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El diagnóstico temprano del temblor esencial (TE) puede ser un desafío, especialmente cuando se distingue de los controles sanos (CS) y la enfermedad de Parkinson (EP). Recientemente, el análisis de muestras de heces para la microbiota intestinal y sus metabolitos ha proporcionado nuevos métodos para el descubrimiento de nuevos biomarcadores de enfermedades neurodegenerativas. Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como el principal metabolito de la flora intestinal, se reducen en las heces en la EP. Sin embargo, los AGCC fecales nunca se han estudiado en el TE. Nuestro objetivo fue investigar los niveles fecales de AGCC en el TE, evaluar su relación con los síntomas clínicos y la microbiota intestinal, y determinar su capacidad diagnóstica potencial. Los AGCC fecales y la microbiota intestinal se midieron en 37 TE, 37 nuevos EP y 35 CS. El estreñimiento, la disfunción autonómica y la gravedad del temblor se evaluaron mediante escalas. Los niveles fecales de propionato, butirato e isobutirato fueron menores en el TE que en el EP. Una combinación de ácidos propiónico, butírico e isobutírico distinguió ET de HC con un AUC de 0,751 (IC del 95 %: 0,634–0,867). Los niveles fecales de ácido isovalérico e isobutírico fueron menores en ET que en PD. El ácido isovalérico y el ácido isobutírico discriminan entre ET y PD con un AUC de 0,743 (IC del 95 %: 0,629–0,857). El propionato fecal se asocia inversamente con el estreñimiento y la disfunción autonómica. El ácido isobutírico y el ácido isovalérico se relacionan inversamente con la gravedad del temblor. La disminución de los SCFA fecales se asoció con una disminución de la abundancia de Faecalibacterium y Streptobacterium en el ET. Por lo tanto, el contenido de SCFA en heces disminuye en ET y se asocia con la gravedad del cuadro clínico y los cambios en la microbiota intestinal. El propionato, butirato, isobutirato e isovalerato fecales pueden ser posibles biomarcadores diagnósticos y de diagnóstico diferencial para la ET.
El temblor esencial (TE) es un trastorno neurodegenerativo crónico y progresivo que se caracteriza principalmente por temblor de las extremidades superiores, que también puede afectar otras partes del cuerpo, como la cabeza, las cuerdas vocales y las extremidades inferiores 1 . Las características clínicas del TE incluyen no solo síntomas motores, sino también algunos signos no motores, incluida la enfermedad gastrointestinal 2 . Se han realizado numerosos estudios para examinar las características patológicas y fisiológicas del temblor esencial, pero no se han identificado mecanismos fisiopatológicos claros3,4; Estudios recientes sugieren que la disfunción del eje microbiota-intestino-cerebro puede contribuir a las enfermedades neurodegenerativas, y existe una creciente evidencia de un posible vínculo bidireccional entre la microbiota intestinal y las enfermedades neurodegenerativas5,6. En particular, en un informe de caso, el trasplante de microbiota fecal mejoró tanto el temblor esencial como el síndrome del intestino irritable en un paciente, lo que puede indicar una estrecha relación entre la microbiota intestinal y el temblor esencial. Además, también encontramos cambios específicos en la microbiota intestinal en pacientes con ET, lo que respalda firmemente el importante papel de la disbiosis intestinal en la ET8.
En cuanto a la disbiosis intestinal en enfermedades neurodegenerativas, la EP es la más estudiada5. Una microbiota desequilibrada puede aumentar la permeabilidad intestinal y activar la glía intestinal, lo que lleva a alfa-sinucleinopatías9,10,11. La EP y la TE comparten algunas características comunes, como la frecuencia similar de temblor en pacientes con TE y EP, el temblor de reposo superpuesto (temblor típico en la EP) y el temblor postural (que se encuentra principalmente en pacientes con TE), lo que dificulta su distinción. etapas tempranas 12. Por lo tanto, necesitamos urgentemente abrir una ventana útil para diferenciar entre TE y EP. En este contexto, estudiar la disbiosis intestinal específica y los cambios de metabolitos asociados en la TE e identificar sus diferencias con la EP pueden convertirse en biomarcadores potenciales para el diagnóstico y el diagnóstico diferencial de la TE.
Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) son los principales metabolitos producidos por la fermentación bacteriana intestinal de la fibra dietética y se cree que desempeñan un papel crítico en las interacciones intestino-cerebro13,14. Los AGCC son absorbidos por las células del colon y transportados al hígado a través del sistema venoso portal, y algunos AGCC entran en la circulación sistémica. Los AGCC tienen efectos locales en el mantenimiento de la integridad de la barrera intestinal y en la promoción de la inmunidad innata en la mucosa intestinal15. También tienen efectos a largo plazo en la barrera hematoencefálica (BHE) al estimular las proteínas de unión estrecha y activar las neuronas al estimular los receptores acoplados a proteína G (GPCR) para cruzar la BHE16. El acetato, el propionato y el butirato son los AGCC más abundantes en el colon. Estudios previos han demostrado niveles fecales disminuidos de ácidos acético, propiónico y butírico en pacientes con enfermedad de Parkinson17. Sin embargo, nunca se han estudiado los niveles fecales de AGCC en pacientes con TE.
Por lo tanto, nuestro estudio tuvo como objetivo identificar cambios específicos en los ácidos grasos de cadena corta fecales (AGCC) en pacientes con TE y sus diferencias con respecto a los pacientes con EP, evaluar la relación de los AGCC fecales con los síntomas clínicos de TE y la microbiota intestinal, así como determinar la posible utilidad diagnóstica y el diagnóstico diferencial de las muestras fecales. KZhK. Para abordar los factores de confusión asociados con los fármacos anti-EP, seleccionamos pacientes con enfermedad de Parkinson de reciente inicio como controles.
Las características demográficas y clínicas de los 37 TE, 37 PD y 35 HC se resumen en la Tabla 1. Los TE, PD y HC fueron emparejados por edad, sexo e IMC. Los tres grupos también tuvieron proporciones similares de tabaquismo, consumo de alcohol y consumo de café y té. La puntuación de Wexner (P = 0,004) y la puntuación HAMD-17 (P = 0,001) del grupo PD fueron más altas que las del grupo HC, y la puntuación HAMA (P = 0,011) y la puntuación HAMD-17 (P = 0,011) del grupo TE fueron más altas que las del grupo HC. La evolución de la enfermedad en el grupo TE fue significativamente más larga que en el grupo PD (P < 0,001).
Hubo diferencias significativas en los niveles fecales de ácido propiónico fecal (P = 0,023), ácido acético (P = 0,039), ácido butírico (P = 0,020), ácido isovalérico (P = 0,045) y ácido isobutírico (P = 0,015). En un análisis post hoc adicional, los niveles de ácido propiónico (P = 0,023), ácido butírico (P = 0,007) y ácido isobutírico (P = 0,040) en el grupo ET fueron significativamente menores que los del grupo HC. Los pacientes con ET tuvieron niveles más bajos de isovalerato (P = 0,014) e isobutirato (P = 0,005) que los pacientes con EP. Además, los niveles de ácido propiónico fecal (P = 0,013), ácido acético (P = 0,016) y ácido butírico (P = 0,041) fueron menores en los pacientes con EP que en los pacientes con CC (Fig. 1 y Tabla Suplementaria 1).
ag representa una comparación de grupos de ácido propiónico, ácido acético, ácido butírico, ácido isovalérico, ácido valérico, ácido caproico y ácido isobutírico, respectivamente. Se observaron diferencias significativas en los niveles fecales de ácido propiónico, ácido acético, ácido butírico, ácido isovalérico y ácido isobutírico entre los tres grupos. TE temblor esencial, enfermedad de Parkinson, control sano de HC, AGCC. Las diferencias significativas se indican mediante *P < 0,05 y **P < 0,01.
Considerando la diferencia en el curso de la enfermedad entre el grupo ET y el grupo PD, estudiamos 33 pacientes con PD temprana y 16 pacientes con ET (curso de la enfermedad <3 años) para una comparación adicional (Tabla Suplementaria 2). Los resultados mostraron que el contenido de ácido propiónico fecal de ET fue significativamente menor que el de HA (P = 0,015). La diferencia entre ET y HC para ácido butírico y ácido isobutírico no fue significativa, pero aún se observó una tendencia (P = 0,082). Los niveles de isobutirato fecal fueron significativamente menores en pacientes con ET en comparación con pacientes con PD (P = 0,030). La diferencia entre ET y PD de ácido isovalérico no fue significativa, pero aún hubo una tendencia (P = 0,084). El ácido propiónico (P = 0,023), ácido acético (P = 0,020) y ácido butírico (P = 0,044) fueron significativamente menores en pacientes con PD que en pacientes con HC. Estos resultados (Figura Suplementaria 1) son, en general, consistentes con los resultados principales. La diferencia en los resultados entre la muestra general y el subgrupo de pacientes de primera infancia podría deberse al menor tamaño de la muestra en este subgrupo, lo que resulta en una menor potencia estadística de los datos.
