Matur nuwun sampun ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo asil sing paling apik, disaranake nggunakake versi browser sing luwih anyar (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer). Kangge, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nampilake situs tanpa gaya utawa JavaScript.
Diagnosis awal tremor esensial (ET) bisa dadi tantangan, utamane nalika dibedakake saka kontrol sehat (HC) lan penyakit Parkinson (PD). Bubar iki, analisis sampel feses kanggo mikrobiota usus lan metabolite wis nyedhiyakake metode anyar kanggo nemokake biomarker anyar penyakit neurodegeneratif. Asam lemak rantai pendek (SCFA), minangka metabolit utama flora usus, suda ing feses ing PD. Nanging, SCFA feses durung nate ditliti ing ET. Kita ngarahake kanggo nyelidiki tingkat SCFA feses ing ET, netepake hubungane karo gejala klinis lan mikrobiota usus, lan nemtokake kemampuan diagnostik potensial. SCFA feses lan mikrobiota usus diukur ing 37 ET, 37 PD anyar, lan 35 HC. Sembelit, disfungsi otonom, lan keruwetan tremor ditaksir nggunakake skala. Tingkat propionat, butirat, lan isobutirat feses luwih murah ing ET tinimbang ing HC. Kombinasi asam propionat, butirat, lan isobutirat mbedakake ET saka HC kanthi AUC 0,751 (95% CI: 0,634–0,867). Kadar asam isovalerat feses lan asam isobutirat luwih murah ing ET tinimbang ing PD. Asam isovalerat lan asam isobutirat mbedakake antarane ET lan PD kanthi AUC 0,743 (95% CI: 0,629–0,857). Propionate feses ana hubungane karo konstipasi lan disfungsi otonom. Asam isobutirat lan asam isovalerat ana hubungane karo keruwetan tremor. Penurunan SCFA feses ana hubungane karo penurunan jumlah Faecalibacterium lan Streptobacterium ing ET. Dadi, kandungan SCFA ing feses mudhun ing ET lan ana hubungane karo keruwetan gambaran klinis lan owah-owahan ing mikrobiota usus. Propionate feses, butirat, isobutirat, lan isovalerat bisa dadi biomarker diagnostik lan diferensial potensial kanggo ET.
Tremor esensial (ET) minangka kelainan neurodegeneratif kronis progresif sing ditondoi utamane dening tremor ing ekstremitas ndhuwur, sing uga bisa mengaruhi bagean awak liyane kayata sirah, pita suara, lan ekstremitas ngisor 1. Fitur klinis ET ora mung kalebu gejala motorik nanging uga sawetara tandha non-motorik, kalebu penyakit gastrointestinal 2. Akeh panaliten sing wis ditindakake kanggo mriksa karakteristik patologis lan fisiologis tremor esensial, nanging mekanisme patofisiologis sing jelas durung diidentifikasi 3,4; Panaliten anyar nuduhake yen disfungsi sumbu mikrobiota-usus-otak bisa nyebabake penyakit neurodegeneratif, lan ana bukti sing saya tambah kanggo hubungan bidirectional potensial antarane mikrobiota usus lan penyakit neurodegeneratif 5,6. Khususé, ing salah sawijining laporan kasus, transplantasi mikrobiota feses ningkatake tremor esensial lan sindrom iritasi usus ing pasien, sing bisa nuduhake hubungan sing cedhak antarane mikrobiota usus lan tremor esensial. Kajaba iku, kita uga nemokake owah-owahan tartamtu ing mikrobiota usus ing pasien ET, sing ndhukung banget peran penting dysbiosis usus ing ET8.
Babagan dysbiosis usus ing penyakit neurodegeneratif, PD minangka sing paling akeh ditliti5. Mikrobiota sing ora seimbang bisa nambah permeabilitas usus lan ngaktifake glia usus, sing nyebabake alpha-synucleinopathies9,10,11. PD lan ET nuduhake sawetara fitur umum, kayata frekuensi tremor sing padha ing pasien ET lan PD, tremor istirahat sing tumpang tindih (tremor khas ing PD), lan tremor postural (umume ditemokake ing pasien ET), saengga angel mbedakake antarane tahap awal 12. Mulane, kita kudu cepet mbukak jendela sing migunani kanggo mbedakake antarane ET lan PD. Ing konteks iki, nyinaoni dysbiosis usus tartamtu lan owah-owahan metabolit sing ana gandhengane ing ET lan ngenali bedane saka PD bisa dadi biomarker potensial kanggo diagnosis lan diagnosis diferensial ET.
