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本態性振戦（ET）の早期診断は、特に健常対照群（HC）およびパーキンソン病（PD）との鑑別が困難な場合があります。最近、便サンプルの腸内細菌叢およびその代謝産物の分析により、神経変性疾患の新たなバイオマーカー発見のための新たな方法が提供されました。短鎖脂肪酸（SCFA）は、腸内細菌叢の主な代謝産物として、PDの便中で減少しています。しかし、便中SCFAがETで研究されたことはありませんでした。私たちは、ETにおける便中SCFAレベルを調査し、臨床症状および腸内細菌叢との関係を評価し、潜在的な診断能力を決定することを目的としました。便中SCFAと腸内細菌叢は、37人のET、37人の新規PD、および35人のHCで測定されました。便秘、自律神経機能障害、および振戦の重症度は、スケールを使用して評価されました。便中のプロピオン酸、酪酸、イソ酪酸の濃度は、HCよりもETの方が低かった。プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸の組み合わせは、AUC 0.751（95% CI: 0.634–0.867）でETとHCを区別した。便中のイソ吉草酸とイソ酪酸の濃度は、PDよりもETの方が低かった。イソ吉草酸とイソ酪酸は、AUC 0.743（95% CI: 0.629–0.857）でETとPDを区別した。便中のプロピオン酸は、便秘および自律神経機能障害と逆相関している。イソ酪酸とイソ吉草酸は、振戦の重症度と逆相関している。便中のSCFA含有量の減少は、ETにおけるFaecalibacteriumおよびStreptobacteriumの存在量の減少と相関していた。このように、腸管出血性大腸炎（ET）では便中の短鎖脂肪酸（SCFA）含有量が減少し、臨床像の重症度および腸内細菌叢の変化と関連しています。便中のプロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、イソ吉草酸は、ETの診断および鑑別診断のバイオマーカーとなる可能性があります。
本態性振戦（ET）は進行性の慢性神経変性疾患で、主に上肢の振戦を特徴とし、頭部、声帯、下肢などの身体の他の部位にも影響を及ぼすことがあります1。ETの臨床的特徴には、運動症状だけでなく、消化管疾患などの非運動徴候も含まれます2。本態性振戦の病理学的および生理学的特徴を検討する研究が数多く行われてきましたが、明確な病態生理学的メカニズムは特定されていません3,4。最近の研究では、腸内細菌叢-腸管-脳系の機能不全が神経変性疾患に寄与している可能性が示唆されており、腸内細菌叢と神経変性疾患の間に双方向のつながりがある可能性があるという証拠が増えています5,6。特に、ある症例報告では、糞便細菌叢移植によって患者の本態性振戦と過敏性腸症候群の両方が改善したことが示されており、これは腸内細菌叢と本態性振戦が密接に関係していることを示唆している可能性があります。さらに、ET 患者の腸内細菌叢に特有の変化も発見され、これは ET8 における腸内細菌叢の異常の重要な役割を強く裏付けています。
神経変性疾患における腸内細菌叢の異常については、PD が最も広く研究されています5。腸内細菌叢のバランスが崩れると、腸管透過性が高まり、腸グリアが活性化して、α-シヌクレイノパチーを引き起こす可能性があります9,10,11。PD と ET には、ET 患者と PD 患者の振戦の頻度が似ていること、安静時振戦 (PD の典型的な振戦) が重複していること、姿勢時振戦 (ET 患者に多く見られる) が重複していることなど、重複する特徴があり、両者の区別が困難です。初期段階 12。したがって、ET と PD を区別するための有用な窓を早急に開く必要があります。この文脈では、ET に特有の腸内細菌叢の異常とそれに伴う代謝物の変化を研究し、PD との違いを特定することは、ET の診断および鑑別診断の潜在的なバイオマーカーになる可能性があります。
短鎖脂肪酸（SCFA）は、腸内細菌による食物繊維の発酵によって生成される主要な代謝産物であり、腸脳相互作用において重要な役割を果たしていると考えられています13,14。SCFAは結腸細胞に取り込まれ、門脈系を通って肝臓に輸送され、一部のSCFAは全身循環に入ります。SCFAは、腸管バリアの完全性を維持し、腸粘膜における自然免疫を促進する局所的効果を有します15。また、タイトジャンクションタンパク質を刺激し、Gタンパク質共役受容体（GPCR）を刺激してBBBを通過するニューロンを活性化することにより、血液脳関門（BBB）に長期的な影響を及ぼします16。酢酸、プロピオン酸、酪酸は、結腸で最も豊富なSCFAです。以前の研究では、パーキンソン病患者の糞便中の酢酸、プロピオン酸、酪酸のレベルが低下していることが示されています17。しかし、ET 患者の糞便中の SCFA レベルは研究されたことはありません。