A continuación, examinamos si los niveles de SCFA fecales podían distinguir a los pacientes con TE de los pacientes con CU o PD. Según el análisis ROC, la diferencia en el AUC de los niveles de propionato fue de 0,668 (IC del 95 %: 0,538-0,797), lo que permitió distinguir a los pacientes con TE de los HC. Los pacientes con TE y GC se pudieron distinguir por los niveles de butirato con un AUC de 0,685 (IC del 95 %: 0,556-0,814). Las diferencias en los niveles de ácido isobutírico pueden distinguir a los pacientes con TE de los HC con un AUC de 0,655 (IC del 95 %: 0,525-0,786). Al combinar los niveles de propionato, butirato e isobutirato, se obtuvo un AUC más alto de 0,751 (IC del 95 %: 0,634-0,867) con una sensibilidad del 74,3 % y una especificidad del 72,9 % (Fig. 2a). Para diferenciar entre pacientes con TE y EP, el AUC para los niveles de ácido isovalérico fue de 0,700 (IC del 95 %: 0,579-0,822) y para los niveles de ácido isobutírico fue de 0,718 (IC del 95 %: 0,599-0,836). La combinación de los niveles de ácido isovalérico y ácido isobutírico tuvo un AUC más alto de 0,743 (IC del 95 %: 0,629-0,857), una sensibilidad del 74,3 % y una especificidad del 62,9 % (Fig. 2b). Además, examinamos si los niveles de SCFA en las heces de pacientes con enfermedad de Parkinson diferían de los controles. Según el análisis ROC, el AUC para identificar a los pacientes con EP con base en las diferencias en los niveles de ácido propiónico fue de 0,687 (IC del 95 %: 0,559-0,814), con una sensibilidad del 68,6 % y una especificidad del 68,7 %. Las diferencias en los niveles de acetato pueden distinguir a los pacientes con EP de los HC, con un AUC de 0,674 (IC del 95 %: 0,542-0,805). Los pacientes con EP se pueden diferenciar de los UC únicamente por los niveles de butirato, con un AUC de 0,651 (IC del 95 %: 0,515-0,787). Al combinar los niveles de propionato, acetato y butirato, se obtuvo un AUC de 0,682 (IC del 95 %: 0,553-0,811) (Fig. 2c).
discriminación por parte de la Iglesia Ortodoxa Rusa contra ET y HC; b discriminación ROC contra ET y PD; c discriminación ROC contra PD y HC; temblor esencial de ET, enfermedad de Parkinson, control de HC saludable, SCFA.
En pacientes con TE, el nivel de ácido isobutírico fecal se correlacionó negativamente con la puntuación FTM (r = -0,349, P = 0,034), y el nivel de ácido isovalérico fecal se correlacionó negativamente con la puntuación FTM (r = -0,421, P = 0,001) y la puntuación TETRAS. (r = -0,382, P = 0,020). En pacientes con TE y EP, los niveles de propionato fecal se correlacionaron negativamente con las puntuaciones SCOPA-AUT (r = -0,236, P = 0,043) (Fig. 3 y Tabla Suplementaria 3). No hubo correlación significativa entre el curso de la enfermedad y los SCFA ni en el grupo TE (P ≥ 0,161) ni en el grupo EP (P ≥ 0,246) (Tabla Suplementaria 4). En pacientes con EP, los niveles de ácido caproico fecal se correlacionaron positivamente con las puntuaciones de la escala MDS-UPDRS (r = 0,335; p = 0,042). En todos los participantes, los niveles de propionato fecal (r = -0,230; p = 0,016) y acetato (r = -0,210; p = 0,029) se correlacionaron negativamente con las puntuaciones de Wexner (fig. 3 y tabla complementaria 3).
Los niveles de ácido isobutírico fecal se correlacionaron negativamente con las puntuaciones FTM, el ácido isovalérico se correlacionó negativamente con las puntuaciones FTM y TETRAS, el ácido propiónico se correlacionó negativamente con las puntuaciones SCOPA-AUT, el ácido caproico se correlacionó positivamente con las puntuaciones MDS-UPDRS y el ácido propiónico se correlacionó negativamente con las puntuaciones FTM y TETRAS. TETRAS y el ácido acético se correlacionaron negativamente con la puntuación de Wexner. Versión patrocinada por la Asociación MDS-UPDRS de la Escala Unificada de Calificación de la Enfermedad de Parkinson, Mini-Examen del Estado Mental MMSE, Escala de Calificación de Depresión de Hamilton HAMD-17, 17 ítems, Escala de Calificación de Ansiedad de Hamilton HAMA, Estadios HY Hoehn y Yahr, SCFA, Escala de Resultados de Síntomas Autonómicos de la Enfermedad de Parkinson SCOPA – AUT, Escala de Calificación de Temblor Clínico Fana-Tolosa-Marin FTM, Escala de Calificación de Temblor Esencial del Grupo de Investigación TETRAS (TRG). Las diferencias significativas se indican mediante *P < 0,05 y **P < 0,01.
