Gracias por visitar Nature.com. La versión de su navegador tiene compatibilidad limitada con CSS. Para obtener mejores resultados, le recomendamos usar una versión más reciente de su navegador (o desactivar el modo de compatibilidad en Internet Explorer). Mientras tanto, para garantizar la compatibilidad continua, mostramos el sitio sin estilos ni JavaScript.
El diagnóstico precoz del temblor esencial (TE) puede ser difícil, 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 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 potencial capacidad diagnóstica. Se midieron los AGCC fecales y la microbiota intestinal en 37 TE, 37 EP de reciente diagnóstico 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 más bajos en el TE que en los CS. Una combinación de ácidos propiónico, butírico e isobutírico diferenció el ET de los 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 el ET que en el PD. El ácido isovalérico e isobutírico discriminan entre el ET y el PD con un AUC de 0,743 (IC del 95%: 0,629–0,857). El propionato fecal está inversamente asociado con el estreñimiento y la disfunción autonómica. El ácido isobutírico e isovalérico están inversamente relacionados con la gravedad del temblor. La disminución de los AGCC fecales se asoció con una disminución en la abundancia de Faecalibacterium y Streptobacterium en el ET. Por lo tanto, el contenido de AGCC en las heces disminuye en el ET y está asociado con la gravedad del cuadro clínico y los cambios en la microbiota intestinal. El propionato, el butirato, el isobutirato y el isovalerato fecales podrían ser biomarcadores diagnósticos y de diagnóstico diferencial potenciales para el temblor esencial.
El temblor esencial (TE) es un trastorno neurodegenerativo crónico y progresivo caracterizado principalmente por temblor en 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, incluyendo 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 evidencia creciente de un posible vínculo bidireccional entre la microbiota intestinal y las enfermedades neurodegenerativas5,6. Cabe destacar que, 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 relación estrecha 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 conduce a alfa-sinucleinopatías9,10,11. La EP y el TE comparten algunas características comunes, como una frecuencia similar de temblor en pacientes con TE y EP, superposición del temblor en reposo (temblor típico en la EP) y temblor postural (que se encuentra principalmente en pacientes con TE), lo que dificulta distinguirlos en etapas tempranas12. Por lo tanto, necesitamos urgentemente abrir una ventana útil para diferenciar entre TE y EP. En este contexto, el estudio de la disbiosis intestinal específica y los cambios metabólicos asociados en el TE y la identificación de sus diferencias con la EP pueden convertirse en biomarcadores potenciales para el diagnóstico y el diagnóstico diferencial del 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 fundamental 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 promueven la inmunidad innata en la mucosa intestinal15. También tienen efectos a largo plazo en la barrera hematoencefálica (BHE) al estimular las proteínas de las uniones estrechas y activar las neuronas mediante la estimulación de los receptores acoplados a proteínas 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, los niveles fecales de AGCC nunca se han estudiado en pacientes con ET.
Por lo tanto, nuestro estudio tuvo como objetivo identificar cambios específicos en los AGCC fecales en pacientes con TE y sus diferencias con los pacientes con EP, evaluar la relación de los AGCC fecales con los síntomas clínicos de TE y la microbiota intestinal, así como determinar las capacidades diagnósticas y de diagnóstico diferencial potenciales de las muestras fecales. KZhK. Para abordar los factores de confusión asociados con los fármacos anti-EP, seleccionamos pacientes con enfermedad de Parkinson de inicio reciente como controles de enfermedad.
Las características demográficas y clínicas de los 37 ET, 37 PD y 35 HC se resumen en la Tabla 1. Los ET, PD y HC se emparejaron 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 ET fueron más altas que las del grupo HC. El curso de la enfermedad en el grupo ET fue significativamente más largo que en el grupo PD (P<0,001).