したがって、本研究は、ET患者における糞便中SCFAの特異的な変化とPD患者との相違点を明らかにし、糞便中SCFAとSCFAの臨床症状および腸内細菌叢との関係を評価するとともに、糞便サンプルの潜在的な診断能力および鑑別診断能力を明らかにすることを目的とした。KZHK。PD治療薬に関連する交絡因子を検討するため、新規発症パーキンソン病患者を疾患対照群として選択した。
ET37例、PD37例、HC35例の人口統計学的および臨床的特徴を表1にまとめた。ET、PD、HCは年齢、性別、BMIでマッチングされた。3群間では、喫煙、飲酒、コーヒー・紅茶の摂取割合もほぼ同等であった。PD群のWexnerスコア（P = 0.004）およびHAMD-17スコア（P = 0.001）はHC群よりも高く、ET群のHAMAスコア（P = 0.011）およびHAMD-17スコア（P = 0.011）はHC群よりも高かった。ET群の疾患経過はPD群よりも有意に長かった（P<0.001）。
便中プロピオン酸（P = 0.023）、酢酸（P = 0.039）、酪酸（P = 0.020）、イソ吉草酸（P = 0.045）、イソ酪酸（P = 0.015）の濃度に有意差が認められた。さらに事後解析を行った結果、ET群のプロピオン酸（P = 0.023）、酪酸（P = 0.007）、イソ酪酸（P = 0.040）の濃度は、HC群よりも有意に低かった。ET患者はPD患者よりもイソ吉草酸（P = 0.014）およびイソ酪酸（P = 0.005）の濃度が低かった。さらに、PD患者の糞便中プロピオン酸（P = 0.013）、酢酸（P = 0.016）、酪酸（P = 0.041）のレベルはCC患者よりも低かった（図1および補足表1）。
agは、それぞれプロピオン酸、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、吉草酸、カプロン酸、イソ酪酸の群間比較を表す。糞便中のプロピオン酸、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、イソ酪酸の濃度は3群間で有意差が認められた。ET本態性振戦、パーキンソン病、健常者HC対照群、短鎖脂肪酸（SCFA）。有意差は*P < 0.05および**P < 0.01で示される。
ET群とPD群の疾患経過の違いを考慮し、早期PD患者33名とET患者16名（疾患経過3年以下）を対象に更なる比較試験を行った（補足表2）。その結果、ETの糞便中プロピオン酸含有量はHAよりも有意に低いことが示された（P=0.015）。酪酸とイソ酪酸については、ETとHCの差は有意ではなかったが、傾向が認められた（P = 0.082）。糞便中イソ酪酸値は、PD患者と比較してET患者で有意に低かった（P = 0.030）。イソ吉草酸については、ETとPDの差は有意ではなかったが、傾向が認められた（P = 0.084）。プロピオン酸（P = 0.023）、酢酸（P = 0.020）、酪酸（P = 0.044）は、PD患者においてHC患者と比較して有意に低かった。これらの結果（補足図1）は、主な結果と概ね一致している。全体サンプルと早期患者サブグループの結果の差は、サブグループのサンプルサイズが小さく、データの統計的検出力が低下したことに起因すると考えられる。
次に、便中SCFA濃度によってET患者とCUまたはPD患者を鑑別できるかどうかを検証した。ROC解析によると、プロピオン酸濃度のAUCの差は0.668（95%信頼区間：0.538-0.797）であり、ET患者とHC患者を鑑別することが可能であった。ETおよびGC患者は酪酸濃度のAUCの差が0.685（95%信頼区間：0.556-0.814）であり、ET患者とHC患者を鑑別することが可能であった。イソ酪酸濃度の差は、AUCの差が0.655（95%信頼区間：0.525-0.786）であり、ET患者とHC患者を鑑別できる可能性がある。プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸の濃度を併用した場合、AUCは0.751（95% CI: 0.634–0.867）と高く、感度は74.3%、特異度は72.9%であった（図2a）。