مقالة بحثية

تأثيرات زرع ميكروبات الأمعاء على الخصائص الميكروبية المعوية والأنماط الظاهرية السريرية لدى المرضى المصابين بمرض باركنسون

75 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/72702

⸱

أغسطس 14, 2026

 ,  , 
1Department of Neurology, The Second Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, 2Department of Geriatrics, The Second Affiliated Hospital of Nanjing Medical University

في هذه المقالة

ملخص

لاحظت هذه الدراسة الاستكشافية التي شملت ستة مرضى مصابين بمرض باركنسون خضعوا لعملية نقل ميكروبيوتا الأمعاء تغيرات زمنية في تنوع الميكروبات المعوية، والتركيب التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة، إلى جانب تحسن في الأعراض الحركية وغير الحركية. وتقدم هذه النتائج أدلة أولية تدعم إجراء المزيد من الاستقصاءات حول التدخلات القائمة على الميكروبيوتا.

الملخص

ارتبطت التغيرات في ميكروبيوم الأمعاء بمرض باركنسون (PD)، ولكن لا تزال التغيرات الميكروبية الطولية بعد عملية نقل ميكروبيوم البراز (FMT) وارتباطاتها السريرية غير مفهومة بشكل جيد. شملت هذه الدراسة الرصدية الاسترجاعية أحادية المركز 6 مرضى مصابين بمرض باركنسون، تم تقسيمهم إلى مجموعات فرعية ذات شدة عالية ومنخفضة بناءً على مدة المرض (>6 سنوات مقابل ≤6 سنوات). تم جمع ست وثلاثين عينة براز قبل عملية نقل ميكروبيوم البراز وبشكل شهري لمدة خمسة أشهر بعدها. تم تقييم التنوع الميكروبي، وبنية المجتمع، والتركيب التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة باستخدام تسلسل جين 16S ribosomal RNA. شملت التحليلات تنوع ألفا وبيتا، والوفرة التصنيفية، وحجم تأثير تحليل التمييز الخطي، والتنبؤ الوظيفي القائم على Tax4Fun2، وارتباطات رتب سبيرمان بين السمات الميكروبية والمؤشرات السريرية. أشارت التحليلات الوصفية إلى وجود اختلافات في الغنى الميكروبي، والتنوع، وبنية المجتمع، والوظائف المتوقعة بين المجموعات الفرعية حسب الشدة وعبر النقاط الزمنية بعد نقل ميكروبيوم البراز. في خط الأساس، أظهرت المجموعة الفرعية ذات الشدة المنخفضة غنى وتنوعاً ميكروبياً أكبر من المجموعة ذات الشدة العالية، مع وفرة أعلى نسبياً من الأصناف التي تشمل Bifidobacterium وLactobacillus. بعد شهر واحد من نقل ميكروبيوم البراز، زاد الغنى والتنوع عن خط الأساس في المجموعة ذات الشدة العالية، صاحب ذلك تغيرات في التركيب التصنيفي. أظهرت كلتا المجموعتين تبايناً مرتبطاً بالوقت في التنوع الميكروبي وإثراء مسارات Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes المتوقعة بعد نقل ميكروبيوم البراز. شملت الوظائف المتوقعة استقلاب الكربوهيدرات والأحماض الأمينية، والاصطناع الحيوي للمستقلبات الثانوية، والنقل الغشائي، ونقل الإشارة. ارتبطت عدة وحدات تصنيفية تشغيلية بمؤشرات ضعف الحركة، والإمساك، وجودة النوم، والحالة الوظيفية، والأعراض النفسية والعصبية. وبناءً على ذلك، ارتبط نقل ميكروبيوم البراز بتغيرات طولية في تنوع ميكروبيوم الأمعاء وتركيبه ووظائفه المتوقعة، كما ارتبطت سمات ميكروبية محددة بمؤشرات حركية وغير حركية. ونظراً لصغر حجم العينة الاسترجاعية، فإن هذه النتائج أولية وتتطلب تأكيداً في دراسات مضبوطة أكبر. يجب أن تحدد الدراسات المستقبلية ما إذا كانت هذه التغيرات الميكروبية قابلة للتكرار، وتستمر لما بعد خمسة أشهر، وتعكس تطعيم المتبرع، وتتوافق مع تحسن سريري ملموس بعد عملية النقل في مرض باركنسون.

المقدمة

يُعد مرض باركنسون (PD) اضطراباً عصبياً تنكسياً شائعاً ومترقياً، يتميز ببطء الحركة، والتصلب، والرعاش أثناء الراحة، وعدم الاستقرار القوامي1. ورغم أن مسببات المرض لم تُوضح بالكامل بعد، إلا أن عوامل متعددة، بما في ذلك الالتهاب العصبي، والتعرضات البيئية، والقابلية الوراثية، قد ارتبطت ببدء المرض وتطوره2. وتشير الأدلة الوبائية إلى أن مرض باركنسون هو أحد أكثر الاضطرابات العصبية شيوعاً لدى كبار السن، ويرتبط بعبء كبير من العجز، مع زيادة معدل الانتشار مع تقدم العمر3. ويمكن للعلاجات الحالية، وخاصة العلاج التعويضي بالدوبامين، أن تخفف من الأعراض الحركية إلى حد ما، لكن تأثيراتها على تطور المرض والعديد من الأعراض غير الحركية تظل محدودة، كما تختلف الاستجابات العلاجية من فرد لآخر4. ولذلك، يظل إجراء المزيد من الاستقصاءات حول التغيرات البيولوجية المرتبطة بمرض باركنسون والأهداف العلاجية المحتملة أمراً ذا أهمية سريرية.

تلعب المجتمعات الميكروبية المعوية دوراً هاماً في الحفاظ على سلامة الحاجز المعوي، وتنظيم الاستجابات المناعية، ودعم التوازن الأيضي5. يتضمن نقل ميكروبات البراز (FMT) نقل الميكروبات البرازية من متبرع سليم إلى مستقبل لاستعادة التوازن الميكروبي المعوي6,7. وقد أشارت دراسات حيوانية متعددة إلى أن نقل ميكروبات الأمعاء يمكن أن يؤثر على الأنماط الظاهرية للسلوك العصبي8,9. ونظراً لأن الميكروبات المأخوذة من المرضى الذين يعانون من الاكتئاب أو القلق يمكن أن تحفز تغييرات سلوكية مقابلة في الفئران، فإن الميكروبات من المتبرعين الأصحاء قد تحسن النتائج السلوكية10. بالإضافة إلى ذلك، أفادت ملاحظات سريرية أولية بتحسن الأعراض بعد عملية نقل ميكروبات البراز لدى بعض المرضى المصابين بمرض باركنسون (PD) والتوحد، مما يشير إلى أن التدخلات القائمة على الميكروبات قد تكون ذات صلة محتملة في الاضطرابات العصبية والنفسية العصبية11,12. ومع ذلك، لا تزال الآليات الكامنة وراء هذه التأثيرات غير واضحة، وهناك حاجة إلى دراسات سريرية لإثبات سلامة وفعالية نقل ميكروبات البراز في حالات مرض باركنسون (PD).

على الرغم من أن الدراسات السابقة قد أشارت إلى وجود علاقة بين ميكروبيوم الأمعاء ومرض PD، إلا أن التغيرات الطولية في تكوين الميكروبات المعوية بعد عملية FMT وارتباطاتها بالخصائص السريرية لا تزال غير مفهومة جيداً. كما لا يزال من غير الواضح ما إذا كان المرضى الذين يعانون من درجات متفاوتة من الشدة السريرية يظهرون استجابات ميكروبية متميزة بعد FMT.

في هذه الدراسة الرصدية الاسترجاعية أحادية المركز، قمنا بمراجعة المرضى المصابين بمرض باركنسون (PD) الذين خضعوا لعملية نقل ميكروبيوم البراز (FMT) ضمن الممارسة السريرية المعتادة. تم تحليل الدرجات السريرية قبل وبعد عملية نقل ميكروبيوم البراز، كما تم تحليل عينات البراز المتاحة باستخدام تسلسل جين 16S rRNA لاستكشاف تنوع الميكروبات المعوية، والتركيب التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة، والارتباطات مع المؤشرات السريرية. هدفت هذه الدراسة إلى توصيف النتائج السريرية وملفات الميكروبات المعوية بعد عملية نقل ميكروبيوم البراز في حالات مرض باركنسون، وتوفير أدلة أولية للدراسات المستقبلية المراقبة والمستقبلية.

البروتوكول

أُجريت الدراسة وفقاً لإعلان هلسنكي، واعتمدت لجنة الأخلاقيات في المستشفى الثاني التابع لجامعة نانجينغ الطبية البروتوكول (رقم الموافقة: 2021-KY-100-01). كما تم الحصول على موافقة مستنيرة مكتوبة من جميع المشاركين.

أُجريت هذه الدراسة الرصدية الاسترجاعية أحادية المركز في قسم أمراض الأعصاب بالمستشفى التابع الثاني لجامعة نانجينغ الطبية. وفي الفترة من يناير 2022 إلى ديسمبر 2023، تم إدراج ما مجموعه 32 مريضًا يعانون من مرض باركنسون الأولي والذين استوفوا المعايير التشخيصية لمرض باركنسون (إصدار 2020). وفي النهاية، تم إدراج ستة مرضى استوفوا معايير الاختيار الصارمة وأكملوا جميع إجراءات الدراسة في التحليل اللاحق. وتظهر تفاصيل الفحص والاستبعاد والمتابعة في الشكل التكميلي 1.

جمع عينات البراز وتحليل المجتمع الميكروبي

تم الحصول على ميكروبيوتات البراز من متطوعين أصحاء. وقد أجريت عملية فحص المتبرعين بدقة وفقاً للتوافق الصيني لخبراء التطبيقات السريرية لزراعة ميكروبيوتات البراز. معايير قبول المتبرعين: السن من 18 إلى 40 عاماً، مع عدم وجود تاريخ من الأمراض المزمنة؛ وعدم وجود تاريخ من أمراض الجهاز الهضمي، أو الاضطرابات الأيضية، أو أمراض المناعة الذاتية، أو الاضطرابات النفسية؛ وعدم استخدام المضادات الحيوية، أو البروبيوتيك، أو مثبطات المناعة، أو مثبطات مضخة البروتون خلال الأشهر الثلاثة الماضية؛ وعدم السفر إلى مناطق موبوءة، أو نقل الدم، أو وجود تاريخ جراحي خلال الأشهر الستة الماضية. يشمل فحص الدم والبراز لاستبعاد الأمراض المعدية والمسببات المرضية ما يلي: فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، وفيروس التهاب الكبد B (HBV)، وفيروس التهاب الكبد C (HCV)، وTreponema pallidum، وClostridium difficile، وSalmonella، وShigella، وCampylobacter، وEscherichia coli الممرضة، والفيروسات المعوية، والطفيليات. يجب ألا يقل حجم عينة البراز الواحدة الصالحة عن 50 g. وباستخدام نظام آلي لتنقية ميكروبيوتات البراز (انظر جدول المواد)، أضيف 500 mL من المحلول الملحي المعقم إلى كل 100 g من البراز الطازج، مع إجراء ثلاث جولات من الطرد المركزي والغسيل المعياري (700 × g، لمدة 3 min)، ثم يتم التلقيح مباشرة بعد تحضير معلق بالمحلول الملحي المعقم بنسبة حجمية 1:2. تلقى الخاضعون للدراسة حقنة واحدة بحجم 150 mL من المعلق الذي يحتوي على ما يقرب من 5 × 10^13 من البكتيريا الحية13.

