de 0,743 (IC del 95%: 0,629-0,857), una sensibilitat del 74,3% i una especificitat del 62,9%, cosa que suggereix el seu paper potencial com a biomarcadors en el diagnòstic diferencial de l'TE. Els nivells d'àcid isovalèric fecal es van correlacionar inversament amb les puntuacions FTM i TETRAS. Els nivells d'àcid isobutíric fecal es van correlacionar inversament amb les puntuacions FTM. La disminució dels nivells d'àcid isobutíric es va associar amb una disminució de l'abundància de catobacteris. Se sap poc sobre les funcions de l'àcid isovalèric i l'àcid isobutíric. Un estudi previ va mostrar que la colonització de ratolins amb Bacteroides ovale augmentava el contingut intestinal d'AGCC (inclosos acetat, propionat, isobutirat i isovalerat) i les concentracions intestinals de GABA, destacant el vincle intestinal entre la microbiota i les concentracions intestinals d'AGCC/neurotransmissors32. Curiosament, els nivells d'àcid isobutíric observats eren similars entre els grups PD i HC, però difereixen entre els grups ET i PD (o HC). L'àcid isobutíric podia distingir entre ET i PD amb una AUC de 0,718 (IC del 95%: 0,599-0,836) i identificar ET i NC amb una AUC de 0,655 (IC del 95%: 0,525-0,786). A més, els nivells d'àcid isobutíric es correlacionen amb la gravetat del tremolor, cosa que reforça encara més la seva associació amb ET. La qüestió de si l'àcid isobutíric oral pot reduir la gravetat del tremolor en pacients amb ET mereix més estudi.
Per tant, el contingut d'AGCC fecals es redueix en pacients amb ET i s'associa amb la gravetat clínica de l'ET i canvis específics en la microbiota intestinal. El propionat, el butirat i l'isobutirat fecals poden ser biomarcadors diagnòstics per a l'ET, mentre que l'isobutirat i l'isovalerat poden ser biomarcadors diagnòstics diferencials per a l'ET. Els canvis en l'isobutirat fecal poden ser més específics per a l'ET que els canvis en altres AGCC.
El nostre estudi té diverses limitacions. En primer lloc, els patrons dietètics i les preferències alimentàries poden influir en l'expressió de la microbiota, es necessiten mostres d'estudi més grans en diferents poblacions, i els estudis futurs haurien d'introduir enquestes dietètiques completes i sistemàtiques com ara qüestionaris de freqüència alimentària. En segon lloc, el disseny de l'estudi transversal impedeix qualsevol conclusió sobre una relació causal entre els AGCC i el desenvolupament de la trombosi endotelial (TE). Calen més estudis de seguiment a llarg termini amb mesures en sèrie dels AGCC fecals. En tercer lloc, les capacitats diagnòstiques i de diagnòstic diferencial dels nivells d'AGCC fecals s'haurien de validar mitjançant mostres independents de TE, HC i PD. En el futur, s'haurien de provar més mostres fecals independents. Finalment, els pacients amb PD de la nostra cohort van tenir una durada de la malaltia significativament més curta que els pacients amb TE. Principalment vam emparellar TE, PD i HC per edat, sexe i IMC. Donada la diferència en el curs de la malaltia entre el grup TE i el grup PD, també vam estudiar 33 pacients amb PD precoç i 16 pacients amb TE (durada de la malaltia ≤3 anys) per a una comparació més detallada. Les diferències entre grups en els AGCC van ser generalment consistents amb les nostres dades primàries. A més, no vam trobar cap correlació entre la durada de la malaltia i els canvis en l'escala escamosa. No obstant això, en el futur, seria millor reclutar pacients amb Parkinson i tromboembolisme en una fase inicial amb una durada de la malaltia més curta per completar la validació en una mostra més gran.
El protocol de l'estudi va ser aprovat pel comitè d'ètica de l'Hospital Ruijin, afiliat a l'Escola de Medicina de la Universitat Jiao Tong de Xangai (RHEC2018-243). Es va obtenir el consentiment informat per escrit de tots els participants.