ET患者とPD患者を鑑別するために、イソ吉草酸のAUCは0.700（95% CI: 0.579–0.822）、イソ酪酸のAUCは0.718（95% CI: 0.599–0.836）であった。イソ吉草酸とイソ酪酸の濃度を併用した場合、AUCは0.743（95% CI: 0.629–0.857）と高く、感度は74.3%、特異度は62.9%であった（図2b）。さらに、パーキンソン病患者の糞便中の短鎖脂肪酸（SCFA）レベルが対照群と異なるかどうかを調べた。ROC解析によると、プロピオン酸レベルの差に基づいてPD患者を識別するためのAUCは0.687（95％信頼区間：0.559〜0.814）、感度68.6％、特異度68.7％であった。酢酸レベルの差は、AUC 0.674（95％信頼区間：0.542〜0.805）でPD患者とHCを区別できる可能性がある。PD患者は酪酸レベルによってのみCUと区別でき、AUC 0.651（95％信頼区間：0.515〜0.787）であった。プロピオン酸、酢酸、酪酸のレベルを組み合わせると、AUC 0.682（95％信頼区間：0.553〜0.811）が得られた（図2c）。
a ロシア正教会によるETおよびHCに対する差別。b ロシア正教会によるETおよびPDに対する差別。c ロシア正教会によるPDおよびHCに対する差別。ET：本態性振戦、パーキンソン病、健常HCコントロール、SCFA。
ET患者では、便中イソ酪酸値はFTMスコアと負の相関を示し（r = -0.349、P = 0.034）、便中イソ吉草酸値はFTMスコア（r = -0.421、P = 0.001）およびTETRASスコア（r = -0.382、P = 0.020）と負の相関を示した。ETおよびPD患者では、便中プロピオン酸値はSCOPA-AUTスコアと負の相関を示した（r = −0.236、P = 0.043）（図3および補足表3）。ET群（P ≥ 0.161）およびPD群（P ≥ 0.246）のいずれにおいても、疾患経過とSCFAの間に有意な相関は認められなかった（補足表4）。 PD患者において、便中カプロン酸値はMDS-UPDRSスコアと正の相関を示した（r = 0.335、P = 0.042）。全参加者において、便中プロピオン酸値（r = −0.230、P = 0.016）および酢酸値（r = −0.210、P = 0.029）はWexnerスコアと負の相関を示した（図3および補足表3）。
便中イソ酪酸値はFTMスコアと負の相関を示し、イソ吉草酸はFTMおよびTETRASスコアと負の相関を示し、プロピオン酸はSCOPA-AUTスコアと負の相関を示し、カプロン酸はMDS-UPDRSスコアと正の相関を示し、プロピオン酸はFTMおよびTETRASスコアと負の相関を示しました。TETRASおよび酢酸はウェクスナースコアと負の相関を示しました。 MDS-UPDRS協会が後援する統一パーキンソン病評価尺度、ミニメンタルステート検査（MMSE）、ハミルトンうつ病評価尺度（HAMD-17、17項目）、ハミルトン不安評価尺度（HAMA）、HY Hoehn and Yahr 段階、SCFA、SCOPA – AUT パーキンソン病自律神経症状アウトカム尺度、FTM Fana-Tolosa-Marin臨床振戦評価尺度、TETRAS研究グループ（TRG）本態性振戦評価尺度。有意差は*P < 0.05および**P < 0.01で示されます。
LEfSE解析を用いて腸内細菌叢の識別特性をさらに検討し、属別相対存在量データレベルを更なる解析の対象として選定した。ETとHC、ETとPDを比較した。次に、2つの比較群における腸内細菌叢の相対存在量と糞便中短鎖脂肪酸レベルについて、スピアマン相関分析を実施した。
Faecalibacterium（酪酸と相関、r = 0.408、P < 0.001）、Lactobacillus（酪酸と相関、r = 0.283、P = 0.016）、Streptobacterium（プロピオン酸と相関、r = 0.327）は、ETおよびCAの分析に存在しました。、P = 0.005。酪酸と相関、r = 0.374、P = 0.001。 ET中のステノトロポモナス（イソ酪酸と相関、r = 0.329、P = 0.005）、Howardella（プロピオン酸と相関、r = 0.242、P = 0.041）、Raoultella（プロピオン酸と相関、r = 0.249、P = 0.035）、Candidatus Arthromitus（イソ酪酸と相関、r = 0.302、P = 0.010）は減少し、糞便中の短鎖脂肪酸レベルと正の相関を示した。一方、ステノトロポモナス（Stenotropomonas）はETで増加し、糞便中のイソ酪酸レベルと負の相関を示した（r = -0.250、P = 0.034）。 FDR調整後、Faecalibacterium、Catenibacter、およびSCFA間の相関関係のみが有意なままであった（P ≤ 0.045）（図4および補足表5）。