تلقى جميع المرضى عملية نقل ميكروبيوم الأمعاء (FMT) عن طريق تنظير القولون، مع دفع المنظار وصولاً إلى الأعور والقولون الصاعد؛ حيث تم حقن المعلق ببطء وبشكل متساوٍ عبر قناة الخزعة لتعزيز الاستعمار التفضيلي للقولون الأيمن. وبعد الحقن، ظل المرضى في وضعية الاستلقاء الجانبي الأيمن لمدة ساعتين على الأقل. وقبل الإجراء، اتبع المرضى نظاماً غذائياً منخفض البقايا لمدة 3 أيام، ثم نظاماً غذائياً سائلاً كاملاً لمدة 24 h قبل الإجراء، مع الصيام عن المواد الصلبة لمدة 6 h وعن السوائل لمدة 2 h قبل الحقن. وفي مساء اليوم السابق للنقل، أُجري تنظيف قياسي للأمعاء بالكامل باستخدام محلول البولي إيثيلين جلايكول الإلكتروليتي حتى الحصول على إفرازات صافية وخالية من البراز. وشملت القيود الدوائية الامتناع عن تناول المضادات الحيوية الجهازية لمدة 72 h على الأقل قبل عملية FMT وتجنبها لمدة أسبوع بعد ذلك. كما يتم إيقاف مثبطات مضخة البروتون (PPIs) قبل 24–48 h من الإجراء، وتُعلق الملينات والبروبيوتيك في يوم عملية النقل.

خلال الإجراء، تمت مراقبة معدل ضربات القلب وضغط الدم وتشبع الأكسجين بشكل مستمر، مع ملاحظة أي أعراض مثل انتفاخ البطن أو الألم أو الغثيان؛ وتم إيقاف التسريب فوراً في حال حدوث ألم شديد في البطن أو انخفاض في ضغط الدم. وخلال الأيام السبعة الأولى بعد الزرع، تم إجراء متابعة يومية لتسجيل تكرار حركة الأمعاء وقوام البراز وجميع الأحداث الضائرة، بما في ذلك ألم البطن والإسهال والحمى وتبرز الدم. وامتدت المتابعة طويلة المدى إلى 5 أشهر، مع جدولة أخذ عينات من البراز لتحليل ميكروبيوم الأمعاء وإجراء تقييمات سريرية باستخدام مقياس توحيد تقييم مرض باركنسون (UPDRS) ومقياس ويكسنر للإمساك، إلى جانب توثيق التغيرات في الأعراض واستخدام الأدوية المصاحبة، وذلك لتقييم الفعالية والسلامة بشكل شامل.

جُمعت عينات البراز في ست نقاط زمنية: قبل عملية نقل ميكروبيوم الأمعاء (FMT)، وفي الأشهر 1 و2 و3 و4 و5 بعد العملية. تلقى جميع المشاركين تعليمات موحدة لجمع عينات البراز. جُمِع ما يقرب من 10–20 g من الجزء الأوسط من البراز باستخدام ملاقط معقمة ووُضعت في حاويات جمع معقمة. نُقلت العينات إلى المختبر خلال 2–3 h من الجمع، وقام باحثون مدربون بتقسيمها إلى حصص في أنابيب طرد مركزي دقيقة معقمة سعة 1.5 mL (انظر جدول المواد) تحت ظروف تعقيم. خُزنت جميع الحصص فوراً عند −80 °C لحين إجراء المزيد من التحليلات.

بعد جمع عينات البراز، نُقلت جميع العينات على الجليد الجاف إلى مزود تسلسل تجاري (انظر جدول المواد) لإجراء تسلسل جين 16S rRNA. وتم تنفيذ تحضير المكتبة، والتسلسل، ومراقبة الجودة الأولية وفقاً للبروتوكول القياسي للمزود. استُخلص الحمض النووي الجينومي من كل عينة براز، وتم تضخيم المناطق مفرطة التغير V3–V4 من جين 16S rRNA البكتيري بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) باستخدام البادئات 341F و 805R. أُجري التسلسل على منصة تسلسل ذات قراءات قصيرة مكتبية (انظر جدول المواد) باستخدام كيمياء النهاية المزدوجة 2 × 300 bp لتوصيف الملامح الميكروبية المعوية للمرضى قبل عملية FMT وفي نقاط زمنية مختلفة للمتابعة بعد FMT. وبعد التسلسل، تمت معالجة القراءات الخام للحصول على تسلسلات عالية الجودة للتحليل الميكروبي اللاحق. وأُجري التصنيف التصنيفي باستخدام حزمة تعيين تصنيفي تجارية لـ 16S وقاعدة بيانات تحديد الميكروبات المرتبطة بها (انظر جدول المواد). واستُخدمت الملامح التصنيفية الناتجة في التحليلات اللاحقة للتنوع الميكروبي، وتكوين المجتمع، والوفرة التفاضلية، والوظيفة الميكروبية المتوقعة.

التقييمات السريرية والتصنيفات التحليلية

تم تقسيم المرضى المصابين بمرض باركنسون (PD) إلى مجموعتين حسب شدة المرض بناءً على مدة الإصابة: مجموعة شديدة الإصابة (>6 سنوات، ويرمز لها بـ "_H") ومجموعة قليلة الإصابة (≤6 سنوات، ويرمز لها بـ "_L"). عُرفت عينات البراز التي جُمعت قبل زراعة الميكروبيوم البرازي (FMT) بأنها عينات أساسية، وسُميت FB_H أو FB_L وفقاً لمجموعة الشدة المقابلة. أما العينات التي جُمعت بعد مرور شهر واحد، وشهرين، و3 أشهر، و4 أشهر، و5 أشهر من زراعة الميكروبيوم البرازي، فقد سُميت FP1M_H وFP2M_H وFP3M_H وFP4M_H وFP5M_H للمجموعة شديدة الإصابة، وFP1M_L وFP2M_L وFP3M_L وFP4M_L وFP5M_L للمجموعة قليلة الإصابة. شملت المعايير السريرية التي تم تقييمها مقياس ويكسنر للإمساك، ومقياس الأعراض غير الحركية (NMSS)، واستبيان الأعراض غير الحركية (NMSQ)، وجرد الاضطرابات النفسية العصبية (NPI)، ومرحلة هوهن-يار، ومقياس أنشطة الحياة اليومية (ADL)، ومؤشر بيتسبرغ لجودة النوم (PSQI)، ومقياس UPDRS الأصلي (I–VI)، وإجمالي درجة UPDRS. استُخدم مزيج من الطرق الإحصائية الوصفية والاستنتاجية لتحليل التغيرات في المؤشرات السريرية لمرضى باركنسون في المجموعة شديدة الإصابة (مجموعة _H) والمجموعة قليلة الإصابة (مجموعة _L) عبر ست نقاط زمنية. ولاستكشاف الفروق بين المجموعتين أولياً عبر جميع النقاط الزمنية، تمت مقارنة توزيعات المؤشرات بين مجموعتي _H و_L عند كل نقطة زمنية باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب، كما طُبق نموذج خطي مختلط (LMM) أكثر صرامة مع تقاطعات عشوائية خاصة بكل مريض. ونظراً لمحدودية حجم العينة، قُدمت نتائج نموذج التأثيرات المختلطة كمرجع استكشافي فقط. كانت الغاية الأساسية من هذه الدراسة الاستكشافية هي قياس التغير في تنوع وتركيب ميكروبيوم الأمعاء من الخط الأساسي إلى النقاط الزمنية التي تلت زراعة الميكروبيوم البرازي، مع تقييم التغيرات السريرية كغايات ثانوية.

تجميع وحدات التصنيف التشغيلية (OTU)، وتحليل التنوع، والوفرة التصنيفية

استُخدمت الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) لتلخيص تركيب المجتمع الميكروبي، وجُمّعت التسلسلات التي تبلغ نسبة تشابهها ≥97% في نفس الـ OTU. كما تم تقييم عمق التسلسل باستخدام منحنيات التخفيف القائمة على مؤشر Shannon، حيث يشير استقرار المنحنيات (plateaus) عموماً إلى تغطية كافية لتحليلات التنوع اللاحقة.

تم تقييم التنوع ألفا (Alpha diversity) باستخدام مؤشري Chao1 وتقدير التغطية القائم على الوفرة (ACE) لقياس الغنى الميكروبي، ومؤشري Shannon وSimpson لقياس التنوع العام والتكافؤ. كما تم تقييم التنوع بيتا (Beta diversity) باستخدام مسافات UniFrac المرجحة وغير المرجحة، متبوعة بتحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) لتصور الاختلافات في تكوين المجتمع الميكروبي بين المجموعات. وتم تقييم الاختلافات بين المجموعات في التنوع ألفا وبيتا باستخدام الاختبارات غير المعلمية وتحليل التباين متعدد المتغيرات التبديلى (PERMANOVA)، على التوالي، كما هو موضح في قسم التحليل الإحصائي.

تم تلخيص التركيب التصنيفي على مستويات الشعبة، والطائفة، والرتبة، والفصيلة، والجنس بناءً على بيانات تسلسل جين 16S rRNA. وباستخدام حزمة تحليل الإيكولوجيا المجتمعية لبرنامج R (انظر جدول المواد)، يتم تحديد وتصوير أكثر 10 أصناف وفرة عند كل مستوى تصنيفي. عُرضت الملامح التصنيفية باستخدام المخططات الشريطية، وتمت مقارنة أصناف مختارة بشكل أكبر بين المجموعات باستخدام المخططات الصندوقية.

تحليل الوفرة التفاضلية للأصناف الميكروبية

تم تحديد الأصناف ذات الوفرة المتباينة بين المجموعات المحددة مسبقاً باستخدام تحليل حجم تأثير التمييز الخطي (LEfSe). يدمج تحليل LEfSe بين اختبار كروكسال-واليس، واختبار ويلكوكسون، والتحليل التمييزي الخطي (LDA) لتحديد الأصناف التي تتمتع بكل من الدلالة الإحصائية والقيمة التمييزية. واعتُبرت الأصناف ذات القيمة P < 0.05 ودرجة LDA (log10) > 3 ذات وفرة متباينة. وتم تمثيل الوفرة النسبية للأصناف التمييزية بيانياً باستخدام مخططات شريطية تصنيفية.

التنبؤ الوظيفي وتحليل الارتباط السريري

تم استنتاج ملفات تعريف الوظائف المتوقعة للميكروبيوم المعوي من بيانات تسلسل جين 16S rRNA باستخدام برنامج Tax4Fun2، وتم توصيفها وفقاً لقاعدة بيانات موسوعة كيوتو للجينات والجينومات (KEGG). كما تم تحديد المسارات المتوقعة المثرية تفاضلياً باستخدام تحليل LEfSe، مع اعتماد P < 0.05 ودرجة LDA (log10) > 3 كحدود فاصلة. ونظراً لأن ملفات التعريف الوظيفية هذه كانت مستنتجة وليست مقاسة مباشرة عن طريق مناهج الميتاجينوميات أو الميتابولوميات، فقد تم تفسيرها كاختلافات وظيفية متوقعة. كما أُجري تحليل ارتباط رتب سبيرمان لاستكشاف الارتباطات بين السمات الميكروبية والمؤشرات السريرية.

