Terima kasih kerana melayari Nature.com. Versi pelayar yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad. Untuk hasil terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan versi pelayar anda yang lebih baharu (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer). Sementara itu, bagi memastikan sokongan berterusan, kami memaparkan laman web ini tanpa penggayaan atau JavaScript.
Diagnosis awal gegaran penting (ET) boleh menjadi mencabar, terutamanya apabila dibezakan daripada kawalan sihat (HC) dan penyakit Parkinson (PD). Baru-baru ini, analisis sampel najis untuk mikrobiota usus dan metabolitnya telah menyediakan kaedah baharu untuk penemuan biomarker baharu penyakit neurodegeneratif. Asid lemak rantai pendek (SCFA), sebagai metabolit utama flora usus, dikurangkan dalam najis dalam PD. Walau bagaimanapun, SCFA fekal tidak pernah dikaji dalam ET. Kami berhasrat untuk menyiasat tahap SCFA fekal dalam ET, menilai hubungannya dengan gejala klinikal dan mikrobiota usus, dan menentukan keupayaan diagnostik berpotensi mereka. SCFA fekal dan mikrobiota usus diukur dalam 37 ET, 37 PD baharu, dan 35 HC. Sembelit, disfungsi autonomi, dan keterukan gegaran dinilai menggunakan skala. Tahap propionat, butirat, dan isobutirat fekal adalah lebih rendah dalam ET berbanding dalam HC. Gabungan asid propionik, butirik dan isobutirik membezakan ET daripada HC dengan AUC 0.751 (95% CI: 0.634–0.867). Tahap asid isovalerik fekal dan asid isobutirik adalah lebih rendah dalam ET berbanding PD. Asid isovalerik dan asid isobutirik membezakan antara ET dan PD dengan AUC 0.743 (95% CI: 0.629–0.857). Propionate fekal berkait songsang dengan sembelit dan disfungsi autonomi. Asid isobutirik dan asid isovalerik berkait songsang dengan keterukan gegaran. Penurunan kandungan SCFA fekal dikaitkan dengan penurunan kelimpahan Faecalibacterium dan Streptobacterium dalam ET. Oleh itu, kandungan SCFA dalam najis berkurangan dalam ET dan dikaitkan dengan keterukan gambaran klinikal dan perubahan dalam mikrobiota usus. Asid propionik, asid butirik, asid isobutirik dan asid isovalerik dalam najis mungkin merupakan penanda biologi diagnostik dan pembezaan yang berpotensi untuk ET.
Gegaran esensial (ET) ialah gangguan neurodegeneratif kronik progresif yang dicirikan terutamanya oleh gegaran pada bahagian atas badan, yang juga boleh menjejaskan bahagian badan yang lain seperti kepala, pita suara, dan bahagian bawah badan 1. Ciri-ciri klinikal ET bukan sahaja merangkumi gejala motor tetapi juga beberapa tanda bukan motor, termasuk penyakit gastrousus 2. Banyak kajian telah dijalankan untuk mengkaji ciri-ciri patologi dan fisiologi gegaran esensial, tetapi mekanisme patofisiologi yang jelas belum dikenal pasti 3,4. Kajian terbaru menunjukkan bahawa disfungsi paksi mikrobiota-usus-otak boleh menyumbang kepada penyakit neurodegeneratif, dan terdapat bukti yang semakin meningkat untuk potensi hubungan dwiarah antara mikrobiota usus dan penyakit neurodegeneratif 5,6. Terutamanya, dalam satu laporan kes, pemindahan mikrobiota tinja meningkatkan kedua-dua gegaran esensial dan sindrom usus rengsa pada pesakit, yang mungkin menunjukkan hubungan rapat antara mikrobiota usus dan gegaran esensial. Di samping itu, kami juga menemui perubahan khusus dalam mikrobiota usus pada pesakit ET, yang sangat menyokong peranan penting disbiosis usus dalam ET8.
Berkenaan disbiosis usus dalam penyakit neurodegeneratif, PD adalah yang paling banyak dikaji5. Mikrobiota yang tidak seimbang boleh meningkatkan kebolehtelapan usus dan mengaktifkan glia usus, yang membawa kepada alfa-sinukleinopati9,10,11. PD dan ET mempunyai ciri-ciri pertindihan tertentu, seperti kekerapan gegaran yang serupa pada pesakit ET dan PD, gegaran rehat yang bertindih (gegaran tipikal dalam PD), dan gegaran postural (kebanyakannya ditemui pada pesakit ET), menjadikannya sukar untuk membezakan antara mereka. peringkat awal 12. Oleh itu, kita perlu segera membuka tetingkap yang berguna untuk membezakan antara ET dan PD. Dalam konteks ini, mengkaji disbiosis usus tertentu dan perubahan metabolit yang berkaitan dalam ET dan mengenal pasti perbezaannya daripada PD mungkin menjadi biomarker berpotensi untuk diagnosis dan diagnosis pembezaan ET.
