我参加了“针对微生物群”大会在巴斯德研究所,因为我考虑的议题讨论非常有趣和有关我的研究。对我来说,微生物组会议仍然是一个相当外国领土,但我非常喜欢跟人从我有一个非常不同的看法。而我在微生物领域的学习曲线还是相当陡峭。我个人是由大约节丝状细菌及其免疫效应的报道所吸引。

例如,布拉克的模型表明,帕金森病实际上可能起源于鼻子或肠道,我对此非常着迷(PMID:12498954,Neurosci Lett 2006; 396(1):67-72)。在嗅灯泡和肠道神经系统中看到帕金森病(PD)的第一次神经退行性变化。相应地,大多数PD患者患有枯扰性和胃肠道症状,常见于电机症状进化前常年。有趣的是,这两个栖息地是我们的身体大多暴露于包括微生物的环境代理人的地方。

2014年针对微生物群大会上的Scheperjans博士

2014年针对微生物群大会上的Scheperjans博士

以前曾试图查明与PD微生物指了指幽门螺杆菌和小肠细菌过度生长,但最终还是有些不确定。但可能有一个信号。与此同时,我关注了微生物组学领域如何在2009/2010年与其他领域的研究保持同步,这些领域的研究是由下一代测序技术的发展推动的。当时,神经学界似乎没有人对肠道微生物群感兴趣。我认为这可能是一个利用先进方法重新审视帕金森病微生物理论的新机会。2010年,我的同事Petri是一位遗传学专家,也是我们基因组学实验室的负责人,他在一份芬兰医学杂志上写了一篇文章,介绍了下一代测序(NGS)为研究微生物群提供的新可能性。看完这篇文章后,我联系了他,告诉他我的想法,他立刻兴奋起来。对我们俩来说,这是一个全新的领域。对我来说,因为我以前既没有做过帕金森氏症研究,也没有做过遗传学或微生物研究,对他来说,因为他没有参与过神经学研究。但我想回想起来,这可能是这项努力取得成功的一个关键,因为我们并没有受到以前教条的启发。所以一开始有很多阅读,我们制定了一个计划。我们向法院提出了申请迈克尔·J·福克斯基金会资助我们非常规的试点研究。

主要挑战和调查结果

一个挑战是,研究的临床部分需要在一年内完成的基础上与Michael J fox基金会的合同。所以我们的日程安排很紧。关于科学部分,我发现很难弄清楚如何解释与我们的观察相关的许多混杂因素和临床变量。微生物组分析的标准工具使比较两个受试群体的群落结构变得相当简单。然而,必须考虑到,除了患者患有帕金森病(如药物、共病、便秘)这一事实外,帕金森病患者与对照组之间还存在许多其他差异。很难找出如何解释这些潜在的混杂因素。因为我们没有找到一个现成的解决方案,所以我们认为广义线性模型在这里是有用的。

PD的粪便微生物问题显然从匹配的对照组的差异,这差异是独立于潜在混杂因素的,我们评估。最显著的发现是细菌的丰度从Prevotellaceae家庭在PD患者减少了78%。更详细的检查事实证明,特别是具有高丰度的这些细菌的个人是不存在的PD小组。因此,低丰度Prevotellaceae的是为PD 86%的敏感,而是特异性。然而,仅增加3其他细菌家庭模型,我们能够增加特异性PD至90%。因此,微生物分析对照对象区分PD患者的表现相当不错。另一个有趣的发现是,在PD组中,肠杆菌科细菌的丰度与姿势不稳和步态困难(PIGD)的严重程度。因此就出现了肠道菌群和我们的患者的运动症状之间的连接。我们的研究是第一次证明在神经退行性疾病,微生物组组成的改变。相对于以前的研究是有趣的是,Prevotellaceae的大量减少已与自闭症谱系障碍的儿童也报告和1型糖尿病(Plos 2013; 8:E68322;Plos 2011; 6:E25792)。这种关联背后的机制尚不清楚,但有人建议这些变化可能与肠道粘膜屏障的分解有关,至少在糖尿病患者中。最近,PD患者也发现了粘膜屏障受损(Forsyth等人。2011;PMID:22145021)所以我们的研究结果非常适合这种背景。同样的研究还发现在PD患者中大肠杆菌细菌侵入肠粘膜,其可能与局部炎症和氧化应激相关。这些细菌属于肠杆菌的家庭肠杆菌,在我们的研究中,患有猪状表型的患者增加。该组患者的预后比震颤显性表型更差。因此,有趣的是,这组细菌也在我们的研究中使用了完全不同的方法来提出。

走向更多临床调查

我们的发现(Scheperjans等人。2014)可以指向肠道菌群在PD作用,并表明微生物分析可以是如在诊断PD一个生物标志物PD有用。但是,由于我们研究的情况下,控制设计,我们不能对所观察到的关系,因果关系的结论。无论我们可以告诉微生物变化是否已经存在PD发病前或他们是否开发afterwards.To回答这些问题,更大样本的前瞻性研究是必要的。目前,我们正在对我们的研究对象为期两年的随访研究,研究的观察到的差异的时间稳定性和肠道菌群与疾病进展之间的连接。此外,我们正在评估在PD微生物 - 宿主相互作用,并在这方面的饮食潜在影响的机制。那需要回答的终极问题是PD所观察到的微生物的改变是否发病前已经存在,因此可参与PD发病机制,并指示疾病的风险。特别是,我们有兴趣知道Prevotellaceae是否可以有,因为几乎没有我们的72名PD患者表现出较高的水平,这些细菌在粪便中PD的保护或治疗作用。另一种解释可能是Prevotellaceae的下降只是反映了肠道粘膜屏障破坏,但不是因果参与。尽管如此,它仍然是一个潜在的生物标志物。最后,当然,我们要学习处理调节肠道菌群是否可能在PD症状,甚至疾病修饰作用。

阅读建议

我们幸运的是,之前没有先前的一项研究过帕金森病的肠道微生物组:-) ...除了上面的研究外,以下情况可以给出更多的洞察力: