Studier finner overflod av opportunistiske patogener i tarmen til personer med Parkinsons

Parkinsons sykdom er vanlig, progressiv og svekkende nevrodegenerativ sykdom. Det kan for øyeblikket ikke forhindres eller kureres.

I 2003, Heiko Braak foreslo at ikke-arvelige former for PD er forårsaket av et patogen i tarmen. Han antok at patogenet kunne passere gjennom tarmslimhinnebarrieren og spre seg til hjernen gjennom nervesystemet. Frem til nå, det har ikke vært tegn på et spesifikt patogen som kan utløse PD.

Nå Haydeh Payami, Ph.D., professor i nevrologi ved University of Alabama i Birmingham, og kolleger rapporterer for første gang en betydelig overflod av en klynge av opportunistiske patogener i tarmen til personer med PD, sammenlignet med kontrollpersoner.

Det spennende spørsmålet er om dette er Braaks patogener som kan utløse PD, eller er de irrelevante for PD, men er i stand til å trenge inn i tarmen og vokse, fordi tarmforingen er kompromittert i PD. Vi understreker at det ikke kan gjøres krav på funksjon utelukkende basert på assosiasjon. Identiteten til disse mikroorganismer vil gjøre det mulig for eksperimentelle studier å avgjøre om og hvordan de spiller en rolle i PD. "

Haydeh Payami, Ph.D., Professor i nevrologi, University of Alabama i Birmingham

Payami og kolleger ved UAB, Emory University, Albany Medical College og University of Washington var i stand til å identifisere disse mikroorganismer fordi de har utført den største mikrobiomdekkende foreningsstudien av personer med PD og kontroller til nå. Mange tidligere studier har funnet endrede tarmmikrobiomer hos personer med PD, men fant ingen økning i opportunistiske patogener. Opportunistiske patogener er ofte ufarlige, men de kan vokse og forårsake infeksjoner hvis immunsystemet er kompromittert eller hvis de trenger inn i sterile områder av kroppen.

"Vi mistenker at grunnen til at vi klarte å oppdage disse mikroorganismer er at de er sjeldne, og vi hadde en mye større prøvestørrelse og kraft enn tidligere studier, "Sa Payami. Forskerne hennes analyserte 2017-studien på nytt med 197 tilfeller og 130 kontroller, ved hjelp av en mer avansert rørledning for bioinformatikk. De analyserte også en ny, uavhengig datasett med 323 tilfeller av PD og 184 kontroller, parallelt med det første datasettet. Dette tillot intern replikasjon og kraft til å oppdage både sjeldne og vanlige signaler. Tidligere PD -mikrobiomstudier har variert fra 10 til 197 PD -tilfeller og 10 til 130 kontroller.

En foreningsstudie på tvers av mikrobiomer bruker fremskritt innen DNA-sekvensering og beregningsverktøy for å lete etter mikrobielle samfunn som kan være assosiert med sykdom. Det dukker opp en forståelse for at tarmmikrobiomet - som inkluderer 500 til 1, 000 bakteriearter som hovedsakelig har gunstig innflytelse - spiller en viktig rolle for menneskers helse og sykdom.

Payami og kolleger brukte også hypotesefri korrelasjonsnettverksanalyse for å identifisere lokalsamfunn av mikroorganismer som forekommer. Nettverksanalyse er et viktig nytt verktøy i biologien. Et lett forståelig eksempel på nettverk er et sosialt nettverk som Facebook, hvor man kan kartlegge forbindelsene mellom følgere eller venner. Noen få mennesker vil ha et stort antall tilkoblinger, noen vil ha mange, og de aller fleste vil ha mye færre. Et kart over disse forbindelsene ligner et rutekart for et flyselskap.

Ved hjelp av nettverksanalyse, Payami og kolleger fant tre polymikrobielle klynger, og fant også ut at hver klynge delte funksjonelle egenskaper. Den første klyngen var den av opportunistiske patogener som var overflodige i PD -tilfeller, et nytt funn.

De to andre klyngene bekreftet tidligere studier. Sammenlignet med kontroller, personer med PD hadde reduserte nivåer av en klynge av mikrober som produserer kortkjedede fettsyrer. I den tredje klyngen, personene med PD hadde forhøyede nivåer av to slekter som er karbohydratmetaboliserende probiotiske mikrober.

Payami sier at den nåværende studien hadde et presist fokus og en bevisst streng analytisk utførelse. Studiens stringens inkluderte å vise at de endrede tarmmikrobiomene i PD -tilfellene var uavhengige av kjønn, alder, BMI, forstoppelse, ubehag i mage -tarmkanalen, geografi og kosthold. De 15 PD-assosierte slektene som oppnådde mikrobiomvid betydning i begge datasettene ble identifisert ved å bruke to metoder, og med eller uten kovariatjustering.

"Det er mer å lære, "Payami sa, "med større utvalgsstørrelser med større effekt, langsgående studier for å spore endring fra prodromal til avansert sykdom, og ved neste generasjons metagenome sekvensering for å utvide omfanget fra bakterier og archaea til å omfatte virus og sopp, og forbedre oppløsningen til stamme og gennivå. "

Medforfattere med Payami for studien, "Karakteriserer dysbiose av tarmmikrobiom i PD:bevis for overflod av opportunistiske patogener, "publisert i Nature partner journal Parkinsons sykdom er Zachary D. Wallen, Mary Appah, Marissa N. Dean, Cheryl L. Sesler og David G. Standaert, UAB Institutt for nevrologi; Stewart A.Faktor, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgia; 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 -tilskudd NS036960, NS062684, NS108675 og NS095775.

Den amerikanske hærens medisinske forskningsanskaffelsesaktivitet, 820 Chandler Street, Fort Detrick, Maryland 21702-5014, er tildeling og administrasjon av oppkjøpskontoret. Dette arbeidet ble også støttet av U.S. Army Medical Research Materiel Command godkjent av U.S. Army, gjennom Parkinsons forskningsprogram, under tildeling nr. W81XWH1810508 og W81XWH1810509. Meninger, tolkninger, konklusjoner og anbefalinger er forfatterens og er ikke nødvendigvis godkjent av den amerikanske hæren.

Ved forskning på dyr, etterforskeren (e) følger lovene i USA og forskriftene til Department of Agriculture. Ved forskning som bruker rekombinant DNA, forskeren fulgte NIH -retningslinjene for forskning som involverer rekombinante DNA -molekyler. Ved forskning som involverer farlige organismer eller giftstoffer, etterforskeren fulgte CDC-NIH Guide for Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories.

På UAB, Payami har John T. og Juanelle D. Strain Endowed Chair i nevrologi.

• Spesifikke endringer i DNA påvirker eksistensen og mengden av tarmbakterier,
• Kloning av stamceller for å utvikle behandlinger for Crohns sykdom