Este estudio exploratorio en seis pacientes con enfermedad de Parkinson que se sometieron a un trasplante de microbiota fecal observó cambios temporales en la diversidad microbiana intestinal, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos, junto con mejoras en los síntomas motores y no motores. Estos hallazgos proporcionan evidencia preliminar que respalda la realización de investigaciones adicionales sobre intervenciones basadas en la microbiota.
Artículo de investigación
Efectos del trasplante de microbiota fecal sobre las características microbianas intestinales y los fenotipos clínicos en pacientes con enfermedad de Parkinson
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Resumen
Resumen
Se ha asociado alteraciones en la microbiota intestinal con la enfermedad de Parkinson (EP), pero los cambios microbianos longitudinales tras el trasplante de microbiota fecal (TMF) y sus correlaciones clínicas siguen siendo poco comprendidos. Este estudio observacional retrospectivo de un solo centro incluyó a 6 pacientes con EP, estratificados en subgrupos de alta y baja gravedad según la duración de la enfermedad (>6 años frente a ≤6 años). Se recolectaron 36 muestras fecales antes del TMF y mensualmente durante cinco meses posteriores. La diversidad microbiana, la estructura comunitaria, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos se evaluaron mediante secuenciación del gen del ARNr 16S. Los análisis incluyeron diversidad alfa y beta, abundancia taxonómica, tamaño del efecto del análisis discriminante lineal, predicción funcional basada en Tax4Fun2 y correlaciones de rango de Spearman entre características microbianas e indicadores clínicos. Los análisis descriptivos indicaron diferencias en la riqueza microbiana, diversidad, estructura comunitaria y funciones predichas entre los subgrupos de gravedad y a lo largo de los puntos temporales posteriores al TMF. En la línea base, el subgrupo de baja gravedad presentó mayor riqueza y diversidad microbiana que el subgrupo de alta gravedad, con abundancias relativamente más altas de taxones como Bifidobacterium y Lactobacillus. Un mes después del TMF, la riqueza y diversidad aumentaron respecto a la línea base en el subgrupo de alta gravedad, acompañadas de cambios en la composición taxonómica. Ambos subgrupos mostraron variación asociada al tiempo en la diversidad microbiana y en el enriquecimiento de vías predichas del Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes tras el TMF. Las funciones predichas incluyeron metabolismo de carbohidratos y aminoácidos, biosíntesis de metabolitos secundarios, transporte de membrana y transducción de señales. Varias unidades taxonómicas operativas se correlacionaron con indicadores de deterioro motor, estreñimiento, calidad del sueño, estado funcional y síntomas neuropsiquiátricos. Por lo tanto, el TMF se asoció con cambios longitudinales en la diversidad, composición y funciones predichas de la microbiota intestinal, y ciertas características microbianas se asociaron con indicadores motores y no motores. Dado el pequeño tamaño del cohorte retrospectivo, estos hallazgos son preliminares y requieren confirmación en estudios controlados más amplios. Estudios futuros deberían determinar si estas alteraciones microbianas son reproducibles, persisten más allá de cinco meses, reflejan el enraizamiento del donante y se corresponden con una mejora clínica medible tras el trasplante en la EP.
Introducción
La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno neurodegenerativo progresivo común, caracterizado por bradicinesia, rigidez, temblor de reposo e inestabilidad postural1. Aunque su patogénesis no se ha elucidado por completo, se ha implicado a múltiples factores, incluyendo la neuroinflamación, exposiciones ambientales y la susceptibilidad genética, en el inicio y progresión de la enfermedad2. La evidencia epidemiológica indica que la EP es uno de los trastornos neurológicos más comunes en adultos mayores y está asociada con una carga sustancial de discapacidad, con una prevalencia que aumenta con la edad3. Los tratamientos actuales, particularmente la terapia de reemplazo de dopamina, pueden aliviar los síntomas motores hasta cierto punto, pero sus efectos sobre la progresión de la enfermedad y muchos de los síntomas no motores siguen siendo limitados, y las respuestas al tratamiento varían entre individuos4. Por lo tanto, la investigación adicional sobre los cambios biológicos relacionados con la EP y los posibles objetivos terapéuticos sigue siendo clínicamente importante.
