Undersøgelse finder overflod af opportunistiske patogener i tarmen hos personer med Parkinsons

Parkinsons sygdom er almindelig, progressiv og invaliderende neurodegenerativ sygdom. Det kan i øjeblikket ikke forhindres eller helbredes.

I 2003, Heiko Braak foreslog, at ikke-arvelige former for PD er forårsaget af et patogen i tarmen. Han antog, at patogenet kunne passere gennem tarmslimhindebarrieren og spredes til hjernen gennem nervesystemet. Indtil nu, der har ikke været tegn på et specifikt patogen, der kan udløse PD.

Nu Haydeh Payami, Ph.d., professor i neurologi ved University of Alabama i Birmingham, og kolleger rapporterer for første gang en betydelig overflod af en klynge af opportunistiske patogener i tarmene hos personer med PD, sammenlignet med kontrolpersoner.

Det spændende spørgsmål er, om det er Braaks patogener, der er i stand til at udløse PD, eller er de irrelevante for PD, men i stand til at trænge ind i tarmen og vokse, fordi tarmforingen er kompromitteret i PD. Vi understreger, at der ikke kan gøres krav på funktion udelukkende baseret på forening. Identiteten af ​​disse mikroorganismer vil gøre det muligt for eksperimentelle undersøgelser at afgøre, om og hvordan de spiller en rolle i PD. "

Haydeh Payami, Ph.d., Professor i neurologi, University of Alabama i Birmingham

Payami og kolleger på UAB, Emory University, Albany Medical College og University of Washington var i stand til at identificere disse mikroorganismer, fordi de udførte den største mikrobiomomfattende foreningsundersøgelse af personer med PD og kontroller til dato. Mange tidligere undersøgelser har fundet ændrede tarmmikrobiomer hos personer med PD, men har ikke fundet en stigning i opportunistiske patogener. Opportunistiske patogener er ofte ufarlige, men de kan vokse og forårsage infektioner, hvis immunsystemet er kompromitteret, eller hvis de trænger ind i sterile steder i kroppen.

"Vi formoder, at grunden til, at vi var i stand til at opdage disse mikroorganismer, er, at de er sjældne, og vi havde en meget større prøvestørrelse og effekt end tidligere undersøgelser, "Sagde Payami. Hendes forskere analyserede deres undersøgelse fra 2017, der havde 197 sager og 130 kontroller, ved hjælp af en mere avanceret bioinformatik pipeline. De analyserede også en ny, uafhængigt datasæt med 323 tilfælde af PD og 184 kontroller, parallelt med det første datasæt. Dette tillod intern replikation og magt til at detektere både sjældne og almindelige signaler. Tidligere PD -mikrobiomundersøgelser har varieret fra 10 til 197 PD -tilfælde og 10 til 130 kontroller.

En mikrobiomvidenskabelig foreningsundersøgelse bruger fremskridt inden for DNA-sekventering og beregningsværktøjer til at lede efter mikrobielle samfund, der kan være forbundet med sygdom. Der er en voksende forståelse for, at tarmmikrobiomet - som omfatter 500 til 1, 000 bakteriearter, der hovedsagelig har en gavnlig indflydelse - spiller en vigtig rolle for menneskers sundhed og sygdom.

Payami og kolleger brugte også hypotesefri korrelationsnetværksanalyse til at identificere fællesskaber af co-forekommende mikroorganismer. Netværksanalyse er et vigtigt nyt værktøj i biologien. Et let forståeligt eksempel på netværk er et socialt netværk som Facebook, hvor man kan kortlægge forbindelserne mellem følgere eller venner. Et par mennesker vil have et stort antal forbindelser, nogle vil have mange, og et langt flertal vil have meget færre. Et kort over disse forbindelser ligner et rutekort for et flyselskab.

Ved hjælp af netværksanalyse, Payami og kolleger fandt tre polymikrobielle klynger, og fandt også ud af, at hver klynge delte funktionelle egenskaber. Den første klynge var opportunistiske patogeners overflod i PD -tilfælde, et nyt fund.

De to andre klynger bekræftede tidligere undersøgelser. I sammenligning med kontroller, personer med PD havde reducerede niveauer af en klynge af mikrober, der producerer kortkædede fedtsyrer. I den tredje klynge, personer med PD havde forhøjede niveauer af to slægter, der er kulhydratmetaboliserende probiotiske mikrober.

Payami siger, at den nuværende undersøgelse havde et præcist fokus og en forsætligt streng analytisk udførelse. Undersøgelsens stringens omfattede at vise, at de ændrede tarmmikrobiomer i PD -tilfælde var uafhængige af køn, alder, BMI, forstoppelse, ubehag i mave -tarmkanalen, geografi og kost. De 15 PD-associerede slægter, der opnåede mikrobiomomfattende betydning i begge datasæt, blev identificeret ved hjælp af to metoder, og med eller uden kovariatjustering.

"Der er mere at lære, "Payami sagde, "med større prøvestørrelser med større effekt, langsgående undersøgelser for at spore ændringer fra prodromal til fremskreden sygdom, og ved næste generations metagenome-sekventering for at udvide omfanget fra bakterier og archaea til at omfatte vira og svampe, og forbedre opløsningen til stamme og genniveau. "

Medforfattere med Payami til undersøgelsen, "Karakterisering af dysbiose af tarmmikrobiom i PD:beviser for overflod af opportunistiske patogener, "offentliggjort i Nature partner journal Parkinsons sygdom er Zachary D. Wallen, Mary Appah, Marissa N. Dean, Cheryl L. Sesler og David G. Standaert, UAB Institut for Neurologi; Stewart A.Faktor, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgien; Eric Molho, Albany Medical College, Albany, New York; og Cyrus P. Zabetian, Veterans Administration Puget Sound Health Care System og University of Washington, Seattle, Washington.

Støtte kom fra National Institutes of Health tilskud NS036960, NS062684, NS108675 og NS095775.

Den amerikanske hærs medicinske forskningsanskaffelsesaktivitet, 820 Chandler Street, Fort Detrick, Maryland 21702-5014, er tildelings- og administrerende erhvervelseskontor. Dette arbejde blev også støttet af U.S. Army Medical Research Materiel Command godkendt af den amerikanske hær, gennem Parkinsons forskningsprogram, under tildelingerne W81XWH1810508 og W81XWH1810509. Udtalelser, fortolkninger, konklusioner og anbefalinger er forfatterens og er ikke nødvendigvis godkendt af den amerikanske hær.

Ved forskning med dyr, efterforsker (erne) overholder lovene i USA og reglerne i Department of Agriculture. Ved forskning, der anvender rekombinant DNA, undersøgeren overholdt NIH Retningslinjer for forskning, der involverede rekombinante DNA -molekyler. Ved forskning, der involverer farlige organismer eller toksiner, undersøgeren overholdt CDC-NIH Guide for Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories.

Hos UAB, Payami har John T. og Juanelle D. Strain Endowed Chair i Neurologi.

• Specifikke ændringer i DNA påvirker eksistensen og mængden af ​​tarmbakterier,
• Kloning af stamceller for at udvikle behandlinger for Crohns sygdom