Asid lemak rantai pendek (SCFA) merupakan metabolit utama yang dihasilkan oleh penapaian bakteria usus bagi serat diet dan dianggap memainkan peranan penting dalam interaksi usus-otak13,14. SCFA diambil oleh sel-sel kolon dan diangkut ke hati melalui sistem vena portal, dan sesetengah SCFA memasuki peredaran sistemik. SCFA mempunyai kesan setempat dalam mengekalkan integriti penghalang usus dan menggalakkan imuniti semula jadi dalam mukosa usus15. Ia juga mempunyai kesan jangka panjang pada penghalang darah-otak (BBB) ​​dengan merangsang protein simpang ketat dan mengaktifkan neuron dengan merangsang reseptor gandingan protein G (GPCR) untuk melintasi BBB16. Asetat, propionat dan butirat merupakan SCFA yang paling banyak terdapat dalam kolon. Kajian terdahulu telah menunjukkan penurunan tahap asid asetik, propionik dan butirik dalam najis pada pesakit dengan penyakit Parkinson17. Walau bagaimanapun, tahap SCFA najis tidak pernah dikaji pada pesakit dengan ET.
Oleh itu, kajian kami bertujuan untuk mengenal pasti perubahan khusus dalam SCFA fekal pada pesakit ET dan perbezaannya daripada pesakit PD, menilai hubungan SCFA fekal dengan gejala klinikal SCFA dan mikrobiota usus, serta mengenal pasti keupayaan diagnostik dan pembezaan berpotensi sampel fekal. KZHK. Untuk menangani faktor pengganggu yang berkaitan dengan ubat anti-PD, kami memilih pesakit dengan penyakit Parkinson permulaan baharu sebagai kawalan penyakit.
Ciri-ciri demografi dan klinikal bagi 37 ET, 37 PD, dan 35 HC diringkaskan dalam Jadual 1. ET, PD, dan HC dipadankan mengikut umur, jantina, dan BMI. Ketiga-tiga kumpulan ini juga mempunyai perkadaran merokok, minum alkohol dan minum kopi dan teh yang serupa. Skor Wexner (P = 0.004) dan skor HAMD-17 (P = 0.001) bagi kumpulan PD adalah lebih tinggi daripada kumpulan HC, dan skor HAMA (P = 0.011) dan skor HAMD-17 (P = 0.011) bagi kumpulan ET adalah lebih tinggi daripada kumpulan HC. Perjalanan penyakit dalam kumpulan ET adalah jauh lebih panjang berbanding kumpulan PD (P<0.001).
Terdapat perbezaan yang ketara dalam tahap asid propionik fekal (P = 0.023), asid asetik (P = 0.039), asid butirik (P = 0.020), asid isovalerik (P = 0.045), dan asid isobutirik (P = 0.015) dalam najis. Dalam analisis post hoc selanjutnya, tahap asid propionik (P = 0.023), asid butirik (P = 0.007), dan asid isobutirik (P = 0.040) dalam kumpulan ET adalah jauh lebih rendah berbanding kumpulan HC. Pesakit dengan ET mempunyai tahap isovalerat (P = 0.014) dan isobutirat (P = 0.005) yang lebih rendah berbanding pesakit dengan PD. Di samping itu, tahap asid propionik fekal (P = 0.013), asid asetik (P = 0.016), dan asid butirik (P = 0.041) adalah lebih rendah pada pesakit PD berbanding pesakit CC (Rajah 1 dan Jadual Tambahan 1).
ag mewakili perbandingan kumpulan asid propionik, asid asetik, asid butirik, asid isovalerik, asid valerik, asid kaproik dan asid isobutirik. Terdapat perbezaan yang ketara dalam tahap asid propionik fekal, asid asetik, asid butirik, asid isovalerik dan asid isobutirik antara ketiga-tiga kumpulan. Gegaran penting ET, penyakit Parkinson, kawalan HC sihat, SCFA. Perbezaan yang ketara ditunjukkan oleh *P < 0.05 dan **P < 0.01.
Memandangkan perbezaan dalam perjalanan penyakit antara kumpulan ET dan kumpulan PD, kami menguji 33 pesakit dengan PD awal dan 16 pesakit dengan ET (perjalanan penyakit ≤3 tahun) untuk perbandingan lanjut (Jadual Tambahan 2). Keputusan menunjukkan bahawa kandungan asid propionik fekal ET adalah jauh lebih rendah daripada HA (P=0.015). Perbezaan antara ET dan HC untuk asid butirik dan asid isobutirik tidak signifikan, tetapi trend masih diperhatikan (P = 0.082). Tahap isobutirat fekal adalah jauh lebih rendah pada pesakit dengan ET berbanding pesakit dengan PD (P = 0.030). Perbezaan antara ET dan PD asid isovalerik tidak signifikan, tetapi masih terdapat trend (P = 0.084). Asid propionik (P = 0.023), asid asetik (P = 0.020), dan asid butirik (P = 0.044) adalah jauh lebih rendah pada pesakit PD berbanding pesakit HC. Keputusan ini (Rajah Tambahan 1) secara amnya konsisten dengan keputusan utama. Perbezaan keputusan antara sampel keseluruhan dan subkumpulan pesakit awal mungkin disebabkan oleh saiz sampel yang lebih kecil dalam subkumpulan tersebut, mengakibatkan kuasa statistik data yang lebih rendah.