Entre gener de 2019 i desembre de 2022, es van incloure en aquest estudi 109 subjectes (37 TE, 37 PD i 35 HC) de la Clínica del Centre de Trastorns del Moviment de l'Hospital Ruijin, afiliat a l'Escola de Medicina de la Universitat Jiao Tong de Xangai. Els criteris van ser: (1) edat de 25 a 85 anys, (2) els pacients amb TE van ser diagnosticats segons els criteris del Grup de Treball de MDS 42 i els PD van ser diagnosticats segons els criteris de MDS 43, (3) tots els pacients no prenien fàrmacs anti-PD abans de la recollida de mostres a la cadira. (4) El grup TE només prenia β-bloquejants o cap fàrmac relacionat abans de recollir mostres de femta. També es van seleccionar HC que coincidien amb l'edat, el sexe i l'índex de massa corporal (IMC). Els criteris d'exclusió van ser: (1) vegetarians, (2) mala nutrició, (3) malalties cròniques del tracte gastrointestinal (inclosa la malaltia inflamatòria intestinal, úlceres gàstriques o duodenals), (4) malalties cròniques greus (inclosos tumors malignes), insuficiència cardíaca, insuficiència renal, malalties hematològiques, (5) antecedents de cirurgia gastrointestinal major, (6) consum crònic o regular de iogurt, (7) ús de probiòtics o antibiòtics durant 1 mes, (8) ús crònic de corticosteroides, inhibidors de la bomba de protons, estatines, metformina, immunosupressors o fàrmacs anticancerígens i (9) deteriorament cognitiu greu que interfereixi amb els assajos clínics.
Tots els subjectes van proporcionar informació sobre antecedents mèdics, pes i alçada per calcular l'IMC, i es van sotmetre a un examen neurològic i una avaluació clínica com ara l'escala de valoració d'ansietat de Hamilton (HAMA) 44, la puntuació d'ansietat de l'escala de valoració de la depressió de Hamilton-17 (HAMD-17) 45, la depressió, la gravetat del restrenyiment mitjançant l'escala de restrenyiment de Wexner 46 i l'escala de Bristol per a la femta 47 i el rendiment cognitiu mitjançant el Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. L'escala per a l'avaluació dels símptomes autonòmics de la malaltia de Parkinson (SCOPA-AUT) 49 va examinar la disfunció autonòmica en pacients amb TE i MP. L'escala de valoració del tremolor clínic de Fan-Tolos-Marin (FTM) i l'escala de valoració del tremolor essencial (TETRAS) 50. El grup d'estudi del tremolor (TRG) 50 es van examinar en pacients amb TE; es van examinar l'escala de valoració de la malaltia de Kinson (MDS-UPDRS) versió 51 patrocinada per la United Parkinson's Disease Association i el grau 52 de Hoehn i Yahr (HY).
Es va demanar a cada participant que recollís una mostra de femta al matí utilitzant un recipient de recollida de femta. Transferir els recipients a gel i emmagatzemar-los a -80 °C abans del processament. L'anàlisi d'AGCC es va realitzar segons les operacions rutinàries de Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. Es van recollir 400 mg de mostres fecals fresques de cada subjecte i es van analitzar mitjançant AGCC després de la mòlta i la presonicació. Els AGCC seleccionats a les femtes es van analitzar mitjançant cromatografia de gasos-espectrometria de masses (GC-MS) i cromatografia líquida-MS tàndem (LC-MS/MS).
L'ADN es va extreure de mostres de 200 mg utilitzant el kit QIAamp® Fast DNA Stool Mini (QIAGEN, Hilden, Alemanya) segons les instruccions del fabricant. La composició microbiana es va determinar seqüenciant el gen rRNA 16S en ADN aïllat de femta mitjançant l'amplificació de la regió V3-V4. Es va provar l'ADN executant la mostra en un gel d'agarosa a l'1,2%. L'amplificació per reacció en cadena de la polimerasa (PCR) del gen rRNA 16S es va realitzar utilitzant encebadors bacterians universals (357F i 806R) i una biblioteca d'amplicons de dos passos construïda a la plataforma Novaseq.
Les variables contínues s'expressen com a mitjana ± desviació estàndard, i les variables categòriques s'expressen com a nombres i percentatges. Vam utilitzar la prova de Levene per comprovar l'homogeneïtat de les variàncies. Les comparacions es van fer mitjançant proves t bilaterals o anàlisi de la variància (ANOVA) si les variables es distribuïen normalment i proves U de Mann-Whitney no paramètriques si es violaven els supòsits de normalitat o homoscedasticitat. Vam utilitzar l'àrea sota la corba ROC (AUC) per quantificar el rendiment diagnòstic del model i examinar la capacitat de l'AGCC per distingir els pacients amb TA dels que tenien HC o PD. Per examinar la relació entre l'AGCC i la gravetat clínica, vam utilitzar l'anàlisi de correlació de Spearman. L'anàlisi estadística es va realitzar mitjançant el programari SPSS (versió 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) amb el nivell de significació (inclòs el valor P i l'FDR-P) establert en 0,05 (bilateral).