التحليل الإحصائي

أُجريت التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج R (راجع جدول المواد). لُخصت المتغيرات السريرية في شكل وسيط ونطاقات (الحد الأدنى–الحد الأقصى). وقورنت مؤشرات التنوع ألفا (Alpha diversity) بين المجموعات باستخدام اختبار ويلكوكسون لمجموع الرتب (Wilcoxon rank-sum test)، بينما قُيم التنوع بيتا (beta diversity) عبر تحليل التباين المتعدد المتغيرات التبادلي (PERMANOVA) بـ 999 تبديلة. وحُددت الأصناف ذات الوفرة المتباينة والمسارات الوظيفية المتوقعة باستخدام أداة LEfSe، مع اعتبار P < 0.05 ودرجة LDA (log10) > 3 كعتبات للدلالة الإحصائية. وبالنسبة لتحليل الوفرة المتباينة الطولي، طُبق نموذج التأثيرات المختلطة مع تقاطعات عشوائية خاصة بكل مريض، يليه إجراء مقارنات زوجية بعدية (post-hoc) مع تصحيح بنجاميني-هوتشبرج لمعدل الاكتشاف الخاطئ. واستُخدم تحليل ارتباط الرتب لسبيرمان لتقييم الارتباطات بين سمات الميكروبات المعوية والمؤشرات السريرية، مع تطبيق تصحيح بنجاميني-هوتشبرج لمعدل الاكتشاف الخاطئ على قيم P الخاصة بالارتباط. واعتُبرت القيمة P < 0.05 ثنائية الجانب ذات دلالة إحصائية. كما طُبق تصحيح المقارنات المتعددة على تحليلات الارتباط والوفرة التصنيفية. ونظراً لصغر حجم العينة وتصميم أخذ العينات الطولي المتكرر، اعتبرت التحليلات الإحصائية استكشافية، وفُسرت النتائج بحذر.

النتائج

اختيار المرضى والخصائص الأساسية

شمل التحليل النهائي ستة مرضى يعانون من مرض باركنسون (PD)، من بينهم ثلاثة ذكور وثلاث إناث. وكان متوسط العمر 69.0 عاماً (المدى، 61–75)، بينما بلغ متوسط مؤشر كتلة الجسم 2.6 kg/m2. وتضمنت المجموعة نمطين سريريين سائدين للتصلب، ونمطين سائدين للرعاش، ونمطين مختلطين. تظهر الخصائص السريرية الأساسية في الجدول 1.

اختلفت الخصائص السريرية بين المجموعات الفرعية من مرض باركنسون (PD) ذات الشدة العالية والشدة المنخفضة (الجدول 1). وفي هذه المجموعة الاستكشافية، كانت الدرجة الكلية لمقياس UPDRS أعلى في مجموعة FB_H منها في مجموعة FB_L، وهو ما يتوافق مع تصنيف الشدة المحدد مسبقاً، مما يشير إلى ضعف حركي عام أكثر شدة. كما لوحظت اختلافات في العديد من المعايير السريرية الحركية وغير الحركية، بما في ذلك المقاييس الفرعية لـ UPDRS، ومقياس PSQI، ومقياس ويكسنر للإمساك، ومقياس ADL، ومقياس NMSS. وتشير هذه النتائج إلى أن المجموعات الفرعية ذات الشدة المحددة مسبقاً لم تختلف في مرحلة المرض الحركي فحسب، بل اختلفت أيضاً في العديد من الخصائص الوظيفية وغير الحركية.

تم تصور مسارات المرضى الفردية باستخدام مخططات خطية للمؤشرات السريرية الرئيسية (الشكل 1). وكما هو موضح، لوحظ اتجاه تنازلي مستمر في درجات NMSQ وNMSS وNPI وPSQI وUPDRS Total وWexner لدى جميع المرضى الستة بعد إجراء FMT، بغض النظر عن شدة المرض الأولية. ومن الملاحظ أن المرضى في مجموعة _H أظهروا تحسناً سريرياً أكثر حدة من أولئك الموجودين في مجموعة _L، رغم ارتفاع درجاتهم الأساسية. وأظهرت المقارنات السريرية فروقاً ثابتة بين مجموعتي الشدة العالية والمنخفضة. كانت معظم المقارنات المحددة بنقاط زمنية ذات دلالة إحصائية، واختلفت جميع المؤشرات السريرية المجمعة بين المجموعتين، وأكدت نماذج التأثيرات المختلطة انخفاض عبء الأعراض وتحسن الوظائف اليومية في مجموعة الشدة المنخفضة.

الأعراض الجانبية لدى مرضى مرض باركنسون بعد عملية نقل ميكروبيوم الأمعاء

تم تلخيص الأحداث الضائرة التي سُجلت بعد عملية FMT في الجدول 2. وكانت الأحداث الأكثر شيوعاً هي انتفاخ البطن، والإسهال، وتفاقم الإمساك، والغثيان/القيء، حيث حدث كل منها في مريضين. كما تم الإبلاغ عن ألم في البطن لدى مريض واحد. لم يتم تسجيل أي حالات حمى، ولم يتوقف أي مريض عن تلقي FMT بسبب الأحداث الضائرة. وتشير هذه النتائج إلى أن الأعراض الهضمية كانت أكثر الأحداث الضائرة توثيقاً في هذه المجموعة الصغيرة؛ ومع ذلك، يجب تفسير نتائج السلامة بحذر نظراً لمحدودية حجم العينة.

تغطية كافية للتنوع وتحديد الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) الخاصة بالمجموعات

أظهر تحليل منحنى التخفيف (Rarefaction curve) أن مؤشر شانون اقترب تدريجياً من حالة الثبات مع زيادة عمق التسلسل، مما يشير إلى أن عمق التسلسل كان كافياً بشكل عام لتقييم التنوع الميكروبي عبر العينات (الشكل 2A). تم تحديد ما مجموعه 80 وحدة تصنيفية تشغيلية (OTUs) في جميع العينات. ويتسق هذا العدد المنخفض نسبياً من الـ OTUs مع عمق التسلسل وحجم العينة المحدود في هذه الدراسة الاستكشافية. حدد تحليل مخطط فين (Venn diagram) كل من الـ OTUs المشتركة والفريدة بين المجموعات الـ 12 (الشكل 2B). تم اكتشاف ما مجموعه 80 OTUs، بما في ذلك 53 OTUs مشتركة بين جميع المجموعات. وكان عدد الـ OTUs الفريدة في كل مجموعة كما يلي: 2 في FB_H، و12 في FB_L، و4 في FP1M_H، و0 في FP1M_L، و1 في FP2M_H، و0 في FP2M_L، و4 في FP3M_H، و0 في FP3M_L، و0 في FP4M_H، و1 في FP4M_L، و1 في FP5M_H، و2 في FP5M_L. ومن بين هذه المجموعات، سجلت FB_L أعلى عدد من الـ OTUs الفريدة، بينما لم تظهر FP1M_L وFP2M_L وFP3M_L وFP4M_H أي OTUs فريدة في هذا التحليل. تشير هذه النتائج إلى أن المجموعات الفرعية لـ PD تشترك في مجموعة أساسية من الـ OTUs، بينما أظهرت بعض المجموعات أنماطاً محدودة من الـ OTUs الخاصة بكل مجموعة.

تختلف التنوعات الميكروبية والملفات الوظيفية المتوقعة بين المجموعات الفرعية لشدة مرض باركنسون (PD)

كان التنوع ألفا (Alpha diversity) أعلى في مجموعة FB_L منه في مجموعة FB_H، وهو ما انعكس في زيادة مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson (الشكل 3A). وأظهر تحليل PCoA القائم على UniFrac انفصالاً واضحاً بين المجموعتين الفرعيتين حسب درجة الشدة، مما يشير إلى وجود اختلافات في بنية المجتمع الميكروبي المعوي (الشكل 3B). وعلى مستوى الشعبة، أظهرت مجموعة FB_L وفرة نسبية أعلى من Firmicutes وActinobacteria، بينما تميزت مجموعة FB_H بوفرة أعلى من Bacteroidetes وProteobacteria (الشكل 3C). أما على مستوى الجنس، فقد كانت Bacteroides وMegasphaera وEscherichia أكثر وفرة في مجموعة FB_H، بينما كانت Bifidobacterium وLactobacillus أكثر وفرة في مجموعة FB_L (الشكل 3D).

حدد تحليل LEfSe الأنواع المرتبطة بالشدة التي تباينت وفرتها. وقد كانت الأنواع المرتبطة بـ Bacteroidetes/Bacteroides والأنواع المرتبطة بـ Proteobacteria غنية في مجموعة FB_H، بينما كانت الأنواع المرتبطة بـ Bifidobacterium وActinobacteria وFirmicutes وClostridia وParabacteroides غنية في مجموعة FB_L (الشكل 3E). كما أظهر تحليل مسارات KEGG المتوقعة ملفات وظيفية متميزة بين المجموعات؛ حيث كانت مجموعة FB_H غنية بشكل أساسي في المسارات المتوقعة المتعلقة بالتمثيل الغذائي العام، وتمثيل الكربوهيدرات والطاقة، ونقل الإشارات، والأنظمة ثنائية المكونات، والتخليق الحيوي لليبوبوليسكريد. وفي المقابل، كانت مجموعة FB_L غنية في المسارات المتوقعة المتعلقة بالتخليق الحيوي للمستقلبات الثانوية، وتمثيل الأحماض الأمينية، وتمثيل النوكليوتيدات، والتضاعف والإصلاح، واستشعار النصاب، والنقل الغشائي، وناقلات ABC (الشكل 3F). وتشير هذه النتائج إلى أن المجموعات الفرعية لشدة مرض PD قد اختلفت في التنوع الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والإمكانات الوظيفية المتوقعة.

بعد شهر واحد من عملية نقل الميكروبيوتا البرازية (FMT)، أظهرت المجموعة الفرعية FP1M_H تنوعاً ميكروبياً أعلى وملفات تعريفية وظيفية متوقعة متميزة

مقارنةً بمجموعة FB_H، أظهرت مجموعة FP1M_H تنوعًا ألفا (alpha diversity) أعلى، كما يتضح من زيادة مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson (الشكل 4A). وأظهر تحليل PCoA القائم على UniFrac انفصالًا واضحًا بين مجموعتي FB_H وFP1M_H، مما يشير إلى تحول في بنية المجتمع الميكروبي المعوي بعد شهر واحد من عملية FMT (الشكل 4B). وعلى مستوى الشعبة، كانت وفرة Firmicutes وActinobacteria وVerrucomicrobia أعلى نسبيًا في مجموعة FP1M_H، بينما أظهرت مجموعة FB_H وفرة أعلى من Bacteroidetes وProteobacteria (الشكل 4C). أما على مستوى الجنس، فقد كانت Bifidobacterium وAkkermansia وEnterococcus وLactobacillus أكثر وفرة في مجموعة FP1M_H، بينما كانت Bacteroides وMegasphaera وEscherichia أكثر وفرة في مجموعة FB_H (الشكل 4D).