Exploramos más a fondo la naturaleza discriminatoria de la microbiota intestinal mediante el análisis LEfSE y seleccionamos el nivel de datos de abundancia relativa de género para su posterior análisis. Se realizaron comparaciones entre ET y HC, y entre ET y PD. Posteriormente, se realizó un análisis de correlación de Spearman sobre la abundancia relativa de la microbiota intestinal y los niveles de AGCC fecales en los dos grupos de comparación.
Faecalibacterium (correlacionada con ácido butírico, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (correlacionada con ácido butírico, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (correlacionada con ácido propiónico, r = 0,327) estuvieron presentes en el análisis de ET y CA., P = 0,005; correlacionado con ácido butírico, r = 0,374, P = 0,001; correlaciona con ácido isobutírico, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (correlaciona con ácido propiónico, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (correlaciona con propionato, r = 0,249, P = 0,035) y Candidatus Arthromitus (correlaciona con ácido isobutírico, r = 0,302, P = 0,010) disminuye en ET y se correlaciona positivamente con los niveles de SCFA fecales. Sin embargo, la abundancia de Stenotropomonas aumentó en ET y se correlacionó negativamente con los niveles de isobutirato fecal (r = -0,250, P = 0,034). Después del ajuste de FDR, solo la correlación entre Faecalibacterium, Catenibacter y SCFA permaneció significativa (P ≤ 0,045) (Fig. 4 y Tabla suplementaria 5).
Análisis de correlación de ET y HC. Tras el ajuste por FDR, se observó una reducción en la abundancia de Faecalibacterium (asociada positivamente con butirato) y Streptobacterium (asociada positivamente con propionato, butirato e isobutirato) en ET y una asociación positiva con los niveles de AGCC fecales. b Análisis de correlación de ET y EP. Tras el ajuste por FDR, no se encontraron asociaciones significativas. ET temblor esencial, enfermedad de Parkinson, control sano de HC, AGCC. Las diferencias significativas se indican mediante *P < 0,05 y **P < 0,01.
Al analizar la ET frente a la PD, se observó un aumento de Clostridium trichophyton en la ET y una correlación con el ácido isovalérico fecal (r = -0,238, P = 0,041) y el ácido isobutírico (r = -0,257, P = 0,027). Tras el ajuste de FDR, ambos valores se mantuvieron significativos (P ≥ 0,295) (Figura 4 y Tabla Suplementaria 5).
Este estudio exhaustivo examina los niveles de AGCC fecales y los correlaciona con cambios en la microbiota intestinal y la gravedad de los síntomas en pacientes con TE, en comparación con pacientes con CU y EP. Se observó una reducción en los niveles de AGCC fecales en pacientes con TE, lo que se asoció con la gravedad clínica y cambios específicos en la microbiota intestinal. Los niveles fecales acumulados de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) diferencian la TE de la GC y la EP.
En comparación con los pacientes con GC, los pacientes con TE tienen niveles fecales más bajos de ácidos propiónico, butírico e isobutírico. La combinación de ácidos propiónico, butírico e isobutírico distinguió a TE y HC con un AUC de 0,751 (IC del 95 %: 0,634-0,867), una sensibilidad del 74,3 % y una especificidad del 72,9 %, lo que indica su uso como biomarcadores diagnósticos para el papel potencial de la TE. Un análisis posterior mostró que los niveles de ácido propiónico fecal se correlacionaron negativamente con la puntuación de Wexner y la puntuación SCOPA-AUT. Los niveles de ácido isobutírico fecal se correlacionaron inversamente con las puntuaciones de FTM. Por otro lado, una disminución en los niveles de butirato en la TE se asoció con una disminución en la abundancia de la microbiota productora de AGCC, Faecalibacterium y Categorybacter. Además, las reducciones en la abundancia de Catenibacter en ET también se asociaron con reducciones en los niveles de ácido propiónico e isobutírico fecal.
