Дзякуй за наведванне сайта Nature.com. Версія браўзера, якой вы карыстаецеся, мае абмежаваную падтрымку CSS. Для дасягнення найлепшых вынікаў рэкамендуем выкарыстоўваць больш новую версію браўзера (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Тым часам, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы адлюстроўваем сайт без стыляў і JavaScript.
Ранняя дыягностыка эсэнцыяльнага трэмару (ЭТ) можа быць складанай, асабліва калі адрозніваць яго ад здаровых кантрольных асоб (ЗК) і хваробы Паркінсана (ХП). Нядаўна аналіз узораў кала на наяўнасць кішачнай мікрабіёты і яе метабалітаў даў новыя метады для выяўлення новых біямаркераў нейрадэгенератыўных захворванняў. Кароткаланцуговыя тлустыя кіслоты (КЛТК), як асноўны метабаліт кішачнай флоры, зніжаюцца ў кале пры ХП. Аднак КЛТК у кале ніколі не вывучаліся пры ЭТ. Мы паставілі сабе за мэту даследаваць узровень КЛТК у кале пры ЭТ, ацаніць іх сувязь з клінічнымі сімптомамі і кішачнай мікрабіётай, а таксама вызначыць іх патэнцыйную дыягнастычную здольнасць. КЛТК у кале і кішачная мікрабіёта былі вымераны ў 37 ЭТ, 37 новых ХП і 35 ХП. Завалы, вегетатыўная дысфункцыя і ступень цяжкасці трэмару ацэньваліся з дапамогай шкал. Узровень прапіянату, бутырату і ізабутырату ў кале быў ніжэйшым пры ЭТ, чым пры ХП. Камбінацыя прапіёнавай, маслянай і ізамаслянай кіслот адрознівала ЭТ ад ГЦ з AUC 0,751 (95% ДІ: 0,634–0,867). Узроўні ізавалерыанавай кіслаты і ізамаслянай кіслаты ў кале былі ніжэйшымі пры ЭТ, чым пры Паркінсане. Ізавалерыановая кіслата і ізамасляная кіслата адрознівалі ЭТ ад Паркінсана з AUC 0,743 (95% ДІ: 0,629–0,857). Прапіянат у кале адваротна прапарцыйна звязаны з заваламі і вегетатыўнай дысфункцыяй. Ізамасляная кіслата і ізавалерыановая кіслата адваротна прапарцыйна звязаны з цяжкасцю тремора. Зніжэнне ўзроўню КЛТК у кале было звязана са зніжэннем колькасці Faecalibacterium і Streptobacterium у ЭТ. Такім чынам, утрыманне КЛТК у кале памяншаецца пры ЭТ і звязана з цяжкасцю клінічнай карціны і зменамі ў кішачнай мікрабіёце. Прапіянат, бутырат, ізабутырат і ізавалерат у кале могуць быць патэнцыйнымі дыягнастычнымі і дыферэнцыяльна-дыягнастычнымі біямаркерамі эпітэліяльнай сіндрому.
Эсэнцыяльны трэмар (ЭТ) — гэта прагрэсавальнае хранічнае нейрадэгенератыўнае захворванне, якое характарызуецца ў асноўным трэмарам верхніх канечнасцяў, які таксама можа паражаць іншыя часткі цела, такія як галава, галасавыя звязкі і ніжнія канечнасці 1. Клінічныя прыкметы ЭТ ўключаюць не толькі маторныя сімптомы, але і некаторыя нематорныя прыкметы, у тым ліку захворванні страўнікава-кішачнага гасцінца 2. Было праведзена мноства даследаванняў для вывучэння паталагічных і фізіялагічных характарыстык эсэнцыяльнага трэмара, але выразныя патафізіялагічныя механізмы не былі выяўлены 3,4. Нядаўнія даследаванні паказваюць, што дысфункцыя восі мікрабіёта-кішачнік-мозг можа спрыяць развіццю нейрадэгенератыўных захворванняў, і існуе ўсё больш доказаў патэнцыйнай двухбаковай сувязі паміж кішачнай мікрабіётай і нейрадэгенератыўнымі захворваннямі 5,6. Прыкметна, што ў адным клінічным выпадку трансплантацыя фекальнай мікрабіёты палепшыла як эсэнцыяльны трэмар, так і сіндром раздражнёнага кішачніка ў пацыента, што можа сведчыць аб цеснай сувязі паміж кішачнай мікрабіётай і эсэнцыяльным трэмарам. Акрамя таго, мы таксама выявілі спецыфічныя змены ў кішачнай мікрабіёце ў пацыентаў з ЭТ, што пераканаўча пацвярджае важную ролю дысбіёзу кішачніка ў ЭТ8.
Што тычыцца дысбіёзу кішачніка пры нейрадэгенератыўных захворваннях, найбольш шырока вывучаецца хвароба Паркінсана5. Незбалансаваная мікрабіёта можа павялічваць пранікальнасць кішачніка і актываваць кішачную глію, што прыводзіць да альфа-сінуклеінапатый9,10,11. Хронічны хвароба Паркінсана і эпітэліяльны сіндром маюць некаторыя агульныя рысы, такія як падобная частата тремору ў пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам і хваробай Паркінсана, перакрываючы тремор спакою (тыповы тремор пры хваробе Паркінсана) і постуральны тремор (часцей сустракаецца ў пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам), што ўскладняе іх адрозненне. раннія стадыі 12. Такім чынам, нам тэрмінова неабходна адкрыць карыснае акно для дыферэнцыяцыі паміж эпітэліяльным сіндромам і хваробай Паркінсана. У гэтым кантэксце вывучэнне спецыфічнага дысбіёзу кішачніка і звязаных з ім змяненняў метабалітаў пры эпітэліяльным сіндроме і выяўленне іх адрозненняў ад хваробы Паркінсана можа стаць патэнцыйнымі біямаркерамі для дыягностыкі і дыферэнцыяльнай дыягностыкі эпітэліяльнага сіндрому.