ETとHCの相関分析。FDR調整後、ET中のFaecalibacterium（酪酸と正の相関）およびStreptobacterium（プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸と正の相関）の存在量が減少し、糞便中のSCFAレベルと正の相関関係にあることがわかった。b ETとPDの相関分析。FDR調整後、有意な関連は認められなかった。ET：本態性振戦、パーキンソン病、健常HC対照群、SCFA。有意差は*P < 0.05および**P < 0.01で示される。
ETとPDを分析すると、ETではClostridium trichophytonが増加しており、糞便中のイソ吉草酸（r = -0.238、P = 0.041）およびイソ酪酸（r = -0.257、P = 0.027）と相関していることがわかりました。FDR調整後、どちらも有意なままでした（P≥0.295）（図4および補足表5）。
本研究は、ET患者における便中短鎖脂肪酸（SCFA）レベルを、CUおよびPD患者と比較し、腸内細菌叢の変化および症状の重症度との相関関係を調べる包括的な研究です。ET患者では便中短鎖脂肪酸レベルが低下しており、臨床重症度および腸内細菌叢の特定の変化と関連していることがわかりました。便中の短鎖脂肪酸（SCFA）の累積レベルは、ETをGCおよびPDと鑑別する上で重要です。
GC患者と比較して、ET患者の糞便中のプロピオン酸、酪酸、イソ酪酸濃度は低い。プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸の組み合わせは、AUC 0.751（95% CI: 0.634–0.867）、感度74.3%、特異度72.9%でETとHCを鑑別できるため、ETの診断バイオマーカーとしての潜在的な役割を示唆している。さらなる解析により、糞便中のプロピオン酸濃度は、ウェクスナースコアおよびSCOPA-AUTスコアと負の相関関係にあることが示された。糞便中のイソ酪酸濃度は、FTMスコアと逆相関していた。一方、ETにおける酪酸濃度の低下は、短鎖脂肪酸産生微生物叢であるFaecalibacteriumおよびCategorybacterの減少と関連していた。さらに、ET におけるカテニバクターの存在量の減少は、糞便中のプロピオン酸およびイソ酪酸レベルの減少とも関連していました。
結腸で生成されるほとんどの SCFA は、主に H+ 依存性またはナトリウム依存性モノカルボン酸トランスポーターを介して結腸細胞に取り込まれます。吸収された短鎖脂肪酸は結腸細胞のエネルギー源として使用され、結腸細胞で代謝されない短鎖脂肪酸は門脈循環に輸送されます 18 。 SCFA は腸の運動性に影響を与え、腸のバリア機能を高め、宿主の代謝と免疫に影響を及ぼす可能性があります 19 。以前に、PD 患者の糞便中の酪酸、酢酸、プロピオン酸の濃度は HC と比較して低いことがわかっており 17 、これは私たちの結果と一致しています。私たちの研究では、ET 患者の SCFA が減少していることがわかりましたが、ET の病理における SCFA の役割についてはほとんどわかっていません。酪酸とプロピオン酸は GPCR に結合して、MAPK や NF-κB20 シグナル伝達などの GPCR 依存性シグナル伝達に影響を及ぼす可能性があります。腸脳軸の基本的な概念は、腸内細菌によって分泌される SCFA が宿主のシグナル伝達に影響を与え、それによって腸と脳の機能に影響を及ぼすというものです。酪酸とプロピオン酸はヒストン脱アセチル化酵素 (HDAC) 活性に対して強力な阻害作用を有し21 、また酪酸は転写因子のリガンドとしても作用するため、主に遺伝子調節に影響を及ぼすことで宿主の代謝、分化、増殖に広範囲に影響を及ぼします22 。SCFA と神経変性疾患の証拠に基づくと、酪酸は、PD におけるドパミン作動性ニューロン死を媒介する可能性がある HDAC 活性障害を修正する能力があるため、治療候補であると考えられています23,24,25。