Nel 2003, Heiko Braak ha proposto che le forme non ereditarie di PD siano causate da un agente patogeno nell'intestino. Ha ipotizzato che l'agente patogeno potesse passare attraverso la barriera della mucosa intestinale e diffondersi al cervello attraverso il sistema nervoso. Fino ad ora, non c'è stata evidenza di un agente patogeno specifico che possa scatenare il PD.
Ora Haydeh Payami, dottorato di ricerca, professore di neurologia all'Università dell'Alabama a Birmingham, e colleghi riportano per la prima volta una significativa sovrabbondanza di un gruppo di agenti patogeni opportunisti nell'intestino delle persone con PD, rispetto ai soggetti di controllo.
La domanda eccitante è se questi sono gli agenti patogeni di Braak in grado di scatenare il PD, o sono irrilevanti per il PD ma in grado di penetrare nell'intestino e crescere, perché il rivestimento intestinale è compromesso nel PD. Sottolineiamo che nessuna pretesa può essere fatta sulla funzione basata esclusivamente sull'associazione. L'identità di questi microrganismi consentirà studi sperimentali per determinare se e come svolgono un ruolo nel PD".
Haydeh Payami, dottorato di ricerca, Professore di Neurologia, Università dell'Alabama a Birmingham
Payami e colleghi di UAB, Università di Emory, L'Albany Medical College e l'Università di Washington sono stati in grado di identificare questi microrganismi perché hanno eseguito il più grande studio di associazione a livello di microbioma di persone con PD e controlli fino ad oggi. Molti studi precedenti hanno trovato microbiomi intestinali alterati in persone con PD ma non hanno rilevato un aumento di patogeni opportunisti. I patogeni opportunisti sono spesso innocui, ma possono crescere e causare infezioni se il sistema immunitario è compromesso o se penetrano in siti sterili del corpo.
"Sospettiamo che il motivo per cui siamo stati in grado di rilevare questi microrganismi sia che sono rari e che abbiamo avuto una dimensione e una potenza del campione molto più grandi rispetto agli studi precedenti, " Ha detto Payami. I suoi ricercatori hanno rianalizzato il loro studio del 2017 che aveva 197 casi e 130 controlli, utilizzando una pipeline bioinformatica più avanzata. Hanno anche analizzato un nuovo, set di dati indipendente con 323 casi di PD e 184 controlli, parallelamente al primo set di dati. Ciò ha consentito la replica interna e la capacità di rilevare sia segnali rari che comuni. Precedenti studi sul microbioma del PD hanno spaziato da 10 a 197 casi di PD e da 10 a 130 controlli.
Uno studio di associazione a livello di microbioma utilizza i progressi nel sequenziamento del DNA e gli strumenti computazionali per cercare comunità microbiche che potrebbero essere associate alla malattia. Sta emergendo la comprensione che il microbioma intestinale, che include da 500 a 1, 000 specie batteriche che hanno un'influenza principalmente benefica, svolgono un ruolo importante nella salute e nelle malattie umane.
Payami e colleghi hanno anche utilizzato l'analisi della rete di correlazione priva di ipotesi per identificare le comunità di microrganismi presenti insieme. L'analisi di rete è un nuovo importante strumento in biologia. Un esempio di rete facilmente comprensibile è un social network come Facebook, dove si possono mappare le connessioni tra follower o amici. Poche persone avranno un numero enorme di connessioni, alcuni ne avranno molti, e la stragrande maggioranza ne avrà molto meno. Una mappa di questi collegamenti è simile a una mappa delle rotte aeree.
Utilizzando l'analisi di rete, Payami e colleghi hanno trovato tre cluster polimicrobici, e ha anche scoperto che ogni cluster condivideva caratteristiche funzionali. Il primo cluster è stato quello dei patogeni opportunisti sovrabbondanti nei casi di PD, una nuova scoperta.
Gli altri due cluster sono stati una conferma di studi precedenti. Rispetto ai controlli, le persone con PD avevano livelli ridotti di un gruppo di microbi che producono acidi grassi a catena corta. Nel terzo gruppo, le persone con PD avevano livelli elevati di due generi che sono microbi probiotici che metabolizzano i carboidrati.
Payami afferma che lo studio attuale aveva un obiettivo preciso e un'esecuzione analitica intenzionalmente rigorosa. Il rigore dello studio includeva la dimostrazione che i microbiomi intestinali alterati nei casi di PD erano indipendenti dal sesso, età, BMI, stipsi, disturbi gastrointestinali, geografia e dieta. I 15 generi associati al PD che hanno raggiunto un significato a livello di microbioma in entrambi i set di dati sono stati identificati utilizzando due metodi, e con o senza aggiustamento della covariata.
"C'è altro da imparare, "Pagami ha detto, "con campioni di dimensioni maggiori con maggiore potenza, studi longitudinali per monitorare il cambiamento da malattia prodromica a malattia avanzata, e dal sequenziamento del metagenoma di nuova generazione per ampliare l'ambito da batteri e archaea per includere virus e funghi, e migliorare la risoluzione al ceppo e il livello genetico."
Co-autori con Payami per lo studio, "Caratterizzare la disbiosi del microbioma intestinale nel PD:prove di sovrabbondanza di patogeni opportunisti, " pubblicato in Giornale partner Nature Parkinson's Disease sono Zachary D. Wallen, Maria Appah, Marissa N. Dean, Cheryl L. Sesler e David G. Standaert, UAB Dipartimento di Neurologia; Stewart A. Fattore, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgia; Eric Molho, Albany Medical College, Albania, New York; e Cyrus P. Zabetian, Veterans Administration Puget Sound Health Care System e Università di Washington, Seattle, Washington.
Il sostegno è arrivato dalle sovvenzioni del National Institutes of Health NS036960, NS062684, NS108675 e NS095775.
L'attività di acquisizione della ricerca medica dell'esercito degli Stati Uniti, Via Chandler 820, Fort Detrick, Maryland 21702-5014, è l'ufficio aggiudicazione e amministrazione degli acquisti. Questo lavoro è stato anche sostenuto dal Comando dei materiali di ricerca medica dell'esercito degli Stati Uniti approvato dall'esercito degli Stati Uniti, attraverso il programma di ricerca sul Parkinson, con i numeri di aggiudicazione W81XWH1810508 e W81XWH1810509. opinioni, interpretazioni, le conclusioni e le raccomandazioni sono quelle dell'autore e non sono necessariamente approvate dall'esercito degli Stati Uniti.
Nel condurre ricerche utilizzando animali, il ricercatore o gli investigatori aderiscono alle leggi degli Stati Uniti e ai regolamenti del Dipartimento dell'Agricoltura. Nella conduzione della ricerca che utilizza il DNA ricombinante, lo sperimentatore ha aderito alle linee guida NIH per la ricerca che coinvolge le molecole di DNA ricombinante. Nella conduzione di ricerche su organismi pericolosi o tossine, lo sperimentatore ha aderito alla Guida CDC-NIH per la biosicurezza nei laboratori microbiologici e biomedici.
All'UAB, Payami detiene la cattedra John T. e Juanelle D. Strain Endowed in Neurologia.
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