İdiopatik parkinson hastalarında mikrobiyotanın hastalığın evresi ve günlük yaşam aktivitesi üzerine etkisi

Abstract

Amaç: Parkinson hastalığı (PH), bazal ganglionlardan, başta substansia nigra pars kompakta olmak üzere, diğer beyin sapı pigmentli nöronlarını da etkileyen dopaminerjik nöronların erken belirgin ölümü ile oluşan nörodejeneratif bir hastalıktır. Gastrointestinal disfonksiyon ve eşlik eden gastrointestinal bulgular PH'de sıkça görülmektedir. Çalışmamızda İPH'de sağlıklı kontrollere kıyasla bağırsak mikrobiyotasında görülen değişiklikleri saptamak ve bu değişikliklerin hastalığın evresi ve günlük yaşam aktiviteleri üzerine etkisini değerlendirmek amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışmamıza Ocak 2019-Mayıs 2019 tarihleri arasında Kocaeli Üniversitesi Araştırma ve Uygulama Hastanesi Nöroloji Anabilim Dalı'na başvuran, 40-85 yaş aralığında 28 idiopatik Parkinson hastası ve hastalarla benzer demografik özelliklere sahip 28 sağlıklı kontrol dahil edildi. Tüm katılımcılar dahil etme kriterlerini taşıyordu ve dışlama kriterlerinden herhangi birine sahip değildi. Tüm katılımcılar bilgilendirilmiş onam formunu imzaladı. Hastalara öncelikle nörolojik muayene yapılmış, Parkinson hastaları ve sağlıklı kontrollere açlık kan şekeri, hemogram, sedimentasyon, CRP, tiroid fonksiyon testleri, B12'den oluşan rutin kan testleri yapılmıştır. Hastalara ve sağlıklı kontrollere UPDRS, Hoehn Yahr Skorlaması, Minimental Test, Beck Anksiyete Ölçeği, Beck Depresyon Ölçeği, Geriatrik Depresyon Ölçeği, Parkinson Anksiyete Skalası, Epworth Uykululuk Testi ve EQ-5D Günlük Yaşam Aktiviteleri Testi uygulanmıştır. Hastalardan ve sağlıklı kontrollerden mikrobiyota çalışması için steril gaita kabına gaita örneği alınmış olup örnekler -80 derecede saklanmış, biyolojik materyal transfer formundaki kriterlere uygun şekilde soğuk zincirle tıbbi mikrobiyoloji laboratuarına ulaştırılmıştır. Tıbbi mikrobiyoloji laboratuarında fekal örneklere 16sRNA analizi yapılmıştır. Bulgular: Demografik veriler incelendiğinde İPH ve sağlıklı kontroller arasında yaş, cinsiyet, vücut kitle indeksi bakımından istatistiksel olarak anlamlı farklılık izlenmedi. UPDRS, Hoehn Yahr skoru ve minimental test Parkinson hastalarında kontrol grubuna göre anlamlı düzeyde bozulmuştu. H. pylori pozitifliği kontrol grubunda daha sık görülmekle birlikte anlamlı istatistiksel değere ulaşmadı. Anksiyete ile ilgili yapılan ölçeklerde iki grup arasında anlamlı istatistiksel fark gözlenmedi. Depresyon ile ilgili ölçeklerde PH'de kontrol grubuna göre belirgin bozulma izlendi. Epworth uykululuk testinde iki grup arasında anlamlı değişkenlik gözlenmedi. EQ-5D günlük yaşam aktivitesi testinde PH'de kontrol grubuna göre belirgin bozulma izlendi. Yapılan 16 s RNA analizi sonuçlarına göre alfa çeşitlilik ve beta çeşitlilik bakımından İPH ve sağlıklı kontroller arasında anlamlı istatistiksel fark izlenmedi. Taksonomik çeşitlilik her iki grupta değerlendirildiğinde şube düzeyinde Parkinson grubunda Proteobacter ve Actinobacter şubelerine ait bakterilerin göreceli bolluğunun anlamlı düzeyde arttığı izlendi. Aile düzeyinde değerlendirildiğinde Parkinson hastalarında Enterobacteriacea ve Succinivibrinocea ailelerine dahil olan bakterilerin göreceli bolluğunun anlamlı düzeyde arttığı, Prevotellaceae ailesine dahil olan bakterilerin göreceli bolluğunun ise anlamlı düzeyde azaldığı izlendi. Cins düzeyinde değerlendirildiğinde Parkinson hastalarında kontrol grubuna göre Negativibacillus, Hungatella, Bifidobacterium, Lactobacillus, Phascolarctobacterium, Escherichia, Shigella, Erysipelotrichaceae cinslerinin göreceli bolluğu artmış olarak izlendi. Ancak iki grup arasında göreceli bolluk bakımından anlamlı istatistiksel farka ulaşan bakteri cinsi saptanmadı. Değerlendirilen klinik ölçeklerle bakteri cinsleri arasında anlamlı korelasyon izlenmedi. Sonuç: Prevotellaceae bakterileri, bağırsak mukozal tabakasında müsin sentezine ve SCFA üretimine katıldığından, Prevotellaceae bolluğunun azalması, müsin sentezinin azalmasına ve bağırsak geçirgenliğinin artmasına neden olabilir. Bu durum; bakteriyel antijenlere ve endotoksinlere maruziyeti artırarak aşırı alfa-sinüklein ekspresyonunu tetikler ve hatta alfasinüklein yanlış katlanmasına yol açabilir. Escherichia ve Shigella gibi Enterobacteriaceae ailesine dahil olan bakteriler endotoksin üretimi yoluyla bağırsakta inflamasyonu tetikleyerek mikroglial aktivasyona yoluyla nörodejeneratif sürece katkıda bulunabilir. Çalışmamızda değerlendirilen klinik ölçekler ve hastalık evresiyle bağırsak mikrobiyotası arasında anlamlı korelasyon görülmemiştir. Bağırsak mikrobiyotasının idiopatik İPH evresi, klinik ölçekleri üzerine etkisini değerlendirmek, yeni biyobelirteçler ve yeni tedavi stratejileri geliştirmek için bu alanda daha fazla klinik araştırmaya ihtiyaç vardır. Anahtar Kelimeler: Parkinson Hastalığı, Mikrobiyota, 16sRNA, Alfa-sinüklein