حدد تحليل LEfSe المجموعات التصنيفية ذات الوفرة المتباينة المرتبطة بكل مجموعة. وكانت المجموعات التصنيفية المرتبطة بـ Bacteroidetes/Bacteroides أكثر وفرة في مجموعة FB_H، بينما كانت المجموعات التصنيفية المرتبطة بـ Firmicutes وActinobacteria وClostridia وBifidobacterium وAcidaminococcus أكثر وفرة في مجموعة FP1M_H (الشكل 4E). وأظهر تحليل مسارات KEGG المتوقع أن مجموعة FB_H كانت غنية بالمسارات المتعلقة بنقل الإشارة، والأنظمة ثنائية المكونات، وأيض الكربوهيدرات، وأيض الدهون، وأيض الطاقة، وأيض العوامل المساعدة/الفيتامينات. وفي المقابل، كانت مجموعة FP1M_H غنية بالمسارات المتوقعة المتعلقة بأيض الأحماض الأمينية، وأيض النوكليوتيدات، وأيض النشا والسكروز، والتضاعف والإصلاح، والترجمة، والتخليق الحيوي للمستقلبات الثانوية، واستشعار النصاب، وناقلات ABC، والنقل الغشائي (الشكل 4F). وتشير هذه النتائج إلى أن نقل الميكروبيوم المعوي (FMT) في المجموعة الفرعية ذات الشدة العالية كان مرتبطاً بزيادة التنوع الميكروبي وتحولات في التركيب التصنيفي والقدرات الوظيفية المتوقعة.

اختلفت الغنى الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة بين مجموعتي FB_L و FP1M_L

بالمقارنة مع FB_L، أظهرت مجموعة FP1M_L ثراءً ميكروبيًا أعلى، كما يتضح من زيادة مؤشري Chao1 وACE، بينما لم تختلف مؤشرا Shannon وSimpson بشكل ملحوظ بين المجموعات (الشكل 5A). وأظهر تحليل PCoA القائم على UniFrac انفصالاً واضحًا بين FB_L وFP1M_L، مما يشير إلى وجود اختلافات في تكوين المجتمع الميكروبي بعد عملية FMT (الشكل 5B). وعلى مستوى الشعبة، أظهرت FP1M_L وفرة أعلى نسبيًا من Actinobacteria وVerrucomicrobia وSynergistetes وEuryarchaeota، بينما كانت Firmicutes وBacteroidetes أكثر وفرة في FB_L (الشكل 5C). أما على مستوى الجنس، فقد كانت Bifidobacterium وAkkermansia وParabacteroides أكثر وفرة في FP1M_L، في حين كانت Bacteroides وLactobacillus أكثر وفرة في FB_L (الشكل 5D).

أظهر تحليل LEfSe إثراءً للتصنيفات المتعلقة بـ Firmicutes وClostridia وRuminococcaceae في مجموعة FB_L، بينما أُثريت التصنيفات المتعلقة بـ Bacteroidetes وBacteroidales وParabacteroides وPorphyromonadaceae وSynergistetes وAlistipes وRikenellaceae في مجموعة FP1M_L (الشكل 5E). وأشار تحليل مسارات KEGG المتوقعة إلى أن مجموعة FB_L كانت غنية بالمسارات المتعلقة بنقل الإشارة، والأنظمة ثنائية المكونات، وأيض الكربوهيدرات، وأيض الدهون، وأيض السكر الأميني وسكر النوكليوتيد، وأيض النشا والسكروز، ونظام الفسفو-ترانسفيراز. أما مجموعة FP1M_L فقد كانت غنية بالمسارات المتوقعة المتعلقة بمسارات الأيض العالمية، وأيض الأحماض الأمينية، والترجمة، والتصنيع الحيوي للأحماض الأمينية، والتصنيع الحيوي للمستقلبات الثانوية، ومعالجة المعلومات الوراثية (الشكل 5F). وتشير هذه النتائج إلى أن عملية FMT في المجموعة الفرعية ذات الشدة المنخفضة كانت مرتبطة بشكل أساسي بزيادة الثراء الميكروبي وتغيرات في التركيب التصنيفي والإمكانات الوظيفية المتوقعة.

تفاوتت تنوع الميكروبات المعوية، والتكوين التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة بين المجموعات الفرعية ذات الشدة العالية لمرض باركنسون (PD) في نقاط زمنية مختلفة بعد عملية زرع الميكروبات المعوية (FMT)

أظهر تحليل ألفا للتنوع بين المجموعات الفرعية الخمس ذات الشدة العالية لمرض باركنسون (من FP1M_H إلى FP5M_H) تباينًا في الغنى الميكروبي والتنوع عبر النقاط الزمنية (الشكل 6A). ومن بين هذه المجموعات الفرعية، أظهرت مجموعة FP2M_H أدنى مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson، بينما أظهرت المجموعات FP1M_H وFP3M_H وFP4M_H وFP5M_H قيمًا أعلى نسبيًا. وكشف تحليل بيتا للتنوع باستخدام مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة عن انفصال بين المجموعات الفرعية الخمس في مخططات PCoA، مما يشير إلى وجود اختلافات في تكوين المجتمع الميكروبي في الأمعاء عبر النقاط الزمنية التي تلت عملية FMT (الشكل 6B). وعلى مستوى الشعبة، تظهر أكثر 10 أصناف وفرة في الشكل 6C. حيث بدت Bacteroidetes أكثر وفرة في مجموعات FP3M_H وFP4M_H وFP5M_H، بينما كانت Firmicutes وActinobacteria أكثر وفرة في مجموعة FP1M_H. وظهرت Verrucomicrobia غنية نسبيًا في مجموعة FP2M_H. وعلى مستوى الجنس، كانت Bacteroides أكثر وفرة نسبيًا في مجموعات FP3M_H وFP4M_H وFP5M_H، بينما كانت Akkermansia وEscherichia أكثر وفرة في مجموعة FP2M_H. وكانت Bifidobacterium غنية نسبيًا في مجموعة FP1M_H (الشكل 6D). وحدد تحليل LEfSe أصنافًا متباينة الوفرة بشكل متميز عبر عدة مجموعات فرعية ذات شدة عالية (الشكل 6E)، بما في ذلك الأصناف المرتبطة بـ Firmicutes وActinobacteria وBifidobacterium وClostridia في مجموعة FP1M_H؛ والأصناف المرتبطة بـ Proteobacteria وEnterobacteriaceae في مجموعة FP2M_H؛ والأصناف المرتبطة بـ Bacteroidetes وBacteroides في مجموعة FP3M_H؛ والأصناف المرتبطة بـ Synergistetes في مجموعة FP4M_H. وأظهر التوصيف الوظيفي المتوقع بناءً على تعليقات مسار KEGG أنماط إثراء محددة لكل مجموعة فرعية (الشكل 6F). حيث أظهرت FP1M_H إثراءً متوقعًا في استقلاب النشا والسكروز والاصطناع الحيوي للمستقلبات الثانوية الأخرى، وأظهرت FP2M_H إثراءً متوقعًا في استقلاب العوامل المساعدة والفيتامينات واستقلاب الطاقة، بينما أظهرت FP5M_H إثراءً متوقعًا في نقل الإشارة والأنظمة ذات المكونين. وتشير هذه النتائج إلى أن المجموعات الفرعية لمرض باركنسون ذات الشدة العالية أظهرت تباينًا زمنيًا في التنوع الميكروبي، والتكوين التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة بعد عملية FMT.

تنوعت التنوعات الميكروبية المعوية، والتركيب التصنيفي، والملفات الوظيفية المتوقعة بين المجموعات الفرعية ذات الشدة المنخفضة من مرض باركنسون (PD) في نقاط زمنية مختلفة بعد عملية نقل ميكروبات الأمعاء (FMT)

أظهر تحليل التنوع ألفا (Alpha diversity) بين المجموعات الفرعية الخمس المصابة بمرض باركنسون (PD) ذات الشدة المنخفضة (من FP1M_L إلى FP5M_L) تباينًا في الثراء والتنوع الميكروبي عبر النقاط الزمنية المختلفة (الشكل 7A). وأظهرت المجموعة FP2M_L مؤشرات Chao1 وACE أقل نسبيًا، بينما أظهرت المجموعتان FP4M_L وFP5M_L مؤشرات Shannon وSimpson أعلى نسبيًا، مما يشير إلى تباين في الثراء والتساوي بين المجموعات الفرعية ذات الشدة المنخفضة. وكشف تحليل التنوع بيتا (Beta diversity) باستخدام مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة عن انفصال بين المجموعات الفرعية الخمس في مخططات PCoA، مما يشير إلى وجود اختلافات في تكوين المجتمع الميكروبي المعوي عبر النقاط الزمنية التي تلت عملية زراعة الميكروبيوم البرازية (FMT) (الشكل 7B). وعلى مستوى الشعبة، تظهر أكثر 10 أصناف وفرة في الشكل 7C؛ حيث كانت Bacteroidetes وFirmicutes هما الشعبتين المهيمنتين عبر المجموعات، بينما ظهرت Actinobacteria وVerrucomicrobia مثرية نسبيًا في FP1M_L، وبدت Firmicutes أكثر وفرة نسبيًا في FP3M_L. أما على مستوى الجنس، فقد كانت Bifidobacterium وAkkermansia أكثر وفرة نسبيًا في FP1M_L، بينما كانت Bacteroides أكثر وفرة نسبيًا في FP2M_L (الشكل 7D). وحدد تحليل LEfSe الأصناف ذات الوفرة المتباينة المرتبطة بالمجموعات الفرعية عبر عدة مجموعات فرعية ذات شدة منخفضة (الشكل 7E)، بما في ذلك الأصناف المرتبطة بـ Ruminococcaceae في FP1M_L، والأصناف المرتبطة بـ Firmicutes وClostridiales في FP2M_L، والأصناف المرتبطة بـ Synergistetes في FP3M_L، والأصناف المرتبطة بـ Bacteroidetes وParabacteroides وActinobacteria وBifidobacterium في FP4M_L. وأظهر التوصيف الوظيفي المتوقع بناءً على تعليقات مسار KEGG أنماط إثراء محددة لكل مجموعة فرعية (الشكل 7F)؛ حيث أظهرت FP1M_L إثراءً متوقعًا في التخليق الحيوي للمستقلبات الثانوية، وأظهرت FP2M_L إثراءً متوقعًا في المسارات المرتبطة بنقل الإشارة، والأنظمة ثنائية المكونات، ومعالجة المعلومات البيئية، والمجتمعات الخلوية-بدائيات النوى، وأيض الكربوهيدرات، بينما أظهرت FP3M_L إثراءً متوقعًا في النقل الغشائي، واستشعار النصاب، والتضاعف والإصلاح، ونظام الفسفوريل ترانسفيراز، وأظهرت FP4M_L إثراءً متوقعًا في معالجة المعلومات الوراثية، وأظهرت FP5M_L إثراءً متوقعًا في الأيض والمسارات الأيضية. وتشير هذه النتائج إلى أن المجموعات الفرعية المصابة بمرض باركنسون ذات الشدة المنخفضة أظهرت تباينًا زمنيًا في التنوع الميكروبي، والتكوين التصنيفي، والتوصيفات الوظيفية المتوقعة بعد عملية زراعة الميكروبيوم البرازية (FMT).