動物実験では、酪酸がドパミン作動性ニューロンの変性を防ぎ、PD モデルの運動障害を改善する能力も実証されています26,27研究では、PD モデルにおいてプロピオン酸がロテノン毒性に反応してドーパミン作動性ニューロンの生存を促進すること 30 、およびプロピオン酸の経口投与が PD マウスにおけるドーパミン作動性ニューロンの喪失と運動障害を救済することが示されている 31 。イソ酪酸の機能についてはほとんどわかっていないが、最近の研究では、B. ovale の定着により、腸管の SCFA 含有量 (酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸を含む) と腸管の GABA 濃度が上昇することがわかり、腸内細菌叢と腸管の SCFA と神経伝達物質の濃度の間に関連があることが強調された 32 。ET の場合、小脳の異常な病理学的変化には、プルキンエ細胞の軸索と樹状突起の変化、プルキンエ細胞の変位と喪失、バスケット細胞の軸索の変化、およびプルキンエ細胞への上行性線維接続の異常がある。核へのSCFAの蓄積は、小脳からのGABA産生の低下につながる3,4,33。SCFAがプルキンエ細胞の神経変性および小脳GABA産生の低下と関連しているかどうかは依然として不明である。本研究の結果は、SCFAとETの間に密接な関連があることを示唆しているが、横断研究デザインでは、SCFAとETの病態過程との因果関係について結論を導くことはできない。糞便中のSCFAの連続測定を含む、さらなる縦断的追跡研究や、そのメカニズムを検証する動物実験が必要である。
短鎖脂肪酸（SCFA）は結腸平滑筋の収縮力を刺激すると考えられています34。短鎖脂肪酸（SCFA）の不足は便秘の症状を悪化させますが、短鎖脂肪酸（SCFA）の補給は便秘の症状を改善する可能性がありますPD35。また、本態性振戦（ET）患者において、糞便中の短鎖脂肪酸含有量の減少と便秘および自律神経機能障害の増加との間に有意な関連があることも示唆されています。ある症例報告では、腸内細菌叢移植により患者7において本態性振戦と過敏性腸症候群の両方が改善したことが示されており、腸内細菌叢とETの間に密接な関係があることが示唆されています。したがって、糞便中の短鎖脂肪酸/微生物叢は宿主の腸管運動および自律神経機能に影響を与える可能性があると考えられます。
この研究では、ET中の糞便中短鎖脂肪酸（SCFA）濃度の低下が、酪酸に関連のあるFaecalibacteriumおよびプロピオン酸、酪酸、イソ酪酸に関連のあるStreptobacteriumの減少と関連していることが明らかになりました。FDR補正後も、この関係は有意なままです。FaecalibacteriumとStreptobacteriumは短鎖脂肪酸（SCFA）を産生する微生物です。Faecalibacteriumは酪酸を産生することが知られており36、Catenibacterの発酵の主な産物は酢酸、酪酸、乳酸です37。FaecalibacteriumはET群とHC群の両方で100%検出されました。ET群の相対存在量の中央値は2.06%、HC群は3.28%（LDA 3.870）でした。カテゴリー細菌はHC群の21.6%（8/37）で検出されたのに対し、ET群では1検体（1/35）でのみ検出された。ETにおける連鎖球菌の減少と検出不能は、疾患の病原性との相関関係を示唆している可能性もある。HC群におけるカテニバクター属細菌の相対存在量の中央値は0.07%（LDA 2.129）であった。さらに、乳酸菌は糞便中酪酸の変化と関連しており（P=0.016、FDR調整後P=0.096）、関節炎候補菌はイソ酪酸の変化と関連していた（P=0.016、FDR調整後P=0.072）。FDR調整後、相関傾向のみが残り、統計的に有意ではない。乳酸菌は SCFA (酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、酪酸) 産生菌としても知られており 38、 Candidatus Arthromitus は T ヘルパー 17 (Th17) 細胞分化の特異的誘導因子で、Th1/2 および Treg は免疫バランス /Th17 と関連しています 39。最近の研究では、糞便偽関節レベルの上昇が結腸炎症、腸管バリア機能不全、全身性炎症の一因となる可能性があることが示唆されています 40 。 ET では PD と比較して Clostridium trichophyton が増加していました。 Clostridium trichoides の豊富さは、イソ吉草酸およびイソ酪酸と負の相関関係にあることがわかりました。