Кароткаланцуговыя тлустыя кіслоты (КЛТК) з'яўляюцца асноўнымі метабалітамі, якія ўтвараюцца ў выніку кішачнай бактэрыяльнай ферментацыі харчовых валокнаў, і лічыцца, што яны гуляюць важную ролю ва ўзаемадзеянні кішачніка і мозгу13,14. КЛТК паглынаюцца клеткамі тоўстай кішкі і транспартуюцца ў печань праз партальную венную сістэму, а некаторыя КЛТК трапляюць у сістэмны кровазварот. КЛТК аказваюць мясцовае ўздзеянне на падтрыманне цэласнасці кішачнага бар'ера і спрыяюць прыроджанаму імунітэту ў слізістай абалонцы кішачніка15. Яны таксама аказваюць доўгатэрміновае ўздзеянне на гематаэнцэфалічны бар'ер (ГЭБ), стымулюючы вавёркі шчыльнага злучэння і актывуючы нейроны, стымулюючы рэцэптары, звязаныя з G-бялком (GPCR), каб яны перасякалі ГЭБ16. Ацэтат, прапіянаты і буцірат з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі КЛТК у тоўстай кішцы. Папярэднія даследаванні паказалі зніжэнне ўзроўню воцатнай, прапіёнавай і маслянай кіслот у кале ў пацыентаў з хваробай Паркінсана17. Аднак узровень КЛТК у кале ніколі не вывучаўся ў пацыентаў з эпітэліяльным эпітэліям.
Такім чынам, мэтай нашага даследавання было вызначэнне спецыфічных змяненняў КЖК кала ў пацыентаў з ЭТ і іх адрозненні ад пацыентаў з хваробай Паркінсана, ацэнка сувязі КЖК кала з клінічнымі сімптомамі ЭТ і кішачнай мікрабіётай, а таксама вызначэнне патэнцыйных дыягнастычных і дыферэнцыяльна-дыягнастычных магчымасцей узораў кала. КЖК. Каб вырашыць праблему ўскладняльных фактараў, звязаных з анты-ХП прэпаратамі, мы адабралі пацыентаў з упершыню дыягнаставанай хваробай Паркінсана ў якасці кантрольнай групы.
Дэмаграфічныя і клінічныя характарыстыкі 37 эпітэліяльных хворых, 37 пацыентаў з хваробай Паркінсана і 35 пацыентаў з ракам сэрца прыведзены ў табліцы 1. Эпітэліяльныя хворыя, пацыенты з хваробай Паркінсана і пацыенты з ракам сэрца былі супастаўлены па ўзросце, полу і ІМТ. Тры групы таксама мелі падобныя прапорцыі курэння, ужывання алкаголю, кавы і гарбаты. Балы па шкале Векснера (P = 0,004) і балы па шкале HAMD-17 (P = 0,001) у групе пацыентаў з хваробай Паркінсана былі вышэйшымі, чым у групе пацыентаў з ракам сэрца, а балы па шкале HAMA (P = 0,011) і балы па шкале HAMD-17 (P = 0,011) у групе пацыентаў з ракам сэрца былі вышэйшымі, чым у групе пацыентаў з ракам сэрца. Працягласць захворвання ў групе пацыентаў з ракам сэрца была значна даўжэйшай, чым у групе пацыентаў з хваробай Паркінсана (P<0,001).
Існавалі значныя адрозненні ва ўзроўнях у кале прапіёнавай кіслаты (P = 0,023), воцатнай кіслаты (P = 0,039), маслянай кіслаты (P = 0,020), ізавалерыанавай кіслаты (P = 0,045) і ізамаслянай кіслаты (P = 0,015). Пры далейшым post hoc аналізе ўзроўні прапіёнавай кіслаты (P = 0,023), маслянай кіслаты (P = 0,007) і ізамаслянай кіслаты (P = 0,040) у групе ЭТ былі значна ніжэйшымі, чым у групе HC. У пацыентаў з ЭТ узровень ізавалерату (P = 0,014) і ізабутырату (P = 0,005) быў ніжэйшы, чым у пацыентаў з хваробай Паркінсана. Акрамя таго, узровень прапіёнавай кіслаты (P = 0,013), воцатнай кіслаты (P = 0,016) і маслянай кіслаты (P = 0,041) у кале быў ніжэйшым у пацыентаў з хваробай Паркінсана, чым у пацыентаў з ракам шыйкі маткі (мал. 1 і дадатковая табліца 1).
ag прадстаўляе групавое параўнанне прапіёнавай кіслаты, воцатнай кіслаты, маслянай кіслаты, ізавалерыанавай кіслаты, валерыянавай кіслаты, капронавай кіслаты і ізамаслянай кіслаты адпаведна. Назіраліся значныя адрозненні ў ўзроўнях прапіёнавай кіслаты, воцатнай кіслаты, маслянай кіслаты, ізавалерыанавай кіслаты і ізамаслянай кіслаты ў кале паміж трыма групамі. Эсэнцыяльны трэмар ЭТ, хвароба Паркінсана, здаровы кантроль HC, SCFA. Значныя адрозненні пазначаны *P < 0,05 і **P < 0,01.
Улічваючы розніцу ў плыні захворвання паміж групай эпітэліяльнай хваробы (ЭХ) і групай хваробы Паркінсана (ПХ), мы вывучылі 33 пацыентаў з ранняй стадыяй ХХ і 16 пацыентаў з ЭХ (працягласць захворвання <3 гады) для далейшага параўнання (Дадатковая табліца 2). Вынікі паказалі, што ўтрыманне прапіёнавай кіслаты ў кале ЭХ было значна ніжэйшым, чым у ГА (P = 0,015). Розніца паміж ЭХ і ўзроўнем HC для маслянай і ізамаслянай кіслаты не была значнай, але тэндэнцыя ўсё ж назіралася (P = 0,082). Узровень ізабутырату ў кале быў значна ніжэйшым у пацыентаў з ЭХ у параўнанні з пацыентамі з ПХ (P = 0,030). Розніца паміж ЭХ і ўзроўнем HC для ізавалерыанавай кіслаты не была значнай, але тэндэнцыя ўсё ж назіралася (P = 0,084). Прапіёнавая кіслата (P = 0,023), воцатная кіслата (P = 0,020) і масляная кіслата (P = 0,044) былі значна ніжэйшымі ў пацыентаў з ПХ, чым у пацыентаў з HC. Гэтыя вынікі (Дадатковы малюнак 1) у цэлым адпавядаюць асноўным вынікам. Розніца ў выніках паміж агульнай выбаркай і падгрупай ранніх пацыентаў можа быць звязана з меншым памерам выбаркі ў падгрупе, што прыводзіць да меншай статыстычнай магутнасці дадзеных.