La mayoría de los SCFA producidos en el colon son absorbidos por los colonocitos principalmente a través de transportadores monocarboxilato dependientes de H+ o dependientes de sodio. Los ácidos grasos de cadena corta absorbidos se utilizan como fuente de energía para los colonocitos, mientras que los que no se metabolizan en los colonocitos se transportan a la circulación portal 18 . Los SCFA pueden influir en la motilidad intestinal, mejorar la función de la barrera intestinal e influir en el metabolismo y la inmunidad del huésped19. Previamente se encontró que las concentraciones fecales de butirato, acetato y propionato se redujeron en pacientes con EP en comparación con los HC17, lo cual es consistente con nuestros resultados. Nuestro estudio encontró una disminución en los SCFA en pacientes con TE, pero se sabe poco sobre el papel de los SCFA en la patología de la TE. El butirato y el propionato pueden unirse a los GPCR e influir en la señalización dependiente de GPCR, como la señalización de MAPK y NF-κB20. El concepto básico del eje intestino-cerebro es que los SCFA secretados por los microbios intestinales pueden influir en la señalización del huésped, influyendo así en la función intestinal y cerebral. Debido a que el butirato y el propionato tienen potentes efectos inhibidores sobre la actividad de la histona desacetilasa (HDAC)21 y el butirato también puede actuar como un ligando para factores de transcripción, tienen amplios efectos sobre el metabolismo, la diferenciación y la proliferación del huésped, principalmente debido a su influencia en la regulación génica22. Con base en la evidencia de SCFA y enfermedades neurodegenerativas, el butirato se considera un candidato terapéutico debido a su capacidad para corregir la actividad alterada de HDAC, que puede mediar la muerte de neuronas dopaminérgicas en la EP23,24,25. Los estudios en animales también han demostrado la capacidad del ácido butírico para prevenir la degeneración de las neuronas dopaminérgicas y mejorar los trastornos del movimiento en modelos de EP26,27. Se ha descubierto que el ácido propiónico limita las respuestas inflamatorias y protege la integridad de la BHE28,29. Estudios han demostrado que el ácido propiónico promueve la supervivencia de neuronas dopaminérgicas en respuesta a toxicidad por rotenona en modelos de EP 30 y que la administración oral de ácido propiónico rescata pérdida de neuronas dopaminérgicas y déficits motores en ratones con EP 31. Se sabe poco sobre la función del ácido isobutírico. Sin embargo, un estudio reciente encontró que la colonización de ratones con B. ovale aumentó el contenido intestinal de SCFA (incluyendo acetato, propionato, isobutirato e isovalerato) y la concentración intestinal de GABA, destacando que se ha establecido un vínculo entre la microbiota intestinal y SCFA intestinal. concentraciones de neurotransmisores32. En ET, cambios patológicos anormales en el cerebelo incluyen cambios en axones y dendritas de células de Purkinje, desplazamiento y pérdida de células de Purkinje, cambios en axones de células en cesta, anormalidades en conexiones de fibras ascendentes con distribución de células de Purkinje y cambios en receptores de GABA en el hueso dentado. núcleos, lo que conduce a una disminución de la producción GABAérgica del cerebelo3,4,33. Aún no está claro si los AGCC están asociados con la neurodegeneración de las células de Purkinje y la disminución de la producción de GABA cerebeloso. Nuestros resultados sugieren una fuerte asociación entre los AGCC y la TE, pero el diseño transversal del estudio no permite concluir sobre la relación causal entre los AGCC y el proceso patológico de la TE. Se necesitan más estudios longitudinales de seguimiento, incluyendo mediciones seriadas de AGCC fecales, así como estudios en animales que examinen los mecanismos.
Se cree que los AGCC estimulan la contractilidad del músculo liso colónico34. La falta de AGCC empeora los síntomas de estreñimiento, y la suplementación con AGCC puede mejorarlos (PD35). Nuestros resultados también indican una asociación significativa entre la disminución del contenido de AGCC en heces y el aumento del estreñimiento y la disfunción autonómica en pacientes con TE. Un informe de caso reveló que el trasplante de microbiota mejoró tanto el temblor esencial como el síndrome del intestino irritable en el paciente 7, lo que sugiere una estrecha relación entre la microbiota intestinal y la TE. Por lo tanto, creemos que los AGCC y la microbiota fecal pueden influir en la motilidad intestinal del huésped y la función del sistema nervioso autónomo.