FDR 調整後、両方とも有意なままでした (P≥0.295)。 Clostridium pilosum は炎症に関連することが知られている細菌で、腸管バリア機能不全の一因となる可能性があります我々は以前、ET8患者の腸内細菌叢の変化を報告した。本研究では、ETにおける短鎖脂肪酸（SCFA）の変化についても報告し、腸内細菌叢の乱れと短鎖脂肪酸の変化との関連を明らかにした。短鎖脂肪酸レベルの低下は、ETにおける腸内細菌叢の乱れおよび振戦の重症度と密接に関連している。本研究の結果は、腸脳連携がETの病因において重要な役割を果たしている可能性を示唆しているが、動物モデルを用いたさらなる研究が必要である。
PD患者と比較して、ET患者の糞便中のイソ吉草酸およびイソ酪酸濃度は低い。イソ吉草酸とイソ酪酸の組み合わせは、PDにおけるETをAUC 0.743（95% CI: 0.629–0.857）、感度74.3%、特異度62.9%で検出し、ETの鑑別診断におけるバイオマーカーとしての潜在的な役割を示唆している。糞便中のイソ吉草酸濃度は、FTMスコアおよびTETRASスコアと逆相関していた。糞便中のイソ酪酸濃度は、FTMスコアと逆相関していた。イソ酪酸濃度の減少は、カトバクテリアの個体数の減少と関連していた。イソ吉草酸とイソ酪酸の機能についてはほとんど分かっていない。以前の研究では、バクテロイデス・オバールによるマウスの定着により、腸内短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸を含む）含有量と腸内GABA濃度が上昇することが示されており、腸内細菌叢と腸内短鎖脂肪酸/神経伝達物質濃度との腸管における関連性が強調されています32。興味深いことに、観察されたイソ酪酸濃度はPD群とHC群間では同程度でしたが、ET群とPD（またはHC）群間では異なっていました。イソ酪酸は、AUC 0.718（95% CI: 0.599–0.836）でETとPDを識別し、AUC 0.655（95% CI: 0.525–0.786）でETとNCを識別しました。さらに、イソ酪酸濃度は振戦の重症度と相関しており、ETとの関連性をさらに強めています。経口イソ酪酸が ET 患者の振戦の重症度を軽減できるかどうかという疑問については、さらに研究する価値がある。
このように、ET患者では便中の短鎖脂肪酸（SCFA）含量が減少しており、ETの臨床的重症度および腸内細菌叢の特異的な変化と関連しています。便中のプロピオン酸、酪酸、イソ酪酸はETの診断バイオマーカーとなる可能性があり、イソ酪酸とイソ吉草酸はETの鑑別診断バイオマーカーとなる可能性があります。便中のイソ酪酸の変化は、他の短鎖脂肪酸の変化よりもETに特異的である可能性があります。
本研究にはいくつかの限界がある。第一に、食生活のパターンや食品の嗜好が微生物叢の発現に影響を与える可能性があり、異なる集団におけるより大規模な研究サンプルが必要であり、将来の研究では食品摂取頻度質問票などの包括的かつ体系的な食事調査を導入する必要がある。第二に、横断的研究設計では、SCFAとETの発症との因果関係についていかなる結論も出すことができない。糞便中SCFAの連続測定を伴うさらなる長期追跡研究が必要である。第三に、糞便中SCFAレベルの診断能力と鑑別診断能力は、ET、HC、PDからの独立したサンプルを用いて検証する必要がある。将来的には、より多くの独立した糞便サンプルを検査する必要がある。最後に、私たちのコホートにおけるPD患者の罹病期間は、ET患者よりも有意に短かった。私たちは主に、年齢、性別、BMIでET、PD、HCをマッチングさせた。 ET群とPD群の疾患経過の違いを考慮し、更なる比較のため、早期PD患者33名とET患者16名（疾患期間3年以下）についても検討した。SCFAにおける群間差は、一次データと概ね一致していた。また、疾患期間とSCFAの変化の間には相関は認められなかった。しかしながら、将来的には、PDとETの両方の患者を早期段階、より短い疾患期間で登録し、より大規模なサンプルで検証を完了することが最善と考えられる。
本研究プロトコルは、上海交通大学医学部附属瑞金病院の倫理委員会（RHEC2018-243）の承認を得ました。参加者全員から書面によるインフォームドコンセントを得ました。