Далей мы вывучылі, ці могуць узроўні SCFA ў кале адрозніць пацыентаў з ЭТ ад пацыентаў з Хронічнай сардэчнай недастатковасцю або Паркінсанам. Згодна з ROC-аналізам, розніца ў AUC узроўняў прапіянату складала 0,668 (95% ДІ: 0,538-0,797), што дазволіла адрозніць пацыентаў з ЭТ ад рака галавы і шыі. Пацыентаў з ЭТ і гастраэнтэрытам можна было адрозніць па ўзроўнях бутырату з AUC 0,685 (95% ДІ: 0,556–0,814). Розніца ў узроўнях ізабутыравай кіслаты можа адрозніць пацыентаў з ЭТ ад рака галавы з AUC 0,655 (95% ДІ: 0,525–0,786). Пры спалучэнні ўзроўняў прапіянату, бутырату і ізабутырату была атрымана больш высокая AUC 0,751 (95% ДІ: 0,634–0,867) з адчувальнасцю 74,3% і спецыфічнасцю 72,9% (мал. 2а). Каб адрозніць пацыентаў з ЭТ і ХП, плошча пад крывацёкам (AUC) для ўзроўню ізавалерыанавай кіслаты складала 0,700 (95% ДІ: 0,579–0,822), а для ўзроўню ізамаслянай кіслаты — 0,718 (95% ДІ: 0,599–0,836). Камбінацыя ўзроўняў ізавалерыанавай і ізамаслянай кіслаты мела больш высокую AUC — 0,743 (95% ДІ: 0,629–0,857), адчувальнасць 74,3% і спецыфічнасць 62,9% (мал. 2b). Акрамя таго, мы вывучылі, ці адрозніваюцца ўзроўні SCFA ў кале пацыентаў з хваробай Паркінсана ад кантрольнай групы. Згодна з ROC-аналізам, AUC для ідэнтыфікацыі пацыентаў з ХП на аснове адрозненняў ва ўзроўні прапіёнавай кіслаты складала 0,687 (95% ДІ: 0,559–0,814), з адчувальнасцю 68,6% і спецыфічнасцю 68,7%. Розніца ва ўзроўнях ацэтату можа адрозніваць пацыентаў з хваробай Паркінсана (ПХ) ад пацыентаў з сардэчна-сасудзістымі захворваннямі (ГС) з AUC 0,674 (95% ДІ: 0,542–0,805). Пацыентаў з ПХ можна адрозніць ад хронічна хворых хвароб (ХС) толькі па ўзроўні бутырату з AUC 0,651 (95% ДІ: 0,515–0,787). Пры спалучэнні ўзроўняў прапіянату, ацэтату і бутырату быў атрыманы AUC 0,682 (95% ДІ: 0,553–0,811) (мал. 2в).
дыскрымінацыя з боку Рускай праваслаўнай царквы ў дачыненні да ЭТ і ГК; b дыскрымінацыя РПЦ у дачыненні да ЭТ і ХП; c дыскрымінацыя РПЦ у дачыненні да ХП і ГК; эсенцыяльны тремор ЭТ, хвароба Паркінсона, здаровы кантроль ГК, SCFA.
У пацыентаў з эпітэліяльным захворваннем узровень ізамаслянай кіслаты ў кале адмоўна карэляваў з баламі па шкале FTM (r = -0,349, P = 0,034), а ўзровень ізавалерыанавай кіслаты ў кале адмоўна карэляваў з баламі па шкале FTM (r = -0,421, P = 0,001) і шкаламі TETRAS (r = -0,382, P = 0,020). У пацыентаў з эпітэліяльным захворваннем і хваробай Паркінсана ўзровень прапіянату ў кале адмоўна карэляваў з баламі па шкале SCOPA-AUT (r = -0,236, P = 0,043) (мал. 3 і дадатковая табліца 3). Не было выяўлена значнай карэляцыі паміж цягам захворвання і SCFA ні ў групе эпітэліяльнага захворвання (P ≥ 0,161), ні ў групе хваробы Паркінсана (P ≥ 0,246) (дадатковая табліца 4). У пацыентаў з хваробай Паркінсана ўзровень капронавай кіслаты ў кале станоўча карэляваў з баламі па шкале MDS-UPDRS (r = 0,335, P = 0,042). Ва ўсіх удзельнікаў узровень прапіянату (r = −0,230, P = 0,016) і ацэтату (r = −0,210, P = 0,029) у кале адмоўна карэляваў з баламі па шкале Векснера (мал. 3 і дадатковая табліца 3).
Узровень ізамасляной кіслаты ў кале адмоўна карэляваў з баламі FTM, ізавалерыановая кіслата адмоўна карэлявала з баламі FTM і TETRAS, прапіёнавая кіслата адмоўна карэлявала з баламі SCOPA-AUT, капронавая кіслата станоўча карэлявала з баламі MDS-UPDRS, а прапіёнавая кіслата адмоўна карэлявала з баламі FTM і TETRAS. TETRAS і воцатная кіслата адмоўна карэлявалі з балам па шкале Векснера. Версія Уніфікаванай шкалы ацэнкі хваробы Паркінсана, спонсаваная Асацыяцыяй MDS-UPDRS, Mini-Mental State Examination MMSE, шкала ацэнкі дэпрэсіі Гамільтана HAMD-17, 17 пунктаў, шкала ацэнкі трывожнасці Гамільтана HAMA, стадыі HY Hoehn і Yahr, SCFA, шкала вынікаў вегетатыўных сімптомаў хваробы Паркінсана SCOPA-AUT, клінічная шкала ацэнкі тремору Фана-Талоса-Марын FTM, шкала ацэнкі эсенцыяльнага тремору даследчай групы TETRAS (TRG). Значныя адрозненні пазначаны *P < 0,05 і **P < 0,01.
Мы далей даследавалі дыскрымінацыйны характар ​​мікрабіёты кішачніка з дапамогай аналізу LEfSE і выбралі ўзровень дадзеных адноснай колькасці роду для далейшага аналізу. Параўнанні былі праведзены паміж ET і HC, а таксама паміж ET і PD. Затым быў праведзены карэляцыйны аналіз Спірмена адноснай колькасці мікрабіёты кішачніка і ўзроўню SCFA у кале ў дзвюх параўнальных групах.
У аналізе ЭТ і КА прысутнічалі Faecalibacterium (карэлюе з маслянай кіслатой, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (карэлюе з маслянай кіслатой, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (карэлюе з прапіёнавай кіслатой, r = 0,327). , P = 0,005; карэлюе з маслянай кіслатой, r = 0,374, P = 0,001; карэлюе з ізабутыравай кіслатой, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (карэлюе з прапіёнавай кіслатой, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (карэлюе з прапіянатам, r = 0,249, P = 0,035) і Candidatus Arthromitus (карэлюе з ізабутыравай кіслатой, r = 0,302, P = 0,010) змяншаецца ў ET і станоўча карэлюе з узроўнем SCFA ў кале. Аднак колькасць Stenotropomonas павялічылася ў ET і адмоўна карэлявала з узроўнем ізабутырату ў кале (r = -0,250, P = 0,034). Пасля карэкціроўкі FDR значнай заставалася толькі карэляцыя паміж Faecalibacterium, Catenibacter і SCFA (P ≤ 0,045) (мал. 4 і дадатковая табліца 5).
Карэляцыйны аналіз ET і HC. Пасля карэкціроўкі FDR колькасць Faecalibacterium (пазітыўна асацыяваных з бутыратам) і Streptobacterium (пазітыўна асацыяваных з прапіянатам, бутыратам і ізабутыратам) знізілася ў ET і станоўча карэлявала з узроўнем SCFA ў кале. b Карэляцыйны аналіз ET і PD. Пасля карэкціроўкі FDR значнай сувязі не выяўлена. Эсэнцыяльны тремор ET, хвароба Паркінсана, здаровы кантроль HC, SCFA. Значныя адрозненні пазначаны *P < 0,05 і **P < 0,01.
Пры аналізе ЭТ у параўнанні з ПД было выяўлена павелічэнне колькасці Clostridium trichophyton пры ЭТ, што карэлявала з ізавалерыанавай кіслатой у кале (r = -0,238, P = 0,041) і ізамасляной кіслатой (r = -0,257, P = 0,027). Пасля карэкціроўкі FDR абодва паказчыкі заставаліся значнымі (P ≥ 0,295) (Малюнак 4 і Дадатковая табліца 5).
Гэта комплекснае даследаванне, якое вывучае ўзровень кароткаланцуговых тоўстых кіслот (КЛТК) у кале і карэлюе яго са зменамі ў кішачнай мікрабіёце і цяжкасцю сімптомаў у пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам (ЭТ) у параўнанні з пацыентамі з хрыбетнікавым сіндромам і хваробай Паркінсана. Мы выявілі, што ўзровень КЛТК у кале быў зніжаны ў пацыентаў з ЭТ і быў звязаны з клінічнай цяжкасцю і спецыфічнымі зменамі ў кішачнай мікрабіёце. Сукупны ўзровень кароткаланцуговых тоўстых кіслот (КЛТК) у кале адрознівае ЭТ ад гастраэнтэрыту і хваробы Паркінсана.
У параўнанні з пацыентамі з гастраэнтэрытам, у пацыентаў з эпітэліямі назіраецца больш нізкі ўзровень прапіёнавай, маслянай і ізамаслянай кіслот у кале. Спалучэнне прапіёнавай, маслянай і ізамаслянай кіслот адрознівала эпітэлія і карэляцыйную кіслату з AUC 0,751 (95% ДІ: 0,634–0,867), адчувальнасцю 74,3% і спецыфічнасцю 72,9%, што сведчыць аб іх выкарыстанні ў якасці дыягнастычных біямаркераў патэнцыйнай ролі эпітэлія. Далейшы аналіз паказаў, што ўзровень прапіёнавай кіслаты ў кале адмоўна карэлюе з баламі па шкале Векснера і SCOPA-AUT. Узровень ізамаслянай кіслаты ў кале адваротна карэлюе з баламі па шкале FTM. З іншага боку, зніжэнне ўзроўню бутырату ў эпітэліях было звязана са зніжэннем колькасці мікрабіёты, якая прадукуе SCFA, Faecalibacterium і Categorybacter. Акрамя таго, зніжэнне колькасці Catenibacter ў эпітэліях таксама было звязана са зніжэннем узроўню прапіёнавай і ізамаслянай кіслот у кале.
