帕金森病是一种常见的进行性神经退行性疾病，通常表现为不自主颤抖、僵硬和缓慢运动。除了这些运动症状外，患者还经常经历一系列非运动问题，包括严重的肠道问题，如便秘、炎症和肠道通透性增加。
有趣的是，这些肠道问题可能在运动障碍出现前几十年就已显现，这引发了人们对肠道微生物组在理解、诊断甚至开发帕金森病新治疗方法中的潜在作用的兴趣。
多项研究检查了帕金森病患者的微生物组，一致显示其与健康微生物组存在差异。然而，由于研究方法和全球人口差异，研究结果往往有所不同。
尽管先前由Quadram研究所进行的一项荟萃分析结合数据识别了一些跨大陆的共同特征，但关于特定微生物组成帕金森病微生物组的具体共识仍然难以达成。
为了从肠道微生物组中找到可能有助于检测帕金森病的模式，研究人员越来越多地使用机器学习。这一领域的人工智能应用统计方法来识别和学习大型数据集，从而对新信息进行预测。
最近，Quadram研究所和EMBL的科学家们进行了一项重要研究，分析了近4,500个患者样本，揭示了帕金森病患者肠道微生物组的显著变化。这项发表在《自然通讯》上的研究提供了迄今为止对帕金森病肠道微生物组改变的最全面观察。通过使用来自全球22项研究的数据，研究团队识别出与帕金森病持续相关的特定类型细菌及其代谢活动。
与异生物质的有趣联系
其中最引人注目的发现之一是参与异生物质（如农药、溶剂和污染物等身体外部化学物质）生物转化的微生物途径的富集。
“在帕金森病患者的肠道微生物组中发现这种特征表明，微生物可能接触到了这些化合物。这些发现非常有趣，因为它们实际上与当前流行病学数据一致，表明暴露于这些化学物质可能会增加患帕金森病的风险，”该研究的第一作者Stefano Romano评论道，他在EMBL和Quadram研究所进行了这项研究。
KEGG功能在PD和对照组之间的丰度显著不同。来源：《自然通讯》（2025）。DOI: 10.1038/s41467-025-56829-3
这种富集的确切含义仍在探索中。“假设肠道微生物组的组成可能是由于接触这些化学物质而改变的。或者，微生物组分解这些化学物质是否会改变它们对大脑神经元的已知影响？这可能是保护作用，还是这个过程会增加这些化学物质的神经毒性？”该研究的资深作者Georg Zeller博士思考道，他目前在EMBL工作。
“需要更多的研究来了解肠道微生物如何转化这些化学物质的分子机制。”
超越化学分解：炎症和通透性
分析还揭示了与感染过程相关的病原菌标志物。这些可能促进炎症和肠道通透性的增加——或称为“渗漏”。受损的肠道屏障可能促进细菌产物和潜在有毒化合物（如异生物质）从肠道进入体内，甚至进入大脑和中枢神经系统。
然而，尚不清楚哪些异生物质导致了这种微生物组特征，也不能排除帕金森病药物作为观察到的效果的原因。此外，微生物组增强分解这些物质的能力的后果仍不清楚。
未来诊断和治疗的基础
这项大规模荟萃分析强调了结合多样化数据集和机器学习克服微生物组研究挑战的力量。虽然单个机器学习模型通常难以在不同研究中推广，但在多个研究数据上同时训练模型显著提高了其普遍识别帕金森病相关微生物组变化的能力。
“通过利用大量数据，我们提供了帕金森病肠道微生物组分类和功能特征的最新视图，这些特征与帕金森病稳健相关。”Romano博士评论道。
Quadram研究所的Arjan Narbad强调了更广泛的影响：“越来越多的证据表明肠道微生物组在帕金森病病因中的作用，但个体微生物组的变异使得很难确定最有可能参与疾病过程的特定微生物。结合使用机器学习和大规模宏基因组测序提供了诊断和治疗潜力的有希望的基础。”
这项研究为进一步研究个体肠道微生物组与帕金森病风险及潜在保护策略之间的复杂机制铺平了道路。
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