Tak for dit besøg på Nature.com. Den browserversion, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse. For at opnå de bedste resultater anbefaler vi, at du bruger en nyere version af din browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer). I mellemtiden viser vi webstedet uden styling eller JavaScript for at sikre løbende support.
Tidlig diagnose af essentiel tremor (ET) kan være udfordrende, især når man skelner fra raske kontrolpersoner (HC) og Parkinsons sygdom (PD). For nylig har analyse af afføringsprøver for tarmmikrobiota og dens metabolitter givet nye metoder til opdagelsen af ​​nye biomarkører for neurodegenerative sygdomme. Kortkædede fedtsyrer (SCFA), som den primære metabolit i tarmfloraen, er reduceret i fæces ved PD. Imidlertid er fækal SCFA aldrig blevet undersøgt ved ET. Vi havde til formål at undersøge fækale niveauer af SCFA ved ET, vurdere deres forhold til kliniske symptomer og tarmmikrobiota og bestemme deres potentielle diagnostiske evne. Fækal SCFA og tarmmikrobiota blev målt i 37 ET'er, 37 nye PD'er og 35 HC'er. Forstoppelse, autonom dysfunktion og tremors sværhedsgrad blev vurderet ved hjælp af skalaer. Fækale niveauer af propionat, butyrat og isobutyrat var lavere ved ET end i HC. En kombination af propionsyre, smørsyre og isobutyrsyre adskilte etylentrias (ET) fra hepatisk fedt (HC) med en AUC på 0,751 (95 % CI: 0,634-0,867). Fækal isovalerinsyre- og isobutyrinsyreniveauer var lavere ved ET end ved PD. Isovalerinsyre og isobutyrinsyre skelner mellem ET og PD med en AUC på 0,743 (95 % CI: 0,629-0,857). Fækal propionat er omvendt associeret med forstoppelse og autonom dysfunktion. Isobutyrinsyre og isovalerinsyre er omvendt proportionale med tremorens sværhedsgrad. Faldet i fækalt indhold af kortkønnede fedtsyrer (SCFA) var associeret med et fald i mængden af ​​Faecalibacterium og Streptobacterium i ET. Således falder indholdet af kortkønnede fedtsyrer i fæces ved ET og er associeret med sværhedsgraden af ​​det kliniske billede og ændringer i tarmmikrobiotaen. Propionsyre, smørsyre, isosmørsyre og isovalerinsyre i afføring kan være potentielle diagnostiske og differentialdiagnostiske biomarkører for ET.
Essentiel tremor (ET) er en progressiv, kronisk neurodegenerativ lidelse, der primært er karakteriseret ved tremor i de øvre ekstremiteter, som også kan påvirke andre dele af kroppen, såsom hoved, stemmebånd og nedre ekstremiteter 1. Kliniske træk ved ET omfatter ikke kun motoriske symptomer, men også nogle ikke-motoriske tegn, herunder gastrointestinal sygdom 2. Talrige undersøgelser er blevet udført for at undersøge de patologiske og fysiologiske karakteristika ved essentiel tremor, men klare patofysiologiske mekanismer er ikke blevet identificeret 3,4. Nylige undersøgelser tyder på, at dysfunktion i mikrobiota-tarm-hjerne-aksen kan bidrage til neurodegenerative sygdomme, og der er voksende beviser for en potentiel tovejsforbindelse mellem tarmmikrobiotaen og neurodegenerative sygdomme 5,6. Det er værd at bemærke, at transplantation af fækal mikrobiota i én caserapport forbedrede både essentiel tremor og irritabel tyktarm hos en patient, hvilket kan indikere en tæt sammenhæng mellem tarmmikrobiota og essentiel tremor. Derudover fandt vi også specifikke ændringer i tarmmikrobiotaen hos patienter med ET, hvilket stærkt understøtter den vigtige rolle, som tarmdysbiose spiller i ET 8.
Hvad angår tarmdysbiose i neurodegenerative sygdomme, er Parkinsons sygdom den mest undersøgte sygdom5. En ubalanceret mikrobiota kan øge tarmpermeabiliteten og aktivere intestinal glia, hvilket fører til alfa-synukleinopatier9,10,11. Parkinsons sygdom og eksteroskopisk tarmdysbiose har visse overlappende karakteristika, såsom lignende hyppighed af tremor hos patienter med eksteroskopisk tarmdysbiose og Parkinsons sygdom, overlappende hviletremor (typisk tremor ved Parkinsons sygdom) og postural tremor (oftest fundet hos patienter med eksteroskopisk tarmdysbiose i de tidlige stadier12. Derfor har vi et presserende behov for at åbne et nyttigt vindue til at differentiere mellem eksteroskopisk tarmdysbiose og Parkinsons sygdom. I denne sammenhæng kan undersøgelse af den specifikke tarmdysbiose og tilhørende metabolitændringer i eksteroskopisk tarmdysbiose og identifikation af deres forskelle fra Parkinsons sygdom blive potentielle biomarkører til diagnose og differentialdiagnose af eksteroskopisk tarmdysbiose.
