Diolch am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn o borwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y canlyniadau gorau, rydym yn argymell defnyddio fersiwn newydd o'ch porwr (neu ddiffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn arddangos y wefan heb steilio na JavaScript.
Gall diagnosis cynnar o gryndod hanfodol (ET) fod yn heriol, yn enwedig pan gaiff ei wahaniaethu oddi wrth reolaethau iach (HC) a chlefyd Parkinson (PD). Yn ddiweddar, mae dadansoddi samplau carthion ar gyfer microbiota'r perfedd a'i fetabolion wedi darparu dulliau newydd ar gyfer darganfod biomarcwyr newydd o glefydau niwroddirywiol. Mae asidau brasterog cadwyn fer (SCFA), fel prif fetabolyn fflora'r berfedd, yn cael eu lleihau mewn feces mewn PD. Fodd bynnag, nid yw SCFA fecal erioed wedi'u hastudio mewn ET. Ein nod oedd ymchwilio i lefelau SCFAs fecal mewn ET, asesu eu perthynas â symptomau clinigol a microbiota'r perfedd, a phenderfynu ar eu gallu diagnostig posibl. Mesurwyd SCFA fecal a microbiota'r perfedd mewn 37 ET, 37 PD newydd, a 35 HC. Aseswyd rhwymedd, camweithrediad awtonomig, a difrifoldeb cryndod gan ddefnyddio graddfeydd. Roedd lefelau propionad, butyrad, ac isobutyrad fecal yn is yn ET nag mewn HC. Roedd cyfuniad o asidau propionig, butyrig ac isobutyrig yn gwahaniaethu rhwng ET a HC gydag AUC o 0.751 (95% CI: 0.634–0.867). Roedd lefelau asid isovalerig fecal ac asid isobutyrig yn is yn ET nag mewn PD. Mae asid isovalerig ac asid isobutyrig yn gwahaniaethu rhwng ET a PD gydag AUC o 0.743 (95% CI: 0.629–0.857). Mae propionad fecal yn gysylltiedig yn wrthdro â rhwymedd a chamweithrediad awtonomig. Mae asid isobutyrig ac asid isovalerig yn gysylltiedig yn wrthdro â difrifoldeb cryndod. Roedd y gostyngiad mewn SCFAs fecal yn gysylltiedig â gostyngiad yn nifer y Faecalibacterium a Streptobacterium yn yr ET. Felly, mae cynnwys SCFA mewn feces yn lleihau yn ET ac mae'n gysylltiedig â difrifoldeb y darlun clinigol a newidiadau yn y microbiota berfeddol. Gall propionad fecal, butyrad, isobwtyrad, ac isovalerad fod yn fiomarcwyr diagnostig a gwahaniaethol posibl ar gyfer ET.
Mae cryndod hanfodol (ET) yn anhwylder niwroddirywiol cronig, cynyddol a nodweddir yn bennaf gan gryndod yn yr eithafion uchaf, a all hefyd effeithio ar rannau eraill o'r corff fel y pen, llinynnau lleisiol, ac eithafion isaf 1 . Mae nodweddion clinigol ET yn cynnwys nid yn unig symptomau modur ond hefyd rai arwyddion anfodur, gan gynnwys clefyd gastroberfeddol 2 . Cynhaliwyd nifer o astudiaethau i archwilio nodweddion patholegol a ffisiolegol cryndod hanfodol, ond nid oes mecanweithiau pathoffisiolegol clir wedi'u nodi 3,4; Mae astudiaethau diweddar yn awgrymu y gallai camweithrediad yr echelin microbiota-perfedd-ymennydd gyfrannu at glefydau niwroddirywiol, ac mae tystiolaeth gynyddol o gysylltiad deuffordd posibl rhwng microbiota'r perfedd a chlefydau niwroddirywiol 5,6. Yn nodedig, mewn un adroddiad achos, gwellodd trawsblaniad microbiota fecal gryndod hanfodol a syndrom coluddyn llidus mewn claf, a all ddangos perthynas agos rhwng microbiota'r perfedd a chryndod hanfodol. Yn ogystal, gwelsom hefyd newidiadau penodol ym microbiota'r perfedd mewn cleifion ag ET, sy'n cefnogi'n gryf rôl bwysig dysbiosis y perfedd yn ET8.
O ran dysbiosis y coluddyn mewn clefydau niwroddirywiol, PD yw'r un a astudir fwyaf5. Gall microbiota anghytbwys gynyddu athreiddedd berfeddol ac actifadu glia berfeddol, gan arwain at alffa-synucleinopathïau9,10,11. Mae PD ac ET yn rhannu rhai nodweddion cyffredin, megis amlder tebyg o gryndod mewn cleifion ET a PD, cryndod gorffwys sy'n gorgyffwrdd (cryndod nodweddiadol mewn PD), a chryndod ystumiol (a geir yn bennaf mewn cleifion ET), gan ei gwneud hi'n anodd gwahaniaethu rhyngddynt. camau cynnar 12. Felly, mae angen i ni agor ffenestr ddefnyddiol ar frys i wahaniaethu rhwng ET a PD. Yn y cyd-destun hwn, gall astudio'r dysbiosis berfeddol penodol a'r newidiadau metabolyn cysylltiedig yn ET a nodi eu gwahaniaethau o PD ddod yn fiomarcwyr posibl ar gyfer diagnosis a diagnosis gwahaniaethol o ET.
Asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs) yw'r prif fetabolion a gynhyrchir gan eplesu ffibr dietegol gan facteria berfeddol a chredir eu bod yn chwarae rhan hanfodol mewn rhyngweithiadau rhwng y perfedd a'r ymennydd13,14. Mae SCFAs yn cael eu hamsugno gan gelloedd y colon a'u cludo i'r afu trwy'r system gwythiennol bortal, ac mae rhai SCFAs yn mynd i mewn i'r cylchrediad systemig. Mae gan SCFAs effeithiau lleol ar gynnal cyfanrwydd y rhwystr berfeddol a hyrwyddo imiwnedd cynhenid ​​​​yn y mwcosa berfeddol15. Mae ganddynt hefyd effeithiau hirdymor ar y rhwystr gwaed-ymennydd (BBB) ​​trwy ysgogi proteinau cyffordd dynn ac actifadu niwronau trwy ysgogi derbynyddion cysylltiedig â phrotein G (GPCRs) i groesi'r BBB16. Asetat, propionad, a butyrad yw'r SCFAs mwyaf niferus yn y colon. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos lefelau fecal is o asidau asetig, propionig a butyrig mewn cleifion â chlefyd Parkinson17. Fodd bynnag, nid yw lefelau fecal SCFAs erioed wedi'u hastudio mewn cleifion ag ET.
Felly, nod ein hastudiaeth oedd nodi newidiadau penodol mewn SCFA fecal mewn cleifion ag ET a'u gwahaniaethau oddi wrth gleifion â PD, asesu'r berthynas rhwng SCFA fecal a symptomau clinigol ET a microbiota berfeddol, yn ogystal â phennu'r galluoedd diagnostig a gwahaniaethol posibl o samplau fecal. KZhK. Er mwyn mynd i'r afael â ffactorau dryslyd sy'n gysylltiedig â chyffuriau gwrth-PD, dewiswyd cleifion â chlefyd Parkinson newydd fel rheolyddion clefyd.
Crynhoir nodweddion demograffig a chlinigol y 37 o ETs, 37 PDs, a 35 HCs yn Nhabl 1. Roedd ETs, PDs, a HCs yn cyfateb yn ôl oedran, rhyw, a BMI. Roedd gan y tri grŵp hefyd gyfrannau tebyg o ysmygu, yfed alcohol ac yfed coffi a the. Roedd sgôr Wexner (P = 0.004) a sgôr HAMD-17 (P = 0.001) y grŵp PD yn uwch na rhai'r grŵp HC, ac roedd sgôr HAMA (P = 0.011) a sgôr HAMD-17 (P = 0.011) y grŵp ET yn uwch na rhai'r grŵp HC. Roedd cwrs y clefyd yn y grŵp ET yn sylweddol hirach nag yn y grŵp PD (P<0.001).
Roedd gwahaniaethau sylweddol yn lefelau fecal asid propionig fecal (P = 0.023), asid asetig (P = 0.039), asid butyrig (P = 0.020), asid isovalerig (P = 0.045), ac asid isobutyrig (P = 0.015). Mewn dadansoddiad post hoc pellach, roedd lefelau asid propionig (P = 0.023), asid butyrig (P = 0.007), ac asid isobutyrig (P = 0.040) yn y grŵp ET yn sylweddol is na'r rhai yn y grŵp HC. Roedd gan gleifion ag ET lefelau is o isovalerad (P = 0.014) ac isobutyrad (P = 0.005) na chleifion â PD. Yn ogystal, roedd lefelau asid propionig fecal (P = 0.013), asid asetig (P = 0.016), ac asid butyrig (P = 0.041) yn is mewn cleifion â PD nag mewn cleifion â CC (Ffig. 1 a Thabl Atodol 1).
Mae ag yn cynrychioli cymhariaeth grŵp o asid propionig, asid asetig, asid butyrig, asid isovalerig, asid falerig, asid caproig ac asid isobutyrig, yn y drefn honno. Roedd gwahaniaethau sylweddol yn lefelau asid propionig fecal, asid asetig, asid butyrig, asid isovalerig ac asid isobutyrig rhwng y tri grŵp. Cryndod hanfodol ET, clefyd Parkinson, rheolaeth HC iach, SCFA. Nodir gwahaniaethau sylweddol gan *P < 0.05 a **P < 0.01.
Gan ystyried y gwahaniaeth yng nghwrs y clefyd rhwng y grŵp ET a'r grŵp PD, astudiwyd 33 o gleifion â PD cynnar a 16 o gleifion ag ET (cwrs y clefyd <3 blynedd) ar gyfer cymhariaeth bellach (Tabl Atodol 2). Dangosodd y canlyniadau fod cynnwys asid propionig fecal ET yn sylweddol is na chynnwys HA (P = 0.015). Nid oedd y gwahaniaeth rhwng ET a HC ar gyfer asid butyrig ac asid isobutyrig yn arwyddocaol, ond gwelwyd tuedd o hyd (P = 0.082). Roedd lefelau isobutyrad fecal yn sylweddol is mewn cleifion ag ET o'i gymharu â chleifion â PD (P = 0.030). Nid oedd y gwahaniaeth rhwng ET a PD asid isovalerig yn arwyddocaol, ond roedd tuedd o hyd (P = 0.084). Roedd asid propionig (P = 0.023), asid asetig (P = 0.020), ac asid butyrig (P = 0.044) yn sylweddol is mewn cleifion PD nag mewn cleifion HC. Mae'r canlyniadau hyn (Ffigur Atodol 1) yn gyffredinol gyson â'r prif ganlyniadau. Gall y gwahaniaeth mewn canlyniadau rhwng y sampl gyffredinol a'r is-grŵp cleifion cynnar fod oherwydd maint llai'r sampl yn yr is-grŵp, gan arwain at bŵer ystadegol is i'r data.