Hubo diferencias significativas en los niveles fecales de ácido propiónico (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 más bajos 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 PD. Además, los niveles de ácido propiónico fecal (P = 0,013), ácido acético (P = 0,016) y ácido butírico (P = 0,041) fueron más bajos en pacientes con EP que en pacientes con CC (Fig. 1 y Tabla suplementaria 1).
ag representa una comparación grupal 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. ET: temblor esencial, enfermedad de Parkinson, control sano (HC), SCFA. Las diferencias significativas se indican con *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 el ácido butírico y el 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 había una tendencia (P = 0,084). El ácido propiónico (P = 0,023), el ácido acético (P = 0,020) y el ácido butírico (P = 0,044) fueron significativamente menores en pacientes con PD que en pacientes HC. Estos resultados (Figura complementaria 1) son, en general, consistentes con los resultados principales. La diferencia entre los resultados de la muestra total y el subgrupo de pacientes en fase temprana podría deberse al menor tamaño de la muestra en el subgrupo, lo que resulta en una menor potencia estadística de los datos.
A continuación, examinamos si los niveles de AGCC 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 pudieron distinguirse 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 ET 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), sensibilidad del 74,3% y especificidad del 62,9% (Fig. 2b). Además, examinamos si los niveles de AGCC en las heces de pacientes con enfermedad de Parkinson diferían de los controles. Según el análisis ROC, el AUC para identificar pacientes con EP basado en 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 especificidad del 68,7%. Las diferencias en los niveles de acetato pueden distinguir a los pacientes con EP de los controles sanos con un AUC de 0,674 (IC del 95%: 0,542–0,805). Los pacientes con EP pueden diferenciarse de los controles sanos 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).
a) Discriminación por parte de la Iglesia Ortodoxa Rusa contra el temblor esencial (TE) y los controles sanos (CS); b) Discriminación de la ROC contra el TE y la enfermedad de Parkinson (EP); c) Discriminación de la ROC contra la EP y los CS; TE: temblor esencial, enfermedad de Parkinson, control sano (CS), SCFA.
En pacientes con ET, 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 ET 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 AGCC ni en el grupo de ET (P ≥ 0,161) ni en el grupo de EP (P ≥ 0,246) (Tabla suplementaria 4). En pacientes con EP, los niveles de ácido caproico fecal se correlacionaron positivamente con las puntuaciones 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 suplementaria 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. MDS-UPDRS Association sponsor version of the 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 and Yahr stages, SCFA, SCOPA – AUT Autonomic Symptom Outcome Scale, FTM Fana-Tolosa-Marin Clinical Tremor Rating Scale, TETRAS Research Group (TRG) Essential Tremor Rating Scale. Las diferencias significativas se indican con *P < 0,05 y **P < 0,01.
Exploramos con mayor profundidad la capacidad discriminatoria de la microbiota intestinal mediante el análisis LEfSE y seleccionamos el nivel de datos de abundancia relativa de género para un análisis posterior. Se realizaron comparaciones entre ET y HC, y entre ET y PD. Posteriormente, se llevó a cabo un análisis de correlación de Spearman sobre la abundancia relativa de la microbiota intestinal y los niveles de AGCC fecales en ambos grupos de comparación.
Faecalibacterium (correlacionado con ácido butírico, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (correlacionado con ácido butírico, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (correlacionado 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 está correlacionada positivamente con los niveles fecales de SCFA. Sin embargo, la abundancia de Stenotropomonas aumentó en ET y estuvo correlacionada negativamente con los niveles fecales de isobutirato (r = -0,250, P = 0,034). Después del ajuste FDR, solo la correlación entre Faecalibacterium, Catenibacter y SCFA se mantuvo significativa (P ≤ 0,045) (Fig. 4 y Tabla suplementaria 5).
Análisis de correlación de ET y HC. Tras el ajuste 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, asociada positivamente con los niveles fecales de SCFA. b Análisis de correlación de ET y EP. Tras el ajuste FDR, no se encontraron asociaciones significativas. ET: temblor esencial, enfermedad de Parkinson, control sano HC, SCFA. Las diferencias significativas se indican con *P < 0,05 y **P < 0,01.