Большасць кароткаланцуговых тлустых кішачнікаў, якія выпрацоўваюцца ў тоўстай кішцы, паглынаюцца каланацытамі ў асноўным праз H+-залежныя або натрый-залежныя монакарбаксілатныя транспарцёры. Паглынутыя кароткаланцуговыя тоўстыя кіслоты выкарыстоўваюцца ў якасці крыніцы энергіі для каланацытаў, тады як тыя, што не метаболізуюцца ў каланацытах, транспартуюцца ў партальную крывацёк 18. КЛТК могуць уплываць на моторіку кішачніка, паляпшаць функцыю кішачнага бар'ера і ўплываць на метабалізм і імунітэт гаспадара 19. Раней было выяўлена, што канцэнтрацыі бутырату, ацэтату і прапіянату ў кале былі зніжаны ў пацыентаў з хваробай Паркінсана ў параўнанні з HCs17, што адпавядае нашым вынікам. Наша даследаванне выявіла зніжэнне КЛТК у пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам (ЭС), але мала што вядома пра ролю КЛТК у паталогіі ЭС. Бутырат і прапіянат могуць звязвацца з GPCR і ўплываць на GPCR-залежную сігналізацыю, такую ​​як сігналізацыя MAPK і NF-κB20. Асноўная канцэпцыя восі кішачнік-мозг заключаецца ў тым, што КЛТК, якія вылучаюцца кішачнымі мікробамі, могуць уплываць на сігналізацыю гаспадара, тым самым уплываючы на ​​функцыю кішачніка і мозгу. Паколькі бутырат і прапіянат аказваюць магутнае інгібіруючае ўздзеянне на актыўнасць гістонавых дэацэтылаз (HDAC)21, а бутырат таксама можа выступаць у якасці ліганда для транскрыпцыйных фактараў, яны аказваюць шырокі ўплыў на метабалізм, дыферэнцыяцыю і праліферацыю гаспадара, у першую чаргу дзякуючы іх уплыву на рэгуляцыю генаў22. Зыходзячы з дадзеных, атрыманых пры SCFA і нейрадэгенератыўных захворваннях, бутырат лічыцца тэрапеўтычным кандыдатам дзякуючы сваёй здольнасці карэктаваць парушаную актыўнасць HDAC, што можа апасродкаваць гібель дофамінергічных нейронаў пры хваробе Паркінсана (PD)23,24,25. Даследаванні на жывёлах таксама паказалі здольнасць маслянай кіслаты прадухіляць дэгенерацыю дофамінергічных нейронаў і паляпшаць рухальныя парушэнні ў мадэлях PD26,27. Было выяўлена, што прапіёнавая кіслата абмяжоўвае запаленчыя рэакцыі і абараняе цэласнасць ГЭБ28,29. Даследаванні паказалі, што прапіёнавая кіслата спрыяе выжыванню дофамінергічных нейронаў у адказ на таксічнасць ратэнону ў мадэлях PD30 і што пероральнае ўвядзенне прапіёнавай кіслаты ратуе страту дофамінергічных нейронаў і рухальныя дэфіцыты ў мышэй з PD31. Пра функцыю ізамаслянай кіслаты вядома мала. Аднак нядаўняе даследаванне паказала, што каланізацыя мышэй B. ovale павялічвае ўтрыманне КЛТК у кішачніку (у тым ліку ацэтату, прапіянату, ізабутырату і ізалерату) і канцэнтрацыю ГАМК у кішачніку, што сведчыць аб усталяванай сувязі паміж мікрабіётай кішачніка і канцэнтрацыяй нейрамедыятараў КЛТК у кішачніку32. Пры эпітэліяльным эпітэліяльным захворванні анамальныя паталагічныя змены ў мазжачку ўключаюць змены ў аксонах і дендрытах клетак Пуркінье, зрушэнне і страту клетак Пуркінье, змены ў аксонах кошыкападобных клетак, анамаліі ў злучэннях узыходных валокнаў з размеркаваннем клетак Пуркінье і змены ў рэцэптарах ГАМК у ядрах зубчастай косці, што прыводзіць да зніжэння ГАМКергічнай выкіду з мазжачка3,4,33. Застаецца незразумелым, ці звязаны КЛТК з нейрадэгенерацыяй клетак Пуркінье і зніжэннем выпрацоўкі ГАМК мазжачком. Нашы вынікі сведчаць аб моцнай сувязі паміж КЛТК і эпітэліяльным захворваннем, але дызайн папярочнага даследавання не дазваляе зрабіць ніякіх высноў аб прычынна-выніковай сувязі паміж КЛТК і хваробай пры эпітэліяльным захворванні; Неабходныя далейшыя падоўжныя даследаванні, у тым ліку серыйныя вымярэнні КЛТК у кале, а таксама даследаванні на жывёлах, якія вывучаюць механізмы.
Лічыцца, што КЛТК стымулююць скарачальнасць гладкай мускулатуры тоўстай кішкі34. Недахоп КЛТК пагоршыць сімптомы завалы, а дабаўкі з КЛТК могуць палепшыць сімптомы завалы (PD35). Нашы вынікі таксама паказваюць на значную сувязь паміж зніжэннем утрымання КЛТК у кале і павелічэннем завал і вегетатыўнай дысфункцыі ў пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам. У адным клінічным выпадку было выяўлена, што трансплантацыя мікрабіёты палепшыла як эсенцыяльны тремор, так і сіндром раздражнёнага кішачніка ў пацыента 7, што яшчэ раз сведчыць аб цеснай сувязі паміж кішачнай мікрабіётай і ЭТ. Такім чынам, мы лічым, што КЛТК/мікрабіёта ў кале могуць уплываць на моторіку кішачніка гаспадара і функцыю вегетатыўнай нервовай сістэмы.
Даследаванне паказала, што зніжэнне ўзроўню фекальных SCFA ў ET было звязана са зніжэннем колькасці Faecalibacterium (звязаных з бутыратам) і Streptobacterium (звязаных з прапіянатам, бутыратам і ізабутыратам). Пасля карэкцыі FDR гэтая сувязь застаецца значнай. Faecalibacterium і Streptobacterium - гэта мікраарганізмы, якія прадукуюць SCFA. Вядома, што Faecalibacterium з'яўляецца мікраарганізмам, які прадукуе бутырат36, у той час як асноўнымі прадуктамі ферментацыі Catenibacter з'яўляюцца ацэтат, бутырат і малочная кіслата37. Faecalibacterium быў выяўлены ў 100% абедзвюх груп ET, так і HC; сярэдняя адносная колькасць групы ET склала 2,06%, а групы HC - 3,28% (LDA 3,870). Бактэрыя катэгорыі была выяўлена ў 21,6% (8/37) групы HC і толькі ў 1 узоры групы ET (1/35). Зніжэнне і невыяўленне стрэптабактэрый пры ЭТ таксама можа сведчыць аб карэляцыі з патагеннасцю захворвання. Сярэдняя адносная колькасць відаў Catenibacter у групе HC складала 0,07% (LDA 2,129). Акрамя таго, малочнакіслыя бактэрыі былі звязаны са зменамі ўзроўню бутырату ў кале (P=0,016, P=0,096 пасля карэкціроўкі FDR), а кандыдат на артрыт — са зменамі ўзроўню ізабутырату (P=0,016, P=0,072 пасля карэкціроўкі FDR). Пасля карэкцыі FDR захоўваецца толькі тэндэнцыя карэляцыі, якая не з'яўляецца статыстычна значнай. Лактабактэрыі таксама вядомыя як прадуцэнты SCFA (воцатная кіслата, прапіёнавая кіслата, ізабутыравая кіслата, бутыравая кіслата) 38, а Candidatus Arthromitus з'яўляецца спецыфічным індуктарам дыферэнцыяцыі Т-хелпераў 17 (Th17), прычым Th1/2 і Treg звязаны з імунным балансам /Th17 39. Нядаўняе даследаванне паказвае, што павышаны ўзровень фекальнага псеўдаартрыту можа спрыяць запаленню тоўстай кішкі, дысфункцыі кішачнага бар'ера і сістэмнаму запаленню 40. Узровень Clostridium trichoides быў павышаны пры ЭТ у параўнанні з Паркінсанам-Харчэстэрам. Было выяўлена, што колькасць Clostridium trichoides адмоўна карэлюе з ізавалерыанавай кіслатой і ізамасляной кіслатой. Пасля карэкціроўкі FDR абодва заставаліся значнымі (P ≥ 0,295). Clostridium pilosum - гэта бактэрыя, якая, як вядома, асацыюецца з запаленнем і можа спрыяць дысфункцыі кішачнага бар'ера 41. У нашым папярэднім даследаванні паведамлялася пра змены ў мікрабіёце кішачніка пацыентаў з ЭТ8. Тут мы таксама паведамляем пра змены ў КЛЖК пры ЭТ і выяўляем сувязь паміж дысбіёзам кішачніка і зменамі ў КЛЖК. Зніжэнне ўзроўню КЛЖК цесна звязана з дысбіёзам кішачніка і цяжкасцю тремору пры ЭТ. Нашы вынікі сведчаць аб тым, што вось кішачнік-мозг можа гуляць важную ролю ў патагенезе ЭТ, але неабходныя далейшыя даследаванні на жывёльных мадэлях.