Les seqüències 16S es van analitzar mitjançant una combinació del programari Trimmomatic (versió 0.35), Flash (versió 1.2.11), UPARSE (versió v8.1.1756), mothur (versió 1.33.3) i R (versió 3.6.3). Les dades en brut del gen rRNA 16S es van processar mitjançant UPARSE per generar unitats taxonòmiques operatives (OTU) amb una identitat del 97%. Les taxonomies es van especificar utilitzant Silva 128 com a base de dades de referència. El nivell genèric de dades d'abundància relativa es va seleccionar per a una anàlisi posterior. L'anàlisi de la mida de l'efecte de l'anàlisi discriminant lineal (LDA) (LEfSE) es va utilitzar per a les comparacions entre grups (ET vs. HC, ET vs. PD) amb un llindar α de 0,05 i un llindar de mida de l'efecte de 2,0. Els gèneres discriminants identificats per l'anàlisi LEfSE es van utilitzar també per a l'anàlisi de correlació de Spearman de SCFA.
Per obtenir més informació sobre el disseny de l'estudi, consulteu el resum de l'informe de recerca natural associat a aquest article.
Les dades de seqüenciació 16S en brut s'emmagatzemen a la base de dades BioProject del Centre Nacional d'Informació Biotecnològica (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Altres dades rellevants estan disponibles per a l'autor corresponent si ho sol·licita raonablement, com ara col·laboracions científiques i intercanvis acadèmics amb projectes de recerca complets. No es permet la transferència de dades a tercers sense el nostre consentiment.
Codi obert només amb una combinació de Trimmomatic (versió 0.35), Flash (versió 1.2.11), UPARSE (versió v8.1.1756), mothur (versió 1.33.3) i R (versió 3.6.3), utilitzant la configuració predeterminada o la secció "Mètode". Es pot proporcionar informació aclaridora addicional a l'autor corresponent si es sol·licita raonablement.
Pradeep S i Mehanna R. Trastorns gastrointestinals en trastorns del moviment hipercinètic i atàxia. Associats amb la malaltia de Parkinson. Confusió. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED i Faust, PL Patologia del tremolor essencial: neurodegeneració i reorganització de les connexions neuronals. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. El tremolor essencial és un trastorn primari de la disfunció de Gaba? Sí. internacionalitat. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ i Katara DP. L'eix intestí-cervell: dos modes de senyalització en la malaltia de Parkinson. Molècules cel·lulars. Neurobiologia. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. L'eix microbiota-cervell-intestí i les malalties neurodegeneratives. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR i He, XX El trasplantament de microbiota fecal millora simultàniament el tremolor essencial i la síndrome de l'intestí irritable en pacients. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Canvis específics en la microbiota intestinal en el tremolor essencial i la seva diferenciació de la malaltia de Parkinson. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J i Wang D. Paper crític de la microbiota en la regulació de les unitats neuronals-glials-epitelials. Resistència a les infeccions. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologia de l'alfa-sinucleïna duodenal i la gliosi intestinal en la malaltia de Parkinson progressiva. moviment. confusió. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Els anticossos contra l'alfa-sinucleïna 5G4 reconeixen la malaltia de Parkinson manifesta i la malaltia de Parkinson prodròmica a la mucosa del còlon. moviment. confusió. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M i Fasano A. Coincidència de tremolor essencial i malaltia de Parkinson. Associat amb la malaltia de Parkinson. Confusió. 46, C101–C104 (2018).
Sampson, TR et al. La microbiota intestinal modula els dèficits motors i la neuroinflamació en models de malaltia de Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Els àcids grassos de cadena curta i la microbiota intestinal difereixen entre pacients amb malaltia de Parkinson i controls de la mateixa edat. Associat amb la malaltia de Parkinson. Confusió. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E i Elinav E. Metabòlits regulats pel microbioma a la interfície immunitària de l'hoste. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).