Kortkædede fedtsyrer (SCFA'er) er de vigtigste metabolitter, der produceres ved bakteriel fermentering af kostfibre i tarmen, og de menes at spille en afgørende rolle i interaktionerne mellem tarm og hjerne13,14. SCFA'er optages af tyktarmsceller og transporteres til leveren gennem det portale venesystem, og nogle SCFA'er kommer ind i den systemiske cirkulation. SCFA'er har lokale virkninger på at opretholde tarmbarrierens integritet og fremme medfødt immunitet i tarmslimhinden15. De har også langsigtede virkninger på blod-hjerne-barrieren (BBB) ​​ved at stimulere tight junction-proteiner og aktivere neuroner ved at stimulere G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er) til at krydse BBB16. Acetat, propionat og butyrat er de mest udbredte SCFA'er i tyktarmen. Tidligere undersøgelser har vist nedsatte niveauer af eddikesyre, propionsyre og smørsyre i fæces hos patienter med Parkinsons sygdom17. Imidlertid er niveauer af SCFA i fæces aldrig blevet undersøgt hos patienter med et.
Vores undersøgelse havde således til formål at identificere specifikke ændringer i fækal SCFA hos patienter med eternitrit og deres forskelle fra patienter med PD, vurdere forholdet mellem fækal SCFA og kliniske symptomer på SCFA og tarmmikrobiota, samt identificere de potentielle diagnostiske og differentialdiagnostiske egenskaber ved fæcesprøver. KZHK. For at adressere forstyrrende faktorer forbundet med anti-PD-lægemidler valgte vi patienter med nyopstået Parkinsons sygdom som sygdomskontrol.
De demografiske og kliniske karakteristika for de 37 ET'er, 37 PD'er og 35 HC'er er opsummeret i tabel 1. ET'er, PD'er og HC'er blev matchet efter alder, køn og BMI. De tre grupper havde også lignende andele af rygning, alkoholindtag og kaffe og te. Wexner-scoren (P = 0,004) og HAMD-17-scoren (P = 0,001) for PD-gruppen var højere end for HC-gruppen, og HAMA-scoren (P = 0,011) og HAMD-17-scoren (P = 0,011) for ET-gruppen var højere end for HC-gruppen. Sygdomsforløbet i ET-gruppen var signifikant længere end i PD-gruppen (P < 0,001).
Der var signifikante forskelle i fækale niveauer af fækal propionsyre (P = 0,023), eddikesyre (P = 0,039), smørsyre (P = 0,020), isovaleriansyre (P = 0,045) og isobutyrsyre (P = 0,015). I yderligere post hoc-analyser var niveauerne af propionsyre (P = 0,023), smørsyre (P = 0,007) og isobutyrsyre (P = 0,040) i ET-gruppen signifikant lavere end i HC-gruppen. Patienter med ET havde lavere niveauer af isovalerat (P = 0,014) og isobutyrat (P = 0,005) end patienter med PD. Derudover var niveauerne af fækal propionsyre (P = 0,013), eddikesyre (P = 0,016) og smørsyre (P = 0,041) lavere hos patienter med PD end hos patienter med CC (fig. 1 og supplerende tabel 1).
ag repræsenterer en gruppesammenligning af henholdsvis propionsyre, eddikesyre, smørsyre, isovaleriansyre, valeriansyre, capronsyre og isobutyrsyre. Der var signifikante forskelle i niveauerne af fækal propionsyre, eddikesyre, smørsyre, isovaleriansyre og isobutyrsyre mellem de tre grupper. ET essentiel tremor, Parkinsons sygdom, rask HC-kontrol, SCFA. Signifikante forskelle er indikeret ved *P < 0,05 og **P < 0,01.
I betragtning af forskellen i sygdomsforløb mellem ET-gruppen og PD-gruppen testede vi 33 patienter med tidlig PD og 16 patienter med ET (sygdomsforløb ≤3 år) for yderligere sammenligning (Supplerende Tabel 2). Resultaterne viste, at indholdet af propionsyre i fæces i ET var signifikant lavere end i HA (P = 0,015). Forskellen mellem ET og HC for smørsyre og isobutyrsyre var ikke signifikant, men der blev stadig observeret en tendens (P = 0,082). Niveauerne af isobutyrat i fæces var signifikant lavere hos patienter med ET sammenlignet med patienter med PD (P = 0,030). Forskellen mellem ET og PD for isovaleriansyre var ikke signifikant, men der var stadig en tendens (P = 0,084). Propionsyre (P = 0,023), eddikesyre (P = 0,020) og smørsyre (P = 0,044) var signifikant lavere hos PD-patienter end hos HC-patienter. Disse resultater (Supplerende Figur 1) er generelt i overensstemmelse med hovedresultaterne. Forskellen i resultater mellem den samlede stikprøve og den tidlige patientundergruppe kan skyldes den mindre stikprøvestørrelse i undergruppen, hvilket resulterer i dataenes lavere statistiske styrke.