Asam lemak rantai pendek (SCFA) minangka metabolit utama sing diasilake dening fermentasi bakteri usus saka serat pangan lan dianggep nduweni peran penting ing interaksi usus-otak13,14. SCFA dijupuk dening sel usus besar lan diangkut menyang ati liwat sistem vena portal, lan sawetara SCFA mlebu sirkulasi sistemik. SCFA nduweni efek lokal kanggo njaga integritas alangan usus lan ningkatake kekebalan bawaan ing mukosa usus15. SCFA uga nduweni efek jangka panjang ing alangan getih-otak (BBB) ​​​​kanthi ngrangsang protein sambungan sing rapet lan ngaktifake neuron kanthi ngrangsang reseptor sing digandhengake karo protein G (GPCR) kanggo nyebrang BBB16. Asetat, propionat, lan butirat minangka SCFA sing paling akeh ing usus besar. Panaliten sadurunge nuduhake penurunan tingkat asam asetat, propionat, lan butirat ing feses ing pasien penyakit Parkinson17. Nanging, tingkat SCFA ing feses durung nate ditliti ing pasien ET.
Dadi, panliten kita ditujokake kanggo ngenali owah-owahan spesifik ing SCFA feses ing pasien ET lan bedane karo pasien PD, netepake hubungan SCFA feses karo gejala klinis ET lan mikrobiota usus, uga nemtokake kemampuan diagnostik lan diferensial potensial saka sampel feses. KZhK. Kanggo ngatasi faktor pengganggu sing ana gandhengane karo obat anti-PD, kita milih pasien kanthi penyakit Parkinson anyar minangka kontrol penyakit.
Karakteristik demografi lan klinis saka 37 ET, 37 PD, lan 35 HC dirangkum ing Tabel 1. ET, PD, lan HC dicocogake miturut umur, jenis kelamin, lan BMI. Telung klompok kasebut uga duwe proporsi sing padha babagan ngrokok, ngombe alkohol, lan ngombe kopi lan teh. Skor Wexner (P = 0,004) lan skor HAMD-17 (P = 0,001) saka klompok PD luwih dhuwur tinimbang klompok HC, lan skor HAMA (P = 0,011) lan skor HAMD-17 (P = 0,011) saka klompok ET luwih dhuwur tinimbang klompok HC. Perjalanan penyakit ing klompok ET luwih dawa tinimbang ing klompok PD (P<0,001).
Ana bedane sing signifikan ing tingkat asam propionat feses (P = 0,023), asam asetat (P = 0,039), asam butirat (P = 0,020), asam isovalerat (P = 0,045), lan asam isobutirat (P = 0,015) ing feses. Ing analisis post hoc luwih lanjut, tingkat asam propionat (P = 0,023), asam butirat (P = 0,007), lan asam isobutirat (P = 0,040) ing klompok ET luwih murah tinimbang ing klompok HC. Pasien karo ET duwe tingkat isovalerat (P = 0,014) lan isobutirat (P = 0,005) sing luwih murah tinimbang pasien karo PD. Kajaba iku, tingkat asam propionat feses (P = 0,013), asam asetat (P = 0,016), lan asam butirat (P = 0,041) luwih murah ing pasien PD tinimbang pasien CC (Gambar 1 lan Tabel Tambahan 1).
ag nggambarake perbandingan klompok asam propionat, asam asetat, asam butirat, asam isovalerat, asam valerat, asam kaproat lan asam isobutirat. Ana bedane sing signifikan ing tingkat asam propionat feses, asam asetat, asam butirat, asam isovalerat lan asam isobutirat antarane telung klompok kasebut. Tremor esensial ET, penyakit Parkinson, kontrol HC sehat, SCFA. Bedane sing signifikan dituduhake dening *P < 0,05 lan **P < 0,01.
Ngelingi bedane perjalanan penyakit antarane klompok ET lan klompok PD, kita nyinaoni 33 pasien kanthi PD awal lan 16 pasien kanthi ET (perjalanan penyakit <3 taun) kanggo perbandingan luwih lanjut (Tabel Tambahan 2). Asil kasebut nuduhake yen kandungan asam propionat feses ET luwih murah tinimbang HA (P = 0,015). Bedane antarane ET lan HC kanggo asam butirat lan asam isobutirat ora signifikan, nanging tren isih diamati (P ​​= 0,082). Tingkat isobutirat feses luwih murah sacara signifikan ing pasien ET dibandhingake karo pasien PD (P = 0,030). Bedane antarane ET lan PD asam isovalerat ora signifikan, nanging isih ana tren (P = 0,084). Asam propionat (P = 0,023), asam asetat (P = 0,020), lan asam butirat (P = 0,044) luwih murah sacara signifikan ing pasien PD tinimbang pasien HC. Asil kasebut (Gambar Tambahan 1) umume konsisten karo asil utama. Bedane asil antarane sampel sakabèhé lan subkelompok pasien awal bisa uga amarga ukuran sampel sing luwih cilik ing subkelompok kasebut, sing nyebabake daya statistik data sing luwih murah.