Seterusnya, kami mengkaji sama ada tahap SCFA najis boleh membezakan pesakit ET daripada pesakit CU atau PD. Menurut analisis ROC, perbezaan AUC tahap propionat ialah 0.668 (95% CI: 0.538-0.797), yang membolehkan perbezaan pesakit ET daripada HC. Pesakit ET dan GC boleh dibezakan melalui tahap butirat dengan AUC 0.685 (95% CI: 0.556–0.814). Perbezaan tahap asid isobutirik boleh membezakan pesakit ET daripada HC dengan AUC 0.655 (95% CI: 0.525–0.786). Apabila menggabungkan tahap propionat, butirat dan isobutirat, AUC yang lebih tinggi iaitu 0.751 (95% CI: 0.634–0.867) diperoleh dengan sensitiviti 74.3% dan spesifisiti 72.9% (Rajah 2a). Untuk membezakan antara pesakit ET dan PD, AUC untuk tahap asid isovalerik ialah 0.700 (95% CI: 0.579–0.822) dan untuk tahap asid isobutirik ialah 0.718 (95% CI: 0.599–0.836). Gabungan tahap asid isovalerik dan asid isobutirik mempunyai AUC yang lebih tinggi iaitu 0.743 (95% CI: 0.629–0.857), sensitiviti 74.3% dan spesifisiti 62.9% (Rajah 2b). Di samping itu, kami mengkaji sama ada tahap SCFA dalam najis pesakit penyakit Parkinson berbeza daripada kawalan. Menurut analisis ROC, AUC untuk mengenal pasti pesakit PD berdasarkan perbezaan tahap asid propionik ialah 0.687 (95% CI: 0.559-0.814), dengan sensitiviti 68.6% dan spesifisiti 68.7%. Perbezaan tahap asetat mungkin membezakan pesakit PD daripada HC dengan AUC 0.674 (95% CI: 0.542–0.805). Pesakit PD hanya boleh dibezakan daripada CU melalui tahap butirat dengan AUC 0.651 (95% CI: 0.515–0.787). Apabila menggabungkan tahap propionat, asetat dan butirat, AUC 0.682 (95% CI: 0.553–0.811) telah diperoleh (Rajah 2c).
Diskriminasi Gereja Ortodoks Rusia terhadap ET dan HC; b diskriminasi Gereja Ortodoks Rusia terhadap ET dan PD; c diskriminasi ROC terhadap PD dan HC. Gegaran penting ET, penyakit Parkinson, kawalan HC sihat, SCFA.
Dalam pesakit ET, tahap asid isobutirik fekal berkorelasi negatif dengan skor FTM (r = -0.349, P = 0.034), dan tahap asid isovalerik fekal berkorelasi negatif dengan skor FTM (r = -0.421, P = 0.001) dan skor TETRAS. (r = -0.382, P = 0.020). Dalam pesakit ET dan PD, tahap propionat fekal berkorelasi negatif dengan skor SCOPA-AUT (r = −0.236, P = 0.043) (Rajah 3 dan Jadual Tambahan 3). Tiada korelasi yang ketara antara perjalanan penyakit dan SCFA sama ada dalam kumpulan ET (P ≥ 0.161) atau kumpulan PD (P ≥ 0.246) (Jadual Tambahan 4). Dalam pesakit PD, tahap asid kaproik fekal berkorelasi positif dengan skor MDS-UPDRS (r = 0.335, P = 0.042). Merentasi semua peserta, tahap propionat fekal (r = −0.230, P = 0.016) dan asetat (r = −0.210, P = 0.029) berkorelasi negatif dengan skor Wexner (Rajah 3 dan Jadual Tambahan 3).
Tahap asid isobutirik fekal berkorelasi negatif dengan skor FTM, asid isovalerik berkorelasi negatif dengan skor FTM dan TETRAS, asid propionik berkorelasi negatif dengan skor SCOPA-AUT, asid kaproik berkorelasi positif dengan skor MDS-UPDRS, dan asid propionik berkorelasi negatif dengan skor FTM dan TETRAS. TETRAS dan asid asetik berkorelasi negatif dengan skor Wexner. Versi tajaan Persatuan MDS-UPDRS bagi Skala Penilaian Penyakit Parkinson Bersepadu, Peperiksaan Keadaan Mental Mini MMSE, Skala Penilaian Kemurungan Hamilton HAMD-17, 17 item, Skala Penilaian Kebimbangan Hamilton HAMA, peringkat HY Hoehn dan Yahr, SCFA, Skala Hasil Simptom Autonomi Penyakit Parkinson AUT SCOPA, Skala Penilaian Gegaran Klinikal FTM Fana-Tolosa-Marin, Skala Penilaian Gegaran Penting Kumpulan Penyelidikan TETRAS (TRG). Perbezaan ketara ditunjukkan oleh *P < 0.05 dan **P < 0.01.