El estudio encontró que los niveles disminuidos de SCFA fecales en ET se asociaron con una abundancia disminuida de Faecalibacterium (asociado con butirato) y Streptobacterium (asociado con propionato, butirato e isobutirato). Después de la corrección de FDR, esta relación sigue siendo significativa. Faecalibacterium y Streptobacterium son microorganismos productores de SCFA. Se sabe que Faecalibacterium es un microorganismo productor de butirato36, mientras que los principales productos de la fermentación de Catenibacter son acetato, butirato y ácido láctico37. Faecalibacterium se detectó en el 100% de los grupos ET y HC; la abundancia relativa mediana del grupo ET fue del 2,06% y la del grupo HC fue del 3,28% (LDA 3,870). La categoría bacteria se detectó en el 21,6% (8/37) del grupo HC y solo en 1 muestra del grupo ET (1/35). La disminución e indetectabilidad de estreptobacterias en ET también puede indicar una correlación con la patogenicidad de la enfermedad. La abundancia relativa media de especies de Catenibacter en el grupo HC fue del 0,07 % (LDA 2,129). Además, las bacterias del ácido láctico se asociaron con cambios en el butirato fecal (P = 0,016, P = 0,096 después del ajuste de FDR), y el candidato a artritis se asoció con cambios en el isobutirato (P = 0,016, P = 0,072 después del ajuste de FDR). Después de la corrección de FDR, solo permanece la tendencia de correlación, que no es estadísticamente significativa. También se sabe que los lactobacilos son productores de SCFA (ácido acético, ácido propiónico, ácido isobutírico, ácido butírico) 38 y Candidatus Arthromitus es un inductor específico de la diferenciación de células T helper 17 (Th17), con Th1/2 y Tregs asociados con el equilibrio inmunitario /Th1739. . Un estudio reciente sugiere que los niveles elevados de pseudoartritis fecal pueden contribuir a la inflamación colónica, disfunción de la barrera intestinal e inflamación sistémica 40 . Los niveles de Clostridium trichoides aumentaron en ET en comparación con PD. Se encontró que la abundancia de Clostridium trichoides estaba correlacionada negativamente con el ácido isovalérico y el ácido isobutírico. Después del ajuste de FDR, ambos permanecieron significativos (P ≥ 0,295). Clostridium pilosum es una bacteria que se sabe que está asociada con la inflamación y puede contribuir a la disfunción de la barrera intestinal41. Nuestro estudio anterior informó cambios en la microbiota intestinal de pacientes con ET8. Aquí también informamos cambios en SCFA en ET e identificamos una asociación entre la disbiosis intestinal y los cambios en SCFA. Los niveles disminuidos de SCFA están estrechamente asociados con la disbiosis intestinal y la gravedad del temblor en ET. Nuestros resultados sugieren que el eje intestino-cerebro puede desempeñar un papel importante en la patogénesis de ET, pero se necesitan más estudios en modelos animales.
En comparación con los pacientes con EP, los pacientes con TE tienen niveles más bajos de ácidos isovalérico e isobutírico en sus heces. La combinación de ácido isovalérico y ácido isobutírico identificó TE en EP con un AUC de 0,743 (IC del 95 %: 0,629-0,857), sensibilidad del 74,3 % y especificidad del 62,9 %, lo que sugiere su posible papel como biomarcadores en el diagnóstico diferencial de TE. Los niveles de ácido isovalérico fecal se correlacionaron inversamente con las puntuaciones FTM y TETRAS. Los niveles de ácido isobutírico fecal se correlacionaron inversamente con las puntuaciones FTM. La disminución de los niveles de ácido isobutírico se asoció con una disminución de la abundancia de catobacterias. Se sabe poco sobre las funciones del ácido isovalérico y el ácido isobutírico. Un estudio previo mostró que la colonización de ratones con B. ovale aumentó la cantidad de SCFA intestinales (incluidos acetato, propionato, isobutirato e isovalerato) y las concentraciones intestinales de GABA, lo que destaca el vínculo intestinal entre la microbiota y las concentraciones intestinales de SCFA/neurotransmisores32. Curiosamente, los niveles de ácido isobutírico observados fueron similares entre los grupos PD y HC, pero difirieron entre los grupos ET y PD (o HC). El ácido isobutírico pudo distinguir entre ET y PD con un AUC de 0,718 (IC del 95 %: 0,599-0,836) e identificar ET y NC con un AUC de 0,655 (IC del 95 %: 0,525-0,786). Además, los niveles de ácido isobutírico se correlacionan con la gravedad del temblor, lo que refuerza aún más su asociación con ET. La cuestión de si el ácido isobutírico oral puede reducir la gravedad del temblor en pacientes con ET merece más estudio.