У параўнанні з пацыентамі з хваробай Паркінсана, у пацыентаў з эпітэліяльным сіндромам (ЭС) назіраецца больш нізкі ўзровень ізавалерыанавай і ізамаслянай кіслот у кале. Камбінацыя ізавалерыанавай і ізамаслянай кіслат дазволіла ідэнтыфікаваць ЭС пры хваробе Паркінсана з AUC 0,743 (95% ДІ: 0,629–0,857), адчувальнасцю 74,3% і спецыфічнасцю 62,9%, што сведчыць аб іх патэнцыйнай ролі ў якасці біямаркераў у дыферэнцыяльнай дыягностыцы ЭС. Узровень ізавалерыанавай кіслаты ў кале меў адваротную карэляцыю з баламі па шкалах FTM і TETRAS. Узровень ізамаслянай кіслаты ў кале меў адваротную карэляцыю з баламі FTM. Зніжэнне ўзроўню ізамаслянай кіслаты было звязана са зніжэннем колькасці катобактэрый. Пра функцыі ізавалерыанавай і ізамаслянай кіслаты вядома мала. Папярэдняе даследаванне паказала, што каланізацыя мышэй B. ovale павялічвае колькасць кішачных КЛТК (у тым ліку ацэтату, прапіянату, ізабутырату і ізалерату) і канцэнтрацыю ГАМК у кішачніку, што падкрэслівае сувязь паміж мікрабіётай і канцэнтрацыяй КЛТК/нейрамедыятараў у кішачніку32. Цікава, што назіраныя ўзроўні ізабутыравай кіслаты былі падобнымі ў групах PD і HC, але адрозніваліся паміж групамі ET і PD (або HC). Ізабутыравая кіслата магла адрозніваць ET і PD з AUC 0,718 (95% ДІ: 0,599–0,836) і ідэнтыфікаваць ET і NC з AUC 0,655 (95% ДІ: 0,525–0,786). Акрамя таго, узровень ізабутыравай кіслаты карэлюе з цяжкасцю тремора, яшчэ больш умацоўваючы яго сувязь з ET. Пытанне аб тым, ці можа пероральная ізабутыравая кіслата знізіць цяжкасць тремора ў пацыентаў з ET, заслугоўвае далейшага вывучэння.
Такім чынам, утрыманне КЖК у кале зніжана ў пацыентаў з ЭТ і звязана з клінічнай цяжкасцю ЭТ і спецыфічнымі зменамі ў кішачнай мікрабіёце. Прапіянат, бутырат і ізабутырат у кале могуць быць дыягнастычнымі біямаркерамі ЭТ, тады як ізабутырат і ізаверат могуць быць дыферэнцыяльна-дыягнастычнымі біямаркерамі ЭТ. Змены ізабутырату ў кале могуць быць больш спецыфічнымі для ЭТ, чым змены іншых КЖК.
Наша даследаванне мае некалькі абмежаванняў. Па-першае, асаблівасці харчавання і харчовыя перавагі могуць уплываць на экспрэсію мікрабіёты, неабходныя большыя выбаркі даследаванняў у розных папуляцыях, і ў будучых даследаваннях варта ўвесці комплексныя і сістэматычныя дыетычныя апытанні, такія як анкеты аб частаце ўжывання ежы. Па-другое, дызайн папярочнага даследавання выключае якія-небудзь высновы адносна прычынна-выніковай сувязі паміж КЧЖК і працэсам захворвання пры эпітэліяльным эпітэліяле. Неабходныя далейшыя доўгатэрміновыя наступныя даследаванні з паслядоўнымі вымярэннямі КЧЖК у кале. Па-трэцяе, дыягнастычныя і дыферэнцыяльна-дыягнастычныя магчымасці ўзроўняў КЧЖК у кале павінны быць пацверджаны з выкарыстаннем незалежных узораў эпітэліяльнага эпітэлія, рака хваробы і хваробы Паркінсана (ХП). У будучыні неабходна праверыць больш незалежных узораў кала. Нарэшце, у пацыентаў з ХП у нашай кагорце працягласць захворвання была значна карацейшая, чым у пацыентаў з ХП. Мы ў асноўным супастаўлялі ХП, ХП і ХП па ўзросце, полу і ІМТ. Улічваючы розніцу ў плыні захворвання паміж групай ХП і групай ХП, мы таксама вывучылі 33 пацыентаў з ранняй ХП і 16 пацыентаў з ХП (працягласць захворвання ≤3 гады) для далейшага параўнання. Міжгрупавыя адрозненні па КЧЖК у цэлым адпавядалі нашым першасным дадзеным. Акрамя таго, мы не выявілі карэляцыі паміж працягласцю захворвання і зменамі ХПЖ. Аднак у будучыні лепш за ўсё набіраць пацыентаў з хваробай Паркінсана і эпітэліямі на ранняй стадыі з больш кароткай працягласцю захворвання, каб завяршыць праверку на большай выбарцы.