Vi undersøgte derefter, om niveauer af kortikosteroider (SCFA) i fæces kunne skelne patienter med intrauterin kræft fra patienter med ureaplasma eller paracetamol. Ifølge ROC-analyse var forskellen i AUC for propionatniveauer 0,668 (95 % CI: 0,538-0,797), hvilket gjorde det muligt at skelne patienter med intrauterin kræft fra hepatisk kræft. Patienter med intrauterin kræft og gastrisk kræft kunne skelnes ved hjælp af butyratniveauer med en AUC på 0,685 (95 % CI: 0,556-0,814). Forskelle i isobutyrsyreniveauer kan skelne patienter med intrauterin kræft fra hepatisk kræft med en AUC på 0,655 (95 % CI: 0,525-0,786). Ved kombination af propionat-, butyrat- og isobutyratniveauer blev der opnået en højere AUC på 0,751 (95 % CI: 0,634–0,867) med en sensitivitet på 74,3 % og en specificitet på 72,9 % (fig. 2a). For at differentiere mellem patienter med et eller flere demenslignende reaktioner (ET) og Parkinsons sygdom (PD) var AUC for isovaleriansyreniveauer 0,700 (95 % CI: 0,579–0,822), og for isobutyrsyreniveauer 0,718 (95 % CI: 0,599–0,836). Kombinationen af ​​isovaleriansyre- og isobutyrsyreniveauer havde en højere AUC på 0,743 (95 % CI: 0,629–0,857), en sensitivitet på 74,3 % og en specificitet på 62,9 % (fig. 2b). Derudover undersøgte vi, om niveauerne af kortkolesterol og butyrat (SCFA) i afføring fra patienter med Parkinsons sygdom afveg fra kontrolgruppen. Ifølge ROC-analyse var AUC for identifikation af patienter med Parkinsons sygdom baseret på forskelle i propionsyreniveauer 0,687 (95 % CI: 0,559-0,814) med en sensitivitet på 68,6 % og en specificitet på 68,7 %. Forskelle i acetatniveauer kan muligvis skelne PD-patienter fra hepatiske candidiasis (HC'er) med en AUC på 0,674 (95 % CI: 0,542-0,805). Patienter med PD kan kun differentieres fra ustabile karcinomer (CU) ved hjælp af butyratniveauer med en AUC på 0,651 (95 % CI: 0,515-0,787). Ved kombination af propionat-, acetat- og butyratniveauer blev der opnået en AUC på 0,682 (95 % CI: 0,553-0,811) (fig. 2c).
Diskrimination af den russisk-ortodokse kirke mod ET og HC; b diskrimination af den russisk-ortodokse kirke mod ET og PD; c ROC-diskrimination af PD og HC. Essentiel tremor af ET, Parkinsons sygdom, rask HC-kontrol, kortikosteroidal fettsyre (SCFA).
Hos patienter med ET var niveauet af isobutyrsyre i fæces negativt korreleret med FTM-score (r = -0,349, P = 0,034), og niveauet af isovaleriansyre i fæces var negativt korreleret med FTM-score (r = -0,421, P = 0,001) og TETRAS-score (r = -0,382, P = 0,020). Hos patienter med ET og PD var niveauet af propionat i fæces negativt korreleret med SCOPA-AUT-score (r = -0,236, P = 0,043) (fig. 3 og supplerende tabel 3). Der var ingen signifikant korrelation mellem sygdomsforløb og SCFA i hverken ET-gruppen (P ≥ 0,161) eller PD-gruppen (P ≥ 0,246) (supplerende tabel 4). Hos patienter med Parkinsons sygdom var niveauet af capronsyre i fæces positivt korreleret med MDS-UPDRS-scorer (r = 0,335, P = 0,042). Niveauet af propionat i fæces (r = -0,230, P = 0,016) og acetat (r = -0,210, P = 0,029) var negativt korreleret med Wexner-scorer på tværs af alle deltagere (fig. 3 og supplerende tabel 3).
Niveauerne af isobutyrsyre i fæces var negativt korreleret med FTM-scorer, isovalerinsyre var negativt korreleret med FTM- og TETRAS-scorer, propionsyre var negativt korreleret med SCOPA-AUT-scorer, capronsyre var positivt korreleret med MDS-UPDRS-scorer, og propionsyre var negativt korreleret med FTM- og TETRAS-scorer. TETRAS og eddikesyre var negativt korreleret med Wexner-scoren. MDS-UPDRS Association-sponsoreret version af Unified Parkinson's Disease Rating Scale, Mini-Mental State Examination MMSE, Hamilton Depression Rating Scale HAMD-17, 17 items, Hamilton Anxiety Rating Scale HAMA, HY Hoehn og Yahr stadier, SCFA, SCOPA – AUT Parkinson's Disease Autonomic Symptom Outcome Scale, FTM Fana-Tolosa-Marin Clinical Tremor Rating Scale, TETRAS Research Group (TRG) Essential Tremor Rating Scale. Signifikante forskelle er indikeret ved *P < 0,05 og **P < 0,01.