Sabanjure, kita nliti apa tingkat SCFA feses bisa mbedakake pasien ET saka pasien CU utawa PD. Miturut analisis ROC, bedane AUC tingkat propionat yaiku 0,668 (95% CI: 0,538-0,797), sing ndadekake bisa mbedakake pasien ET saka HC. Pasien ET lan GC bisa dibedakake kanthi tingkat butirat kanthi AUC 0,685 (95% CI: 0,556–0,814). Bedane tingkat asam isobutirat bisa mbedakake pasien ET saka HC kanthi AUC 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Nalika nggabungake tingkat propionat, butirat, lan isobutirat, AUC sing luwih dhuwur yaiku 0,751 (95% CI: 0,634–0,867) dipikolehi kanthi sensitivitas 74,3% lan spesifisitas 72,9% (Gambar 2a). Kanggo mbedakake antarane pasien ET lan PD, AUC kanggo tingkat asam isovalerat yaiku 0,700 (95% CI: 0,579–0,822) lan kanggo tingkat asam isobutirat yaiku 0,718 (95% CI: 0,599–0,836). Kombinasi tingkat asam isovalerat lan asam isobutirat nduweni AUC sing luwih dhuwur yaiku 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), sensitivitas 74,3% lan spesifisitas 62,9% (Gambar 2b). Kajaba iku, kita nliti apa tingkat SCFA ing feses pasien penyakit Parkinson beda karo kontrol. Miturut analisis ROC, AUC kanggo ngenali pasien PD adhedhasar beda tingkat asam propionat yaiku 0,687 (95% CI: 0,559-0,814), kanthi sensitivitas 68,6% lan spesifisitas 68,7%. Bedane tingkat asetat bisa mbedakake pasien PD saka HC kanthi AUC 0,674 (95% CI: 0,542–0,805). Pasien PD mung bisa dibedakake saka CU kanthi tingkat butirat kanthi AUC 0,651 (95% CI: 0,515–0,787). Nalika nggabungake tingkat propionat, asetat lan butirat, AUC 0,682 (95% CI: 0,553–0,811) dipikolehi (Gambar 2c).
diskriminasi dening Gréja Ortodoks Rusia marang ET lan HC; b diskriminasi ROC marang ET lan PD; c diskriminasi ROC marang PD lan HC; tremor esensial ET, penyakit Parkinson, kontrol HC sehat, SCFA.
Ing pasien ET, tingkat asam isobutirat feses berkorelasi negatif karo skor FTM (r = -0,349, P = 0,034), lan tingkat asam isovalerat feses berkorelasi negatif karo skor FTM (r = -0,421, P = 0,001) lan skor TETRAS. (r = -0,382, P = 0,020). Ing pasien ET lan PD, tingkat propionat feses berkorelasi negatif karo skor SCOPA-AUT (r = −0,236, P = 0,043) (Gambar 3 lan Tabel Tambahan 3). Ora ana korelasi sing signifikan antarane perjalanan penyakit lan SCFA ing klompok ET (P ≥ 0,161) utawa klompok PD (P ≥ 0,246) (Tabel Tambahan 4). Ing pasien PD, tingkat asam kaproat feses berkorelasi positif karo skor MDS-UPDRS (r = 0,335, P = 0,042). Ing kabeh peserta, tingkat propionat feses (r = −0,230, P = 0,016) lan asetat (r = −0,210, P = 0,029) berkorelasi negatif karo skor Wexner (Gambar 3 lan Tabel Tambahan 3).
Kadar asam isobutirat feses berkorelasi negatif karo skor FTM, asam isovalerat berkorelasi negatif karo skor FTM lan TETRAS, asam propionat berkorelasi negatif karo skor SCOPA-AUT, asam kaproat berkorelasi positif karo skor MDS-UPDRS, lan asam propionat berkorelasi negatif karo skor FTM lan TETRAS. TETRAS lan asam asetat berkorelasi negatif karo skor Wexner. Versi Skala Rating Penyakit Parkinson Terpadu, Pemeriksaan Keadaan Mini-Mental MMSE, Skala Rating Depresi Hamilton HAMD-17 sing disponsori Asosiasi MDS-UPDRS, 17 item, Skala Rating Kecemasan Hamilton HAMA, tahapan HY Hoehn lan Yahr, SCFA, Skala Hasil Gejala Otonom Penyakit Parkinson AUT SCOPA – AUT, Skala Rating Tremor Klinis FTM Fana-Tolosa-Marin, Skala Rating Tremor Esensial TETRAS Research Group (TRG). Bedane sing signifikan dituduhake dening *P < 0,05 lan **P < 0,01.
Kita luwih njelajah sifat diskriminatif mikrobiota usus nggunakake analisis LEfSE lan milih tingkat data kelimpahan relatif genus kanggo analisis luwih lanjut. Perbandingan digawe antarane ET lan HC lan antarane ET lan PD. Analisis korelasi Spearman banjur ditindakake babagan kelimpahan relatif mikrobiota usus lan tingkat SCFA feses ing rong klompok pambanding.