Nesaf, archwiliwyd a allai lefelau SCFA fecal wahaniaethu rhwng cleifion ag ET a chleifion â CU neu PD. Yn ôl dadansoddiad ROC, y gwahaniaeth yn AUC lefelau propionad oedd 0.668 (CI 95%: 0.538-0.797), a oedd yn ei gwneud hi'n bosibl gwahaniaethu rhwng cleifion ag ET a HC. Gellid gwahaniaethu rhwng cleifion ag ET a GC yn ôl lefelau butyrad gydag AUC o 0.685 (CI 95%: 0.556–0.814). Gall gwahaniaethau mewn lefelau asid isobutyrig wahaniaethu rhwng cleifion ag ET a HC gydag AUC o 0.655 (CI 95%: 0.525–0.786). Wrth gyfuno lefelau propionad, butyrad ac isobwtyrad, cafwyd AUC uwch o 0.751 (95% CI: 0.634–0.867) gyda sensitifrwydd o 74.3% a phenodoldeb o 72.9% (Ffig. 2a). I wahaniaethu rhwng cleifion ET a PD, roedd yr AUC ar gyfer lefelau asid isovalerig yn 0.700 (95% CI: 0.579–0.822) ac ar gyfer lefelau asid isobwtyrig roedd yn 0.718 (95% CI: 0.599–0.836). Roedd gan y cyfuniad o lefelau asid isovalerig ac asid isobwtyrig AUC uwch o 0.743 (95% CI: 0.629–0.857), sensitifrwydd o 74.3% a phenodoldeb o 62.9% (Ffig. 2b). Yn ogystal, archwiliwyd a oedd lefelau SCFA mewn feces cleifion â chlefyd Parkinson yn wahanol i'r rheolyddion. Yn ôl dadansoddiad ROC, yr AUC ar gyfer adnabod cleifion â PD yn seiliedig ar wahaniaethau mewn lefelau asid propionig oedd 0.687 (CI 95%: 0.559-0.814), gyda sensitifrwydd o 68.6% a phenodoldeb o 68.7%. Gall gwahaniaethau mewn lefelau asetat wahaniaethu cleifion PD oddi wrth gleifion HC gydag AUC o 0.674 (CI 95%: 0.542–0.805). Dim ond trwy lefelau butyrad y gellir gwahaniaethu cleifion â PD oddi wrth CU gydag AUC o 0.651 (CI 95%: 0.515–0.787). Wrth gyfuno lefelau propionad, asetat a butyrad, cafwyd AUC o 0.682 (CI 95%: 0.553–0.811) (Ffig. 2c).
gwahaniaethu gan Eglwys Uniongred Rwsia yn erbyn ET a HC; b gwahaniaethu gan ROC yn erbyn ET a PD; c gwahaniaethu gan ROC yn erbyn PD a HC; cryndod hanfodol ET, clefyd Parkinson, rheolaeth HC iach, SCFA.
Mewn cleifion ag ET, roedd cydberthynas negyddol rhwng lefel asid isobutyrig fecal a sgôr FTM (r = -0.349, P = 0.034), ac roedd cydberthynas negyddol rhwng lefel asid isovalerig fecal a sgôr FTM (r = -0.421, P = 0.001) a sgôr TETRAS. (r = -0.382, P = 0.020). Mewn cleifion ag ET a PD, roedd cydberthynas negyddol rhwng lefelau propionad fecal a sgoriau SCOPA-AUT (r = −0.236, P = 0.043) (Ffig. 3 a Thabl Atodol 3). Nid oedd unrhyw gydberthynas arwyddocaol rhwng cwrs y clefyd a SCFA yn y grŵp ET (P ≥ 0.161) na'r grŵp PD (P ≥ 0.246) (Tabl Atodol 4). Mewn cleifion â PD, roedd lefelau asid caproig fecal yn gysylltiedig yn gadarnhaol â sgoriau MDS-UPDRS (r = 0.335, P = 0.042). Ar draws yr holl gyfranogwyr, roedd lefelau propionad fecal (r = −0.230, P = 0.016) ac asetat (r = −0.210, P = 0.029) yn gysylltiedig yn negyddol â sgoriau Wexner (Ffig. 3 a Thabl Atodol 3).
Roedd lefelau asid isobutyrig fecal wedi'u cydberthyn yn negyddol â sgoriau FTM, roedd asid isovalerig wedi'i gydberthyn yn negyddol â sgoriau FTM a TETRAS, roedd asid propionig wedi'i gydberthyn yn negyddol â sgoriau SCOPA-AUT, roedd asid caproig wedi'i gydberthyn yn gadarnhaol â sgoriau MDS-UPDRS, ac roedd asid propionig wedi'i gydberthyn yn negyddol â sgoriau FTM a TETRAS. Roedd TETRAS ac asid asetig wedi'u cydberthyn yn negyddol â'r sgôr Wexner. Fersiwn a noddir gan Gymdeithas MDS-UPDRS o'r Raddfa Sgorio Clefyd Parkinson Unedig, Archwiliad Cyflwr Meddwl Mini MMSE, Graddfa Sgorio Iselder Hamilton HAMD-17, 17 eitem, Graddfa Sgorio Pryder Hamilton HAMA, camau HY Hoehn a Yahr, SCFA, Graddfa Canlyniad Symptomau Awtonomig Clefyd Parkinson SCOPA – AUT, Graddfa Sgorio Cryndod Clinigol Fana-Tolosa-Marin FTM, Graddfa Sgorio Cryndod Hanfodol Grŵp Ymchwil TETRAS (TRG). Nodir gwahaniaethau arwyddocaol gan *P < 0.05 a **P < 0.01.
Archwiliwyd ymhellach natur wahaniaethol microbiota'r perfedd gan ddefnyddio dadansoddiad LEfSE a dewiswyd lefel data helaethrwydd cymharol y genws ar gyfer dadansoddiad pellach. Gwnaed cymhariaethau rhwng ET a HC a rhwng ET a PD. Yna perfformiwyd dadansoddiad cydberthynas Spearman ar helaethrwydd cymharol microbiota'r perfedd a lefelau SCFA fecal yn y ddau grŵp cymharu.