La comunidad microbiana intestinal desempeña un papel importante en el mantenimiento de la integridad de la barrera intestinal, la regulación de las respuestas inmunitarias y el apoyo a la homeostasis metabólica5. El trasplante de microbiota fecal (FMT) implica la transferencia de microbiota fecal de un donante sano a un receptor para restaurar el equilibrio microbiano intestinal6,7. Varios estudios en animales han sugerido que el trasplante de microbiota intestinal puede influir en fenotipos neuroconductuales8,9. Dado que la microbiota de pacientes con depresión o ansiedad puede inducir cambios conductuales correspondientes en ratones, la microbiota de donantes sanos podría mejorar los resultados conductuales10. Además, observaciones clínicas preliminares han reportado mejoría de los síntomas tras el FMT en algunos pacientes con enfermedad de Parkinson (PD) y autismo, lo que sugiere que las intervenciones basadas en la microbiota podrían tener relevancia potencial en trastornos neurológicos y neuropsiquiátricos11,12. No obstante, los mecanismos subyacentes a estos efectos aún no están claros, y se requieren estudios clínicos para establecer la seguridad y eficacia del FMT en la enfermedad de Parkinson.
Aunque estudios previos han sugerido una relación entre la microbiota intestinal y la EP, los cambios longitudinales en la composición microbiana intestinal tras el TFM y sus asociaciones con las características clínicas aún no se comprenden bien. Aún no está claro si los pacientes con diferentes grados de gravedad clínica presentan respuestas microbianas distintas tras el TFM.
En este estudio observacional retrospectivo de un solo centro, revisamos a pacientes con EP que se sometieron a TFM en la práctica clínica habitual. Se analizaron las puntuaciones clínicas antes y después de la TFM, y las muestras fecales disponibles se analizaron adicionalmente mediante secuenciación del gen 16S rRNA para explorar la diversidad microbiana intestinal, la composición taxonómica, los perfiles funcionales predichos y las correlaciones con indicadores clínicos. El objetivo de este estudio fue caracterizar los resultados clínicos y los perfiles de la microbiota intestinal tras la TFM en la EP y proporcionar evidencia preliminar para futuros estudios controlados prospectivos.
Protocolo
El estudio se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki, y el protocolo fue aprobado por el Comité de Ética del Segundo Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Nanjing (número de aprobación: 2021-KY-100-01). Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes.
Este estudio observacional retrospectivo de un solo centro se realizó en el Departamento de Neurología del Segundo Hospital Afiliado de la Universidad Médica de Nanjing. Entre enero de 2022 y diciembre de 2023, se incluyó un total de 32 pacientes con EP primaria que cumplían con los Criterios Diagnósticos para la Enfermedad de Parkinson (edición 2020). En última instancia, se incluyó en el análisis subsiguiente a seis pacientes que cumplían criterios estrictos de selección y completaron todos los procedimientos del estudio. Los detalles sobre la selección, exclusión y seguimiento se muestran en la Figura Suplementaria 1.