Пратакол даследавання быў ухвалены Этычным камітэтам бальніцы Руйцзінь пры медыцынскай школе Шанхайскага ўніверсітэта Цзяотун (RHEC2018-243). Пісьмовая інфармаваная згода была атрымана ад усіх удзельнікаў.
У перыяд з студзеня 2019 года па снежань 2022 года ў гэта даследаванне былі ўключаны 109 пацыентаў (37 з эпітэліяльнымі парушэннямі, 37 з парушэннямі руху і 35 з гіпертаніяй) з клінікі Цэнтра парушэнняў руху бальніцы Руйцзінь, якая з'яўляецца часткай медыцынскай школы Шанхайскага ўніверсітэта Цзяотун. Крытэрыі былі наступнымі: (1) узрост 25–85 гадоў, (2) пацыенты з эпітэліяльнымі парушэннямі былі дыягнаставаны ў адпаведнасці з крытэрыямі рабочай групы па міякардычных засмучэннях 42, а з парушэннямі руху — у адпаведнасці з крытэрыямі MDS 43, (3) усе пацыенты не прымалі антыдэпрэсантаў перад зборам узораў. (4) Група эпітэліяльных парушэнняў прымала толькі β-адреноблокаторы або не прымала ніякіх падобных прэпаратаў перад зборам узораў кала. Таксама былі адабраны пацыенты з парушэннямі руху, якія адпавядалі іх узросту, полу і індэксу масы цела (ІМТ). Крытэрыі выключэння былі наступнымі: (1) вегетарыянства, (2) няправільнае харчаванне, (3) хранічныя захворванні страўнікава-кішачнага тракту (у тым ліку запаленчыя захворванні кішачніка, язвы страўніка або дванаццаціперснай кішкі), (4) цяжкія хранічныя захворванні (у тым ліку злаякасныя пухліны), сардэчная недастатковасць, нырачная недастатковасць, гематалагічныя захворванні), (5) перанесеныя ў анамнезе сур'ёзныя аперацыі на страўнікава-кішачным тракце, (6) хранічнае або рэгулярнае ўжыванне ёгурта, (7) ужыванне любых прабіётыкаў або антыбіётыкаў на працягу 1 месяца, (8) хранічнае ўжыванне кортікостероідаў, інгібітараў пратоннай помпы, статынаў, метфарміну, імунасупрэсантаў або супрацьракавых прэпаратаў і (9) цяжкія кагнітыўныя парушэнні, якія перашкаджаюць правядзенню клінічных выпрабаванняў.
Усе ўдзельнікі даследавання прадаставілі гісторыю хваробы, інфармацыю пра вагу і рост для разліку ІМТ, а таксама прайшлі неўралагічнае абследаванне і клінічную ацэнку, такую ​​як шкала трывожнасці Гамільтана (HAMA) 44, шкала дэпрэсіі Гамільтана-17 (HAMD-17) 45, дэпрэсія, цяжкасць завал з выкарыстаннем шкалы завал Векснера 46 і шкалы кала Брысталя 47, а таксама кагнітыўныя паказчыкі з выкарыстаннем міні-тэста аб псіхічным стане (MMSE) 48. Шкала ацэнкі аўтаномных сімптомаў хваробы Паркінсана (SCOPA-AUT) 49 даследавала аўтаномную дысфункцыю ў пацыентаў з ЭТ і БТ. Клінічная шкала ацэнкі трэмару Фана-Толас-Марын (FTM) і шкала ацэнкі эсенцыяльнага трэмару (TETRAS) 50 былі даследаваны ў пацыентаў з ЭТ; была даследавана шкала ацэнкі хваробы Кінсана (MDS-), спонсарам якой з'яўляецца Аб'яднаная асацыяцыя хваробы Паркінсана; UPDRS версіі 51 і Hoehn and Yahr (HY) версіі 52.
Кожнаму ўдзельніку было прапанавана сабраць узор кала раніцай, выкарыстоўваючы спецыяльны кантэйнер для збору кала. Перанесці кантэйнеры ў лёд і захоўваць пры тэмпературы -80°C перад апрацоўкай. Аналіз SCFA быў праведзены ў адпаведнасці са стандартнымі аперацыямі кампаніі Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. У кожнага ўдзельніка было сабрана 400 мг свежых узораў кала і прааналізавана з выкарыстаннем SCFA пасля драбнення і апрацоўкі ультрагукам. Асобныя SCFA ў кале былі прааналізаваны з дапамогай газавай храматаграфіі-мас-спектрометрыі (GC-MS) і вадкаснай храматаграфіі-тандэмнай MS (LC-MS/MS).
ДНК была выдзелена з узораў 200 мг з выкарыстаннем набору QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Хільдэн, Германія) у адпаведнасці з інструкцыямі вытворцы. Мікробны склад быў вызначаны шляхам секвенавання гена 16S рРНК на ДНК, выдзеленай з фекаліяў, шляхам ампліфікацыі вобласці V3-V4. Праверце ДНК, правёўшы ўзор у 1,2% агарозным гелі. Ампліфікацыя гена 16S рРНК з дапамогай палімеразнай ланцуговай рэакцыі (ПЛР) была праведзена з выкарыстаннем універсальных бактэрыяльных праймераў (357 F і 806 R) і двухэтапнай бібліятэкі ампліконаў, пабудаванай на платформе Novaseq.