Faecalibacterium (berkorelasi karo asam butirat, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (berkorelasi karo asam butirat, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (berkorelasi karo asam propionat, r = 0,327) ana ing analisis ET lan CA. , P = 0,005; berkorelasi karo asam butirat, r = 0,374, P = 0,001; berkorelasi karo asam isobutirat, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (berkorelasi karo asam propionat, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (berkorelasi karo propionat, r = 0,249, P = 0,035), lan Candidatus Arthromitus (berkorelasi karo asam isobutirat, r = 0,302, P = 0,010) mudhun ing ET lan berkorelasi positif karo tingkat SCFA feses. Nanging, kelimpahan Stenotropomonas mundhak ing ET lan berkorelasi negatif karo tingkat isobutirat feses (r = -0,250, P = 0,034). Sawise penyesuaian FDR, mung korelasi antarane Faecalibacterium, Catenibacter, lan SCFA sing tetep signifikan (P ≤ 0,045) (Gambar 4 lan Tabel Tambahan 5).
Analisis korelasi ET lan HC. Sawise penyesuaian FDR, akehe Faecalibacterium (sing ana gandhengane positif karo butirat) lan Streptobacterium (sing ana gandhengane positif karo propionat, butirat, lan isobutirat) ditemokake suda ing ET lan ana gandhengane positif karo tingkat SCFA feses. b Analisis korelasi ET lan PD. Sawise penyesuaian FDR, ora ana asosiasi sing signifikan sing ditemokake. Tremor esensial ET, penyakit Parkinson, kontrol HC sehat, SCFA. Bedane sing signifikan dituduhake dening *P < 0,05 lan **P < 0,01.
Nalika nganalisis ET lawan PD, Clostridium trichophyton ditemokake tambah ing ET lan berkorelasi karo asam isovalerat feses (r = -0,238, P = 0,041) lan asam isobutirat (r = -0,257, P = 0,027). ). Sawise penyesuaian FDR, loro-lorone tetep signifikan (P≥0,295) (Gambar 4 lan Tabel Tambahan 5).
Panliten iki minangka panliten komprehensif sing nliti tingkat SCFA feses lan ngubungake karo owah-owahan mikrobiota usus lan keruwetan gejala ing pasien ET dibandhingake karo pasien CU lan PD. Kita nemokake manawa tingkat SCFA feses mudhun ing pasien ET lan ana gandhengane karo keruwetan klinis lan owah-owahan spesifik ing mikrobiota usus. Tingkat kumulatif asam lemak rantai pendek (SCFA) feses mbedakake ET saka GC lan PD.
Dibandhingake karo pasien GC, pasien ET duwe tingkat asam propionat, butirat, lan isobutirat ing feses sing luwih murah. Kombinasi asam propionat, butirat, lan isobutirat mbedakake ET lan HC kanthi AUC 0,751 (95% CI: 0,634–0,867), sensitivitas 74,3% lan spesifisitas 72,9%, sing nuduhake panggunaan minangka biomarker diagnostik kanggo peran potensial ET. Analisis luwih lanjut nuduhake yen tingkat asam propionat feses berkorelasi negatif karo skor Wexner lan skor SCOPA-AUT. Tingkat asam isobutirat feses berkorelasi terbalik karo skor FTM. Ing sisih liya, penurunan tingkat butirat ing ET digandhengake karo penurunan jumlah mikrobiota penghasil SCFA, Faecalibacterium, lan Categorybacter. Kajaba iku, penurunan jumlah Catenibacter ing ET uga digandhengake karo penurunan tingkat asam propionat lan isobutirat feses.