Vi undersøgte yderligere den diskriminerende karakter af tarmmikrobiota ved hjælp af LEfSE-analyse og valgte genusens relative abundansdataniveau til yderligere analyse. Der blev foretaget sammenligninger mellem ET og HC og mellem ET og PD. Spearman-korrelationsanalyse blev derefter udført på den relative abundans af tarmmikrobiota og fækale SCFA-niveauer i de to sammenligningsgrupper.
Faecalibacterium (korreleret med smørsyre, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (korreleret med smørsyre, r = 0,283, P = 0,016) og Streptobacterium (korreleret med propionsyre, r = 0,327) var til stede i analysen af ​​ET og CA. , P = 0,005; korreleret med smørsyre, r = 0,374, P = 0,001; korrelerer med isosmørsyre, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (korrelerer med propionsyre, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (korrelerer med propionat, r = 0,249, P = 0,035) og Candidatus Arthromitus (korrelerer med isosmørsyre, r = 0,302, P = 0,010) viste sig at være nedsat i ET og positivt korreleret med fækale SCFA-niveauer. Stenotropomonas-forekomsten steg dog i ET og var negativt korreleret med fækale isobutyratniveauer (r = -0,250, P = 0,034). Efter FDR-justering forblev kun korrelationerne mellem Faecalibacterium, Catenibacter og SCFA signifikante (P ≤ 0,045) (fig. 4 og supplerende tabel 5).
Korrelationsanalyse af ET og HC. Efter FDR-justering blev forekomsten af ​​Faecalibacterium (positivt associeret med butyrat) og Streptobacterium (positivt associeret med propionat, butyrat og isobutyrat) fundet reduceret i ET og positivt associeret med fækale SCFA-niveauer. b Korrelationsanalyse af ET og PD. Efter FDR-justering blev der ikke fundet nogen signifikante associationer. ET essentiel tremor, Parkinsons sygdom, rask HC-kontrol, SCFA. Signifikante forskelle er indikeret ved *P < 0,05 og **P < 0,01.
Ved analyse af ET versus PD blev Clostridium trichophyton fundet at være forhøjet i ET og korreleret med fækal isovaleriansyre (r = -0,238, P = 0,041) og isosmørsyre (r = -0,257, P = 0,027). Efter FDR-justering forblev begge signifikante (P≥0,295) (Figur 4 og Supplerende Tabel 5).
Dette studie er et omfattende studie, der undersøger fækale SCFA-niveauer og korrelerer dem med ændringer i tarmmikrobiota og symptomsværhedsgrad hos patienter med ET sammenlignet med patienter med CU og PD. Vi fandt, at fækale SCFA-niveauer var reducerede hos patienter med ET og var forbundet med klinisk sværhedsgrad og specifikke ændringer i tarmmikrobiotaen. Kumulative niveauer af kortkædede fedtsyrer (SCFA'er) i fæces differentierer ET fra GC og PD.
Sammenlignet med GC-patienter har ET-patienter lavere fækale niveauer af propionsyre, smørsyre og isosmørsyre. Kombinationen af ​​propionsyre, smørsyre og isosmørsyre kan differentiere mellem ET og HC med en AUC på 0,751 (95 % CI: 0,634-0,867), en sensitivitet på 74,3 % og en specificitet på 72,9 %, hvilket indikerer deres anvendelse som en potentiel rolle som diagnostiske biomarkører for ET. Yderligere analyse viste, at fækale propionsyreniveauer var negativt korreleret med Wexner-scoren og SCOPA-AUT-scoren. Fækale isosmørsyreniveauer var omvendt korreleret med FTM-scorer. På den anden side var et fald i butyratniveauer i ET forbundet med et fald i forekomsten af ​​SCFA-producerende mikrobiota, Faecalibacterium og Categorybacter. Derudover var reduktioner i Catenibacter-forekomsten i ET også forbundet med reduktioner i fækale propionsyre- og isosmørsyreniveauer.