Бесперапынныя зменныя выражаны як сярэдняе значэнне ± стандартнае адхіленне, а катэгарыяльныя зменныя выражаны ў выглядзе лічбаў і працэнтаў. Для праверкі аднастайнасці дысперсій мы выкарыстоўвалі крытэрый Левена. Параўнанні праводзіліся з дапамогай двухбаковых t-крытэрыяў або дысперсійнага аналізу (ANOVA), калі зменныя былі нармальна размеркаваны, і непараметрычных U-крытэрыяў Манна-Уітні, калі парушаліся здагадкі аб нармальнасці або гамаскедастычнасці. Мы выкарыстоўвалі плошчу пад крывой ROC (ROC) для колькаснай ацэнкі дыягнастычнай эфектыўнасці мадэлі і вывучэння здольнасці SCFA адрозніваць пацыентаў з ET ад пацыентаў з HC або PD. Каб вывучыць сувязь паміж SCFA і клінічнай цяжарам мы выкарыстоўвалі карэляцыйны аналіз Спірмена. Статыстычны аналіз праводзіўся з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння SPSS (версія 22.0; SPSS Inc., Чыкага, Ілінойс) з узроўнем значнасці (уключаючы значэнне P і FDR-P), устаноўленым на ўзроўні 0,05 (двухбаковы).
Паслядоўнасці 16S былі прааналізаваны з выкарыстаннем камбінацыі праграмнага забеспячэння Trimmomatic (версія 0.35), Flash (версія 1.2.11), UPARSE (версія v8.1.1756), mothur (версія 1.33.3) і R (версія 3.6.3). Неапрацаваныя дадзеныя гена 16S рРНК былі апрацаваны з выкарыстаннем UPARSE для стварэння аператыўных таксанамічных адзінак (OTU) з 97% ідэнтычнасцю. Таксаноміі былі вызначаны з выкарыстаннем Silva 128 у якасці эталоннай базы дадзеных. Для далейшага аналізу быў абраны агульны ўзровень дадзеных адноснай колькасці. Для параўнання паміж групамі (ET супраць HC, ET супраць PD) выкарыстоўваўся аналіз памеру эфекту лінейнага дыскрымінантнага аналізу (LDA) (LEfSE) з парогам α 0,05 і парогам памеру эфекту 2,0. Дыскрымінантныя роды, ідэнтыфікаваныя з дапамогай аналізу LEfSE, былі далей выкарыстаны для карэляцыйнага аналізу Спірмена SCFA.
Больш падрабязную інфармацыю пра дызайн даследавання глядзіце ў анатацыі дакладу аб натуральных даследаваннях, звязанай з гэтым артыкулам.
Неапрацаваныя дадзеныя секвенавання 16S захоўваюцца ў базе дадзеных BioProject Нацыянальнага цэнтра біятэхналагічнай інфармацыі (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o.=acc_s%3Aa. Іншыя адпаведныя дадзеныя даступныя аўтару-карэспандэнту па разумным запыце, напрыклад, у выпадку навуковага супрацоўніцтва і акадэмічных абменаў з паўнавартаснымі даследчымі праектамі. Перадача дадзеных трэцім асобам без нашай згоды не дапускаецца.
Толькі адкрыты зыходны код з камбінацыяй Trimmomatic (версія 0.35), Flash (версія 1.2.11), UPARSE (версія v8.1.1756), mothur (версія 1.33.3) і R (версія 3.6.3), выкарыстоўваючы налады па змаўчанні або раздзел «Метад». Дадатковая ўдакладняючая інфармацыя можа быць прадастаўлена адпаведнаму аўтару па абгрунтаваным запыце.
Прадзіп С. і Механна Р. Страўнікава-кішачныя засмучэнні пры гіперкінетычных рухальных засмучэннях і атаксіі. Звязаныя з хваробай Паркінсана. Спутанность свядомасці. 90, 125–133 (2021).
Луі, Э. Д. і Фаўст, П. Л. Паталогія эсенцыяльнага тремора: нейрадэгенерацыя і рэарганізацыя нейрональных сувязей. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Жыронель, А. Ці з'яўляецца эсенцыяльны трэмар першасным захворваннем дысфункцыі ГАМК? Так. міжнароднасць. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Догра Н., Мані Р.Дж. і Катара Д.П. Вось кішачнік-мозг: два рэжымы сігналізацыі пры хваробе Паркінсана. Клетачныя малекулы. Нейрабіялогія. 42, 315–332 (2022).
Квіглі, Э.М. Вось мікрабіёта-мозг-кішачнік і нейрадэгенератыўныя захворванні. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Лю, Х. Дж., Ву, Л. Х., Се, В. Р. і Хэ, Х. Х. Трансплантацыя фекальнай мікрабіёты адначасова паляпшае стан пацыентаў з эсенцыяльным тремарам і сіндромам раздражнёнага кішачніка. Герыятрычная псіхалогія 20, 796–798 (2020).
Чжан П. і інш. Спецыфічныя змены ў кішачнай мікрабіёце пры эсенцыяльным тремары і іх дыферэнцыяцыя ад хваробы Паркінсана. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J і Wang D. Крытычная роля мікрабіёты ў рэгуляцыі нейрональна-гліяльна-эпітэліяльных адзінак. Устойлівасць да інфекцый. 14, 5613–5628 (2021).
Эмін А. і інш. Паталогія дуадэнальнага альфа-сінуклеіна і кішачны гліяёз пры прагрэсавальнай хваробе Паркінсана. рух. спутанность свядомасці. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. і інш. Антыцелы да альфа-сінуклеіна 5G4 распазнаюць відавочную хваробу Паркінсана і продромальную хваробу Паркінсана ў слізістай абалонцы тоўстай кішкі. рух. спутанность свядомасці. 33, 1366–1368 (2018).
Алгарні М. і Фасана А. Супадзенне эсенцыяльнага тремора і хваробы Паркінсана. Звязаны з хваробай Паркінсана. Спутанность свядомасці. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR і інш. Мікрабіёта кішачніка мадулюе рухальныя парушэнні і нейразапаленне ў мадэлях хваробы Паркінсана. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Унгер, М.М. і інш. Кароткаланцуговыя тоўстыя кіслоты і мікрабіёта кішачніка адрозніваюцца ў пацыентаў з хваробай Паркінсана і кантрольнай групы таго ж узросту. Звязана з хваробай Паркінсана. блытаніна. 32, 66–72 (2016).
Блічэр Э., Леві М., Таціроўскі Э. і Элінаў Э. Метабаліты, якія рэгулююцца мікрабіёмам на імунным інтэрфейсе гаспадара. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).