Recolección de muestras fecales y análisis de la comunidad microbiana
El microbiota fecal se obtuvo de voluntarios sanos. El proceso de selección de donantes se realizó estrictamente de acuerdo con el Consenso de Expertos Chinos sobre la Aplicación Clínica del Trasplante de Microbiota Fecal. Criterios de inclusión de donantes: Edad entre 18 y 40 años, sin antecedentes de enfermedades crónicas; sin antecedentes de enfermedades gastrointestinales, trastornos metabólicos, enfermedades autoinmunes o trastornos psiquiátricos; sin uso de antibióticos, probióticos, inmunosupresores o inhibidores de la bomba de protones en los últimos 3 meses; sin viajes a zonas epidémicas, transfusiones sanguíneas ni antecedentes quirúrgicos en los últimos 6 meses. El cribado sanguíneo y fecal para descartar enfermedades infecciosas y patógenos incluye: virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), virus de la hepatitis B (VHB), virus de la hepatitis C (VHC), Treponema pallidum, Clostridium difficile, Salmonella, Shigella, Campylobacter, patógeno Escherichia coli, virus entéricos y parásitos. El volumen de una sola muestra válida de heces debe ser de al menos 50 g. Utilizando un sistema automatizado de purificación de microbiota fecal (ver Tabla de materiales), se añadieron 500 mL de solución salina estéril por cada 100 g de materia fecal fresca, seguidos de tres ciclos de centrifugación y lavado estandarizados (700 × g, 3 min), e inmediatamente inoculados tras preparar una suspensión con solución salina estéril en una proporción de volumen 1:2. Los sujetos recibieron una única inyección de 150 mL de la suspensión que contenía aproximadamente 5 × 10^13 bacterias viables13.
Todos los receptores recibieron la MTF mediante colonoscopia, con el endoscopio avanzado hasta el ciego y el colon ascendente; la suspensión se infundió lentamente y de forma uniforme a través del canal de biopsia para favorecer la colonización preferencial del colon derecho. Después de la infusión, los pacientes permanecieron en posición decúbito lateral derecho durante al menos 2 h. Previamente al procedimiento, se siguió una dieta baja en residuos durante 3 días, seguida de una dieta líquida completa durante 24 h antes del procedimiento, con ayuno de sólidos durante 6 h y de líquidos durante 2 h previas a la infusión. La noche anterior al trasplante, se realizó una limpieza estándar de todo el intestino con solución electrolítica de polietilenglicol hasta obtener un efluente claro y libre de heces. Las restricciones medicamentosas incluyeron la suspensión de antibióticos sistémicos al menos 72 h antes de la MTF y su evitación durante 1 semana posterior al procedimiento. Los inhibidores de la bomba de protones (IBP) se suspenden entre 24 y 48 h antes del procedimiento, y los laxantes y probióticos se interrumpen el día del trasplante.
Durante el procedimiento, se monitorearon continuamente la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la saturación de oxígeno, y se observaron cualquier síntoma, como distensión abdominal, dolor o náuseas; la infusión se detuvo inmediatamente si ocurría dolor abdominal severo o hipotensión. Durante los primeros 7 días posteriores al trasplante, se realizó un seguimiento diario para registrar la frecuencia de movimientos intestinales, la consistencia de las heces y todos los eventos adversos, incluyendo dolor abdominal, diarrea, fiebre y hematoquecia. El seguimiento a largo plazo se extendió hasta 5 meses, con muestreos programados de heces para análisis de la microbiota intestinal y evaluaciones clínicas mediante la Escala Unificada de Evaluación de la Enfermedad de Parkinson (UPDRS) y la Puntuación de Constipación de Wexner, junto con la documentación de cambios en los síntomas y del uso de medicamentos concomitantes, con el fin de evaluar de manera integral tanto la eficacia como la seguridad.
Se recogieron muestras fecales en seis puntos temporales: antes del TFM y a los 1, 2, 3, 4 y 5 meses después del TFM. Todos los participantes recibieron instrucciones estandarizadas para la recolección de muestras de heces. Aproximadamente de 10 a 20 g de la porción media de la muestra fecal se recogieron utilizando fórceps estériles y se colocaron en recipientes estériles para recolección. Las muestras se transportaron al laboratorio dentro de las 2–3 h posteriores a la recolección y se dividieron en alícuotas en tubos estériles de microcentrifugado de 1,5 mL (véase Tabla de materiales) por investigadores capacitados bajo condiciones asépticas. Todas las alícuotas se almacenaron inmediatamente a −80 °C hasta su posterior análisis.
