客戶案例：帕金森患者血漿氨基酸紊亂與腸道菌群變化相關(guān)

帕金森�。≒D）是第二常見的神經(jīng)退行性疾病，主要神經(jīng)病理特征是黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元的喪失和細(xì)胞內(nèi)α -突觸核蛋白聚集物的積累。前期研究已證實，帕金森�。≒D）患者循環(huán)氨基酸發(fā)生紊亂，并且早期和晚期的血清氨基酸特征不同，而支鏈氨基酸(BCAAs，包括亮氨酸Leu、異亮氨酸Ile和纈氨酸Val)和芳香族氨基酸(AAAs，包括酪氨酸Tyr和苯丙氨酸Phe)的研究結(jié)果并不一致，其原因尚不清楚。
 

2022年4月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院楊曉東/肖勤教授與團(tuán)隊在npj Parkinson’s Disease（IF=9.304）期刊上在線發(fā)表題為Plasma branched-chain and aromatic amino acids correlate with the gut microbiota and severity of Parkinson’s disease的研究論文，利用靶向代謝組學(xué)和16S測序技術(shù)，對PD患者血漿中BCAA和AAA譜以及腸道菌群改變進(jìn)行了綜合分析，并確定腸道菌群與代謝物之間的相互影響及其在PD進(jìn)展中的作用。（麥特繪譜提供糞便Q200宏代謝組檢測分析）
 

本研究共納入106例PD患者(48例早期，58例晚期)和114例健康者作為對照組，分析血漿代謝組學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)合受試者的臨床信息，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，PD患者Leu、Ile、Val和Tyr濃度降低；所有BCAAs和AAAs與PD臨床分級呈負(fù)相關(guān)。進(jìn)一步分析腸道菌群變化發(fā)現(xiàn)，有46個微生物類群與BCAAs和/或AAAs相關(guān)，如科水平的Erysipelotrichaceae, Desulfovibrionaceae, Acidaminococcaceae和Streptococcacea，以及屬水平的Lactobacillus 和Streptococcus。
 

圖1. 血漿BCAAs、AAAs與PD臨床特征的相關(guān)性
 

基于上述結(jié)果及前期研究基礎(chǔ)（腸道菌群也與Hoehn and Yahr (H&Y) stage相關(guān)），研究人員推測在PD從早期到晚期的發(fā)展過程中，微生物群組成可能發(fā)生改變，導(dǎo)致血漿氨基酸失調(diào)加劇。因而進(jìn)一步探討腸道菌群對早期和晚期PD患者血漿BCAAs和AAAs的潛在影響，結(jié)果顯示，血漿BCAAs和AAAs在晚期PD患者中顯著降低，早期和晚期PD患者中共鑒定到18個不同豐度的微生物類群。隨后分別研究早期和晚期PD患者的BCAAs和AAAs與其中11個微生物類群的關(guān)系，校正后的結(jié)果顯示，與晚期相比，早期PD患者脫硫菌門、脫硫弧菌綱、脫硫弧菌目、脫硫弧菌科更為富集，這與Phe水平呈顯著正相關(guān)。
 

圖2. 早期和晚期PD患者糞便菌群的變化
 

為探究腸道菌群和血漿氨基酸之間的潛在聯(lián)系，研究人員利用PICRUSt2進(jìn)行了預(yù)測功能分析，經(jīng)多假設(shè)檢驗校正后，有25條代謝通路在早期和晚期PD患者中預(yù)測基因豐度存在顯著差異，其中9條與氨基酸代謝相關(guān)。并且發(fā)現(xiàn)晚期PD患者中BCAA生物合成的四個通路的預(yù)測基因數(shù)量相對于早期PD患者較少。進(jìn)一步量化菌群中負(fù)責(zé)BCAA生物合成的關(guān)鍵基因（ilvB, ilvC, ilvD, ilvE和ilvN）的豐度，其中晚期PD患者中ilvB, ilvC, ilvD和ilvN豐度降低。糞便中BCAAs濃度數(shù)據(jù)與之一致，晚期PD患者的糞便中BCAAs水平相對較低。
 

圖3. 早期和晚期PD患者微生物群功能譜的差異
 

綜上，本研究發(fā)現(xiàn)PD患者血漿BCAAs和AAAs的紊亂可能與腸道菌群有關(guān)，并隨著PD的嚴(yán)重程度而加劇。這些發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解腸道菌群與宿主代謝之間的關(guān)系，未來可能有必要通過干預(yù)與腸道菌群相關(guān)的代謝物來輔助治療帕金森。
 

參考文獻(xiàn)

Plasma branched-chain and aromatic amino acids correlate with the gut microbiota and severity of Parkinson’s disease. npj Parkinson’s Disease. 2022.

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