Kami selanjutnya meneroka sifat diskriminasi mikrobiota usus menggunakan analisis LEfSE dan memilih tahap data kelimpahan relatif genus untuk analisis selanjutnya. Perbandingan telah dibuat antara ET dan HC dan antara ET dan PD. Analisis korelasi Spearman kemudiannya dilakukan terhadap kelimpahan relatif mikrobiota usus dan tahap SCFA najis dalam kedua-dua kumpulan perbandingan.
Faecalibacterium (berkorelasi dengan asid butirik, r = 0.408, P < 0.001), Lactobacillus (berkorelasi dengan asid butirik, r = 0.283, P = 0.016), Streptobacterium (berkorelasi dengan asid propionik, r = 0.327) terdapat dalam analisis ET dan CA. , P = 0.005; berkorelasi dengan asid butirik, r = 0.374, P = 0.001; berkorelasi dengan asid isobutirik, r = 0.329, P = 0.005), Howardella (berkorelasi dengan asid propionik, r = 0.242, P = 0.041), Raoultella (berkorelasi dengan propionat, r = 0.249, P = 0.035), dan Candidatus Arthromitus (berkorelasi dengan asid isobutirik, r = 0.302, P = 0.010) didapati menurun dalam ET dan berkorelasi positif dengan tahap SCFA najis. Walau bagaimanapun, kelimpahan Stenotropomonas meningkat dalam ET dan berkorelasi negatif dengan tahap isobutirat najis (r = -0.250, P = 0.034). Selepas pelarasan FDR, hanya korelasi antara Faecalibacterium, Catenibacter, dan SCFA kekal signifikan (P ≤ 0.045) (Rajah 4 dan Jadual Tambahan 5).
Analisis korelasi ET dan HC. Selepas pelarasan FDR, kelimpahan Faecalibacterium (berkaitan positif dengan butirat) dan Streptobacterium (berkaitan positif dengan propionat, butirat dan isobutirat) didapati berkurangan dalam ET dan berkait positif dengan tahap SCFA najis. b Analisis korelasi ET dan PD. Selepas pelarasan FDR, tiada perkaitan yang ketara ditemui. Gegaran penting ET, penyakit Parkinson, kawalan HC sihat, SCFA. Perbezaan yang ketara ditunjukkan oleh *P < 0.05 dan **P < 0.01.
Apabila menganalisis ET berbanding PD, Clostridium trichophyton didapati meningkat dalam ET dan berkorelasi dengan asid isovalerik fekal (r = -0.238, P = 0.041) dan asid isobutirik (r = -0.257, P = 0.027). ). Selepas pelarasan FDR, kedua-duanya kekal signifikan (P≥0.295) (Rajah 4 dan Jadual Tambahan 5).
Kajian ini merupakan kajian komprehensif yang mengkaji tahap SCFA najis dan mengaitkannya dengan perubahan mikrobiota usus dan keterukan gejala pada pesakit ET berbanding pesakit CU dan PD. Kami mendapati bahawa tahap SCFA najis berkurangan pada pesakit ET dan dikaitkan dengan keterukan klinikal dan perubahan khusus dalam mikrobiota usus. Tahap kumulatif asid lemak rantai pendek (SCFA) dalam najis membezakan ET daripada GC dan PD.
Berbanding dengan pesakit GC, pesakit ET mempunyai tahap asid propionik, butirik, dan isobutirik dalam najis yang lebih rendah. Gabungan asid propionik, butirik, dan isobutirik dapat membezakan antara ET dan HC dengan AUC 0.751 (95% CI: 0.634–0.867), sensitiviti 74.3% dan spesifisiti 72.9%, menunjukkan penggunaannya sebagai peranan berpotensi sebagai biomarker diagnostik untuk ET. Analisis lanjut menunjukkan bahawa tahap asid propionik najis berkorelasi negatif dengan skor Wexner dan skor SCOPA-AUT. Tahap asid isobutirik najis berkorelasi songsang dengan skor FTM. Sebaliknya, penurunan tahap butirat dalam ET dikaitkan dengan penurunan kelimpahan mikrobiota penghasil SCFA, Faecalibacterium, dan Categorybacter. Di samping itu, pengurangan kelimpahan Catenibacter dalam ET juga dikaitkan dengan pengurangan tahap asid propionik dan isobutirik najis.