2019年1月から2022年12月の間に、上海交通大学医学部付属瑞金病院運動障害センター診療所から109名（ET 37名、PD 37名、HC 35名）が本研究に含まれた。基準は、(1)年齢25～85歳、(2)ET患者はMDSワーキンググループの基準42に従って診断され、PD患者はMDS基準43に従って診断された、(3)全患者が検体採取前に抗PD薬を服用していなかった、(4)ET群は便検体採取前にβ遮断薬のみを服用しているか、関連薬を服用していなかった、とした。年齢、性別、BMIが一致するHCも選択された。除外基準は、(1) 菜食主義者、(2) 栄養不良、(3) 消化管の慢性疾患（炎症性腸疾患、胃潰瘍または十二指腸潰瘍を含む）、(4) 重度の慢性疾患（悪性腫瘍を含む）、心不全、腎不全、血液疾患、(5) 大規模な消化管手術の履歴、(6) ヨーグルトの慢性的または定期的な摂取、(7) 1か月間プロバイオティクスまたは抗生物質の使用、(8) コルチコステロイド、プロトンポンプ阻害剤、スタチン、メトホルミン、免疫抑制剤または抗癌剤の慢性使用、(9) 臨床試験の妨げとなる重度の認知障害であった。
被験者全員は、BMI を算出するために病歴、体重および身長の情報を提供し、神経学的検査およびハミルトン不安評価尺度 (HAMA) 44 不安スコア、ハミルトンうつ病評価尺度-17 スコア (HAMD-17) 45 などの臨床評価を受けた。うつ病、ウェクスナー便秘尺度 46 およびブリストル便スケール 47 を使用した便秘の重症度、ならびにミニメンタルステート検査 (MMSE) 48 を使用した認知能力が評価された。パーキンソン病の自律神経症状評価尺度 (SCOPA-AUT) 49 では、ET および PD 患者の自律神経機能障害を検討した。ET 患者では、Fan-Tolos-Marin 臨床振戦評価尺度 (FTM) および本態性振戦評価尺度 (TETRAS) 50 振戦研究グループ (TRG) 50 が検討された。米国パーキンソン病協会が後援するキンソン病評価尺度（MDS-UPDRS）バージョン51とHoehnとYahr（HY）グレード52が検査されました。
各参加者は、朝に便採取容器を用いて便サンプルを採取するよう指示された。容器は氷上に移し、処理前に-80℃で保存した。短鎖脂肪酸（SCFA）分析は、天源生物科技（上海）有限公司の通常業務に従って実施した。各被験者から新鮮な便サンプル400mgを採取し、粉砕および超音波処理を行った後、短鎖脂肪酸を用いて分析した。便中の選択された短鎖脂肪酸は、ガスクロマトグラフィー質量分析法（GC-MS）および液体クロマトグラフィータンデム質量分析法（LC-MS/MS）を用いて分析した。
QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit（QIAGEN、ドイツ、ヒルデン）を用いて、製造元の指示に従い、200 mgのサンプルからDNAを抽出しました。微生物組成は、糞便から分離したDNAのV3-V4領域を増幅することで、16S rRNA遺伝子のシークエンシングを行いました。DNAは、サンプルを1.2%アガロースゲルで泳動して検査しました。16S rRNA遺伝子のポリメラーゼ連鎖反応（PCR）増幅は、ユニバーサルバクテリアプライマー（357 Fおよび806 R）とNovaseqプラットフォームで構築した2段階増幅ライブラリーを用いて行いました。
連続変数は平均±標準偏差として表現され、カテゴリ変数は数値とパーセンテージとして表現される。分散の等質性を検定するためにLevene検定を使用した。比較は、変数が正規分布している場合は両側t検定または分散分析（ANOVA）を使用し、正規性または等分散性の仮定に違反している場合はノンパラメトリックMann-Whitney U検定を使用して行われた。モデルの診断性能を定量化し、SCFAがET患者をHCまたはPD患者と区別する能力を調べるために、受信者操作特性（ROC）曲線下面積（AUC）を使用した。SCFAと臨床重症度との関係を調べるために、スピアマン相関分析を使用した。統計解析は、SPSSソフトウェア（バージョン22.0、SPSS Inc.、シカゴ、イリノイ州）を使用して、有意水準（P値およびFDR-P値を含む）を0.05（両側）に設定した。
16 S配列は、Trimmomatic（バージョン0.35）、Flash（バージョン1.2.11）、UPARSE（バージョンv8.1.1756）、mothur（バージョン1.33.3）およびR（バージョン3.6.3）ソフトウェアの組み合わせを使用して分析されました。生の16S rRNA遺伝子データはUPARSEを使用して処理され、97％の同一性を持つ操作的分類単位（OTU）が生成されました。分類は、参照データベースとしてSilva 128を使用して指定されました。相対的存在量のデータの属レベルが、さらなる分析のために選択されました。線形判別分析（LDA）効果サイズ分析（LEfSE）を使用して、α閾値0.05および効果サイズ閾値2.0でグループ（ET vs. HC、ET vs. PD）間の比較を行いました。LEfSE分析によって特定された判別属は、SCFAのスピアマン相関分析にも使用されました。