الارتباطات بين وحدات تصنيفية تشغيلية (OTUs) محددة والمؤشرات السريرية في مرض باركنسون (PD)

لاستكشاف الارتباطات بين التغيرات في ميكروبات الأمعاء والميزات السريرية في مرض PD، تم تصوير أعلى 50 ارتباطاً بين وحدات التصنيف التشغيلي (OTU) والمعاملات السريرية بعد تطبيق تصحيح المقارنات المتعددة، وهو ما يقابل 23 وحدة OTU فريدة (الشكل 8). أظهرت عدة وحدات OTU أنماط ارتباط متشابهة عبر مؤشرات سريرية متعددة. على سبيل المثال، أظهرت OTU165 وOTU67 وOTU230 وOTU154 وOTU72 وعدة وحدات OTU أخرى ارتباطات إيجابية مع درجة Wexner، ومرحلة Hoehn–Yahr، وPSQI، ومقاييس متعددة مرتبطة بـ UPDRS، بينما أظهرت ارتباطات سلبية مع مقياس ADL وNPI. وفي المقابل، أظهرت OTU10 (Parabacteroides) وOTU45 (Fusobacterium) نمط ارتباط معاكس لعدة متغيرات سريرية. أما OTU165، التي تم تصنيفها على مستوى الشعبة كـ Firmicutes، فقد أظهرت ارتباطات إيجابية مع شدة الإمساك، ومرحلة المرض، واضطرابات النوم، وعدة مكونات من UPDRS، بينما أظهرت ارتباطات سلبية مع مقياس ADL وNPI. وبالمثل، ارتبطت OTU67 (Porphyromonadaceae) أيضاً بعدة مؤشرات سريرية حركية وغير حركية. وبشكل عام، تشير هذه النتائج إلى أن وحدات OTU محددة كانت مرتبطة بمقاييس سريرية متعددة في مرض PD، رغم أنه يجب تفسير هذه الارتباطات بحذر واعتبارها مولدة للفرضيات وليست دليلاً على السببية.

توافر البيانات:

تتوفر المواد التكميلية لهذه الدراسة عبر معرف الكائن الرقمي DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.2162075.

مقارنة الدرجات الطولية؛ رسوم بيانية توضح درجات NMSQ وNMSS وNPI وPSQI وUPDRS وWexner بمرور الوقت.
الشكل 1التغيرات الطولية في الدرجات السريرية بعد عملية زراعة ميكروبيوم البراز لدى المرضى المصابين بمرض باركنسون. توضح المخططات الخطية التغيرات في درجات NMSQ وNMSS وNPI وPSQI ومجموع درجات UPDRS ودرجات Wexner للإمساك من خط الأساس قبل عملية زراعة الميكروبيوم البرازي (FB) وصولاً إلى الشهر الأول والثاني والثالث والرابع والخامس بعد العملية (FP1M–FP5M) في مجموعة الشدة العالية (H) ومجموعة الشدة المنخفضة (L). وتمثل نقاط البيانات قيم ملخصة على مستوى المجموعة، بينما تشير أشرطة الخطأ إلى التباين أو النطاق المقابل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

مخطط مؤشرات شانون للتنوع؛ مقارنة تحليل عمق التسلسل؛ البيانات التجريبية.
الشكل 2منحنيات الندرة ومقارنة الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTU) بين المجموعات. (A(منحنيات تندرير شانون التي توضح العلاقة بين عمق التسلسل والتنوع الميكروبي. يمثل المحور السيني عمق التسلسل، بينما يمثل المحور الصادي مؤشر شانون للتنوع. ويشير الاستواء التدريجي للمنحنيات إلى أن عمق التسلسل كان كافياً بشكل عام لتقييم التنوع.)B) مخطط فين يوضح الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) المشتركة والفريدة بين المجموعات الاثنتي عشرة. يمثل الرقم الموجود في المركز الوحدات التصنيفية التشغيلية المشتركة بين جميع المجموعات، بينما تمثل الأرقام الموجودة في المناطق الخارجية الوحدات التصنيفية التشغيلية الفريدة لكل مجموعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تحليل التنوع الميكروبي باستخدام مؤشرات Chao1 وShannon، ومخططات التحليل التنسيقي الرئيسي (PCoA)، ومخططات وفرة الشعب والأجناس.
شكل 3التنوع الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والاختلافات الوظيفية المتوقعة بين مجموعتي FB_H وFB_L. (Aتحليل التنوع ألفا بناءً على مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson.Bتحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) بناءً على مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة.ج، دالوفرة النسبية لأعلى 10 رتب ميكروبية معوية عند مستوى الشعبة (C) والجنس (دمستويات، موجهة عبر مخططات شريطية متراكمة ومخططات صندوقية.هـ) تحليل LEfSe يوضح الأصناف ذات الوفرة المتباينة بين مجموعتي FB_H و FB_L. (فتحليل LEfSe للمسارات الوظيفية المتوقعة في قاعدة بيانات KEGG. تشير درجات LDA الموجبة والسالبة إلى المسارات المثرية في المجموعات المختلفة. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تحليل التنوع الميكروبي؛ مؤشرات شانون/سيمبسون، مخططات تحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA)، توزيع التصنيف، درجات تحليل التمييز الخطي (LDA).
الشكل 4التنوع الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والاختلافات الوظيفية المتوقعة بين مجموعتي FP1M_H وFB_H. (Aتحليل التنوع ألفا استناداً إلى مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson.Bتحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) استناداً إلى مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة.ج، د) الوفرة النسبية لأهم 10 مجموعات تصنيفية ميكروبية في الأمعاء على مستوى الشعبة (سي) والجنس (دالمستويات، موضحة بواسطة مخططات شريطية مكدسة ومخططات صندوقية.هـ) تحليل LEfSe الذي يظهر الأصناف ذات الوفرة المتباينة بين مجموعتي FP1M_H و FB_H. (فتحليل LEfSe للمسارات الوظيفية المتوقعة وفقاً لـ KEGG. تشير درجات LDA الموجبة والسالبة إلى المسارات المثرىة في مجموعات مختلفة. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تحليل التنوع الميكروبي؛ المخططات الصندوقية، ومخططات تحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA)، والرسوم البيانية الشريطية؛ المقارنة الإحصائية للمجموعات.
الشكل 5الاختلافات الميكروبية والوظيفية بين مجموعتي FB_L وFP1M_L. (Aتحليل التنوع ألفا لمجموعتي FB_L وFP1M_L.B( تحليل التنوع البيتا لمجموعتي FB_L وFP1M_L. (ج، د) الوفرة النسبية للأصناف الميكروبية المعوية في مجموعتي FB_L و FP1M_L على مستوى الشعبة (كربون) والجنس (د) مستويات. (هـتحليل مقارن للاختلافات بين الأنواع بين مجموعتي FB_L وFP1M_L.ف) الوظائف الميكروبية المتوقعة في مجموعتي FB_L وFP1M_L. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

مخططات تحليل التنوع الميكروبي؛ تشمل مؤشرات Chao1 و ACE و Shannon و Simpson؛ ومخططات التحليل الإحداثي الرئيسي (PCoA).
الشكل 6التنوع الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والاختلافات الوظيفية المتوقعة بين المجموعات FP1M_H وFP2M_H وFP3M_H وFP4M_H وFP5M_H. (A(تحليل التنوع ألفا بناءً على مؤشرات Chao1 و ACE و Shannon و Simpson.)Bتحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) بناءً على مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة.ج، دالوفرة النسبية لأعلى 10 مجموعات تصنيفية ميكروبية في الأمعاء على مستوى الشعبة (سيومستويات الجنس (D)، موضحةً من خلال مخططات شريطية مكدسة ومخططات صندوقية.هـتحليل LEfSe الذي يوضح الأصناف ذات الوفرة المتباينة بين المجموعات الفرعية الخمس ذات الشدة العالية بعد عملية نقل الميكروبات البرازية (FMT).فـتحليل LEfSe للمسارات الوظيفية المتوقعة وفقاً لـ KEGG. تشير درجات LDA الموجبة إلى المسارات المثرية في المجموعات المقابلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تحليل تنوع الميكروبيوم؛ المخططات الصندوقية، تحليل المكونات الرئيسية (PCA)، مخططات الوفرة النسبية، درجات تحليل التمييز الخطي (LDA)؛ مقارنة البيانات.
الشكل 7التنوع الميكروبي، والتركيب التصنيفي، والاختلافات الوظيفية المتوقعة بين مجموعات FP1M_L وFP2M_L وFP3M_L وFP4M_L وFP5M_L. (Aتحليل التنوع ألفا استناداً إلى مؤشرات Chao1 وACE وShannon وSimpson.B(تحليل الإحداثيات الرئيسية (PCoA) بناءً على مسافات UniFrac الموزونة وغير الموزونة. (ج، دالوفرة النسبية لأهم 10 مجموعات تصنيفية ميكروبية في الأمعاء على مستوى الشعبة (كربون) والجنس (دالمستويات، موضحةً من خلال مخططات شريطية مكدسة ومخططات صندوقية.هـتحليل LEfSe الذي يوضح الأصناف ذات الوفرة المتباينة بين المجموعات الفرعية الخمس ذات الشدة المنخفضة بعد عملية نقل الميكروبات البرازية (FMT).فتحليل LEfSe للمسارات الوظيفية المتوقعة وفقاً لـ KEGG. تشير درجات LDA الموجبة إلى المسارات المثرية في المجموعات المقابلة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

خريطة حرارية لارتباط سبيرمان بين الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) والميزات السريرية، مع إبراز مستويات الدلالة.
الشكل 8تحليل ارتباط سبيرمان بين الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) والمؤشرات السريرية. تمثل الصفوف الوحدات التصنيفية التشغيلية (OTUs) وتمثل الأعمدة السمات السريرية. وتوضح كل خلية معامل ارتباط سبيرمان بين وحدة تصنيفية تشغيلية محددة ومؤشر سريري. يشير اللون الأحمر إلى ارتباط إيجابي، ويشير اللون الأزرق إلى ارتباط سلبي، حيث تعكس كثافة اللون قوة الارتباط. وتمثل القيم العددية في الخلايا معاملات الارتباط. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.01؛ ns، غير دال إحصائياً. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المريض123456
الجنس (أنثى/ذكر)ذكرأنثىذكرأنثىذكرأنثى
العمر (سنوات)657268756170
مؤشر كتلة الجسم23.521.824.220.52.123
النمط الفرعي لمرض باركنسونتصلبرعاشهجينتصلبرعاشهجين
مدة المرض5861037
درجة ويكسنر12151018813
إجمالي UPDRS45614972365
إجمالي NMSS45625070385
NMSQ1014116812
PSQI81913610
أنشطة الحياة اليومية907585709565
NPI5961237
مدة الإمساك475926
LEDD (mg/d)60800709040750
استخدام المليناتلااستخدام متقطعلااستخدام طويل الأمدلااستخدام متقطع
استخدام البروبيوتيكلانعملانعملالا
استخدام المضادات الحيويةلالانعملالالا
مرحلة هون-يار232.53.51.53
مجموعة الشدةمنخفضةعاليةمنخفضةعاليةمنخفضةعالية

الجدول 1: الخصائص الديموغرافية والسريرية الأساسية للمرضى المصابين بمرض باركنسون، مصنفة حسب مدة المرض. تم تصنيف المرضى إلى مجموعة المدة الطويلة (>6 سنوات؛ FB_H) أو مجموعة المدة القصيرة (≤6 سنوات؛ FB_L). يجب تقديم البيانات كـ وسيط (النطاق) للمتغيرات المستمرة والعدد (%) للمتغيرات الفئوية، حيثما ينطبق ذلك. الاختصارات: ADL، أنشطة الحياة اليومية؛ BMI، مؤشر كتلة الجسم؛ NMSS، مقياس الأعراض غير الحركية؛ NMSQ، استبيان الأعراض غير الحركية؛ NPI، الجرد neuropsychiatric؛ PD، مرض باركنسون؛ PSQI، مؤشر بيتسبرغ لجودة النوم؛ UPDRS، مقياس توحيد تقييم مرض باركنسون.