Kebanyakan SCFA yang dihasilkan dalam kolon diambil oleh kolonosit terutamanya melalui pengangkut monokarboksilat yang bergantung kepada H+ atau natrium. Asid lemak rantai pendek yang diserap digunakan sebagai sumber tenaga untuk kolonosit, manakala asid lemak yang tidak dimetabolismekan dalam kolonosit diangkut ke dalam peredaran portal 18. SCFA boleh mempengaruhi motiliti usus, meningkatkan fungsi penghalang usus, dan mempengaruhi metabolisme dan imuniti perumah 19. Sebelum ini didapati bahawa kepekatan najis butirat, asetat, dan propionat berkurangan dalam pesakit PD berbanding dengan HCs17, yang selaras dengan keputusan kami. Kajian kami mendapati penurunan SCFA dalam pesakit ET, tetapi sedikit yang diketahui tentang peranan SCFA dalam patologi ET. Butirat dan propionat boleh mengikat GPCR dan mempengaruhi isyarat yang bergantung kepada GPCR seperti isyarat MAPK dan NF-κB20. Konsep asas paksi usus-otak ialah SCFA yang dirembeskan oleh mikrob usus boleh mempengaruhi isyarat perumah, sekali gus mempengaruhi fungsi usus dan otak. Oleh kerana butirat dan propionat mempunyai kesan perencatan yang kuat terhadap aktiviti histon deasetilase (HDAC)21 dan butirat juga boleh bertindak sebagai ligan untuk faktor transkripsi, ia mempunyai kesan meluas terhadap metabolisme, pembezaan dan percambahan perumah, terutamanya disebabkan oleh pengaruhnya terhadap pengawalaturan gen22. Berdasarkan bukti daripada SCFA dan penyakit neurodegeneratif, butirat dianggap sebagai calon terapeutik kerana keupayaannya untuk membetulkan aktiviti HDAC yang terjejas, yang boleh menjadi perantara kematian neuron dopaminergik dalam PD23,24,25. Kajian haiwan juga telah menunjukkan keupayaan asid butirik untuk mencegah degenerasi neuron dopaminergik dan memperbaiki gangguan pergerakan dalam model PD26,27. Asid propionik didapati mengehadkan tindak balas keradangan dan melindungi integriti BBB28,29. Kajian telah menunjukkan bahawa asid propionik menggalakkan kelangsungan hidup neuron dopaminergik sebagai tindak balas terhadap ketoksikan rotenon dalam model PD 30 dan pemberian asid propionik secara oral menyelamatkan kehilangan neuron dopaminergik dan defisit motor pada tikus dengan PD 31. Sedikit yang diketahui tentang fungsi asid isobutirik. Walau bagaimanapun, satu kajian baru-baru ini mendapati bahawa penjajahan tikus dengan B. ovale meningkatkan kandungan SCFA usus (termasuk asetat, propionat, isobutirat, dan isovalerat) dan kepekatan GABA usus, yang menunjukkan bahawa terdapat hubungan antara mikrobiota usus dan kepekatan neurotransmiter SCFA usus32. Bagi ET, perubahan patologi yang tidak normal dalam serebelum termasuk perubahan dalam akson dan dendrit sel Purkinje, anjakan dan kehilangan sel Purkinje, perubahan dalam akson sel bakul, dan keabnormalan dalam sambungan gentian menaik ke sel Purkinje. nukleus, yang membawa kepada penurunan output GABAergik daripada serebelum3,4,33. Masih tidak jelas sama ada SCFA dikaitkan dengan neurodegenerasi sel Purkinje dan penurunan pengeluaran GABA serebelum. Keputusan kami menunjukkan hubungan rapat antara SCFA dan ET; walau bagaimanapun, reka bentuk kajian keratan rentas tidak membenarkan sebarang kesimpulan tentang hubungan kausal antara SCFA dan proses penyakit ET. Kajian susulan membujur selanjutnya diperlukan, termasuk pengukuran bersiri SCFA najis, serta kajian haiwan yang memeriksa mekanisme.
SCFA dianggap merangsang pengecutan otot licin kolon34. Kekurangan SCFA akan memburukkan lagi simptom sembelit, dan suplemen SCFA boleh memperbaiki simptom sembelit PD35. Keputusan kami juga menunjukkan hubungan yang ketara antara penurunan kandungan SCFA najis dan peningkatan sembelit dan disfungsi autonomi pada pesakit ET. Satu laporan kes mendapati bahawa pemindahan mikrobiota meningkatkan kedua-dua gegaran penting dan sindrom usus rengsa pada pesakit 7, seterusnya menunjukkan hubungan rapat antara mikrobiota usus dan ET. Oleh itu, kami percaya bahawa SCFA/mikrobiota najis boleh mempengaruhi motiliti usus perumah dan fungsi sistem saraf autonomi.