Sebagéan gedhé SCFA sing diasilaké ing usus besar dijupuk déning kolonosit utamane liwat transporter monokarboksilat sing gumantung karo H+ utawa sodium. Asam lemak rantai cendhak sing diserep digunakaké minangka sumber energi kanggo kolonosit, déné sing ora dimetabolisme ing kolonosit diangkut menyang sirkulasi portal 18. SCFA bisa mengaruhi motilitas usus, ningkatake fungsi alangan usus, lan mengaruhi metabolisme lan kekebalan inang 19. Sadurungé ditemokaké yèn konsentrasi feses butirat, asetat, lan propionat suda ing pasien PD dibandhingake karo HCs17, sing konsisten karo asil kita. Panliten kita nemokaké penurunan SCFA ing pasien ET, nanging sithik sing dingerteni babagan peran SCFA ing patologi ET. Butirat lan propionat bisa kaiket karo GPCR lan mengaruhi sinyal sing gumantung karo GPCR kayata sinyal MAPK lan NF-κB20. Konsep dhasar sumbu usus-otak yaiku SCFA sing disekresi déning mikroba usus bisa mengaruhi sinyal inang, saéngga mengaruhi fungsi usus lan otak. Amarga butirat lan propionat nduweni efek inhibisi sing kuat marang aktivitas histone deacetylase (HDAC)21 lan butirat uga bisa tumindak minangka ligan kanggo faktor transkripsi, mula nduweni efek sing amba marang metabolisme inang, diferensiasi, lan proliferasi, utamane amarga pengaruhe marang regulasi gen22. Adhedhasar bukti saka SCFA lan penyakit neurodegeneratif, butirat dianggep minangka kandidat terapeutik amarga kemampuane kanggo mbenerake aktivitas HDAC sing rusak, sing bisa dadi mediator pati neuron dopaminergik ing PD23,24,25. Panliten kewan uga wis nduduhake kemampuan asam butirat kanggo nyegah degenerasi neuron dopaminergik lan nambah kelainan gerakan ing model PD26,27. Asam propionat wis ditemokake kanggo mbatesi respon inflamasi lan nglindhungi integritas BBB28,29. Panliten wis nuduhake yen asam propionat ningkatake kaslametan neuron dopaminergik minangka respon kanggo keracunan rotenone ing model PD 30 lan administrasi oral asam propionat nylametake mundhut neuron dopaminergik lan defisit motorik ing tikus kanthi PD 31. Sethithik sing dingerteni babagan fungsi asam isobutirat. Nanging, panliten anyar nemokake yen kolonisasi tikus karo B. ovale nambah isi SCFA usus (kalebu asetat, propionat, isobutirat, lan isovalerat) lan konsentrasi GABA usus, sing nuduhake yen ana hubungane antarane mikrobiota usus lan konsentrasi neurotransmiter SCFA usus32. Ing ET, owah-owahan patologis abnormal ing cerebellum kalebu owah-owahan ing akson lan dendrit sel Purkinje, pamindahan lan ilang sel Purkinje, owah-owahan ing akson sel basket, kelainan ing sambungan serat ascending karo distribusi sel Purkinje, lan owah-owahan ing reseptor GABA ing balung dentate. inti, sing nyebabake penurunan output GABAergic saka cerebellum3,4,33. Isih durung jelas apa SCFA ana gandhengane karo neurodegenerasi sel Purkinje lan penurunan produksi GABA cerebellar. Asil kita nuduhake hubungan sing kuwat antarane SCFA lan ET, nanging desain panliten cross-sectional ora ngidini kesimpulan babagan hubungan sebab akibat antarane SCFA lan proses penyakit ET; Diperlokake panliten tindak lanjut longitudinal luwih lanjut, kalebu pangukuran serial SCFA feses, uga panliten kewan sing mriksa mekanisme.
SCFA dipercaya bisa ngrangsang kontraktilitas otot polos kolon34. Kekurangan SCFA bakal nambah gejala konstipasi, lan suplementasi SCFA bisa nambah gejala konstipasi PD35. Asil panaliten uga nuduhake hubungan sing signifikan antarane penurunan isi SCFA feses lan peningkatan konstipasi lan disfungsi otonom ing pasien ET. Siji laporan kasus nemokake yen transplantasi mikrobiota nambah tremor esensial lan sindrom iritasi usus ing pasien 7, sing luwih nuduhake hubungan sing cedhak antarane mikrobiota usus lan ET. Mulane, kita percaya yen SCFA/mikrobiota feses bisa mengaruhi motilitas usus inang lan fungsi sistem saraf otonom.
Panliten iki nemokake yen penurunan tingkat SCFA feses ing ET ana gandhengane karo penurunan jumlah Faecalibacterium (sing ana gandhengane karo butirat) lan Streptobacterium (sing ana gandhengane karo propionat, butirat, lan isobutirat). Sawise koreksi FDR, hubungan iki tetep signifikan. Faecalibacterium lan Streptobacterium minangka mikroorganisme penghasil SCFA. Faecalibacterium dikenal minangka mikroorganisme penghasil butirat36, dene produk utama fermentasi Catenibacter yaiku asetat, butirat lan asam laktat37. Faecalibacterium dideteksi ing 100% saka klompok ET lan HC; median relatif jumlah klompok ET yaiku 2,06% lan klompok HC yaiku 3,28% (LDA 3,870). Bakteri kategori kasebut dideteksi ing 21,6% (8/37) saka klompok HC lan mung ing 1 sampel saka klompok ET (1/35). Penurunan lan ora bisa dideteksine streptobacteria ing ET uga bisa nuduhake korelasi karo patogenisitas penyakit kasebut. Rata-rata kelimpahan relatif spesies Catenibacter ing klompok HC yaiku 0,07% (LDA 2,129). Kajaba iku, bakteri asam