Al analizar ET versus PD, se encontró que Clostridium trichophyton estaba aumentado en ET y se correlacionó con el ácido isovalérico fecal (r = -0,238, P = 0,041) y el ácido isobutírico (r = -0,257, P = 0,027). Después del ajuste FDR, ambos siguieron siendo significativos (P≥0,295) (Figura 4 y Tabla suplementaria 5).
Este estudio es exhaustivo y examina los niveles fecales de AGCC, correlacionándolos con los cambios en la microbiota intestinal y la gravedad de los síntomas en pacientes con TE, en comparación con pacientes con CU y EP. Observamos que los niveles fecales de AGCC se redujeron en pacientes con TE y se asociaron con la gravedad clínica y cambios específicos en la microbiota intestinal. Los niveles fecales acumulados de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) permiten diferenciar la TE de la GC y la EP.
En comparación con los pacientes con GC, los pacientes con ET tienen niveles fecales más bajos de ácidos propiónico, butírico e isobutírico. La combinación de ácidos propiónico, butírico e isobutírico diferenció ET y HC con un AUC de 0,751 (IC del 95%: 0,634–0,867), sensibilidad del 74,3% y especificidad del 72,9%, lo que indica su utilidad como biomarcadores diagnósticos para el posible papel de ET. Un análisis posterior mostró que los niveles fecales de ácido propiónico se correlacionaron negativamente con la puntuación de Wexner y la puntuación SCOPA-AUT. Los niveles fecales de ácido isobutírico se correlacionaron inversamente con las puntuaciones FTM. Por otro lado, una disminución en los niveles de butirato en ET se asoció con una disminución en la abundancia de microbiota productora de SCFA, Faecalibacterium y Categorybacter. Además, las reducciones en la abundancia de Catenibacter en ET también se asociaron con reducciones en los niveles fecales de ácido propiónico e isobutírico.
La mayoría de los AGCC producidos en el colon son captados por los colonocitos principalmente a través de transportadores de monocarboxilato dependientes de H+ o de sodio. Los ácidos grasos de cadena corta absorbidos se utilizan como fuente de energía para los colonocitos, mientras que aquellos que no se metabolizan en los colonocitos se transportan a la circulación portal 18. Los AGCC pueden influir en la motilidad intestinal, mejorar la función de la barrera intestinal e influir en el metabolismo y la inmunidad del huésped19. Se ha observado previamente que las concentraciones fecales de butirato, acetato y propionato se reducen en pacientes con EP en comparación con los HC17, lo cual es consistente con nuestros resultados. Nuestro estudio encontró una disminución de los AGCC en pacientes con TE, pero se sabe poco sobre el papel de los AGCC 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 MAPK y NF-κB20. El concepto básico del eje intestino-cerebro es que los AGCC 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 deacetilasa (HDAC)21 y el butirato también puede actuar como 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 los AGCC y las enfermedades neurodegenerativas, el butirato se considera un candidato terapéutico debido a su capacidad para corregir la actividad alterada de la HDAC, que puede mediar la muerte de las 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 BBB28,29. Estudios han demostrado que el ácido propiónico promueve la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas en respuesta a la toxicidad de la rotenona en modelos de EP 30 y que la administración oral de ácido propiónico rescata la pérdida de neuronas dopaminérgicas y los 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 AGCC (incluidos acetato, propionato, isobutirato e isovalerato) y la concentración intestinal de GABA, lo que destaca que se ha establecido un vínculo entre la microbiota intestinal y las concentraciones intestinales de AGCC de neurotransmisores32. En ET, los cambios patológicos anormales en el cerebelo incluyen cambios en los axones y dendritas de las células de Purkinje, desplazamiento y pérdida de células de Purkinje, cambios en los axones de las células de cesta, anomalías en las conexiones de las fibras ascendentes con la distribución de las células de Purkinje y cambios en los receptores de GABA en el hueso dentado. núcleos, lo que conduce a una disminución en la salida 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 el TE, pero el diseño del estudio transversal no permite ninguna conclusión sobre la relación causal entre los AGCC y el proceso de la enfermedad del TE; se necesitan más estudios de seguimiento longitudinal, 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 empeorará los síntomas del estreñimiento, y la suplementación con AGCC puede mejorarlos PD35. Nuestros resultados también indican una asociación significativa entre la disminución del contenido fecal de AGCC y el aumento del estreñimiento y la disfunción autonómica en pacientes con TE. Un informe de caso encontró que el trasplante de microbiota mejoró tanto el temblor esencial como el síndrome del intestino irritable en el paciente 7, lo que sugiere aún más una estrecha relación entre la microbiota intestinal y el TE. Por lo tanto, creemos que los AGCC/microbiota fecales pueden influir en la motilidad intestinal del huésped y la función del sistema nervioso autónomo.
