Štúdia zisťuje nadbytok oportúnnych patogénov v črevách osôb s Parkinsonovou chorobou

Parkinsonova choroba je bežný jav, progresívne a oslabujúce neurodegeneratívne ochorenie. V súčasnosti sa tomu nedá zabrániť ani vyliečiť.

V roku 2003 Heiko Braak navrhol, že nededičné formy PD sú spôsobené patogénom v čreve. Predpokladal, že patogén môže prejsť cez črevnú mukóznu bariéru a nervovým systémom sa rozšíriť do mozgu. Doteraz, neexistujú žiadne dôkazy o špecifickom patogéne, ktorý by mohol vyvolať PD.

Teraz Haydeh Payami, Ph.D., profesor neurológie na University of Alabama v Birminghame, a kolegovia po prvýkrát uvádzajú významný nadbytok zhluku oportunistických patogénov v črevách osôb s PD, v porovnaní s kontrolnými subjektmi.

Vzrušujúcou otázkou je, či ide o Braakove patogény schopné vyvolať PD, alebo sú pre PD irelevantné, ale sú schopné preniknúť do čreva a rásť, pretože črevná výstelka je v PD ohrozená. Zdôrazňujeme, že na funkciu založenú výlučne na asociácii nemožno uplatňovať žiadne nároky. Totožnosť týchto mikroorganizmov umožní experimentálnym štúdiám určiť, či a ako hrajú úlohu v PD. "

Haydeh Payami, Ph.D., Profesor neurológie, University of Alabama v Birminghame

Payami a kolegovia z UAB, Univerzita Emory, Albany Medical College a Washingtonská univerzita dokázali tieto mikroorganizmy identifikovať, pretože vykonali doteraz najväčšiu mikrobiómovú asociačnú štúdiu o osobách s PD a kontrolami. Mnoho predchádzajúcich štúdií zistilo zmenené črevné mikrobiómy u osôb s PD, ale nezistilo zvýšenie oportúnnych patogénov. Oportunistické patogény sú často neškodné, ale môžu rásť a spôsobovať infekcie, ak je imunitný systém oslabený alebo ak preniknú do sterilných oblastí tela.

„Máme podozrenie, že dôvodom, prečo sme dokázali tieto mikroorganizmy zistiť, je to, že sú vzácne a mali sme oveľa väčšiu veľkosť a silu vzorky ako v predchádzajúcich štúdiách. „Payami povedala. Jej vedci znova analyzovali svoju štúdiu z roku 2017, ktorá mala 197 prípadov a 130 kontrol, pomocou pokročilejšieho potrubia bioinformatiky. Analyzovali tiež nový, nezávislý súbor údajov s 323 prípadmi PD a 184 kontrolami, súbežne s prvým súborom údajov. To umožnilo vnútornú replikáciu a schopnosť detegovať vzácne aj bežné signály. Predchádzajúce mikrobiómové štúdie PD sa pohybovali od 10 do 197 prípadov PD a od 10 do 130 kontrol.

Asociačná štúdia zameraná na mikrobiómy využíva pokroky v sekvenovaní DNA a výpočtových nástrojoch na hľadanie mikrobiálnych spoločenstiev, ktoré môžu byť spojené s ochorením. Objavuje sa chápanie, že črevný mikrobióm - ktorý zahŕňa 500:1, 000 bakteriálnych druhov, ktoré majú predovšetkým priaznivý vplyv - hrá dôležitú úlohu v ľudskom zdraví a chorobách.

Payami a kolegovia tiež použili analýzu korelačných sietí bez hypotéz na identifikáciu komunít súčasne sa vyskytujúcich mikroorganizmov. Sieťová analýza je dôležitým novým nástrojom v biológii. Ľahko zrozumiteľným príkladom sietí je sociálna sieť, ako je Facebook, kde je možné zmapovať spojenia medzi sledovateľmi alebo priateľmi. Niekoľko ľudí bude mať obrovské množstvo spojení, niektorí budú mať veľa, a drvivá väčšina ich bude mať oveľa menej. Mapa týchto spojení je podobná mape trasy leteckej spoločnosti.