Roedd Faecalibacterium (gyda chydberthynas ag asid butyrig, r = 0.408, P < 0.001), Lactobacillus (gyda chydberthynas ag asid butyrig, r = 0.283, P = 0.016), Streptobacterium (gyda chydberthynas ag asid propionig, r = 0.327) yn bresennol yn y dadansoddiad o ET a CA. , P = 0.005; yn gydberthynas ag asid butyrig, r = 0.374, P = 0.001; yn cydberthyn ag asid isobutyrig, r = 0.329, P = 0.005), Howardella (yn cydberthyn ag asid propionig, r = 0.242, P = 0.041), Raoultella (yn cydberthyn ag asid propionad, r = 0.249, P = 0.035), a Candidatus Arthromitus (yn cydberthyn ag asid isobutyrig, r = 0.302, P = 0.010) yn gostwng yn ET ac mae'n gydberthyn yn gadarnhaol â lefelau SCFA fecal. Fodd bynnag, cynyddodd nifer y Stenotropomonas yn ET ac roedd yn gydberthyn yn negyddol â lefelau isobutyrad fecal (r = -0.250, P = 0.034). Ar ôl addasiad FDR, dim ond y gydberthynas rhwng Faecalibacterium, Catenibacter, ac SCFA a arhosodd yn arwyddocaol (P ≤ 0.045) (Ffig. 4 a Thabl Atodol 5).
Dadansoddiad cydberthynas o ET a HC. Ar ôl addasiad FDR, canfuwyd bod nifer yr Faecalibacterium (sy'n gysylltiedig yn gadarnhaol â butyrate) a Streptobacterium (sy'n gysylltiedig yn gadarnhaol â propionad, butyrate, ac isobutyrate) wedi'i leihau yn ET ac yn gysylltiedig yn gadarnhaol â lefelau SCFA fecal. b Dadansoddiad cydberthynas o ET a PD. Ar ôl addasiad FDR, ni chanfuwyd unrhyw gysylltiadau arwyddocaol. Cryndod hanfodol ET, clefyd Parkinson, rheolaeth HC iach, SCFA. Nodir gwahaniaethau arwyddocaol gan *P < 0.05 a **P < 0.01.
Wrth ddadansoddi ET yn erbyn PD, canfuwyd bod Clostridium trichophyton wedi cynyddu yn ET ac yn cydberthyn ag asid isovalerig fecal (r = -0.238, P = 0.041) ac asid isobutyrig (r = -0.257, P = 0.027). Ar ôl addasiad FDR, roedd y naill a'r llall yn parhau'n arwyddocaol (P≥0.295) (Ffigur 4 a Thabl Atodol 5).
Mae'r astudiaeth hon yn astudiaeth gynhwysfawr sy'n archwilio lefelau SCFA fecal ac yn eu cydberthyn â newidiadau ym microbiota'r perfedd a difrifoldeb symptomau mewn cleifion ag ET o'u cymharu â chleifion â CU a PD. Canfuom fod lefelau SCFA fecal wedi'u lleihau mewn cleifion ag ET ac roeddent yn gysylltiedig â difrifoldeb clinigol a newidiadau penodol ym microbiota'r perfedd. Mae lefelau fecal cronnus o asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs) yn gwahaniaethu rhwng ET a GC a PD.
O'i gymharu â chleifion GC, mae gan gleifion ET lefelau fecal is o asidau propionig, butyrig ac isobutyrig. Roedd y cyfuniad o asidau propionig, butyrig ac isobutyrig yn gwahaniaethu rhwng ET a HC gydag AUC o 0.751 (CI 95%: 0.634–0.867), sensitifrwydd o 74.3% a phenodoldeb o 72.9%, gan nodi eu defnydd fel biomarcwyr diagnostig ar gyfer rôl bosibl ET. Dangosodd dadansoddiad pellach fod lefelau asid propionig fecal yn gysylltiedig yn negyddol â sgôr Wexner a sgôr SCOPA-AUT. Roedd lefelau asid isobutyrig fecal yn gysylltiedig yn wrthdro â sgoriau FTM. Ar y llaw arall, roedd gostyngiad yn lefelau butyrate yn ET yn gysylltiedig â gostyngiad yn nifer y microbiota sy'n cynhyrchu SCFA, Faecalibacterium, a Categorybacter. Yn ogystal, roedd gostyngiadau yn nifer y Catenibacter yn ET hefyd yn gysylltiedig â gostyngiadau yn lefelau asid propionig ac isobutyrig fecal.