Objective: Parkinson's disease (PH) is a neurodegenerative disease characterised by the early marked death of dopaminergic neurons, affecting especially the basal ganglia, substansia nigra pars compacta and other brainstem pigmented neurons. Gastrointestinal dysfunction and accompanying gastrointestinal symptoms are frequently seen in Parkinson's Disease. In our study, it was aimed to detect changes in intestinal microbiota in Idiopathic Parkinson's patients compared to healthy controls and to evaluate the effects of these changes on disease stage and daily life activities. Method: 28 idiopathic Parkinson's patients in the 40-85 age range who consulted to the Neurology Department of Kocaeli University Faculty of Medicine between January 2019- May 2019 were involved in this study. 28 healthy controls with similar demographic characteristics were selected for the control group. All the participants met inclusion criteria and none of them had any of exclusion criteria. All the participants signed the informed consent form. Neurological examination was performed to the patients first, routine blood tests consisting of fasting blood glucose, hemogram, erythrocyte sedimentation rate, C reactive protein, thyroid function tests and serum B12 level were performed for Parkinson's patients and healthy controls. Clinical scales such as UPDRS, Hoehn And Yahr Scoring, Minimental Test, Beck Anxiety Scale, Beck Depression Scale, Geriatric Depression Scale, Parkinson's Anxiety Scale, Epworth Sleepiness Test, and EQ5D Daily Life Activities Test were applied to patients and healthy controls. A stool sample was taken from patients and healthy controls into sterile stool tubes for microbiota study, and the samples were preserved at -80 degrees and delivered to the medical microbiology laboratory with cold chain in accordance with the criteria in the biological material transfer form.16 s RNA analysis was performed on fecal samples in the medical microbiology laboratory. Results: When demographic data were analyzed, no statistically significant difference was found between idiopathic Parkinson patients and healthy controls in terms of age, gender, body mass index. UPDRS, Hoehn Yahr score and minimental test were significantly impaired in Parkinson's patients compared to the control group. H.pylori positivity was more common in the control group but did not reach statistical value. No significant statistical difference was observed between the two groups in the anxiety-related scales. Significant deterioration was observed in depression-related scales in Parkinson's patients compared to the control group. In the Epworth sleepiness test, no significant difference was observed between the two groups. In EQ-5D daily life activity test, Parkinson patients showed a significant deterioration compared to the control group. According to the results of 16 s RNA analysis, there was no statistically significant difference between idiopathic Parkinson patients and healthy controls in terms of alpha diversity and beta diversity. When the taxonomic diversity was examined in both groups at the phylum level, it was observed that the relative abundance of bacteria from the Proteobacter and Actinobacter phyla were significantly increased in Parkinson group compared to the control group. When analyzed at the family level, it was observed that the relative abundance of bacteria in the Enterobacteriaceae and Succinivibrinoceae families were increased significantly, and the relative abundance of bacteria in the Prevotellaceae family were decreased significantly. When evaluated at the genus level, the relative abundance of Negativibacillus, Hungatella, Bifidobacterium, Lactobacillus, Phascolarctobacterium, Escherichia, Shigella, Erysipelotrichaceae species were observed to be increased in Parkinsons' patients. However, none of these bacterial genera reached significant statistical change in terms of relative abundance. There was no significant correlation between evaluated clinical features and bacterial genera. Conclusion: Since Prevotellaceae bacteria are involved in mucin synthesis in the intestinal mucosal layer and production of short-chain fatty acids (SCFA), decreased Prevotellaceae abundance can lead to decreased mucin synthesis and increased intestinal permeability. Increased intestinal permeability increases exposure to bacterial antigens and endotoxins, triggering excessive alpha-synuclein expression, and may even lead to alpha-synuclein misfolding. Bacteria from the Enterobacteriaceae family, such as Escherichia and Shigella, trigger inflammation in the intestine through endotoxin production, leading to microglial activation and may contribute to the neurodegenerative process. In our study, there was no significant correlation between the clinical scales evaluated, the disease stage and intestinal microbiota. More clinical research is needed in this area to assess the effect of gut microbiota on idiopathic Parkinson's disease stage, clinical scales, and to develop new biomarkers and new treatment strategies. Key Words: Parkinson's Disease, Microbiota, 16sRNA, Alpha-synuclein