Por lo tanto, el contenido de AGCC fecales se reduce en pacientes con TE y se asocia con la gravedad clínica de la TE y con cambios específicos en la microbiota intestinal. El propionato, el butirato y el isobutirato fecales pueden ser biomarcadores diagnósticos de la TE, mientras que el isobutirato y el isovalerato pueden ser biomarcadores diagnósticos diferenciales de la TE. Los cambios en el isobutirato fecal pueden ser más específicos de la TE que los cambios en otros AGCC.
Nuestro estudio presenta varias limitaciones. En primer lugar, los patrones dietéticos y las preferencias alimentarias pueden influir en la expresión de la microbiota; se necesitan muestras de estudio más amplias en diferentes poblaciones, y estudios futuros deberían introducir encuestas dietéticas exhaustivas y sistemáticas, como cuestionarios de frecuencia alimentaria. En segundo lugar, el diseño transversal del estudio impide extraer conclusiones sobre una relación causal entre los AGCC y el proceso patológico de la TE. Se necesitan más estudios de seguimiento a largo plazo con mediciones seriadas de AGCC fecales. En tercer lugar, la capacidad diagnóstica y el diagnóstico diferencial de los niveles de AGCC fecales deben validarse utilizando muestras independientes de TE, HC y PD. En el futuro, se deberían analizar más muestras de heces independientes. Finalmente, los pacientes con PD de nuestra cohorte presentaron una duración de la enfermedad significativamente menor que los pacientes con TE. Emparejamos principalmente a los pacientes con TE, PD y HC por edad, sexo e IMC. Dada la diferencia en la evolución de la enfermedad entre el grupo con TE y el grupo con PD, también estudiamos a 33 pacientes con PD temprana y 16 pacientes con TE (duración de la enfermedad ≤3 años) para realizar comparaciones adicionales. Las diferencias intergrupales en los AGCC fueron, en general, consistentes con nuestros datos primarios. Además, no se encontró correlación entre la duración de la enfermedad y los cambios en los niveles de SCFA. Sin embargo, en el futuro, sería recomendable reclutar pacientes con EP y TE en una etapa temprana y con una duración de la enfermedad más corta para completar la validación en una muestra más amplia.
El protocolo del estudio fue aprobado por el Comité de Ética del Hospital Ruijin, afiliado a la Facultad de Medicina de la Universidad Jiao Tong de Shanghái (RHEC2018-243). Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes.
Entre enero de 2019 y diciembre de 2022, se incluyeron en este estudio 109 sujetos (37 TE, 37 PD y 35 HC) de la Clínica del Centro de Trastornos del Movimiento del Hospital Ruijin, afiliado a la Facultad de Medicina de la Universidad Jiao Tong de Shanghái. Los criterios fueron: (1) edad de 25 a 85 años; (2) los pacientes con TE fueron diagnosticados según los criterios 42 del Grupo de Trabajo de SMD y los de PD fueron diagnosticados según los criterios 43 de SMD; (3) todos los pacientes no tomaban fármacos anti-PD antes de la recolección de muestras en la silla. (4) El grupo TE tomó solo β-bloqueantes o ningún fármaco relacionado antes de la recolección de muestras de heces. También se seleccionaron HC emparejados por edad, sexo e índice de masa corporal (IMC). Los criterios de exclusión fueron: (1) vegetarianos, (2) mala nutrición, (3) enfermedades crónicas del tracto gastrointestinal (incluyendo enfermedad inflamatoria intestinal, úlceras gástricas o duodenales), (4) enfermedades crónicas graves (incluyendo tumores malignos), insuficiencia cardíaca, insuficiencia renal, enfermedades hematológicas), (5) Historial de cirugía gastrointestinal mayor, (6) Consumo crónico o regular de yogur, (7) Uso de cualquier probiótico o antibiótico durante 1 mes, (8) Uso crónico de corticosteroides, inhibidores de la bomba de protones, estatinas, metformina, inmunosupresores o medicamentos contra el cáncer y (9) deterioro cognitivo grave que interfiere con los ensayos clínicos.