Mae'r rhan fwyaf o asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs) a gynhyrchir yn y colon yn cael eu hamsugno gan golonocytau yn bennaf trwy gludwyr monocarboxylate sy'n ddibynnol ar H+ neu sodiwm. Defnyddir asidau brasterog cadwyn fer sydd wedi'u hamsugno fel ffynhonnell ynni ar gyfer colonocytau, tra bod y rhai nad ydynt yn cael eu metaboleiddio mewn colonocytau yn cael eu cludo i'r cylchrediad porth 18. Gall SCFAs ddylanwadu ar symudedd berfeddol, gwella swyddogaeth rhwystr berfeddol, a dylanwadu ar fetaboledd ac imiwnedd y gwesteiwr 19. Canfuwyd yn flaenorol fod crynodiadau fecal o butyrad, asetad, a phropionad wedi'u lleihau mewn cleifion PD o'i gymharu â HCs 17, sy'n gyson â'n canlyniadau. Canfu ein hastudiaeth ostyngiad mewn SCFAs mewn cleifion ag ET, ond ychydig a wyddys am rôl SCFAs ym mhatholeg ET. Gall butyrad a phropionad rwymo i GPCRs a dylanwadu ar signalau sy'n ddibynnol ar GPCR fel signalau MAPK ac NF-κB20. Y cysyniad sylfaenol o echelin y perfedd-ymennydd yw y gall SCFAs a ysgartir gan ficrobau'r perfedd ddylanwadu ar signalau'r gwesteiwr, a thrwy hynny ddylanwadu ar swyddogaeth y perfedd a'r ymennydd. Gan fod gan butyrad a phropionad effeithiau ataliol cryf ar weithgaredd histon deacetylase (HDAC)21 a gall butyrad hefyd weithredu fel ligand ar gyfer ffactorau trawsgrifio, mae ganddynt effeithiau eang ar fetaboledd, gwahaniaethu ac amlhau'r gwesteiwr, yn bennaf oherwydd eu dylanwad ar reoleiddio genynnau22. Yn seiliedig ar dystiolaeth o SCFA a chlefydau niwroddirywiol, ystyrir bod butyrad yn ymgeisydd therapiwtig oherwydd ei allu i gywiro gweithgaredd HDAC sydd wedi'i nam, a all gyfryngu marwolaeth niwronau dopaminergig mewn PD23,24,25. Mae astudiaethau anifeiliaid hefyd wedi dangos gallu asid butyrig i atal dirywiad niwronau dopaminergig a gwella anhwylderau symud mewn modelau PD26,27. Canfuwyd bod asid propionig yn cyfyngu ar ymatebion llidiol ac yn amddiffyn cyfanrwydd y BBB28,29. Mae astudiaethau wedi dangos bod asid propionig yn hyrwyddo goroesiad niwronau dopaminergig mewn ymateb i wenwyndra rotenone mewn modelau PD30 a bod gweinyddiaeth lafar o asid propionig yn achub colled niwronau dopaminergig a diffygion modur mewn llygod â PD31. Ychydig a wyddys am swyddogaeth asid isobutyrig. Fodd bynnag, canfu astudiaeth ddiweddar fod gwladychu llygod â B. ovale wedi cynyddu cynnwys SCFA berfeddol (gan gynnwys asetat, propionad, isobutyrad, ac isovalerad) a chrynodiad GABA berfeddol, gan dynnu sylw at y ffaith bod cysylltiad wedi'i sefydlu rhwng microbiota'r perfedd a chrynodiadau SCFA berfeddol o niwrodrosglwyddyddion32. Mewn ET, mae newidiadau patholegol annormal yn y serebelwm yn cynnwys newidiadau yn axonau a dendritau celloedd Purkinje, dadleoli a cholli celloedd Purkinje, newidiadau yn axonau celloedd basged, annormaleddau mewn cysylltiadau ffibr esgynnol â dosbarthiad celloedd Purkinje, a newidiadau mewn derbynyddion GABA yn y niwclysau asgwrn dannedd, sy'n arwain at ostyngiad yn allbwn GABAergig o'r serebelwm3,4,33. Mae'n parhau i fod yn aneglur a yw SCFAs yn gysylltiedig â niwroddirywiad celloedd Purkinje a chynhyrchiad GABA serebelaidd is. Mae ein canlyniadau'n awgrymu cysylltiad cryf rhwng SCFA ac ET, ond nid yw dyluniad yr astudiaeth drawsdoriadol yn caniatáu unrhyw gasgliadau am y berthynas achosol rhwng SCFA a phroses clefyd ET; Mae angen astudiaethau dilynol hydredol pellach, gan gynnwys mesuriadau cyfresol o SCFAs fecal, yn ogystal ag astudiaethau anifeiliaid sy'n archwilio mecanweithiau.
Credir bod SCFAs yn ysgogi contractibrwydd cyhyrau llyfn y colon34. Bydd diffyg SCFA yn gwaethygu symptomau rhwymedd, a gall atchwanegiadau gyda SCFA wella symptomau rhwymedd PD35. Mae ein canlyniadau hefyd yn dangos cysylltiad sylweddol rhwng cynnwys SCFA fecal wedi gostwng a rhwymedd cynyddol a chamweithrediad awtonomig mewn cleifion ag ET. Canfu un adroddiad achos fod trawsblannu microbiota wedi gwella cryndod hanfodol a syndrom coluddyn llidus yng nghlaf 7, gan awgrymu ymhellach berthynas agos rhwng microbiota'r perfedd ac ET. Felly, credwn y gall SCFA/microbiota fecal ddylanwadu ar symudedd berfeddol y gwesteiwr a swyddogaeth y system nerfol awtonomig.
Canfu'r astudiaeth fod lefelau is o SCFAs fecal mewn ET yn gysylltiedig â gostyngiad yn niferoedd Faecalibacterium (sy'n gysylltiedig â butyrad) a Streptobacterium (sy'n gysylltiedig â phropionad, butyrad, ac isobwtyrad). Ar ôl cywiriad FDR, mae'r berthynas hon yn parhau i fod yn arwyddocaol. Mae Faecalibacterium a Streptobacterium yn ficro-organebau sy'n cynhyrchu SCFA. Gwyddys bod Faecalibacterium yn ficro-organeb sy'n cynhyrchu butyrad36, tra mai prif gynhyrchion eplesu Catenibacter yw asetat, butyrad ac asid lactig37. Canfuwyd Faecalibacterium mewn 100% o'r grwpiau ET a HC; roedd nifer cymharol canolrifol y grŵp ET yn 2.06% ac roedd nifer y grŵp HC yn 3.28% (LDA 3.870). Canfuwyd y bacteriwm categori mewn 21.6% (8/37) o'r grŵp HC a dim ond mewn 1 sampl o'r grŵp ET (1/35). Gall y gostyngiad a'r anhanfyddadwyedd mewn streptobacteria mewn ET hefyd ddangos cydberthynas â pathogenedd y clefyd. Roedd nifer cymharol canolrifol rhywogaethau Catenibacter yn y grŵp HC yn 0.07% (LDA 2.129). Yn ogystal, roedd bacteria asid lactig yn gysylltiedig â newidiadau mewn butyrad fecal (P=0.016, P=0.096 ar ôl addasiad FDR), ac roedd ymgeisydd arthritis yn gysylltiedig â newidiadau mewn isobwtyrad (P=0.016, P=0.072 ar ôl addasiad FDR). Ar ôl cywiriad FDR, dim ond y duedd gydberthynas sy'n weddill, nad yw'n ystadegol arwyddocaol. Gwyddys hefyd bod lactobacilli yn gynhyrchwyr SCFA (asid asetig, asid propionig, asid isobwtyrig, asid bwtyrig) 38 ac mae Candidatus Arthromitus yn anwythydd penodol o wahaniaethu celloedd cynorthwyydd T 17 (Th17), gyda Th1/2 a Tregs yn gysylltiedig â chydbwysedd imiwnedd /Th1739. . Mae astudiaeth ddiweddar yn awgrymu y gallai lefelau uchel o ffug-arthritis fecal gyfrannu at lid y colon, camweithrediad rhwystr berfeddol, a llid systemig 40. Roedd lefelau Clostridium trichoides wedi cynyddu mewn ET o'i gymharu â PD. Canfuwyd bod nifer y Clostridium trichoides yn gysylltiedig yn negyddol ag asid isovalerig ac asid isobutyrig. Ar ôl addasu FDR, roedd y ddau yn parhau'n arwyddocaol (P≥0.295). Mae Clostridium pilosum yn facteriwm y gwyddys ei fod yn gysylltiedig â llid a gall gyfrannu at gamweithrediad rhwystr berfeddol 41. Adroddodd ein hastudiaeth flaenorol am newidiadau ym microbiota perfedd cleifion ag ET8. Yma rydym hefyd yn adrodd am newidiadau mewn SCFA yn ET ac yn nodi cysylltiad rhwng dysbiosis perfedd a newidiadau mewn SCFA. Mae lefelau SCFA is yn gysylltiedig yn agos â dysbiosis perfedd a difrifoldeb cryndod yn ET. Mae ein canlyniadau'n awgrymu y gallai'r echelin perfedd-ymennydd chwarae rhan bwysig ym pathogenesis ET, ond mae angen astudiaethau pellach mewn modelau anifeiliaid.