laktat digandhengake karo owah-owahan ing butirat feses (P = 0,016, P = 0,096 sawise penyesuaian FDR), lan kandidat arthritis digandhengake karo owah-owahan ing isobutirat (P = 0,016, P = 0,072 sawise penyesuaian FDR). Sawise koreksi FDR, mung tren korelasi sing isih ana, sing ora signifikan sacara statistik. Lactobacilli uga dikenal minangka produsen SCFA (asam asetat, asam propionat, asam isobutirat, asam butirat) 38 lan Candidatus Arthromitus minangka penginduksi spesifik diferensiasi sel T helper 17 (Th17), kanthi Th1/2 lan Tregs digandhengake karo keseimbangan kekebalan /Th1739. Panliten anyar nuduhake yen tingkat pseudoarthritis fekal sing dhuwur bisa nyebabake inflamasi kolon, disfungsi alangan usus, lan inflamasi sistemik 40. Tingkat Clostridium trichoides tambah ing ET dibandhingake karo PD. Kelimpahan Clostridium trichoides ditemokake berkorelasi negatif karo asam isovalerat lan asam isobutirat. Sawise penyesuaian FDR, loro-lorone tetep signifikan (P≥0,295). Clostridium pilosum minangka bakteri sing dikenal ana gandhengane karo inflamasi lan bisa nyebabake disfungsi alangan usus 41. Panliten sadurunge nglaporake owah-owahan ing mikrobiota usus pasien ET8. Ing kene kita uga nglaporake owah-owahan ing SCFA ing ET lan ngenali hubungan antarane dysbiosis usus lan owah-owahan ing SCFA. Penurunan tingkat SCFA ana gandhengane karo dysbiosis usus lan keruwetan tremor ing ET. Asil kita nuduhake yen sumbu usus-otak bisa uga nduweni peran penting ing patogenesis ET, nanging panliten luwih lanjut ing model kewan dibutuhake.
Dibandhingake karo pasien PD, pasien ET duwe tingkat asam isovalerat lan isobutirat sing luwih murah ing feses. Kombinasi asam isovalerat lan asam isobutirat ngidentifikasi ET ing PD kanthi AUC 0,743 (95% CI: 0,629–0,857), sensitivitas 74,3% lan spesifisitas 62,9%, sing nuduhake peran potensial minangka biomarker ing diagnosis diferensial ET. Tingkat asam isovalerat feses berkorelasi terbalik karo skor FTM lan TETRAS. Tingkat asam isobutirat feses berkorelasi terbalik karo skor FTM. Penurunan tingkat asam isobutirat digandhengake karo penurunan jumlah katobakteri. Sethithik sing dingerteni babagan fungsi asam isovalerat lan asam isobutirat. Panliten sadurunge nuduhake yen kolonisasi tikus karo B. ovale nambah jumlah SCFA usus (kalebu asetat, propionat, isobutirat, lan isovalerat) lan konsentrasi GABA usus, sing nuduhake hubungan usus antarane mikrobiota lan konsentrasi SCFA/neurotransmitter usus32. Menariknya, tingkat asam isobutirat sing diamati padha antarane klompok PD lan HC, nanging beda antarane klompok ET lan PD (utawa HC). Asam isobutirat bisa mbedakake antarane ET lan PD kanthi AUC 0,718 (95% CI: 0,599–0,836) lan ngenali ET lan NC kanthi AUC 0,655 (95% CI: 0,525–0,786). Kajaba iku, tingkat asam isobutirat berkorelasi karo keruwetan tremor, sing luwih nguatake hubungane karo ET. Pitakonan babagan apa asam isobutirat oral bisa nyuda keruwetan tremor ing pasien ET pantes ditliti luwih lanjut.
Dadi, kandungan SCFA feses mudhun ing pasien ET lan ana gandheng cenenge karo keruwetan klinis ET lan owah-owahan spesifik ing mikrobiota usus. Propionat feses, butirat, lan isobutirat bisa dadi biomarker diagnostik kanggo ET, dene isobutirat lan isovalerat bisa dadi biomarker diagnostik diferensial kanggo ET. Owah-owahan ing isobutirat feses bisa uga luwih spesifik kanggo ET tinimbang owah-owahan ing SCFA liyane.
Panliten kita nduweni sawetara watesan. Kapisan, pola diet lan pilihan panganan bisa mengaruhi ekspresi mikrobiota, sampel studi sing luwih gedhe ing populasi sing beda-beda dibutuhake, lan panliten ing mangsa ngarep kudu ngenalake survey diet sing komprehensif lan sistematis kayata kuesioner frekuensi panganan. Kapindho, desain panliten cross-sectional nyegah kesimpulan babagan hubungan sebab akibat antarane SCFA lan proses penyakit ET. Panliten tindak lanjut jangka panjang luwih lanjut kanthi pangukuran serial SCFA feses dibutuhake. Katelu, kemampuan diagnostik lan diagnostik diferensial tingkat SCFA feses kudu divalidasi nggunakake sampel independen saka ET, HC, lan PD. Sampel feses sing luwih independen kudu dites ing mangsa ngarep. Pungkasan, pasien PD ing kohort kita duwe durasi penyakit sing luwih cendhek tinimbang pasien ET. Kita utamane cocogake ET, PD lan HC miturut umur, jenis kelamin lan BMI. Amarga bedane perjalanan penyakit antarane klompok ET lan klompok PD, kita uga nyinaoni 33 pasien PD awal lan 16 pasien ET (durasi penyakit ≤3 taun) kanggo perbandingan luwih lanjut. Bedane antarane klompok ing SCFA umume konsisten karo data utama kita. Kajaba iku, kita ora nemokake korelasi antarane durasi penyakit lan owah-owahan ing SCFA. Nanging, ing mangsa ngarep, luwih becik ngrekrut pasien PD lan ET ing tahap awal kanthi durasi penyakit sing luwih cendhek kanggo ngrampungake validasi ing sampel sing luwih gedhe.