El estudio encontró que los niveles disminuidos de AGCC fecales en ET se asociaron con una menor abundancia de Faecalibacterium (asociado con butirato) y Streptobacterium (asociado con propionato, butirato e isobutirato). Después de la corrección FDR, esta relación sigue siendo significativa. Faecalibacterium y Streptobacterium son microorganismos productores de AGCC. 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 ambos grupos ET y HC; la abundancia relativa mediana del grupo ET fue de 2,06% y la del grupo HC fue de 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 y la indetectabilidad de estreptobacterias en ET también pueden indicar una correlación con la patogenicidad de la enfermedad. La abundancia relativa mediana de especies de Catenibacter en el grupo HC fue de 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 FDR), y el candidato a artritis se asoció con cambios en el isobutirato (P=0,016, P=0,072 después del ajuste FDR). Después de la corrección FDR, solo permanece la tendencia de correlación, que no es estadísticamente significativa. También se sabe que los lactobacilos son productores de AGCC (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, la disfunción de la barrera intestinal y la inflamación sistémica 40. Los niveles de Clostridium trichoides aumentaron en ET en comparación con EP. Se encontró que la abundancia de Clostridium trichoides estaba correlacionada negativamente con el ácido isovalérico y el ácido isobutírico. Después del ajuste FDR, ambos permanecieron significativos (P≥0,295). Clostridium pilosum es una bacteria conocida por estar 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 los AGCC en ET e identificamos una asociación entre la disbiosis intestinal y los cambios en los AGCC. Los niveles disminuidos de AGCC 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 papel potencial 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 en los niveles de ácido isobutírico se asoció con una disminución en la abundancia de catobacterias. Se sabe poco sobre las funciones del ácido isovalérico y el ácido isobutírico. Un estudio previo demostró que la colonización de ratones con B. ovale aumentó la cantidad de AGCC intestinales (incluidos acetato, propionato, isobutirato e isovalerato) y las concentraciones de GABA intestinal, lo que resalta el vínculo intestinal entre la microbiota y las concentraciones de AGCC/neurotransmisores intestinales32. Curiosamente, los niveles de ácido isobutírico observados fueron similares entre los grupos de EP y HC, pero difirieron entre los grupos de TE y EP (o HC). El ácido isobutírico pudo distinguir entre TE y EP con un AUC de 0,718 (IC del 95%: 0,599–0,836) e identificar TE 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 el TE. La cuestión de si el ácido isobutírico oral puede reducir la gravedad del temblor en pacientes con TE merece un estudio más profundo.
Por lo tanto, el contenido de AGCC en las heces se reduce en pacientes con TE y se asocia con la gravedad clínica de la TE y cambios específicos en la microbiota intestinal. El propionato, butirato e isobutirato fecales podrían ser biomarcadores diagnósticos para la TE, mientras que el isobutirato y el isovalerato podrían ser biomarcadores diagnósticos diferenciales. Los cambios en el isobutirato fecal podrían ser más específicos para la TE que los cambios en otros AGCC.
