肠道微生物组的改变可能反映帕金森病(PD)的早期生物学变化,这些变化可能在运动症状出现前几年就已存在。
在一项大型国际分析中,帕金森病患者与健康对照者之间有超过25%的肠道微生物物种在丰度上存在差异,总体有176种微生物物种表现出差异。
许多相同的微生物变化也存在于携带高风险GBA1基因变异但尚未出现症状的个体中。
GBA1基因是帕金森病已知的最强遗传风险因素之一,可使风险增加高达30倍,而许多携带该基因的个体仍然无症状,这为了解疾病的早期生物学提供了窗口。
伦敦大学学院皇后广场神经病学研究所的Anthony Schapira博士在新闻稿中表示:"近年来,人们越来越认识到帕金森病——一种脑部疾病——与肠道健康之间的联系。在此,我们加强了这一证据,并表明肠道中的微生物可以揭示帕金森病的迹象,可能是症状出现前几年帕金森病风险的早期预警信号。"
该研究于4月20日在线发表在《自然医学》杂志上。
越来越多的证据将帕金森病与肠道微生物组的变化联系起来,先前的研究显示患者中存在独特的微生物模式,并暗示肠道健康与大脑功能之间存在联系。
在这项横断面、多中心研究中,研究人员试图确定肠道微生物组的差异是否超出已诊断的帕金森病,延伸至遗传风险高但临床上未受影响的个体,以及这些微生物特征是否与早期临床特征一致。
参与者来自英国和意大利,外部验证队列来自美国、韩国和土耳其。主要队列包括464名参与者:271名帕金森病患者、43名非症状性GBA1变异携带者和150名健康对照参与者。
额外队列中有638名帕金森病患者和319名健康对照参与者。
健康对照者是患者的伴侣。这有助于最小化包括饮食和生活方式在内的潜在混杂因素。平均而言,参与者年龄在60岁出头,与对照组相比,帕金森病患者更可能是男性。
参与者使用标准化试剂盒在家收集粪便样本,这些试剂盒在测序前稳定了微生物DNA。采用鸟枪法宏基因组测序对肠道微生物组成进行物种水平分辨率的分析。额外分析评估了功能性微生物通路和代谢潜力。
临床评估包括运动和非运动评估,如嗅觉、认知、睡眠行为、情绪和自主神经功能。帕金森病患者的平均病程为6.4年,大多数患者正在接受多巴胺能治疗。
基因检测确认了GBA1状态并筛查了其他帕金森病相关突变,包括LRRK2和其他帕金森病相关基因的变异。
通过有效的食物频率问卷评估了饮食习惯,并根据水果、蔬菜、鱼类、糖和脂肪的摄入量计算了饮食质量评分。
研究人员确定了176种在帕金森病患者和对照者之间存在显著差异的微生物物种。与健康个体相比,一些细菌物种在帕金森病中增加,而另一些则减少。
在帕金森病中更丰富的物种包括链球菌和双歧杆菌,而产丁酸盐的有益细菌如玫瑰杆菌和粪杆菌则减少。
在确定的176个物种中,142个在健康对照者和无症状GBA1携带者之间也存在差异,这表明许多微生物组改变甚至在遗传风险个体中临床疾病发展之前就已存在。
在GBA1携带者中,肠道微生物组显示出介于健康个体和帕金森病患者之间的中间模式。这种模式还与早期非运动症状相关,表明微生物组变化可能反映早期疾病相关变化。
伦敦大学学院皇后广场神经病学研究所的荣誉教授、共同首席作者Stanislav Dusko Ehrlich博士告诉《Medscape医学新闻》:"微生物组特征与帕金森病相关的临床特征相关。在临床上未患病的个体中,它主要与非运动症状相关,这符合身体首发型帕金森病的预期。"
更大的微生物组改变与更差的运动和非运动特征相关,包括抑郁、自主神经功能障碍、便秘和认知变化,以及更长的病程。
Ehrlich说:"微生物组的改变表明,在运动症状出现之前,疾病就已经在进展。"
饮食质量与微生物组模式相关,饮食评分较差以及水果和蔬菜摄入量较低的情况在具有更多帕金森病样微生物组变化的个体中观察到。
Ehrlich指出,这种关联可能表明通过适当的饮食可以减轻风险。
他说:"这为预防帕金森病开辟了途径,通过识别高风险个体并提供营养建议来降低风险。它还为通过适当的营养干预减缓疾病进展开辟了途径。"
Ehrlich承认该研究的局限性,包括其横断面设计和无法确定因果关系,但他表示,这些发现仍然为进一步了解肠道微生物组组成与帕金森病风险之间的关系提供了深入见解。
他说:"仅仅知道微生物组的改变与患者疾病的进展以及健康人群向疾病发展的进展密切相关,就可能鼓励神经科医生建议患者进行微生物组分析并与营养师进行咨询。"
纽约市迈克尔·J·福克斯帕金森病研究基金会的Rachel Dolhun博士告诉《Medscape医学新闻》,多项研究一致显示帕金森病患者与非患者之间的肠道微生物组存在差异。然而,目前尚不清楚这些变化是否在病因中起作用、是否促进疾病发展,或者是否是由疾病本身引起的。
Dolhun表示,微生物组在个体之间差异很大,她没有参与这项研究。
她指出,微生物组受多种因素影响,包括饮食、环境、潜在健康状况和药物,并强调这种变异性代表了当前分析的一个关键局限性。
尽管面临这些挑战,Dolhun表示,这些发现反映了该领域向了解帕金森病最早生物学阶段的重要转变。
她说,微生物组分析尚未准备好用于临床,但这是一个有前景的领域,未来可能发挥重要作用。
Dolhun指出,未来纵向研究对于确定微生物组特征是否能可靠预测疾病发作以及它们如何随时间演变至关重要。
她说:"我们对这种联系了解得越多,就越能够个性化我们的医学、诊断和治疗。"
该研究得到了医学研究委员会和迈克尔·J·福克斯帕金森病研究基金会的Aligning Science Across Parkinson's项目的支持。研究作者的披露信息可在原始研究出版物中找到。Dolhun是迈克尔·J·福克斯基金会的首席医学顾问。
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