Protokol panliten iki disetujoni dening Komite Etik Rumah Sakit Ruijin sing berafiliasi karo Sekolah Kedokteran Universitas Shanghai Jiao Tong (RHEC2018-243). Kabeh peserta diwenehi idin tertulis.
Antarane Januari 2019 lan Desember 2022, 109 subjek (37 ET, 37 PD, lan 35 HC) saka Klinik Pusat Gangguan Gerakan Rumah Sakit Ruijin, sing berafiliasi karo Sekolah Kedokteran Universitas Jiao Tong Shanghai, dilebokake ing panliten iki. Kriteriane yaiku: (1) umur 25-85 taun, (2) pasien ET didiagnosis miturut kriteria Kelompok Kerja MDS 42 lan PD didiagnosis miturut kriteria MDS 43, (3) kabeh pasien ora ngombe obat anti-PD sadurunge njupuk sampel. (4) Kelompok ET mung ngombe β-blocker utawa ora ngombe obat sing ana gandhengane sadurunge njupuk sampel feses. HC sing cocog karo umur, jenis kelamin, lan indeks massa awak (BMI) uga dipilih. Kriteria eksklusi yaiku: (1) vegetarian, (2) nutrisi sing kurang apik, (3) penyakit kronis ing saluran pencernaan (kalebu penyakit radang usus, tukak lambung utawa duodenum), (4) penyakit kronis sing parah (kalebu tumor ganas), gagal jantung, gagal ginjel, penyakit hematologis) (5) Riwayat operasi gastrointestinal utama, (6) Konsumsi yogurt kronis utawa rutin, (7) Panggunaan probiotik utawa antibiotik sajrone 1 wulan, (8) Panggunaan kortikosteroid kronis, inhibitor pompa proton, statin, metformin, imunosupresan utawa obat antikanker lan (9) gangguan kognitif parah sing ngganggu uji klinis.
Kabeh subjek menehi riwayat medis, informasi bobot lan dhuwur kanggo ngetung BMI, lan ngalami pemeriksaan neurologis lan penilaian klinis kayata skor kuatir Hamilton Anxiety Rating Scale (HAMA) 44, skor Hamilton Depression Rating Scale-17 (HAMD-17) 45. depresi, keruwetan konstipasi nggunakake Wexner Constipation Scale 46 lan Bristol Stool Scale 47 lan kinerja kognitif nggunakake Mini-Mental State Examination (MMSE) 48. Skala kanggo Penilaian Gejala Otonom Penyakit Parkinson (SCOPA-AUT) 49 mriksa disfungsi otonom ing pasien ET lan PD. Fana-Tolos-Marin Clinical Tremor Rating Scale (FTM) lan Essential Tremor Rating Scale (TETRAS) 50. Tremor Study Group (TRG) 50 ditliti ing pasien ET; Kinson's Disease Rating Scale (MDS-), disponsori dening United Parkinson's Disease Association; UPDRS versi 51 lan Hoehn lan Yahr (HY) versi 52 ditliti.
Saben peserta dijaluk njupuk sampel feses ing wayah esuk nggunakake wadhah pangumpul feses. Pindahake wadhah menyang es lan simpen ing suhu -80°C sadurunge diproses. Analisis SCFA ditindakake miturut operasi rutin Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. 400 mg sampel feses seger dikumpulake saka saben subjek lan dianalisis nggunakake SCFA sawise digiling lan sonikasi. SCFA sing dipilih ing feses dianalisis nggunakake kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) lan kromatografi cair-tandem MS (LC-MS/MS).
DNA diekstrak saka 200 mg sampel nggunakake QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Jerman) miturut pandhuan pabrikan. Komposisi mikroba ditemtokake kanthi ngurutake gen 16 S rRNA ing DNA sing diisolasi saka feses kanthi ngamplifikasi wilayah V3-V4. Uji DNA kanthi mbukak sampel ing gel agarose 1,2%. Amplifikasi reaksi rantai polimerase (PCR) saka gen 16S rRNA ditindakake nggunakake primer bakteri universal (357 F lan 806 R) lan perpustakaan amplikon rong langkah sing dibangun ing platform Novaseq.