الأعراض الجانبيةالمرضى (n, %)
غازات البطن2 (33.3%)
ألم في البطن1 (16.7%)
إسهال2 (3.3%)
تفاقم الإمساك2 (3.3%)
حمى0
غثيان/قيء2 (3.3%)
إيقاف عملية FMT بسبب الأعراض الجانبية0

الجدول 2: الأحداث الضائرة التي تلت عملية زرع الميكروبيوم المعوي لدى المرضى المصابين بمرض باركنسون. يعرض الجدول عدد ونسبة المرضى الذين عانوا من كل حدث ضائر أثناء المتابعة بعد عملية زرع الميكروبيوم المعوي. لم يتم الإبلاغ عن حالات حمى أو توقف عن العلاج بسبب الأحداث الضائرة. الاختصارات: FMT، زرع الميكروبيوم المعوي؛ PD، مرض باركنسون.

الشكل التكميلي 1: اختيار المشاركين وتدفق المرضى. مخطط انسيابي لعملية فحص العينات لمرضى مرض باركنسون الذين خضعوا لزراعة ميكروبيوم برازي (FMT) وشاركوا في تسلسل 16S rRNA. يمثل n عدد المشاركين.يرجى النقر هنا لتنزيل هذا الملف.

المناقشة

يُعد نقل الميكروبيوتا البرازية (FMT) تدخلًا يعتمد على الميكروبيوتا، حيث يتم نقل الميكروبيوتا البرازية من متبرع سليم إلى أمعاء المتلقي لاستعادة التوازن الميكروبي المعوي14. وتشير الأدلة المتزايدة إلى أن الميكروبيوتا المعوية تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على التوازن الداخلي للجهاز العصبي15. كما تشير الأدلة المستمدة من المحور المعوي الدماغي ثنائي الاتجاه إلى أن الميكروبيوتا المعوية قد تؤثر على التهاب الجهاز العصبي المركزي، واستقلاب النواقل العصبية، والاستجابات السلوكية في مرض باركنسون (PD)16,17. وبناءً على ذلك، جذب نقل الميكروبيوتا الاهتمام كتدخل محتمل، رغم أن تطبيقه السريري في الأمراض النفسية العصبية والتنكسية العصبية لا يزال في المرحلة الاستكشافية18. قامت هذه الدراسة الرصدية الاسترجاعية أحادية المركز بتقييم النتائج السريرية، والسلامة، والملفات الاستكشافية للميكروبيوتا المعوية لدى المرضى المصابين بمرض PD الذين خضعوا لنقل الميكروبيوتا البرازية (FMT) في الممارسة السريرية الروتينية. وقد لاحظنا اختلافات في غنى الميكروبات المعوية، وتنوعها، وبنية المجتمع الميكروبي، والملفات الوظيفية المتوقعة عبر المجموعات الفرعية لشدة مرض PD والنقاط الزمنية بعد إجراء FMT. وتشير هذه النتائج إلى أن ملفات الميكروبات المعوية قد تختلف باختلاف شدة المرض، وقد تتغير ديناميكيًا بعد تدخل FMT. لذا، يجب النظر إلى هذه النتائج على أنها مجرد مولدة للفرضيات وتتطلب التحقق من صحتها في دراسات أكبر ذات قوة إحصائية كافية.

يُعد الإمساك أحد أكثر الأعراض غير الحركية شيوعاً وإرهاقاً في مرض باركنسون (PD)19. وقد يؤدي الإمساك إلى تقليل جودة الحياة، وزيادة الحاجة إلى المسهلات، والتداخل مع امتصاص الأدوية الدوبامينية. في المجموعة الحالية، انخفضت درجات ويكسنر (Wexner) للإمساك بعد عملية نقل الميكروبيوتا المعوية (FMT) في كلتا المجموعتين التحليليتين الفرعيتين، على الرغم من اختلاف حجم واستمرارية التحسن عبر النقاط الزمنية للمتابعة. ويشير هذا النمط إلى وجود ارتباط زمني بين عملية نقل الميكروبيوتا المعوية (FMT) وتحسن أعراض الأمعاء.

لاحظنا أيضاً تغيرات في العديد من المقاييس السريرية الحركية وغير الحركية، بما في ذلك NMSS، وPSQI، وUPDRS III، وإجمالي درجات UPDRS. وتكتسب هذه النتائج أهمية خاصة لأن مرض باركنسون (PD) هو اضطراب متعدد الأنظمة، حيث يتزامن غالباً وجود خلل في الوظائف المعدية المعوية، واضطرابات النوم، والأعراض اللاإرادية، والأعراض النفسية العصبية، والضعف الحركي. ويتمثل التفسير المحتمل في أن تعديل ميكروبيوتا الأمعاء قد يؤثر على الحركية المعدية المعوية، والالتهاب الجهازي، وسلامة الحاجز المعوي، والنواتج الأيضية الميكروبية، والإشارات المارة عبر محور الميكروبيوتا-الأمعاء-الدماغ. ومع ذلك، تتأثر الدرجات الحركية وغير الحركية في مرض PD بعدة عوامل، بما في ذلك مرحلة المرض، والعلاج الدوباميني، وجودة النوم، والحالة المزاجية، والخلل اللاإرادي، وحالة التأهيل، والنشاط اليومي. وبناءً على ذلك، يجب تفسير التغيرات في مقاييس UPDRS وNMSS وPSQI والمقاييس المتعلقة بـ ADL على أنها ملاحظات سريرية استكشافية.

تتوافق نتائجنا بشكل عام مع الدراسات السابقة التي تربط ميكروبيوم الأمعاء بالتباين السريري المرتبط بمرض PD. فقد أفادت دراسة حديثة أن نقل ميكروبيوم البراز من متبرعين أصحاء يمكن أن يحسن الأعراض الحركية وغير الحركية لدى المرضى المصابين بمرض باركنسون، يصاحب ذلك تغيرات في تركيب ميكروبيوم الأمعاء والمسارات الوظيفية13,20. وعلى الرغم من أن اضطرابات التحكم في الدوافع لم تؤثر بشكل كبير على تنوع α و β لدى مرضى PD في دراسة سابقة واحدة، إلا أن أصنافاً ميكروبية محددة كانت وفيرة لدى المرضى الذين يعانون من اضطرابات التحكم في الدوافع، وأظهرت اختلافات وظيفية محتملة في مسارات مثل تحلل المواد الغريبة واستقلاب النياسين21. وأفادت دراسة أخرى أن مرضى PD الذين يعانون من القلق أظهروا تغيراً في تركيب ميكروبيوم الأمعى وتنوع β، مما يدعم الارتباط المحتمل بين الفلورا المعوية والأعراض غير الحركية المرتبطة بمرض PD22. وفي هذه الدراسة، اختلف التنوع والتركيب الميكروبي بين المجموعات الفرعية ذات الشدة العالية والمنخفضة، وأظهرت العديد من المجموعات الفرعية بعد عملية FMT أنماطاً ميكروبية متميزة. وتدعم هذه النتائج احتمالية مشاركة ميكروبيوم الأمعاء في المظاهر السريرية متعددة الأبعاد لمرض PD، على الرغم من أن العلاقات السببية لا تزال بحاجة إلى تأكيد.

قد تكون العديد من المجموعات التصنيفية التي تم تحديدها في هذه الدراسة ذات صلة بيولوجية بالتغيرات المرتبطة بمرض PD في ميكروبيوم الأمعاء. حيث يمكن لبعض البكتيريا أن تؤثر على الفسيولوجيا المرضية لمرض PD من خلال المسارات المناعية والأيضية23. وتُعد Firmicutes إحدى الشعب البكتيرية الرئيسية الموجبة لصبغة جرام في أمعاء الإنسان، وتضم أعضاءً تشارك في إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة والحفاظ على الحاجز المعوي24. في هذه الدراسة، كان OTU165، المصنف على مستوى الشعبة كـ Firmicutes، أحد الـ OTUs الأكثر ارتباطاً بالمتغيرات السريرية. ومع ذلك، فإن المجموعات التصنيفية الواسعة مثل Firmicutes تحتوي على أعضاء متنوعة وظيفياً، لذا يجب التعامل مع تفسيرها البيولوجي بحذر. وقد أظهر تحليل الميتاجينوميات البرازية أن Lactobacillus والحطام الميكروبي المرتبط بها من شعبة Firmicutes تكون غنية لدى مرضى PD ومرتبطة بعلامات الالتهاب والمسارات الأيضية مثل تخمير البروبيونات25. أما Bifidobacterium فهي جنس بكتيري يتمتع بخصائص محتملة مضادة للالتهابات وقد يساهم في تنظيم الميكروبات المعوية، بينما يُعد Bacteroides جنساً تعايشياً مهماً يرتبط اختلال توازنه بضعف وظيفة الحاجز المعوي وزيادة الاستجابات الالتهابية26,27. في الدراسة الحالية، كان Bacteroides أكثر وفرة نسبياً في FP2M_L، بينما كان Bifidobacterium أكثر وفرة نسبياً في FP1M_L. وفي نموذج جرذان لمرض PD، أدى المكمل الغذائي من Bifidobacterium breve Bif11 إلى تحسين القصور الحركي والمعرفي، وتقليل العوامل الالتهابية والإجهاد التأكسدي في الدماغ المتوسط، واستعادة محتوى الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة ووظيفة الحاجز المعوي28. كما أفادت دراسات سابقة بتغير وفرة Bacteroides لدى مرضى PD، مصحوباً بتغيرات في أيض سلائف الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة وارتباطات بشدة المرض29. وتشير هذه النتائج إلى أن المجموعات التصنيفية المرصودة في هذه الدراسة قد تكون لها أهمية بيولوجية محتملة، ولكن هناك حاجة إلى تحليل تصنيفي بدقة أعلى وتحقق وظيفي.