De fleste kortkædede fedtsyrer (SCFA'er), der produceres i tyktarmen, optages af kolonocytter primært gennem H+-afhængige eller natriumafhængige monocarboxylattransportører. Absorberede kortkædede fedtsyrer bruges som energikilde for kolonocytter, hvorimod de, der ikke metaboliseres i kolonocytter, transporteres ind i portalcirkulationen 18. SCFA'er kan påvirke tarmmotilitet, forbedre tarmbarrierefunktionen og påvirke værtens metabolisme og immunitet 19. Det blev tidligere fundet, at fækale koncentrationer af butyrat, acetat og propionat var reduceret hos PD-patienter sammenlignet med HC'er 17, hvilket er i overensstemmelse med vores resultater. Vores undersøgelse fandt nedsat SCFA hos patienter med ET, men der vides kun lidt om SCFA'ers rolle i patologien af ​​ET. Butyrat og propionat kan binde til GPCR'er og påvirke GPCR-afhængig signalering såsom MAPK- og NF-κB20-signalering. Det grundlæggende koncept bag tarm-hjerne-aksen er, at SCFA'er udskilt af tarmmikrober kan påvirke værtens signalering og derved påvirke tarm- og hjernefunktionen. Fordi butyrat og propionat har potente hæmmende virkninger på histondeacetylase (HDAC) aktivitet21, og butyrat også kan fungere som en ligand for transkriptionsfaktorer, har de udbredte virkninger på værtens metabolisme, differentiering og proliferation, primært på grund af deres indflydelse på genregulering22. Baseret på evidens fra SCFA og neurodegenerative sygdomme betragtes butyrat som en terapeutisk kandidat på grund af dets evne til at korrigere forringet HDAC-aktivitet, hvilket kan mediere dopaminerg neurondød i PD23,24,25. Dyreforsøg har også vist smørsyres evne til at forhindre dopaminerg neurondegeneration og forbedre bevægelsesforstyrrelser i PD-modeller26,27. Propionsyre har vist sig at begrænse inflammatoriske reaktioner og beskytte integriteten af ​​​​BBB28,29. Undersøgelser har vist, at propionsyre fremmer overlevelsen af ​​​​dopaminerge neuroner som reaktion på rotenontoksicitet i PD-modeller30, og at oral administration af propionsyre redder dopaminerg neurontab og motoriske underskud hos mus med PD31. Man ved kun lidt om isosmørsyres funktion. En nylig undersøgelse viste imidlertid, at kolonisering af mus med B. ovale øgede intestinal SCFA-indhold (inklusive acetat, propionat, isobutyrat og isovalat) og intestinal GABA-koncentration, hvilket fremhæver, at der er etableret en sammenhæng mellem tarmmikrobiota og intestinale SCFA-koncentrationer af neurotransmittere32. For ET omfatter unormale patologiske ændringer i lillehjernen ændringer i Purkinje-celleaxoner og dendritter, forskydning og tab af Purkinje-celler, ændringer i kurvcelleaxoner og abnormiteter i ascenderende fiberforbindelser til Purkinje-cellekerner, hvilket fører til et fald i GABAerg output fra lillehjernen3,4,33. Det er fortsat uklart, om SCFA'er er forbundet med Purkinje-celle-neurodegeneration og nedsat cerebellar GABA-produktion. Vores resultater tyder på en tæt sammenhæng mellem SCFA og ET; dog tillader tværsnitsundersøgelsens design ikke nogen konklusioner om årsagssammenhængen mellem SCFA og ET-sygdomsprocessen. Yderligere longitudinelle opfølgningsstudier er nødvendige, herunder serielle målinger af fækale kortsluttede fedtsyrer, samt dyreforsøg, der undersøger mekanismerne.
Det menes, at kortknudede fedtsyrer stimulerer den glatte muskulatur i tyktarmen34. Mangel på kortknudede fedtsyrer vil forværre symptomerne på forstoppelse, og tilskud med kortknudede fedtsyrer kan forbedre symptomerne på forstoppelse PD35. Vores resultater indikerer også en signifikant sammenhæng mellem nedsat indhold af kortknudede fedtsyrer i fæces og øget forstoppelse og autonom dysfunktion hos patienter med ET. Én caserapport viste, at transplantation af mikrobiota forbedrede både essentiel tremor og irritabel tarmsyndrom hos patient 7, hvilket yderligere tyder på en tæt sammenhæng mellem tarmmikrobiota og ET. Derfor mener vi, at fækal kortknudede fedtsyrer/mikrobiota kan påvirke værtens tarmmotilitet og det autonome nervesystems funktion.