Variabel kontinyu dinyatakake minangka rata-rata ± deviasi standar, lan variabel kategoris dinyatakake minangka angka lan persentase. Kita nggunakake uji Levene kanggo nguji homogenitas varians. Perbandingan digawe nggunakake uji t rong sisi utawa analisis varians (ANOVA) yen variabel kasebut disebarake kanthi normal, lan uji U Mann-Whitney nonparametrik yen asumsi normalitas utawa homoskedastisitas dilanggar. Kita nggunakake area ing kurva karakteristik operasi panrima (ROC) (AUC) kanggo ngukur kinerja diagnostik model lan mriksa kemampuan SCFA kanggo mbedakake pasien ET saka pasien HC utawa PD. Kanggo mriksa hubungan antarane SCFA lan keruwetan klinis, kita nggunakake analisis korelasi Spearman. Analisis statistik ditindakake nggunakake piranti lunak SPSS (versi 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) kanthi tingkat signifikansi (kalebu nilai P lan FDR-P) disetel ing 0,05 (rong sisi).
Urutan 16 S dianalisis nggunakake kombinasi Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) lan R (versi 3.6.3) piranti lunak. Data gen rRNA 16S mentah diproses nggunakake UPARSE kanggo ngasilake unit taksonomi operasional (OTU) kanthi identitas 97%. Taksonomi ditemtokake nggunakake Silva 128 minangka basis data referensi. Tingkat umum data kelimpahan relatif dipilih kanggo analisis luwih lanjut. Analisis ukuran efek analisis diskriminan linier (LDA) (LEfSE) digunakake kanggo perbandingan antarane klompok (ET vs. HC, ET vs. PD) kanthi ambang α 0,05 lan ambang ukuran efek 2,0. Genera diskriminan sing diidentifikasi dening analisis LEfSE luwih lanjut digunakake kanggo analisis korelasi Spearman SCFA.
Kanggo informasi luwih lengkap babagan desain panliten, deleng Abstrak Laporan Riset Alami sing ana gandhengane karo artikel iki.
Data sekuensing 16S mentah disimpen ing basis data BioProject Pusat Informasi Bioteknologi Nasional (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Data liyane sing relevan kasedhiya kanggo penulis sing cocog miturut panyuwunan sing cukup, kayata kolaborasi ilmiah lan ijol-ijolan akademik kanthi proyek riset lengkap. Ora ana transfer data menyang pihak katelu tanpa idin saka kita sing diidini.
Kode sumber terbuka mung nganggo kombinasi Trimmomatic (versi 0.35), Flash (versi 1.2.11), UPARSE (versi v8.1.1756), mothur (versi 1.33.3) lan R (versi 3.6.3), nggunakake setelan gawan utawa bagean "Metode". Informasi klarifikasi tambahan bisa diwenehake marang penulis sing cocog yen ana panyuwunan sing cukup.
Pradeep S lan Mehanna R. Gangguan gastrointestinal ing gangguan gerakan hiperkinetik lan ataksia. Ana gandhengane karo penyakit Parkinson. kebingungan. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED lan Faust, PL Patologi tremor esensial: neurodegenerasi lan reorganisasi sambungan neuronal. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Apa tremor esensial minangka kelainan utama saka disfungsi Gaba? Ya. internasionalitas. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ lan Katara DP Sumbu usus-otak: rong mode sinyal ing penyakit Parkinson. Molekul seluler. Neurobiologi. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Sumbu mikrobiota-otak-usus lan penyakit neurodegeneratif. saiki. Nellore. Neuroscience. Laporan 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR lan He, XX Transplantasi mikrobiota feses bebarengan ningkatake tremor esensial lan sindrom iritasi usus ing pasien. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Owah-owahan spesifik ing mikrobiota usus ing tremor esensial lan diferensiasi saka penyakit Parkinson. NPJ Penyakit Parkinson. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J lan Wang D. Peran penting mikrobiota ing regulasi unit neuronal-glial-epitel. Resistensi marang infeksi. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patologi alpha-synuclein duodenum lan gliosis usus ing penyakit Parkinson progresif. obah. kebingungan. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antibodi kanggo alpha-synuclein 5G4 ngenali penyakit Parkinson sing jelas lan penyakit Parkinson prodromal ing mukosa usus besar. obah. kebingungan. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M lan Fasano A. Kebetulan tremor esensial lan penyakit Parkinson. Ana gandheng cenenge karo penyakit Parkinson. kebingungan. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Mikrobiota usus ngatur defisit motorik lan neuroinflamasi ing model penyakit Parkinson. Sel 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Asam lemak rantai pendek lan mikrobiota usus beda-beda antarane pasien penyakit Parkinson lan kontrol sing cocog karo umur. Digandhengake karo penyakit Parkinson. kebingungan. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E lan Elinav E. Metabolit sing diatur dening mikrobioma ing antarmuka kekebalan inang. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).