Kajian mendapati bahawa penurunan tahap SCFA najis dalam ET dikaitkan dengan penurunan kelimpahan Faecalibacterium (berkaitan dengan butirat) dan Streptobacterium (berkaitan dengan propionat, butirat, dan isobutirat). Selepas pembetulan FDR, hubungan ini kekal ketara. Faecalibacterium dan Streptobacterium ialah mikroorganisma penghasil SCFA. Faecalibacterium dikenali sebagai mikroorganisma penghasil butirat36, manakala produk utama penapaian Catenibacter ialah asetat, butirat dan asid laktik37. Faecalibacterium dikesan dalam 100% daripada kedua-dua kumpulan ET dan HC; Kelimpahan relatif median kumpulan ET ialah 2.06% dan kumpulan HC ialah 3.28% (LDA 3.870). Bakteria kategori dikesan dalam 21.6% (8/37) daripada kumpulan HC dan hanya dalam 1 sampel kumpulan ET (1/35). Penurunan dan ketidakupayaan streptobakteria dalam ET juga mungkin menunjukkan korelasi dengan patogenisiti penyakit ini. Kelimpahan relatif median spesies Catenibacter dalam kumpulan HC ialah 0.07% (LDA 2.129). Di samping itu, bakteria asid laktik dikaitkan dengan perubahan dalam butirat najis (P=0.016, P=0.096 selepas pelarasan FDR), dan calon artritis dikaitkan dengan perubahan dalam isobutirat (P=0.016, P=0.072 selepas pelarasan FDR). Selepas pembetulan FDR, hanya trend korelasi yang kekal, yang tidak signifikan secara statistik. Lactobacilli juga dikenali sebagai pengeluar SCFA (asid asetik, asid propionik, asid isobutirik, asid butirik) 38 dan Candidatus Arthromitus ialah pendorong khusus pembezaan sel T helper 17 (Th17), dengan Th1/2 dan Treg dikaitkan dengan keseimbangan imun /Th1739. Satu kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa tahap pseudoartritis fekal yang tinggi boleh menyumbang kepada keradangan kolon, disfungsi penghalang usus, dan keradangan sistemik 40. Clostridium trichophyton meningkat dalam ET berbanding PD. Kelimpahan Clostridium trichoides didapati berkorelasi negatif dengan asid isovalerik dan asid isobutirik. Selepas pelarasan FDR, kedua-duanya kekal signifikan (P≥0.295). Clostridium pilosum ialah bakteria yang diketahui dikaitkan dengan keradangan dan boleh menyumbang kepada disfungsi penghalang usus 41. Kajian kami sebelum ini melaporkan perubahan dalam mikrobiota usus pesakit dengan ET8. Di sini kami juga melaporkan perubahan dalam SCFA dalam ET dan mengenal pasti hubungan antara disbiosis usus dan perubahan dalam SCFA. Penurunan tahap SCFA berkait rapat dengan disbiosis usus dan keterukan gegaran dalam ET. Keputusan kami menunjukkan bahawa paksi usus-otak mungkin memainkan peranan penting dalam patogenesis ET, tetapi kajian lanjut dalam model haiwan diperlukan.
Berbanding dengan pesakit PD, pesakit ET mempunyai tahap asid isovalerik dan isobutirik yang lebih rendah dalam najis mereka. Gabungan asid isovalerik dan asid isobutirik mengenal pasti ET dalam PD dengan AUC 0.743 (95% CI: 0.629–0.857), sensitiviti 74.3% dan spesifisiti 62.9%, menunjukkan potensi peranan mereka sebagai biomarker dalam diagnosis pembezaan ET. . Tahap asid isovalerik fekal berkorelasi songsang dengan skor FTM dan TETRAS. Tahap asid isobutirik fekal berkorelasi songsang dengan skor FTM. Penurunan tahap asid isobutirik dikaitkan dengan penurunan dalam kelimpahan katobakteria. Sedikit yang diketahui tentang fungsi asid isovalerik dan asid isobutirik. Satu kajian terdahulu menunjukkan bahawa penjajahan tikus dengan Bacteroides ovale meningkatkan kandungan SCFA usus (termasuk asetat, propionat, isobutirat, dan isovalerat) dan kepekatan GABA usus, menonjolkan hubungan usus antara mikrobiota dan kepekatan SCFA/neurotransmitter usus32. Menariknya, tahap asid isobutirik yang diperhatikan adalah serupa antara kumpulan PD dan HC, tetapi berbeza antara kumpulan ET dan PD (atau HC). Asid isobutirik boleh membezakan antara ET dan PD dengan AUC 0.718 (95% CI: 0.599–0.836) dan mengenal pasti ET dan NC dengan AUC 0.655 (95% CI: 0.525–0.786). Di samping itu, tahap asid isobutirik berkorelasi dengan keterukan gegaran, mengukuhkan lagi kaitannya dengan ET. Persoalan sama ada asid isobutirik oral boleh mengurangkan keterukan gegaran pada pesakit ET memerlukan kajian lanjut.
Oleh itu, kandungan SCFA fekal berkurangan pada pesakit ET dan dikaitkan dengan keterukan klinikal ET dan perubahan khusus dalam mikrobiota usus. Propionat fekal, butirat, dan isobutirat mungkin merupakan biomarker diagnostik untuk ET, manakala isobutirat dan isovalerat mungkin merupakan biomarker diagnostik pembezaan untuk ET. Perubahan dalam isobutirat fekal mungkin lebih spesifik untuk ET berbanding perubahan dalam SCFA lain.