Undersøgelsen viste, at nedsatte niveauer af fækale SCFA'er i ET var forbundet med nedsat forekomst af Faecalibacterium (associeret med butyrat) og Streptobacterium (associeret med propionat, butyrat og isobutyrat). Efter FDR-korrektion forbliver denne sammenhæng signifikant. Faecalibacterium og Streptobacterium er SCFA-producerende mikroorganismer. Faecalibacterium er kendt for at være en butyratproducerende mikroorganisme36, mens hovedprodukterne fra Catenibacter-fermentering er acetat, butyrat og mælkesyre37. Faecalibacterium blev påvist i 100% af både ET- og HC-grupperne; den mediane relative forekomst i ET-gruppen var 2,06% og i HC-gruppen 3,28% (LDA 3,870). Kategoribakterien blev påvist i 21,6% (8/37) af HC-gruppen og kun i 1 prøve fra ET-gruppen (1/35). Faldet og manglende detekterbarhed af streptobakterier i ET kan også indikere en korrelation med sygdommens patogenicitet. Den mediane relative forekomst af Catenibacter-arter i HC-gruppen var 0,07 % (LDA 2,129). Derudover var mælkesyrebakterier forbundet med ændringer i fækal butyrat (P = 0,016, P = 0,096 efter FDR-justering), og arthritis-kandidat var forbundet med ændringer i isobutyrat (P = 0,016, P = 0,072 efter FDR-justering). Efter FDR-korrektion er kun korrelationstendensen tilbage, hvilket ikke er statistisk signifikant. Lactobaciller er også kendt for at være SCFA (eddikesyre, propionsyre, isosmørsyre, smørsyre) producenter 38, og Candidatus Arthromitus er en specifik inducer af T-hjælper 17 (Th17) celledifferentiering, med Th1/2 og Tregs forbundet med immunbalance /Th1739. En nylig undersøgelse tyder på, at forhøjede niveauer af fækal pseudoartritis kan bidrage til inflammation i tyktarmen, dysfunktion i tarmbarrieren og systemisk inflammation 40. Clostridium trichophyton var forhøjet ved ET sammenlignet med PD. Forekomsten af ​​Clostridium trichoides viste sig at være negativt korreleret med isovaleriansyre og isosmørsyre. Efter FDR-justering forblev begge signifikante (P≥0,295). Clostridium pilosum er en bakterie, der vides at være forbundet med inflammation og kan bidrage til dysfunktion i tarmbarrieren 41. Vores tidligere undersøgelse rapporterede ændringer i tarmmikrobiotaen hos patienter med ET8. Her rapporterer vi også ændringer i kortkolesterolsige fedtsyrer ved ET og identificerer en sammenhæng mellem tarmdysbiose og ændringer i kortkolesterolsige fedtsyrer. Nedsatte kortkolesterolsige fedtsyreniveauer er tæt forbundet med tarmdysbiose og sværhedsgraden af ​​tremor ved ET. Vores resultater tyder på, at tarm-hjerne-aksen kan spille en vigtig rolle i patogenesen af ​​ET, men yderligere undersøgelser i dyremodeller er nødvendige.
Sammenlignet med patienter med PD har patienter med ET lavere niveauer af isovaleriansyre og isobutyrsyre i deres afføring. Kombinationen af ​​isovaleriansyre og isobutyrsyre identificerede ET i PD med en AUC på 0,743 (95% CI: 0,629-0,857), en sensitivitet på 74,3% og en specificitet på 62,9%, hvilket antyder deres potentielle rolle som biomarkører i differentialdiagnosen af ​​ET. . Fækale isovaleriansyreniveauer var omvendt korreleret med FTM- og TETRAS-scorer. Fækale isobutyrsyreniveauer var omvendt korreleret med FTM-scorer. Faldet i isobutyrsyreniveauer var forbundet med et fald i forekomsten af ​​katobakterier. Der vides kun lidt om funktionerne af isovaleriansyre og isobutyrsyre. En tidligere undersøgelse viste, at kolonisering af mus med Bacteroides ovale øgede indholdet af SCFA i tarmen (inklusive acetat, propionat, isobutyrat og isovalat) og intestinale GABA-koncentrationer, hvilket fremhæver den intestinale forbindelse mellem mikrobiota og intestinale SCFA/neurotransmitter-koncentrationer32. Interessant nok var de observerede isobutyrsyreniveauer ens i PD- og HC-grupperne, men varierede mellem ET- og PD (eller HC)-grupperne. Isobutyrsyre kunne skelne mellem ET og PD med en AUC på 0,718 (95 % CI: 0,599-0,836) og identificere ET og NC med en AUC på 0,655 (95 % CI: 0,525-0,786). Derudover korrelerer isobutyrsyreniveauer med tremorens sværhedsgrad, hvilket yderligere styrker dets sammenhæng med ET. Spørgsmålet om, hvorvidt oral isobutyrsyre kan reducere sværhedsgraden af ​​tremor hos patienter med ET, fortjener yderligere undersøgelse.
Således er indholdet af kortkønnede fedtsyrer i fæces reduceret hos patienter med ET og er forbundet med den kliniske sværhedsgrad af ET og specifikke ændringer i tarmmikrobiotaen. Fækal propionat, butyrat og isobutyrat kan være diagnostiske biomarkører for ET, hvorimod isobutyrat og isovarat kan være differentialdiagnostiske biomarkører for ET. Ændringer i fækal isobutyrat kan være mere specifikke for ET end ændringer i andre kortkønnede fedtsyrer.