Nuestro estudio tiene varias limitaciones. Primero, los patrones dietéticos y las preferencias alimentarias pueden influir en la expresión de la microbiota, se necesitan muestras de estudio más grandes en diferentes poblaciones, y los estudios futuros deberían incluir encuestas dietéticas completas y sistemáticas, como cuestionarios de frecuencia de consumo de alimentos. Segundo, el diseño de estudio transversal impide cualquier conclusión sobre una relación causal entre los AGCC y el proceso de la enfermedad de ET. Se necesitan más estudios de seguimiento a largo plazo con mediciones seriadas de AGCC fecales. Tercero, las capacidades de diagnóstico y diagnóstico diferencial de los niveles de AGCC fecales deben validarse utilizando muestras independientes de ET, HC y PD. Se deberían analizar más muestras de heces independientes en el futuro. Finalmente, los pacientes con PD en nuestra cohorte tuvieron una duración de la enfermedad significativamente más corta que los pacientes con ET. Principalmente emparejamos ET, PD y HC por edad, sexo e IMC. Dada la diferencia en el curso de la enfermedad entre el grupo de ET y el grupo de PD, también estudiamos a 33 pacientes con PD temprana y 16 pacientes con ET (duración de la enfermedad ≤3 años) para una comparación adicional. Las diferencias entre grupos en AGCC fueron generalmente consistentes con nuestros datos primarios. Además, no encontramos correlación entre la duración de la enfermedad y los cambios en los AGCC. Sin embargo, en el futuro, sería conveniente reclutar pacientes con EP y TE en una etapa temprana y con una menor duración de la enfermedad 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, 109 sujetos (37 ET, 37 EP 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, fueron incluidos en este estudio. Los criterios fueron: (1) edad 25–85 años, (2) los pacientes con ET fueron diagnosticados según los criterios del Grupo de Trabajo MDS 42 y los pacientes con EP fueron diagnosticados según los criterios MDS 43, (3) todos los pacientes no estaban tomando medicamentos anti-EP antes de la recolección de muestras. (4) El grupo ET tomó solo betabloqueantes o ningún medicamento 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 (incluidas la enfermedad inflamatoria intestinal, úlceras gástricas o duodenales), (4) enfermedades crónicas graves (incluidos tumores malignos), insuficiencia cardíaca, insuficiencia renal, enfermedades hematológicas) (5) antecedentes de cirugía gastrointestinal mayor, (6) consumo crónico o regular de yogur, (7) uso de probióticos o antibióticos durante 1 mes, (8) uso crónico de corticosteroides, inhibidores de la bomba de protones, estatinas, metformina, inmunosupresores o fármacos anticancerígenos y (9) deterioro cognitivo grave que interfiera con los ensayos clínicos.
Todos los sujetos proporcionaron historial médico, información de peso y altura para calcular el IMC, y se sometieron a un examen neurológico y evaluación clínica como la puntuación de ansiedad de la Escala de Calificación de Ansiedad de Hamilton (HAMA) 44, la puntuación de 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 rendimiento cognitivo utilizando el Examen Mini-Mental del Estado (MMSE) 48. La Escala para la Evaluación de Síntomas Autonómicos de la Enfermedad de Parkinson (SCOPA-AUT) 49 examinó la disfunción autonómica en pacientes con ET y EP. La Escala de Calificación Clínica de Temblor de Fana-Tolos-Marin (FTM) y la Escala de Calificación de Temblor Esencial (TETRAS) 50 The Tremor Study Group (TRG) 50 se examinaron en pacientes con ET; la Escala de Calificación de la Enfermedad de Kinson (MDS-), patrocinada por la Asociación Unida de la Enfermedad de Parkinson; Se examinaron la versión 51 de la UPDRS y la versión 52 de Hoehn y Yahr (HY).
Se solicitó a cada participante que recogiera una muestra de heces por la mañana utilizando un recipiente para la recolección de heces. Los recipientes se colocaron en hielo y se almacenaron a -80 °C antes de su procesamiento. El análisis de AGCC se realizó según los procedimientos habituales de Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. Se recogieron 400 mg de muestras fecales frescas de cada sujeto y se analizaron mediante AGCC tras la molienda y sonicación. Los AGCC seleccionados en las heces se analizaron mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) y cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS).