أشار تحليل التنبؤ الوظيفي إلى أن المجموعات الفرعية المختلفة من مرض PD أظهرت أنماطاً متمايزة من إثراء مسارات KEGG المتنبأ بها. فقد أظهرت مجموعة FB_H إثراءً متنبأً به في مسارات مثل استقلاب الكربوهيدرات، والفسفرة التأكسدية، والاستقلاب الميكروبي في البيئات المتنوعة، والعمليات المرتبطة بـ lipopolysaccharide، وهو ما قد يعكس تغيراً في القدرة الاستقلابية الميكروبية لدى مجموعة الحالات شديدة الإصابة. وتعد الفسفرة التأكسدية عملية رئيسية تقوم من خلالها الميتوكوندريا بتوليد الطاقة والحفاظ على الوظيفة العصبية الطبيعية30. وقد يؤدي اضطراب الفسفرة التأكسدية إلى نقص الطاقة، والإجهاد التأكسدي، والالتهاب العصبي، وهي عوامل ارتبطت بالاكتئاب ومرض PD31. وقد أشارت الدراسات إلى أن الميكروبيوم المعوي قد يؤثر على خلل الميتوكوندريا عن طريق تنظيم تخليق النواقل العصبية، والالتهام الذاتي للميتوكوندريا (mitophagy)، وتوازن الإجهاد التأكسدي32. كما يمكن للجينات المرتبطة بمرض PD أن تعيق وظيفة المعقد I في الميتوكوندريا، وتقلل من إنتاج ATP، وتفاقم تطور المرض من خلال تعطيل مسار Akt33. بالإضافة إلى ذلك، فإن lipopolysaccharide (LPS)، وهو مكون مهم في البكتيريا سالبة الجرام، قد يحفز استجابات التهابية عصبية، وقد أظهرت الدراسات الحيوانية أن التعرض لـ LPS يمكن أن ينشط الخلايا الدبقية الصغيرة، ويعزز إطلاق العوامل الالتهابية، ويؤدي إلى تلف الهياكل العصبية، ويحفز تغيرات سلوكية شبيهة بمرض باركنسون34. وفي هذه الدراسة، أظهرت بعض المجموعات الفرعية من الحالات ذات الإصابة المنخفضة ومجموعات ما بعد FMT أيضاً إثراءً متنبأً به في المسارات المتعلقة باستقلاب الأحماض الأمينية، والتخليق الحيوي للمستقلبات الثانوية، والنقل الغشائي، والتضاعف والإصلاح، والاستقلاب المرتبط بالأحماض الدهنية قصيرة السلسلة. ومع ذلك، وبما أن نتائج هذه المسارات قد استُنتجت من تسلسل 16S rRNA بدلاً من قياسها مباشرة بطرق الميتاجينوميات أو الميتابولوميات، فيجب اعتبارها استكشافية.

قامت هذه الدراسة أيضاً بتقييم الارتباطات بين خصائص الميكروبات المعوية والمؤشرات السريرية التي تعكس الأعراض الحركية وغير الحركية في مرض PD. يعكس مقياس Wexner وظيفة التغوط؛ بينما يقيم مرحلة Hoehn–Yahr ومقياس UPDRS شدة القصور الحركي؛ ويقيس PSQI وADL جودة النوم والقدرة الوظيفية اليومية على التوالي؛ بينما يقيم NPI الأعراض النفسية العصبية مثل القلق والاكتئاب35,36,37. ارتبطت العديد من وحدات التصنيف التشغيلي (OTUs) بالمقاييس السريرية المتعلقة بالإمساك، واضطرابات النوم، والقصور الحركي، والحالة الوظيفية، والأعراض النفسية العصبية. وقد أفادت دراسات عشوائية محكومة سابقة بأن FMT قد يحسن الوظيفة الذاتية وأعراض الجهاز الهضمي لدى مرضى PD ويزيد من تعقيد ميكروبيوم الأمعاء، مما يشير إلى أن FMT قد يكون تدخلاً إضافياً مجدياً38. كما وجدت دراسة أخرى أن تنوع الميكروبات المعوية قد تغير في مرضى PD، حيث ارتبطت Firmicutes وActinobacteria إيجابياً مع درجات UPDRS III وNMSS وWexner واستبيان مرض باركنسون المكون من 39 بنداً PDQ-39، بينما أظهرت Bacteroidetes ارتباطات سلبية مع هذه المؤشرات39. ومع ذلك، فإن الارتباطات الملحوظة في الدراسة الحالية لا تثبت السببية، ويجب تفسير اتجاه هذه الارتباطات بحذر.

تعد السلامة اعتباراً أساسياً عند تقييم نقل الميكروبيوتا المعوية (FMT) لعلاج الأمراض التنكسية العصبية. وفي هذه المجموعة، كانت الأحداث الضائرة المبلغ عنها في الغالب معدية معوية، بما في ذلك انتفاخ البطن، والإسهال، وتفاقم الإمساك، والغثيان/القيء، وآلام البطن. لم يتم تسجيل أي حالات حمى، ولم يتوقف أي مريض عن تلقي FMT بسبب الأحداث الضائرة. وتشير هذه النتائج إلى أن FMT كان مقبولاً بشكل عام في هذه المجموعة الصغيرة. ومع ذلك، استند تقييم السلامة إلى سجلات سريرية استرجاعية وعدد محدود من المرضى. ولا يمكن استبعاد المضاعفات النادرة ولكن المهمة سريرياً، بما في ذلك العدوى، والاستنشاق الرئوي، وانتقال المسببات المرضية من المتبرع، والمضاعفات الأيضية، والأحداث الضائرة المتأخرة. لذا، يجب أن تتضمن الدراسات المستقبلية الاستباقية تعريفات موحدة للأحداث الضائرة، ومراقبة نشطة للسلامة، وتوثيقاً لفحص المتبرعين، ومتابعة طويلة الأمد.

يجب الإقرار بعدة قيود، بما في ذلك صغر حجم العينة (n = 6)، وغياب مجموعة ضابطة، وتصميم القياسات المتكررة الذي قد يؤدي إلى تكرار زائف (pseudoreplication) والارتداد إلى المتوسط، وعدم التوثيق الكامل للعوامل المربكة المحتملة مثل النظام الغذائي، وعلاجات الإمساك، وتعديلات الأدوية، واستخدام المضادات الحيوية أو البروبيوتيك؛ وعلى الرغم من نصح المشاركين بتجنب الأخيرة، إلا أنه لا يمكن استبعاد التعرضات غير الموثقة والتي قد تكون أثرت على ميكروبيوتات الأمعاء. بالإضافة إلى ذلك، لم يتم تسجيل التاريخ العائلي لمرض باركنسون أو الاضطرابات العصبية الأخرى بشكل منهجي، مما حال دون تقييم المساهمات الجينية أو العائلية. كما استندت التنبؤات الوظيفية إلى بيانات 16S rRNA بدلاً من القياسات الميتاجينومية أو الميتابولومية المباشرة، وتم تصنيف العديد من الـ OTUs فقط عند مستويات تصنيفية واسعة، مما حد من القابلية للتفسير البيولوجي. وتستوجب هذه القيود توخي الحذر عند تفسير هذه النتائج.

ومع ذلك، تشير هذه الدراسة الاستكشافية إلى أن FMT ارتبط بتغيرات في الأعراض المتعلقة بالإمساك، وبعض الدرجات السريرية الحركية وغير الحركية المختارة، والأحداث الضائرة المعدية المعوية، والملفات الاستكشافية للميكروبيوم المعوي لدى المرضى المصابين بـ PD. وتوفر هذه النتائج أدلة أولية من الواقع العملي وتدعم إجراء مزيد من البحوث حول التدخلات الموجهة للميكروبيوم في حالات PD المصحوبة بالإمساك. ومع ذلك، وبالنظر إلى صغر حجم العينة، والتصميم الاسترجاعي، وهيكل القياسات المتكررة، وغياب المجموعة الضابطة، يجب تفسير النتائج بحذر. وهناك حاجة إلى دراسات مضبوطة مستقبلية تعتمد بروتوكولات FMT موحدة، ونقاط نهاية سريرية محددة مسبقاً، ومراقبة صارمة للسلامة، وتحليلات "أوميكس" متعددة ومتكاملة لتوضيح القيمة السريرية والسلامة والآليات البيولوجية لـ FMT في حالات PD.

الإفصاحات

تضارب المصالح: يقر المؤلفون بعدم وجود أي تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

نتوجه بالشكر إلى جميع الزملاء الذين ساعدوا في هذا البحث ودعموه، فقد كانت تعاوناتهم وتشجيعهم ذات قيمة لا تقدر بثمن لعملنا.

التمويل: تم تمويل هذا البحث من قبل البرنامج الرئيسي لمقاطعة جيانغسو لصحة المسنين (LKZ2022004).

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
نظام MiSeqIllumina, Inc.SY-410-1003منصة تسلسل القراءات القصيرة المكتبية المستخدمة لمنطقة V3 من الـ 16S rRNA–تسلسل الأمبليكون للمنطقة V4 باستخدام 2 × كيمياء القراءات المزدوجة بطول 300 زوج قاعدي.
Metagenome@KINشركة World Fusion المحدودةv2.2.1؛ https://www.w-fusion.com/metagenomeبرمجيات تجارية مستخدمة في التعيين التصنيفي لـ 16S rRNA وتحليل المجتمعات الميكروبية.
قاعدة بيانات التعرف الميكروبي (البكتيرية)شركة TechnoSuruga Laboratory Co., Ltd.DB-BA، قاعدة بيانات الإصدار 10.0؛ https://www.tecsrg.co.jp/services/enki/قاعدة بيانات مرجعية لـ 16S rDNA البكتيرية المستخدمة في التعريف الميكروبي.
بادئ 341Fشركة BGI Genomics Co., Ltd.قليل نيوكليوتيد مخصص؛ لا يوجد رقم كتالوجتسلسل البادئ الأمامي: 5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′.
بادئ 805Rشركة .BGI Genomics Co., Ltdأوليغونوكليوتيد مخصص؛ لا يوجد رقم كتالوجتسلسل البادئ العكسي: 5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′.
خدمة تسلسل جين 16S rRNAشركة BGI Genomics Co., Ltd. (ووهان، الصين)خدمات تسلسل 16S و18S وITS تسلسل 16S و18S وITS هو أداة قوية لتدقيق الميكروبيوم، حيث يتم استخدام تسلسل الجينات المحددة لتحديد وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة في العينات البيئية أو السريرية. تسلسل 16S rRNA يُستخدم تسلسل جين 16S rRNA لتحديد وتصنيف البكتيريا والعتائق. يحتوي جين 16S rRNA على مناطق محفوظة للغاية (Conserved regions) ومناطق متغيرة (Hypervariable regions)، مما يجعله مثاليًا للتشخيص التصنيفي على مستوى الجنس والنوع. تسلسل 18S rRNA يُستخدم تسلسل جين 18S rRNA لتحديد وتصنيف حقيقيات النوى، بما في ذلك الفطريات والطلائعيات والبروتوزوا. وبشكل مشابه لـ 16S، تتيح المناطق المتغيرة في جين 18S rRNA التمييز بين الأنواع المختلفة من حقيقيات النوى. تسلسل ITS (المسافات الفاصلة المنسوخة داخلياً) تعتبر منطقة ITS (Internal Transcribed Spacer) المعيار الذهبي لتحديد أنواع الفطريات. نظرًا لأنها تظهر تباينًا أكبر من جين 18S rRNA، فإنها توفر دقة أعلى في التمييز بين الأنواع الفطرية المتقاربة. مميزات خدمات التسلسل من BGI • تغطية واسعة: دعم مجموعة متنوعة من المناطق المتغيرة (مثل V3-V4 لـ 16S) لضمان أقصى قدر من الدقة التصنيفية. • دقة عالية: استخدام تقنيات تسلسل متقدمة لتقليل معدلات الخطأ وتحسين جودة البيانات. • تحليل شامل: توفير خطوط تحليل بيانات (Bioinformatics pipelines) متكاملة تشمل معالجة البيانات الخام، وتصنيف التسلسلات، وتحليل التنوع الحيوي. • مرونة في العينات: القدرة على التعامل مع مجموعة واسعة من العينات، بما في ذلك التربة، والمياه، والأنسجة البشرية، والبراز. التطبيقات • دراسات الميكروبيوم البشري: استكشاف العلاقة بين الميكروبيوم والأمراض أو الصحة العامة. • البيئة والزراعة: تحليل التنوع الميكروبي في التربة والمياه والأنظمة البيئية. • التشخيص السريري: الكشف عن مسببات الأمراض الميكروبية وتحديد سلالاتها. • مراقبة الجودة: الكشف عن التلوث الميكروبي في المنتجات الغذائية والدوائية.مزود تسلسل تجاري؛ قام بتحضير المكتبة، والتسلسل، ومراقبة الجودة الأولية.
أنابيب طرد مركزي دقيقة من نوع Eppendorf Safe-Lock، Biopur، سعة 1.5 ملEppendorf SE'0030121589أنابيب بولي بروبيلين معقمة تُستخدم لتقسيم عينات البراز إلى حصص من أجل تخزينها في −80 °ج.
LEfSeمختبر سيغاتا/bioBakeryv1.1.2؛ https://github.com/SegataLab/lefseبرنامج تحليل التمييز الخطي لحجم التأثير المستخدم لتحديد الأصناف ذات الوفرة المتباينة والمسارات المتوقعة.
Tax4Fun2فريق تطوير Tax4Fun2v1.1.5؛ https://github.com/fjossandon/Tax4Fun2حزمة R المستخدمة لاستنتاج الملفات التعريفية الوظيفية لـ Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes من بيانات 16S rRNA.
حزمة microeco لبرنامج Rتشي ليو والمساهمونv1.15.0؛ https://cran.r-project.org/package=microecoحزمة تحليل وتصور لبيئة المجتمع مخصصة لتحليلات الوفرة والتنوع الميكروبي.
برنامج Rمؤسسة R للحوسبة الإحصائيةالإصدار غير مذكور؛ https://www.r-project.org/بيئة الحوسبة الإحصائية المستخدمة في التحليلات السريرية وتحليلات الميكروبيوم؛ ويجب على المؤلفين تأكيد الإصدار الدقيق.
نظام GenFMTer الآلي لتنقية ميكروبيوتا البرازشركة Nanjing FMT Medical المحدودةالطراز: GenFMTer؛ https://en.fmtmed.com/نظام آلي يُستخدم لعمليات الطرد المركزي والغسل والتحضير المعياري لمعلق الميكروبيوتا البرازية.