Vores undersøgelse har flere begrænsninger. For det første kan kostmønstre og fødevarepræferencer påvirke mikrobiotaekspressionen, større undersøgelsesstikprøver i forskellige populationer er nødvendige, og fremtidige undersøgelser bør introducere omfattende og systematiske kostundersøgelser, såsom spørgeskemaer om fødevarehyppighed. For det andet udelukker tværsnitsundersøgelsens design enhver konklusion om en årsagssammenhæng mellem kortsluttede fettsyrer (SCFA) og udviklingen af ​​​​et (traditionel overføring af fedtsyrer). Yderligere langsigtede opfølgningsstudier med serielle målinger af fækale kortsluttede fettsyrer (SCFA) er nødvendige. For det tredje bør de diagnostiske og differentialdiagnostiske egenskaber ved fækale SCFA-niveauer valideres ved hjælp af uafhængige prøver fra et (et), hepatitis C (HC) og PD. Flere uafhængige fæcesprøver bør testes i fremtiden. Endelig havde patienter med PD i vores kohorte signifikant kortere sygdomsvarighed end patienter med et (ET). Vi matchede primært et (ET), PD og hepatitis C (HC) efter alder, køn og BMI. I betragtning af forskellen i sygdomsforløb mellem et (ET)-gruppen og PD-gruppen undersøgte vi også 33 patienter med tidlig PD og 16 patienter med et (sygdomsvarighed ≤3 år) for yderligere sammenligning. Forskellene i kortsluttede fettsyrer mellem grupperne var generelt i overensstemmelse med vores primære data. Derudover fandt vi ingen korrelation mellem sygdomsvarighed og ændringer i SCFA. I fremtiden ville det dog være bedst at rekruttere patienter med PD og ET på et tidligt stadie med en kortere sygdomsvarighed for at fuldføre valideringen i en større stikprøve.
Studieprotokollen blev godkendt af den etiske komité på Ruijin Hospital, tilknyttet Shanghai Jiao Tong University School of Medicine (RHEC2018-243). Skriftligt informeret samtykke blev indhentet fra alle deltagere.
Mellem januar 2019 og december 2022 blev 109 forsøgspersoner (37 med ET, 37 med PD og 35 med HC) fra Movement Disorder Center Clinic på Ruijin Hospital, tilknyttet Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, inkluderet i dette studie. Kriterierne var: (1) alder 25-85 år, (2) patienter med ET blev diagnosticeret i henhold til MDS-arbejdsgruppens kriterier 42, og PD blev diagnosticeret i henhold til MDS-kriterierne 43, (3) ingen patienter tog anti-PD-medicin før prøvetagning i stolen. (4) ET-gruppen tog kun β-blokkere eller ingen relaterede lægemidler før afføringsprøvetagning. HC'er matchet med alder, køn og kropsmasseindeks (BMI) blev også udvalgt. Eksklusionskriterierne var: (1) vegetarer, (2) dårlig ernæring, (3) kroniske sygdomme i mave-tarmkanalen (herunder inflammatorisk tarmsygdom, mavesår eller sår på tolvfingertarmen), (4) alvorlige kroniske sygdomme (herunder ondartede tumorer), hjertesvigt, nyresvigt, hæmatologiske sygdomme), (5) Tidligere større mave-tarmkirurgi, (6) Kronisk eller regelmæssigt indtag af yoghurt, (7) Brug af probiotika eller antibiotika i 1 måned, (8) Kronisk brug af kortikosteroider, protonpumpehæmmere, statiner, metformin, immunsuppressive midler eller kræftmedicin og (9) alvorlig kognitiv svækkelse, der interfererer med kliniske forsøg.
Alle forsøgspersoner opgav oplysninger om sygehistorie, vægt og højde for at beregne BMI og gennemgik en neurologisk undersøgelse og klinisk vurdering, såsom Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) 44 angstscore, Hamilton Depression Rating Scale-17 score (HAMD-17) 45. depression, sværhedsgraden af ​​forstoppelse ved hjælp af Wexner Constipation Scale 46 og Bristol Stool Scale 47 samt kognitiv præstation ved hjælp af Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Scale for the Assessment of Autonomic Symptoms of Parkinson's Disease (SCOPA-AUT) 49 undersøgte autonom dysfunktion hos patienter med ET og PD. Fan-Tolos-Marin Clinical Tremor Rating Scale (FTM) og Essential Tremor Rating Scale (TETRAS) 50. Tremor Study Group (TRG) 50 blev undersøgt hos patienter med ET; United Parkinson's Disease Association-sponsoreret Kinson's Disease rating scale (MDS-UPDRS) version 51 og Hoehn og Yahr (HY) grad 52 blev undersøgt.
Hver deltager blev bedt om at indsamle en afføringsprøve om morgenen ved hjælp af en afføringsbeholder. Overfør beholderne til is og opbevar ved -80 °C før behandling. SCFA-analyse blev udført i henhold til rutinemæssige operationer hos Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg friske fæcesprøver blev indsamlet fra hver forsøgsperson og analyseret ved hjælp af SCFA'er efter formaling og præ-sonikering. Udvalgte SCFA'er i afføring blev analyseret ved hjælp af gaskromatografi-massespektrometri (GC-MS) og væskekromatografi-tandem MS (LC-MS/MS).
DNA blev ekstraheret fra 200 mg prøver ved hjælp af QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Tyskland) i henhold til producentens instruktioner. Mikrobiel sammensætning blev bestemt ved at sekventere 16S rRNA-genet på DNA isoleret fra fæces ved at amplificere V3-V4-regionen. Test DNA'et ved at køre prøven på en 1,2% agarosegel. Polymerasekædereaktion (PCR)-amplifikation af 16S rRNA-genet blev udført ved hjælp af universelle bakterieprimere (357 F og 806 R) og et totrins amplikonbibliotek konstrueret på Novaseq-platformen.