Pomocou sieťovej analýzy Payami a kolegovia našli tri polymikrobiálne klastre, a tiež zistil, že každý klaster zdieľal funkčné charakteristiky. Prvým zhlukom bol súbor oportúnnych patogénov nadbytočných v prípadoch PD, románový nález.

Ďalšie dva klastre potvrdzovali predchádzajúce štúdie. V porovnaní s ovládacími prvkami, osoby s PD mali znížené hladiny zhluku mikróbov, ktoré produkujú mastné kyseliny s krátkym reťazcom. V treťom klastri osoby s PD mali zvýšené hladiny dvoch rodov, ktoré sú probiotickými mikróbmi metabolizujúcimi uhľohydráty.

Payami hovorí, že súčasná štúdia mala presné zameranie a zámerne prísne analytické prevedenie. Prísnosť štúdie zahŕňala preukázanie, že zmenené črevné mikrobiómy v prípadoch PD boli nezávislé od pohlavia, Vek, BMI, zápcha, gastrointestinálne ťažkosti, geografia a diéta. 15 rodov spojených s PD, ktoré dosiahli mikrobiómový význam v oboch súboroch údajov, bolo identifikovaných pomocou dvoch metód, a s kovariátnou úpravou alebo bez nej.

„Je toho veľa, čo sa dá naučiť, „Payami povedal, „s väčšími veľkosťami vzoriek s väčším výkonom, longitudinálne štúdie na sledovanie zmeny z prodromálneho na pokročilé ochorenie, a sekvenovaním metagenómu ďalšej generácie s cieľom rozšíriť rozsah pôsobenia baktérií a archea na vírusy a huby, a zlepšiť rozlíšenie kmeňa a úrovne génov. “

Spoluautori s Payami za štúdiu, „Charakterizácia dysbiózy črevného mikrobiómu v PD:dôkaz o nadbytku oportúnnych patogénov, “uverejnené v Časopis Nature partner Parkinsonova choroba sú Zachary D. Wallen, Mary Appah, Marissa N. Deanová, Cheryl L. Sesler a David G. Standaert, Neurologické oddelenie UAB; Stewart A. Factor, Lekárska fakulta Univerzity Emory, Atlanta, Gruzínsko; Eric Molho, Albany Medical College, Albany, New York; a Cyrus P. Zabetian, Správa veteránov Systém starostlivosti o zdravie Puget Sound a Washingtonská univerzita, Seattle, Washington.

Podpora prišla z grantov Národného inštitútu zdravia NS036960, NS062684, NS108675 a NS095775.

Akvizičná aktivita amerického armádneho lekárskeho výskumu, 820 Chandler Street, Fort Detrick, Maryland 21702-5014, je úrad pre udeľovanie a správu akvizícií. Túto prácu podporilo aj Veliteľstvo materiálu americkej armády pre lekársky výskum schválené americkou armádou, prostredníctvom Parkinsonovho výskumného programu, pod ocenením č. W81XWH1810508 a W81XWH1810509. Názory, interpretácie, závery a odporúčania sú autorove a nie sú nevyhnutne schválené americkou armádou.

Pri vykonávaní výskumu na zvieratách vyšetrovateľ sa riadi zákonmi USA a predpismi ministerstva poľnohospodárstva. Pri vykonávaní výskumu využívajúceho rekombinantnú DNA, vyšetrovateľ dodržal Usmernenia NIH pre výskum zahŕňajúci molekuly rekombinantnej DNA. Pri vykonávaní výskumu zahŕňajúceho nebezpečné organizmy alebo toxíny, vyšetrovateľ dodržal Príručku CDC-NIH o biologickej bezpečnosti v mikrobiologických a biomedicínskych laboratóriách.

V spoločnosti UAB, Payami je držiteľom stoličky pre neurológiu Johna T. a Juanelle D. Strainovej.

• Špecifické zmeny v DNA ovplyvňujú existenciu a množstvo črevných baktérií,
• Klonovanie kmeňových buniek s cieľom vyvinúť liečbu Crohnovej choroby