Todos los sujetos proporcionaron información sobre su historia clínica, peso y altura para calcular el IMC, y se sometieron a un examen neurológico y una evaluación clínica como la Escala de calificación de ansiedad de Hamilton (HAMA) 44 puntuación de ansiedad, la Escala de calificación de depresión de Hamilton-17 (HAMD-17) 45. depresión, gravedad del estreñimiento utilizando la Escala de estreñimiento de Wexner 46 y la Escala de heces de Bristol 47 y el rendimiento cognitivo utilizando el Mini-Examen del estado mental (MMSE) 48. La Escala para la evaluación de los síntomas autónomos de la enfermedad de Parkinson (SCOPA-AUT) 49 examinó la disfunción autónoma en pacientes con TE y EP. La Escala de calificación de temblor clínico de Fana-Tolos-Marin (FTM) y la Escala de calificación de temblor esencial (TETRAS) 50 El Grupo de estudio del temblor (TRG) 50 se examinó en pacientes con TE; la Escala de calificación de la enfermedad de Kinson (MDS-), patrocinada por la Asociación Unida de la enfermedad de Parkinson; Se examinaron las versiones 51 de UPDRS y 52 de Hoehn y Yahr (HY).
A cada participante se le pidió que recolectara una muestra de heces por la mañana utilizando un recipiente para heces. Transfirió los recipientes a hielo y los conservó a -80 °C antes de procesarlos. El análisis de AGCC se realizó según las operaciones rutinarias de Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. Se recogieron 400 mg de muestras fecales frescas de cada sujeto y se analizaron utilizando AGCC tras su molienda y sonicación. Los AGCC seleccionados en heces se analizaron mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) y cromatografía líquida-MS en tándem (LC-MS/MS).
Se extrajo ADN de muestras de 200 mg con el kit QIAamp® Fast DNA Stool Mini (QIAGEN, Hilden, Alemania), siguiendo las instrucciones del fabricante. La composición microbiana se determinó secuenciando el gen ARNr 16S en ADN aislado de heces, amplificando la región V3-V4. El ADN se analizó analizando la muestra en un gel de agarosa al 1,2%. La amplificación del gen ARNr 16S mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se realizó con cebadores bacterianos universales (357 F y 806 R) y una biblioteca de amplicones de dos pasos construida en la plataforma Novaseq.
Las variables continuas se expresan como media ± desviación estándar, y las variables categóricas se expresan como números y porcentajes. Utilizamos la prueba de Levene para probar la homogeneidad de las varianzas. Las comparaciones se realizaron utilizando pruebas t de dos colas o análisis de varianza (ANOVA) si las variables se distribuyeron normalmente, y pruebas U de Mann-Whitney no paramétricas si se violaron los supuestos de normalidad u homocedasticidad. Utilizamos el área bajo la curva ROC (AUC) para cuantificar el rendimiento diagnóstico del modelo y examinar la capacidad de SCFA para distinguir a los pacientes con TE de aquellos con HC o PD. Para examinar la relación entre SCFA y la gravedad clínica, utilizamos el análisis de correlación de Spearman. El análisis estadístico se realizó utilizando el software SPSS (versión 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) con el nivel de significancia (incluyendo el valor P y FDR-P) establecido en 0,05 (bilateral).
Las secuencias 16 S se analizaron utilizando una combinación de software Trimmomatic (versión 0.35), Flash (versión 1.2.11), UPARSE (versión v8.1.1756), mothur (versión 1.33.3) y R (versión 3.6.3). Los datos del gen ARNr 16S sin procesar se procesaron utilizando UPARSE para generar unidades taxonómicas operativas (OTU) con 97% de identidad. Las taxonomías se especificaron utilizando Silva 128 como base de datos de referencia. El nivel genérico de datos de abundancia relativa se seleccionó para un análisis posterior. El análisis discriminante lineal (LDA) análisis del tamaño del efecto (LEfSE) se utilizó para las comparaciones entre grupos (ET vs. HC, ET vs. PD) con un umbral α de 0,05 y un umbral del tamaño del efecto de 2,0. Los géneros discriminantes identificados por el análisis LEfSE se utilizaron además para el análisis de correlación de Spearman de SCFA.
Para obtener más información sobre el diseño del estudio, consulte el resumen del informe de investigación natural asociado con este artículo.
Los datos sin procesar de la secuenciación del gen 16S se almacenan en la base de datos BioProject del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI) (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc=SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Otros datos relevantes están disponibles para el autor correspondiente previa solicitud razonable, como colaboraciones científicas e intercambios académicos con proyectos de investigación completos. No se permite la transferencia de datos a terceros sin nuestro consentimiento.
Código fuente abierto únicamente con una combinación de Trimmomatic (versión 0.35), Flash (versión 1.2.11), UPARSE (versión v8.1.1756), mothur (versión 1.33.3) y R (versión 3.6.3), utilizando la configuración predeterminada o la sección "Método". Se puede proporcionar información aclaratoria adicional al autor correspondiente si se lo solicita razonablemente.
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