研究設計の詳細については、この記事に関連する Natural Research Report Abstract を参照してください。
16Sシーケンシング生データは、国立生物工学情報センター（NCBI）BioProjectデータベース（SRP438900: PRJNA974928）に保存されています（URL：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa）。その他の関連データは、科学的な共同研究や、研究プロジェクト全体を含む学術交流など、合理的な要請に応じて責任著者に提供されます。当社の同意なしにデータを第三者に譲渡することは許可されていません。
オープンソースコードは、Trimmomatic（バージョン0.35）、Flash（バージョン1.2.11）、UPARSE（バージョンv8.1.1756）、mothur（バージョン1.33.3）、R（バージョン3.6.3）の組み合わせでのみ使用でき、デフォルト設定または「メソッド」セクションを使用しています。追加の説明情報は、合理的な要求に応じて、責任著者に提供できます。
Pradeep SとMehanna R. 多動性運動障害および運動失調における消化管障害。パーキンソン病との関連。混乱。90, 125–133 (2021)。
Louis, EDおよびFaust, PL「本態性振戦の病理：神経変性と神経接続の再編成」Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. 本態性振戦はGABA機能不全の一次疾患か？はい。国際性。Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N.、Mani RJ、Katara DP「腸脳軸：パーキンソン病における2つのシグナル伝達様式」細胞分子神経生物学42, 315–332 (2022)
Quigley, EMM. 腸内細菌叢・脳・腸軸と神経変性疾患. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR, He, XX「糞便微生物移植は本態性振戦と過敏性腸症候群の患者を同時に改善する」老年心理学 20, 796–798 (2020)
Zhang P. et al. 本態性振戦における腸内細菌叢の特異的変化とパーキンソン病との鑑別．NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S, Zhu H, Zhang J, Wang D. 神経細胞-グリア細胞-上皮細胞ユニットの制御における微生物叢の重要な役割. 感染症に対する抵抗性. 14, 5613–5628 (2021).
Emin A. et al. 進行性パーキンソン病における十二指腸α-シヌクレインの病理と腸管神経膠症．move.confisction. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. α-シヌクレイン5G4に対する抗体は、大腸粘膜における顕性パーキンソン病および前駆性パーキンソン病を認識する。move.confisction. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M、Fasano A. 本態性振戦とパーキンソン病の同時発生。パーキンソン病との関連。錯乱。46、С101–С104 (2018)。
Sampson, TR et al. 腸内細菌叢はパーキンソン病モデルにおける運動障害と神経炎症を調節する. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. パーキンソン病患者と年齢を合わせた対照群では、短鎖脂肪酸と腸内細菌叢が異なる。パーキンソン病との関連。混乱。32, 66–72 (2016)。
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E, Elinav E. 宿主免疫インターフェースにおけるマイクロバイオームによって制御される代謝物. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).