O'i gymharu â chleifion â PD, mae gan gleifion ag ET lefelau is o asidau isovalerig ac isobutyrig yn eu feces. Nododd y cyfuniad o asid isovalerig ac asid isobutyrig ET mewn PD gydag AUC o 0.743 (CI 95%: 0.629–0.857), sensitifrwydd o 74.3% a phenodoldeb o 62.9%, gan awgrymu eu rôl bosibl fel biomarcwyr yn y diagnosis gwahaniaethol o ET. . Roedd lefelau asid isovalerig fecal yn gysylltiedig yn wrthdro â sgoriau FTM a TETRAS. Roedd lefelau asid isobutyrig fecal yn gysylltiedig yn wrthdro â sgoriau FTM. Roedd y gostyngiad mewn lefelau asid isobutyrig yn gysylltiedig â gostyngiad yn nifer y catobacteria. Ychydig a wyddys am swyddogaethau asid isovalerig ac asid isobutyrig. Dangosodd astudiaeth flaenorol fod gwladychu llygod â B. ovale wedi cynyddu faint o SCFAs berfeddol (gan gynnwys asetat, propionad, isobutyrate, ac isovalerate) a chrynodiadau GABA berfeddol, gan amlygu'r cysylltiad berfeddol rhwng microbiota a chrynodiadau SCFA/niwrodrosglwyddydd berfeddol32. Yn ddiddorol, roedd lefelau asid isobutyrig a welwyd yn debyg rhwng y grwpiau PD a HC, ond roeddent yn wahanol rhwng y grwpiau ET a PD (neu HC). Gallai asid isobutyrig wahaniaethu rhwng ET a PD gydag AUC o 0.718 (95% CI: 0.599–0.836) ac adnabod ET ac NC gydag AUC o 0.655 (95% CI: 0.525–0.786). Yn ogystal, mae lefelau asid isobutyrig yn cydberthyn â difrifoldeb cryndod, gan gryfhau ei gysylltiad ag ET ymhellach. Mae'r cwestiwn a all asid isobutyrig geneuol leihau difrifoldeb cryndod mewn cleifion ag ET yn haeddu astudiaeth bellach.
Felly, mae cynnwys SCFA fecal yn cael ei leihau mewn cleifion ag ET ac mae'n gysylltiedig â difrifoldeb clinigol ET a newidiadau penodol yn y microbiota berfeddol. Gall propionad fecal, butyrad, ac isobutyrate fod yn fiomarcwyr diagnostig ar gyfer ET, tra gall isobutyrate ac isovalerate fod yn fiomarcwyr diagnostig gwahaniaethol ar gyfer ET. Gall newidiadau yn isobutyrate fecal fod yn fwy penodol ar gyfer ET na newidiadau mewn SCFAs eraill.
Mae gan ein hastudiaeth sawl cyfyngiad. Yn gyntaf, gall patrymau dietegol a dewisiadau bwyd ddylanwadu ar fynegiant microbiota, mae angen samplau astudiaeth mwy mewn gwahanol boblogaethau, a dylai astudiaethau yn y dyfodol gyflwyno arolygon dietegol cynhwysfawr a systematig fel holiaduron amlder bwyd. Yn ail, mae dyluniad yr astudiaeth drawsdoriadol yn atal unrhyw gasgliadau ynghylch perthynas achosol rhwng SCFA a phroses clefyd ET. Mae angen astudiaethau dilynol hirdymor pellach gyda mesuriadau cyfresol o SCFAs fecal. Yn drydydd, dylid dilysu galluoedd diagnostig a gwahaniaethol lefelau SCFA fecal gan ddefnyddio samplau annibynnol o ET, HC, a PD. Dylid profi mwy o samplau carthion annibynnol yn y dyfodol. Yn olaf, roedd gan gleifion â PD yn ein carfan hyd clefyd llawer byrrach na chleifion ag ET. Fe wnaethom baru ET, PD a HC yn bennaf yn ôl oedran, rhyw a BMI. O ystyried y gwahaniaeth yng nghwrs y clefyd rhwng y grŵp ET a'r grŵp PD, fe wnaethom hefyd astudio 33 o gleifion â PD cynnar a 16 o gleifion ag ET (hyd clefyd ≤3 blynedd) ar gyfer cymhariaeth bellach. Roedd gwahaniaethau rhwng grwpiau mewn SCFA yn gyffredinol gyson â'n data cynradd. Yn ogystal, ni chanfuom unrhyw gydberthynas rhwng hyd y clefyd a newidiadau yn SCFA. Fodd bynnag, yn y dyfodol, byddai'n well recriwtio cleifion â PD ac ET yn gynnar gyda hyd clefyd byrrach i gwblhau'r dilysu mewn sampl mwy.