Se extrajo ADN de muestras de 200 mg utilizando el kit QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Alemania) según las instrucciones del fabricante. La composición microbiana se determinó mediante la secuenciación del gen 16S rRNA en el ADN aislado de las heces, amplificando la región V3-V4. Se analizó el ADN mediante electroforesis en gel de agarosa al 1,2%. La amplificación por PCR del gen 16S rRNA se realizó utilizando 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 como números y porcentajes. Utilizamos la prueba de Levene para evaluar la homogeneidad de las varianzas. Las comparaciones se realizaron mediante pruebas t de dos colas o análisis de varianza (ANOVA) si las variables presentaban una distribución normal, y pruebas U de Mann-Whitney no paramétricas si se incumplían 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 los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) para diferenciar a los pacientes con ET de aquellos con HC o EP. Para examinar la relación entre los AGCC y la gravedad clínica, utilizamos el análisis de correlación de Spearman. El análisis estadístico se realizó con el software SPSS (versión 22.0; SPSS Inc., Chicago, IL) con un nivel de significación (incluido el valor p y el FDR-P) de 0,05 (bilateral).
Las secuencias 16S se analizaron utilizando una combinación de los programas 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 brutos del gen 16S rRNA se procesaron utilizando UPARSE para generar unidades taxonómicas operativas (OTU) con un 97% de identidad. Las taxonomías se especificaron utilizando Silva 128 como base de datos de referencia. Se seleccionó el nivel genérico de datos de abundancia relativa para análisis posteriores. Se utilizó el análisis de tamaño del efecto del análisis discriminante lineal (LDA LEfSE) para comparaciones entre grupos (ET vs. HC, ET vs. PD) con un umbral α de 0.05 y un umbral de tamaño del efecto de 2.0. Los géneros discriminantes identificados por el análisis LEfSE se utilizaron posteriormente 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 a este artículo.
Los datos brutos de 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.
El código fuente abierto solo se puede obtener mediante 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 adicional al autor correspondiente si se solicita razonablemente.
Pradeep S y Mehanna R. Trastornos gastrointestinales en trastornos del movimiento hipercinéticos y ataxia. Asociados a la enfermedad de Parkinson. confusión. 90, 125–133 (2021).
Louis, ED y Faust, PL Patología del temblor esencial: neurodegeneración y reorganización de las conexiones neuronales. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. ¿Es el temblor esencial un trastorno primario de la disfunción del GABA? Sí. Internationality. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ y Katara DP El eje intestino-cerebro: dos modos de señalización en la enfermedad de Parkinson. Moléculas celulares. Neurobiología. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. El eje microbiota-cerebro-intestino y las enfermedades neurodegenerativas. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR y He, XX El trasplante de microbiota fecal mejora simultáneamente el temblor esencial y el síndrome del intestino irritable en pacientes. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Zhang P. et al. Cambios específicos en la microbiota intestinal en el temblor esencial y su diferenciación de la enfermedad de Parkinson. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J y Wang D. Papel crítico de la microbiota en la regulación de las unidades neuronales-gliales-epiteliales. Resistencia a las infecciones. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. Patología de la alfa-sinucleína duodenal y la gliosis intestinal en la enfermedad de Parkinson progresiva. move. confusion. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Los anticuerpos contra la alfa-sinucleína 5G4 reconocen la enfermedad de Parkinson manifiesta y la enfermedad de Parkinson prodrómica en la mucosa del colon. move. confusion. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M y Fasano A. Coincidencia de temblor esencial y enfermedad de Parkinson. Asociado a la enfermedad de Parkinson. confusión. 46, C101–C104 (2018).
Sampson, TR et al. La microbiota intestinal modula los déficits motores y la neuroinflamación en modelos de la enfermedad de Parkinson. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Los ácidos grasos de cadena corta y la microbiota intestinal difieren entre pacientes con enfermedad de Parkinson y controles de la misma edad. Asociados con la enfermedad de Parkinson. confusión. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E y Elinav E. Metabolitos regulados por el microbioma en la interfaz inmune del huésped. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).