Kontinuerlige variabler udtrykkes som middelværdi ± standardafvigelse, og kategoriske variabler udtrykkes som tal og procentdele. Vi brugte Levenes test til at teste varianshomogeniteten. Sammenligninger blev foretaget ved hjælp af tosidede t-test eller variansanalyse (ANOVA), hvis variablerne var normalfordelte, og ikke-parametriske Mann-Whitney U-test, hvis antagelserne om normalitet eller homoskedasticitet blev overtrådt. Vi brugte arealet under ROC-kurven (AUC) til at kvantificere modellens diagnostiske ydeevne og undersøge SCFA's evne til at skelne patienter med ET fra dem med HC eller PD. For at undersøge forholdet mellem SCFA og klinisk sværhedsgrad anvendte vi Spearman korrelationsanalyse. Statistisk analyse blev udført ved hjælp af SPSS-software (version 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) med signifikansniveauet (inklusive P-værdi og FDR-P) sat til 0,05 (tosidet).
16S-sekvenserne blev analyseret ved hjælp af en kombination af Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version v8.1.1756), mothur (version 1.33.3) og R (version 3.6.3) software. Rå 16S rRNA-gendata blev behandlet ved hjælp af UPARSE for at generere operationelle taksonomiske enheder (OTU'er) med 97% identitet. Taksonomier blev specificeret ved hjælp af Silva 128 som referencedatabase. Det generiske niveau af relative abundansdata blev udvalgt til yderligere analyse. Lineær diskriminantanalyse (LDA) effektstørrelsesanalyse (LEfSE) blev brugt til sammenligninger mellem grupper (ET vs. HC, ET vs. PD) med en α-tærskel på 0,05 og en effektstørrelsestærskel på 2,0. Diskriminante slægter identificeret ved LEfSE-analyse blev yderligere brugt til Spearman-korrelationsanalyse af SCFA.
For mere information om studiedesignet, se Natural Research Report Abstract, der er knyttet til denne artikel.
Rå 16S-sekventeringsdata er gemt i National Center for Biotechnology Information (NCBI) BioProject-databasen (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o.=acc_s%3Aa. Andre relevante data er tilgængelige for den korresponderende forfatter efter rimelig anmodning, såsom videnskabelige samarbejder og akademiske udvekslinger med komplette forskningsprojekter. Overførsel af data til tredjeparter uden vores samtykke er ikke tilladt.
Kun åben kildekode med en kombination af Trimmomatic (version 0.35), Flash (version 1.2.11), UPARSE (version v8.1.1756), mothur (version 1.33.3) og R (version 3.6.3), ved brug af standardindstillinger eller afsnittet "Metode". Yderligere præciserende oplysninger kan gives til den tilsvarende forfatter efter rimelig anmodning.
Pradeep S og Mehanna R. Mave-tarmlidelser ved hyperkinetiske bevægelsesforstyrrelser og ataksi. Forbundet med Parkinsons sygdom. forvirring. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED og Faust, PL. Patologi ved essentiel tremor: neurodegeneration og reorganisering af neuronale forbindelser. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Er essentiel tremor en primær lidelse ved Gaba-dysfunktion? Ja. internationalitet. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ og Katara DP. Tarm-hjerne-aksen: to signaleringsformer ved Parkinsons sygdom. Cellulære molekyler. Neurobiology. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobiota-hjerne-tarm-aksen og neurodegenerative sygdomme. current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR og He, XX. Transplantation af fækal mikrobiota forbedrer samtidig essentiel tremor og irritabel tarmsyndrom hos patienter. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Specifikke ændringer i tarmmikrobiotaen ved essentiel tremor og deres differentiering fra Parkinsons sygdom. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J og Wang D. Mikrobiotas kritiske rolle i reguleringen af ​​neuronal-glial-epiteliale enheder. Resistens mod infektioner. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologi af duodenal alfa-synuclein og intestinal gliose ved progressiv Parkinsons sygdom. bevægelse. forvirring. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antistoffer mod alfa-synuclein 5G4 genkender åbenlys Parkinsons sygdom og prodromal Parkinsons sygdom i tyktarmsslimhinden. move. confusion. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M og Fasano A. Sammenfald af essentiel tremor og Parkinsons sygdom. Associeret med Parkinsons sygdom. forvirring. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Tarmfloraen modulerer motoriske defekter og neuroinflammation i modeller af Parkinsons sygdom. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Kortkædede fedtsyrer og tarmmikrobiota er forskellige mellem patienter med Parkinsons sygdom og aldersmatchede kontrolpersoner. Forbundet med Parkinsons sygdom. forvirring. 32, 66-72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E og Elinav E. Metabolitter reguleret af mikrobiomet ved værtens immungrænseflade. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).