Kajian kami mempunyai beberapa batasan. Pertama, corak pemakanan dan pilihan makanan mungkin mempengaruhi ekspresi mikrobiota, sampel kajian yang lebih besar dalam populasi yang berbeza diperlukan, dan kajian masa depan harus memperkenalkan tinjauan pemakanan yang komprehensif dan sistematik seperti soal selidik kekerapan makanan. Kedua, reka bentuk kajian keratan rentas menghalang sebarang kesimpulan tentang hubungan kausal antara SCFA dan perkembangan ET. Kajian susulan jangka panjang selanjutnya dengan pengukuran bersiri SCFA fekal diperlukan. Ketiga, keupayaan diagnostik dan diagnostik pembezaan tahap SCFA fekal harus disahkan menggunakan sampel bebas daripada ET, HC, dan PD. Sampel fekal yang lebih bebas harus diuji pada masa hadapan. Akhir sekali, pesakit PD dalam kohort kami mempunyai tempoh penyakit yang jauh lebih pendek daripada pesakit ET. Kami kebanyakannya memadankan ET, PD dan HC mengikut umur, jantina dan BMI. Memandangkan perbezaan dalam perjalanan penyakit antara kumpulan ET dan kumpulan PD, kami juga mengkaji 33 pesakit dengan PD awal dan 16 pesakit dengan ET (tempoh penyakit ≤3 tahun) untuk perbandingan lanjut. Perbezaan antara kumpulan dalam SCFA secara amnya konsisten dengan data utama kami. Di samping itu, kami tidak menemui sebarang korelasi antara tempoh penyakit dan perubahan dalam SCFA. Walau bagaimanapun, pada masa hadapan, adalah lebih baik untuk merekrut pesakit dengan PD dan ET pada peringkat awal dengan tempoh penyakit yang lebih pendek untuk melengkapkan pengesahan dalam sampel yang lebih besar.
Protokol kajian telah diluluskan oleh jawatankuasa etika Hospital Ruijin, yang bergabung dengan Sekolah Perubatan Universiti Shanghai Jiao Tong (RHEC2018-243). Persetujuan bertulis telah diperolehi daripada semua peserta.
Antara Januari 2019 dan Disember 2022, 109 subjek (37 ET, 37 PD, dan 35 HC) dari Klinik Pusat Gangguan Pergerakan Hospital Ruijin, yang bergabung dengan Sekolah Perubatan Universiti Jiao Tong Shanghai, telah dimasukkan dalam kajian ini. Kriteria tersebut adalah: (1) umur 25–85 tahun, (2) pesakit dengan ET didiagnosis mengikut kriteria Kumpulan Kerja MDS 42 dan PD didiagnosis mengikut kriteria MDS 43, (3) semua pesakit tidak mengambil ubat anti-PD sebelum pengambilan sampel najis. (4) Kumpulan ET hanya mengambil β-blocker atau tiada ubat berkaitan sebelum mengambil sampel najis. HC yang dipadankan dengan umur, jantina, dan indeks jisim badan (BMI) juga dipilih. Kriteria pengecualian adalah: (1) vegetarian, (2) pemakanan yang buruk, (3) penyakit kronik saluran gastrousus (termasuk penyakit radang usus, ulser gastrik atau duodenum), (4) penyakit kronik yang teruk (termasuk tumor malignan), kegagalan jantung, kegagalan buah pinggang, penyakit hematologi) (5) Sejarah pembedahan gastrousus utama, (6) Pengambilan yogurt secara kronik atau kerap, (7) Penggunaan sebarang probiotik atau antibiotik selama 1 bulan, (8) Penggunaan kortikosteroid, perencat pam proton, statin, metformin, imunosupresan atau ubat antikanser secara kronik dan (9) gangguan kognitif yang teruk yang mengganggu ujian klinikal.
Semua subjek memberikan sejarah perubatan, maklumat berat dan ketinggian untuk mengira BMI, dan menjalani pemeriksaan neurologi dan penilaian klinikal seperti skor kebimbangan Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) 44, skor Hamilton Depression Rating Scale-17 (HAMD-17) 45. Kemurungan, keterukan sembelit menggunakan Wexner Constipation Scale 46 dan Bristol Scale 47 dan prestasi kognitif menggunakan Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Skala untuk Penilaian Simptom Autonomi Penyakit Parkinson (SCOPA-AUT) 49 mengkaji disfungsi autonomi pada pesakit ET dan PD. Skala Penilaian Gegaran Klinikal Fan-Tolos-Marin (FTM) dan Skala Penilaian Gegaran Penting (TETRAS) 50. Kumpulan Kajian Gegaran (TRG) 50 telah diperiksa pada pesakit ET; skala penilaian penyakit Kinson (MDS-UPDRS) versi 51 yang ditaja oleh Persatuan Penyakit Parkinson Bersatu dan gred 52 Hoehn dan Yahr (HY) telah diperiksa.
Setiap peserta diminta untuk mengambil sampel najis pada waktu pagi menggunakan bekas pengumpulan najis. Pindahkan bekas ke dalam ais dan simpan pada suhu -80°C sebelum diproses. Analisis SCFA dilakukan mengikut operasi rutin Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg sampel najis segar telah dikumpulkan daripada setiap subjek dan dianalisis menggunakan SCFA selepas pengisaran dan pra-sonikasi. SCFA terpilih dalam najis telah dianalisis menggunakan kromatografi gas-spektrometri jisim (GC-MS) dan kromatografi cecair-tandem MS (LC-MS/MS).
DNA diekstrak daripada 200 mg sampel menggunakan QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Jerman) mengikut arahan pengilang. Komposisi mikrob ditentukan dengan menjujukan gen 16 S rRNA pada DNA yang diasingkan daripada najis dengan menguatkan kawasan V3-V4. Uji DNA dengan menjalankan sampel pada gel agarose 1.2%. Penguatan tindak balas rantai polimerase (PCR) gen 16S rRNA dilakukan menggunakan primer bakteria universal (357 F dan 806 R) dan pustaka amplikon dua langkah yang dibina pada platform Novaseq.
