帕金森患者糞便和血漿短鏈脂肪酸水平與腸道菌群的關系

文章標題：Association of Fecal and Plasma Levels of Short-Chain Fatty Acids With Gut Microbiota and Clinical Severity in Parkinson Disease Patients

分析內容：代謝組學+宏基因組學

 

帕金森病（PD）是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究表明，PD模型的α-突觸核蛋白聚集體可以通過迷走神經(jīng)從腸神經(jīng)系統(tǒng)傳播到腦干，胃腸道癥狀可能比運動癥狀早幾十年。與對照組相比，PD患者具有獨特的腸道微生物群結構，并且腸道微生物群的變化與疾病的嚴重程度和進展相關。短鏈脂肪酸（SCFAs）是腸道菌群發(fā)酵膳食纖維產生的主要代謝物，推測在腸-腦交叉對話中起關鍵作用。但目前仍缺乏關于檢測糞便和血漿中SCFAs水平的綜合研究。

本研究通過比較分析對照組和PD患者組糞便和血漿中SCFAs水平，以描述SCFAs的相互關系，并將腸道微生物群變化和臨床指標聯(lián)系起來，來闡明它們之間的相互關系。

通過對糞便與血漿中的SCFAs檢測，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，PD患者糞便中乙酸、丙酸和丁酸濃度顯著降低（圖1）；血漿中丙酸、丁酸和戊酸的濃度顯著增加（圖2）。

通過ROC曲線分析預測PD的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)隨著糞便中乙酸、丙酸和丁酸水平降低及血漿中丙酸、丁酸和戊酸水平增加，AUC預測準確度提高（圖3A）。

與早期疾病患者相比，晚期PD患者的糞便中乙酸、丙酸、丁酸和戊酸水平均顯著降低，血清中戊酸水平顯著增加。此外，將糞便和血漿中SCFAs水平與運動障礙嚴重程度做關聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)糞便中乙酸、丙酸和丁酸的水平與運動能力呈負相關（圖3B-D），血漿中丙酸水平與運動能力呈正相關（圖4）。

認知正常的PD患者和患有癡呆癥的PD（PDD）患者的SCFAs差異分析顯示，糞便中SCFAs水平無顯著差異；血漿中，PDD患者異丁酸和戊酸水平顯著升高（圖5B)，將糞便和血漿中SCFAs水平與認知能力做關聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)血漿中異丁酸和戊酸水平與認知能力呈負相關（圖5C）。

宏基因組分析表明，PD患者的菌群豐富度高于對照組（圖6）。進一步分析腸道菌群與SCFAs的相關性，結果表明，與對照組相比，PD患者特定腸道微生物群豐度的改變與不同SCFAs的血漿和糞便水平相關，與PD患者的運動能力或認知障礙嚴重程度相關（圖7）。

本文通過氣相色譜-質譜（GC-MS）和液相色譜-質譜（LC-MS/MS）對糞便和血漿中的SCFAs進行定量分析，發(fā)現(xiàn)PD患者糞便和血漿中SCFAs水平存在差異。SCFAs與運動能力、認知能力、腸道菌群關聯(lián)分析顯示：糞便中低水平SCFAs、血漿中高水平丙酸與PD患者的低運動能力相關；糞便中低水平SCFAs、血漿中高水平丁酸和戊酸與較差的認知相關；PD患者部分菌群豐度的改變與血漿和糞便中SCFAs水平相關。結果表明，SCFAs可以作為區(qū)分PD患者和對照組以及反映疾病嚴重程度的腸道導向標記物，有助于進一步闡明PD患者復雜的腸-腦相互作用。