Cymeradwywyd protocol yr astudiaeth gan Bwyllgor Moeseg Ysbyty Ruijin sy'n gysylltiedig ag Ysgol Feddygaeth Prifysgol Shanghai Jiao Tong (RHEC2018-243). Cafwyd caniatâd gwybodus ysgrifenedig gan bob cyfranogwr.
Rhwng Ionawr 2019 a Rhagfyr 2022, cafodd 109 o bynciau (37 ET, 37 PD, a 35 HC) o Glinig Canolfan Anhwylderau Symud Ysbyty Ruijin, sy'n gysylltiedig ag Ysgol Feddygaeth Prifysgol Shanghai Jiao Tong, eu cynnwys yn yr astudiaeth hon. Y meini prawf oedd: (1) oedran 25–85 oed, (2) cafodd cleifion ag ET eu diagnosio yn ôl meini prawf y Grŵp Gwaith MDS 42 a chafodd PD eu diagnosio yn ôl meini prawf MDS 43, (3) nid oedd yr holl gleifion yn cymryd cyffuriau gwrth-PD cyn casglu samplau yn y gadair. (4) Cymerodd y grŵp ET atalyddion-β yn unig neu ddim cyffuriau cysylltiedig cyn casglu samplau carthion. Dewiswyd HCs a oedd yn cyfateb i oedran, rhyw, a mynegai màs y corff (BMI) hefyd. Y meini prawf gwahardd oedd: (1) llysieuwyr, (2) maeth gwael, (3) clefydau cronig y llwybr gastroberfeddol (gan gynnwys clefyd llidiol y coluddyn, wlserau gastrig neu dwodenol), (4) clefydau cronig difrifol (gan gynnwys tiwmorau malaen), methiant y galon, methiant arennol, clefydau hematolegol) (5) Hanes llawdriniaeth gastroberfeddol fawr, (6) Defnydd cronig neu reolaidd o iogwrt, (7) Defnyddio unrhyw brobiotegau neu wrthfiotigau am 1 mis, (8) Defnydd cronig o corticosteroidau, atalyddion pwmp proton, statinau, metformin, gwrthimiwnyddion neu gyffuriau gwrthganser a (9) nam gwybyddol difrifol sy'n ymyrryd â threialon clinigol.
Darparodd pob pwnc hanes meddygol, gwybodaeth pwysau a thaldra i gyfrifo BMI, a chawsant archwiliad niwrolegol ac asesiad clinigol megis sgôr pryder Graddfa Sgorio Pryder Hamilton (HAMA) 44, sgôr Graddfa Sgorio Iselder Hamilton-17 (HAMD-17) 45. iselder, difrifoldeb rhwymedd gan ddefnyddio Graddfa Rhwymedd Wexner 46 a Graddfa Stôl Bryste 47 a pherfformiad gwybyddol gan ddefnyddio'r Archwiliad Cyflwr Meddwl Mini (MMSE) 48. Archwiliodd y Raddfa ar gyfer Asesu Symptomau Awtonomig Clefyd Parkinson (SCOPA-AUT) 49 gamweithrediad awtonomig mewn cleifion ag ET a PD. Archwiliwyd Graddfa Sgorio Cryndod Clinigol Fana-Tolos-Marin (FTM) a'r Raddfa Sgorio Cryndod Hanfodol (TETRAS) 50. Archwiliwyd y Grŵp Astudio Cryndod (TRG) 50 mewn cleifion ag ET; Graddfa Sgorio Clefyd Kinson (MDS-), a noddwyd gan Gymdeithas Unedig Clefyd Parkinson; archwiliwyd UPDRS fersiwn 51 a Hoehn a Yahr (HY) fersiwn 52.
Gofynnwyd i bob cyfranogwr gasglu sampl carthion yn y bore gan ddefnyddio cynhwysydd casglu carthion. Trosglwyddwch y cynwysyddion i rew a'u storio ar -80°C cyn eu prosesu. Perfformiwyd dadansoddiad SCFA yn unol â gweithrediadau arferol Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. Casglwyd 400 mg o samplau fecal ffres gan bob pwnc a'u dadansoddi gan ddefnyddio SCFAs ar ôl malu a sonication. Dadansoddwyd SCFAs dethol mewn carthion gan ddefnyddio cromatograffaeth nwy-sbectrometreg màs (GC-MS) a chromatograffaeth hylif-tandem MS (LC-MS/MS).
Echdynnwyd DNA o samplau 200 mg gan ddefnyddio'r Pecyn Mini Stôl DNA Cyflym QIAamp® (QIAGEN, Hilden, yr Almaen) yn unol â chyfarwyddiadau'r gwneuthurwr. Penderfynwyd ar gyfansoddiad microbaidd trwy ddilyniannu'r genyn rRNA 16S ar DNA a ynyswyd o feces trwy ymhelaethu'r rhanbarth V3-V4. Profwch y DNA trwy redeg y sampl ar gel agaros 1.2%. Perfformiwyd ymhelaethiad adwaith cadwyn polymerase (PCR) o'r genyn rRNA 16S gan ddefnyddio primerau bacteriol cyffredinol (357 F ac 806 R) a llyfrgell amplicon dau gam a adeiladwyd ar blatfform Novaseq.