المراجع

  1. Masuda T, Egawa K, Takeshita Y, Tanaka K. Parkinson's disease bradykinesia, forward posture, and drug-induced Pisa syndrome alleviated with traditional Japanese acupuncture: a case report. Cureus. 2024;16(10):e70860. doi:10.7759/cureus.70860.
  2. Boyd RJ, Avramopoulos D, Jantzie LL, McCallion AS. Neuroinflammation represents a common theme amongst genetic and environmental risk factors for Alzheimer and Parkinson diseases. J Neuroinflammation. 2022;19(1):223. doi:10.1186/s12974-022-02584-x.
  3. Zhong QQ, Zhu F. Trends in prevalence cases and disability-adjusted life-years of Parkinson's disease: findings from the Global Burden of Disease Study 2019. Neuroepidemiology. 2022;56(4):261–70.
  4. Albin RL, Brissenden JA, Lee TG, Leventhal DK. Striatal dopamine actions and movement: inferences from Parkinson disease. J Neurosci. 2025;45(24):e0022252025. doi:10.1523/JNEUROSCI.0022-25.2025.
  5. Panwar S, Sharma S, Tripathi P. Role of barrier integrity and dysfunctions in maintaining the healthy gut and their health outcomes. Front Physiol. 2021;12:715611. doi:10.3389/fphys.2021.715611.
  6. Minkoff NZ, et al. Fecal microbiota transplantation for the treatment of recurrent Clostridioides difficile (Clostridium difficile.). Cochrane Database Syst Rev. 2023;4(4):CD013871. doi:10.1002/14651858.CD013871.pub2.
  7. Wang M, et al. Influence of the gut microbiota, metabolism and environment on neuropsychiatric disorders. Curr Rev Clin Exp Pharmacol. 2025;20(4):334–48.
  8. Ojeda J, Ávila A, Vidal PM. Gut microbiota interaction with the central nervous system throughout life. J Clin Med. 2021;10(6):1299. doi:10.3390/jcm10061299.
  9. Lobo B, et al. The stressed gut: region-specific immune and neuroplasticity changes in response to chronic psychosocial stress. J Neurogastroenterol Motil. 2023;29(1):72–84.
  10. Jang HM, et al. Transplantation of fecal microbiota from patients with inflammatory bowel disease and depression alters immune response and behavior in recipient mice. Sci Rep. 2021;11(1):20406. doi:10.1038/s41598-021-00088-x.
  11. Segal A, et al. Fecal microbiota transplant as a potential treatment for Parkinson's disease—a case series. Clin Neurol Neurosurg. 2021;207:106791. doi:10.1016/j.clineuro.2021.106791.
  12. Scheperjans F, et al. Fecal microbiota transplantation for treatment of Parkinson disease: a randomized clinical trial. JAMA Neurol. 2024;81(9):925–38.
  13. Zhang H, et al. Pilot clinical trial of fecal microbiota transplantation for constipation in Parkinson's disease. J Microbiol Biotechnol. 2025;35:e2509029. doi:10.4014/jmb.2509.09029.
  14. Danne C, Rolhion N, Sokol H. Recipient factors in faecal microbiota transplantation: one stool does not fit all. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(7):503–13.
  15. Su X, Gao Y, Yang R. Gut microbiota-derived tryptophan metabolites maintain gut and systemic homeostasis. Cells. 2022;11(15):2296. doi:10.3390/cells11152296.
  16. Góralczyk-Bińkowska A, Szmajda-Krygier D, Kozłowska E. The microbiota–gut–brain axis in psychiatric disorders. Int J Mol Sci. 2022;23(19):11245. doi:10.3390/ijms231911245.
  17. Chen M, et al. Neurotransmitter and intestinal interactions: focus on the microbiota–gut–brain axis in irritable bowel syndrome. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:817100. doi:10.3389/fendo.2022.817100.
  18. Zheng L, Ji YY, Wen XL, Duan SL. Fecal microbiota transplantation in metabolic diseases: current status and perspectives. World J Gastroenterol. 2022;28(23):2546–60.
  19. Yao L, et al. Constipation in Parkinson's disease: a systematic review and meta-analysis. Eur Neurol. 2023;86(1):34–44.
  20. Figura M, et al. Safety and efficacy of fecal microbiota transplantation in alleviating symptoms of Parkinson's disease: a randomized, placebo-controlled, double-blinded study. Ann Neurol. 2026;100(1):10–21.
  21. Lin SH, et al. Associations between gut microbiota composition and impulse control disorders in Parkinson's disease. Int J Mol Sci. 2025;26(13):6146. doi:10.3390/ijms26136146.
  22. Lin SH, et al. Anxiety-related gut microbiota alterations in Parkinson's disease: distinct associations compared with healthy individuals. Front Cell Infect Microbiol. 2025;15:1594152. doi:10.3389/fcimb.2025.1594152.
  23. Nie S, et al. Inflammatory microbes and genes as potential biomarkers of Parkinson's disease. NPJ Biofilms Microbiomes. 2022;8(1):101. doi:10.1038/s41522-022-00367-z.
  24. Markowiak-Kopeć P, Śliżewska K. The effect of probiotics on the production of short-chain fatty acids by the human intestinal microbiome. Nutrients. 2020;12(4):1107. doi:10.3390/nu12041107.
  25. Li Z, et al. Altered Actinobacteria- and Firmicutes-phylum-associated epitopes in patients with Parkinson's disease. Front Immunol. 2021;12:632482. doi:10.3389/fimmu.2021.632482.
  26. Aghamohammad S, et al. The potential role of Bifidobacterium. spp. as preventive and therapeutic agents in controlling inflammation by affecting inflammatory signalling pathways. Lett Appl Microbiol. 2022;75(5):1254–63.
  27. Chen Y, Cui W, Li X, Yang H. Interaction between commensal bacteria, immune response and the intestinal barrier in inflammatory bowel disease. Front Immunol. 2021;12:761981. doi:10.3389/fimmu.2021.761981.
  28. Valvaikar S, et al. Supplementation with the probiotic Bifidobacterium breve. Bif11 reverses neurobehavioural deficits, inflammatory changes and oxidative stress in a Parkinson's disease model. Neurochem Int. 2024;174:105691. doi:10.1016/j.neuint.2024.105691.
  29. Mao L, et al. Cross-sectional study on the gut microbiome of patients with Parkinson's disease in Central China. Front Microbiol. 2021;12:728479. doi:10.3389/fmicb.2021.728479.
  30. Trigo D, et al. Mitochondria, energy and metabolism in neuronal health and disease. FEBS Lett. 2022;596(9):1095–110.
  31. Masenga SK, Kabwe LS, Chakulya M, Kirabo A. Mechanisms of oxidative stress in metabolic syndrome. Int J Mol Sci. 2023;24(9):7898. doi:10.3390/ijms24097898.
  32. Zhao H, et al. Multiple pathways through which the gut microbiota regulates neuronal mitochondria constitute another possible direction for depression. Front Microbiol. 2025;16:1578155. doi:10.3389/fmicb.2025.1578155.
  33. Ali MZ, Dholaniya PS. Oxidative phosphorylation-mediated pathogenesis of Parkinson's disease and its implications via Akt signaling. Neurochem Int. 2022;157:105344. doi:10.1016/j.neuint.2022.105344.
  34. Zhang J, et al. LPS activates neuroinflammatory pathways to induce depression in a Parkinson's disease-like condition. Front Pharmacol. 2022;13:961817. doi:10.3389/fphar.2022.961817.
  35. Ota E, et al. Incidence and risk factors of bowel dysfunction after minimally invasive rectal cancer surgery and discrepancies between the Wexner score and the low anterior resection syndrome score. Surg Today. 2024;54(7):763–70.
  36. Kataoka H, Sugie K. Association between fatigue and Hoehn–Yahr staging in Parkinson's disease: an eight-year follow-up study. Neurol Int. 2021;13(2):224–31.
  37. Ren XQ, et al. Mediating roles of activities of daily living and depression in the relationship between sleep quality and health-related quality of life. Sci Rep. 2024;14(1):14057. doi:10.1038/s41598-024-65095-0.
  38. Cheng Y, et al. Efficacy of fecal microbiota transplantation in patients with Parkinson's disease: clinical trial results from a randomized, placebo-controlled design. Gut Microbes. 2023;15(2):2284247. doi:10.1080/19490976.2023.2284247.
  39. Hu Y, Wang H, Zhong Y, Sun Y. Retrospective analysis of diet, gut microbiota diversity and clinical pharmacology outcomes in patients with parkinsonism syndrome. Heliyon. 2024;10(21):e38645. doi:10.1016/j.heliyon.2024.e38645.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

16S
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.