Pembolehubah berterusan dinyatakan sebagai min ± sisihan piawai, dan pembolehubah kategori dinyatakan sebagai nombor dan peratusan. Kami menggunakan ujian Levene untuk menguji homogeniti varians. Perbandingan dibuat menggunakan ujian t dua hujung atau analisis varians (ANOVA) jika pembolehubah bertaburan normal dan ujian U Mann-Whitney bukan parametrik jika andaian normaliti atau homoskedastisiti dilanggar. Kami menggunakan kawasan di bawah lengkung ciri operasi penerima (ROC) (AUC) untuk mengukur prestasi diagnostik model dan memeriksa keupayaan SCFA untuk membezakan pesakit dengan ET daripada mereka yang mempunyai HC atau PD. Untuk memeriksa hubungan antara SCFA dan keterukan klinikal, kami menggunakan analisis korelasi Spearman. Analisis statistik dilakukan menggunakan perisian SPSS (versi 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) dengan tahap kepentingan (termasuk nilai P dan FDR-P) ditetapkan pada 0.05 (dua belah).
16 jujukan S dianalisis menggunakan gabungan perisian Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) dan R (versi 3.6.3). Data gen rRNA 16S mentah diproses menggunakan UPARSE untuk menjana unit taksonomi operasi (OTU) dengan identiti 97%. Taksonomi ditentukan menggunakan Silva 128 sebagai pangkalan data rujukan. Tahap generik data kelimpahan relatif dipilih untuk analisis selanjutnya. Analisis saiz kesan analisis diskriminan linear (LDA) (LEfSE) digunakan untuk perbandingan antara kumpulan (ET vs. HC, ET vs. PD) dengan ambang α 0.05 dan ambang saiz kesan 2.0. Genera diskriminan yang dikenal pasti melalui analisis LEfSE selanjutnya digunakan untuk analisis korelasi Spearman SCFA.
Untuk maklumat lanjut tentang reka bentuk kajian, sila lihat Abstrak Laporan Penyelidikan Semula Jadi yang berkaitan dengan artikel ini.
Data penjujukan 16S mentah disimpan dalam pangkalan data BioProject Pusat Maklumat Bioteknologi Kebangsaan (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Data berkaitan lain tersedia untuk penulis yang berkaitan atas permintaan yang munasabah, seperti kerjasama saintifik dan pertukaran akademik dengan projek penyelidikan penuh. Tiada pemindahan data kepada pihak ketiga tanpa persetujuan kami dibenarkan.
Kod sumber terbuka sahaja dengan gabungan Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) dan R (versi 3.6.3), menggunakan tetapan lalai atau bahagian "Kaedah". Maklumat penjelasan tambahan boleh diberikan kepada penulis yang berkaitan atas permintaan yang munasabah.
Pradeep S dan Mehanna R. Gangguan gastrousus dalam gangguan pergerakan hiperkinetik dan ataksia. Berkaitan dengan penyakit Parkinson. kekeliruan. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED dan Faust, PL Patologi gegaran penting: neurodegenerasi dan penyusunan semula sambungan neuron. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Adakah gegaran penting merupakan gangguan utama disfungsi Gaba? Ya. internationality. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ dan Katara DP Paksi usus-otak: dua mod isyarat dalam penyakit Parkinson. Molekul selular. Neurobiologi. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Paksi mikrobiota-otak-usus dan penyakit neurodegeneratif. semasa. Nellore. Neurosains. Laporan 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR dan He, XX Pemindahan mikrobiota fekal secara serentak meningkatkan gegaran penting dan sindrom usus rengsa pada pesakit. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Perubahan khusus dalam mikrobiota usus dalam gegaran penting dan pembezaannya daripada penyakit Parkinson. NPJ Penyakit Parkinson. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J dan Wang D. Peranan penting mikrobiota dalam pengawalaturan unit neuron-glial-epitelium. Rintangan terhadap jangkitan. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologi alfa-sinuklein duodenum dan gliosis usus dalam penyakit Parkinson progresif. pergerakan. kekeliruan. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antibodi kepada alpha-synuclein 5G4 mengenali penyakit Parkinson yang jelas dan penyakit Parkinson prodromal dalam mukosa kolon. bergerak. kekeliruan. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M dan Fasano A. Kebetulan gegaran penting dan penyakit Parkinson. Berkaitan dengan penyakit Parkinson. kekeliruan. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR dkk. Mikrobiota usus memodulasi defisit motor dan neuroinflamasi dalam model penyakit Parkinson. Sel 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM dkk. Asid lemak rantai pendek dan mikrobiota usus berbeza antara pesakit dengan penyakit Parkinson dan kawalan yang dipadankan dengan usia. Berkaitan dengan penyakit Parkinson. kekeliruan. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E dan Elinav E. Metabolit yang dikawal selia oleh mikrobiom pada antara muka imun perumah. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).