Mynegir newidynnau parhaus fel cymedr ± gwyriad safonol, a mynegir newidynnau categoraidd fel niferoedd a chanrannau. Defnyddiwyd prawf Levene i brofi homogenedd yr amrywiannau. Gwnaed cymariaethau gan ddefnyddio profion t dwy gynffon neu ddadansoddiad amrywiant (ANOVA) os oedd newidynnau wedi'u dosbarthu'n normal, a phrofion Mann-Whitney U anbarametrig os torrwyd rhagdybiaethau normalrwydd neu homoscedastigrwydd. Defnyddiwyd yr arwynebedd o dan gromlin nodwedd weithredu'r derbynnydd (ROC) (AUC) i feintioli perfformiad diagnostig y model ac archwilio gallu SCFA i wahaniaethu rhwng cleifion ag ET a'r rhai â HC neu PD. I archwilio'r berthynas rhwng SCFA a difrifoldeb clinigol, defnyddiwyd dadansoddiad cydberthynas Spearman. Perfformiwyd dadansoddiad ystadegol gan ddefnyddio meddalwedd SPSS (fersiwn 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) gyda'r lefel arwyddocâd (gan gynnwys gwerth P ac FDR-P) wedi'i gosod ar 0.05 (dwy ochr).
Dadansoddwyd y dilyniannau 16 S gan ddefnyddio cyfuniad o feddalwedd Trimmomatic (fersiwn 0.35), Flash (fersiwn 1.2.11), UPARSE (fersiwn v8.1.1756), mothur (fersiwn 1.33.3) ac R (fersiwn 3.6.3). Proseswyd data crai genynnau rRNA 16S gan ddefnyddio UPARSE i gynhyrchu unedau tacsonomig gweithredol (OTUs) gyda 97% o hunaniaeth. Pennwyd tacsonomegau gan ddefnyddio Silva 128 fel y gronfa ddata gyfeirio. Dewiswyd lefel generig data helaethrwydd cymharol ar gyfer dadansoddiad pellach. Defnyddiwyd dadansoddiad maint effaith dadansoddiad gwahaniaethol llinol (LDA) (LEfSE) ar gyfer cymhariaethau rhwng grwpiau (ET vs. HC, ET vs. PD) gyda throthwy α o 0.05 a throthwy maint effaith o 2.0. Defnyddiwyd y genera gwahaniaethol a nodwyd gan ddadansoddiad LEfSE ymhellach ar gyfer dadansoddiad cydberthynas Spearman o SCFA.
Am ragor o wybodaeth am gynllun yr astudiaeth, gweler Crynodeb yr Adroddiad Ymchwil Naturiol sy'n gysylltiedig â'r erthygl hon.
Mae data dilyniannu 16S crai wedi'i storio yng nghronfa ddata BioProject y Ganolfan Genedlaethol ar gyfer Gwybodaeth Biotechnoleg (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Mae data perthnasol arall ar gael i'r awdur cyfatebol ar gais rhesymol, megis cydweithrediadau gwyddonol a chyfnewidiadau academaidd gyda phrosiectau ymchwil llawn. Ni chaniateir trosglwyddo data i drydydd partïon heb ein caniatâd.
Cod ffynhonnell agored yn unig gyda chyfuniad o Trimmomatic (fersiwn 0.35), Flash (fersiwn 1.2.11), UPARSE (fersiwn v8.1.1756), mothur (fersiwn 1.33.3) ac R (fersiwn 3.6.3), gan ddefnyddio gosodiadau diofyn neu'r adran "Dull". Gellir darparu gwybodaeth eglurhaol ychwanegol i'r awdur cyfatebol ar gais rhesymol.
Pradeep S a Mehanna R. Anhwylderau gastroberfeddol mewn anhwylderau symudiad hypercinetig ac ataxia. Yn gysylltiedig â chlefyd Parkinson. dryswch. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED a Faust, PL Patholeg cryndod hanfodol: niwroddirywiad ac ad-drefnu cysylltiadau niwronaidd. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. A yw cryndod hanfodol yn anhwylder sylfaenol o gamweithrediad Gaba? Ydy. rhyngwladoldeb. Rev. Niwrowyddoniaeth. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ a Katara DP Echel y perfedd-ymennydd: dau ddull o signalau yng nghlefyd Parkinson. Moleciwlau cellog. Niwrobioleg. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Yr echelin microbiota-ymennydd-berfedd a chlefydau niwroddirywiol. cyfredol. Nellore. Niwrowyddoniaeth. Adroddiadau 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR a He, XX Mae trawsblaniad microbiota fecal yn gwella cryndod hanfodol a syndrom coluddyn llidus mewn cleifion ar yr un pryd. Seicoleg Geriatric 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Newidiadau penodol yn y microbiota berfeddol mewn cryndod hanfodol a'u gwahaniaethu oddi wrth glefyd Parkinson. NPJ Clefyd Parkinson. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J a Wang D. Rôl hanfodol microbiota wrth reoleiddio unedau niwronal-glial-epithelial. Gwrthsefyll heintiau. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patholeg alffa-synuclein dwodenol a gliosis berfeddol mewn clefyd Parkinson cynyddol. symud. dryswch. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Mae gwrthgyrff i alffa-synuclein 5G4 yn adnabod clefyd Parkinson amlwg a chlefyd Parkinson prodromal ym mwcosa'r colon. symud. dryswch. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M a Fasano A. Cyd-ddigwyddiad cryndod hanfodol a chlefyd Parkinson. Yn gysylltiedig â chlefyd Parkinson. dryswch. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Mae microbiota'r coluddyn yn modiwleiddio diffygion echddygol a niwro-llid mewn modelau o glefyd Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Mae asidau brasterog cadwyn fer a microbiota'r perfedd yn wahanol rhwng cleifion â chlefyd Parkinson a rheolyddion o'r un oedran. Yn gysylltiedig â chlefyd Parkinson. dryswch. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E ac Elinav E. Metabolitau a reoleiddir gan y microbiom ar ryngwyneb imiwnedd y gwesteiwr. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).