Después de la recolección de las muestras fecales, todos los especímenes fueron transportados en hielo seco a un proveedor comercial de secuenciación (ver Tabla de Materiales) para la secuenciación del gen del ARNr 16S. La preparación de bibliotecas, la secuenciación y el control de calidad inicial se realizaron según el protocolo estándar del proveedor. Se extrajo ADN genómico de cada muestra fecal, y las regiones hipervariables V3-V4 del gen bacteriano del ARNr 16S se amplificaron mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) utilizando los cebadores 341F y 805R. La secuenciación se llevó a cabo en una plataforma de secuenciación de lectura corta de escritorio (ver Tabla de Materiales) utilizando química de lectura apareada 2 × 300 pb para caracterizar los perfiles microbianos intestinales de los pacientes antes del TFM y en diferentes puntos temporales de seguimiento posteriores al TFM. Después de la secuenciación, las lecturas crudas se procesaron para obtener secuencias de alta calidad para el análisis microbiano posterior. La clasificación taxonómica se realizó utilizando un paquete comercial de asignación taxonómica de 16S y su base de datos asociada de identificación microbiana (ver Tabla de Materiales). Los perfiles taxonómicos resultantes se utilizaron para análisis posteriores de diversidad microbiana, composición de la comunidad, abundancia diferencial y función microbiana predicha.
Evaluaciones clínicas y etiquetas analíticas
Los pacientes con EP se estratificaron en dos grupos según la gravedad de la enfermedad basada en la duración: un grupo de alta gravedad (>6 años, designado como “_H”) y un grupo de baja gravedad (≤6 años, designado como “_L”). Las muestras fecales recolectadas antes del TFM se definieron como muestras basales y se etiquetaron como FB_H o FB_L según el grupo de gravedad correspondiente. Las muestras recolectadas a los 1, 2, 3, 4 y 5 meses después del TFM se etiquetaron como FP1M_H, FP2M_H, FP3M_H, FP4M_H y FP5M_H para el grupo de alta gravedad, y como FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L, FP4M_L y FP5M_L para el grupo de baja gravedad. Los parámetros clínicos evaluados incluyeron el puntaje de constipación de Wexner, la Escala de Síntomas No Motores (NMSS), el Cuestionario de Síntomas No Motores (NMSQ), el Inventario Neuropsiquiátrico (NPI), la etapa de Hoehn–Yahr, la Escala de Actividades de la Vida Diaria (ADL), el Índice de Calidad del Sueño de Pittsburgh (PSQI), la Escala Unificada de Evaluación de la Enfermedad de Parkinson (UPDRS I–VI) y el puntaje total de la UPDRS. Se utilizó una combinación de métodos estadísticos descriptivos e inferenciales para analizar los cambios en los indicadores clínicos de los pacientes con EP en el grupo de alta gravedad (grupo _H) y en el grupo de baja gravedad (grupo _L) en seis puntos temporales. Para explorar preliminarmente las diferencias entre grupos en todos los puntos temporales, se compararon las distribuciones de los indicadores entre los grupos _H y _L en cada punto temporal mediante la prueba de suma de rangos de Wilcoxon, y se aplicó un modelo mixto lineal (LMM) más riguroso con interceptos aleatorios específicos por paciente. Debido al tamaño limitado de la muestra, los resultados del modelo de efectos mixtos se proporcionan únicamente como referencias exploratorias. El punto final primario de este estudio exploratorio fue el cambio en la diversidad y composición microbiana intestinal desde el punto basal hasta los tiempos posteriores al trasplante de microbiota fecal, mientras que los cambios clínicos se evaluaron como puntos finales secundarios.
Agrupamiento de OTU, análisis de diversidad y abundancia taxonómica
Se utilizaron unidades taxonómicas operativas (OTU) para resumir la composición de la comunidad microbiana, y las secuencias con una similitud ≥97% se agruparon en la misma OTU. La profundidad de secuenciación se evaluó mediante curvas de rarefacción basadas en Shannon, cuyos tramos de meseta indican una cobertura generalmente suficiente para los análisis posteriores de diversidad.
La diversidad alfa se evaluó utilizando los índices Chao1 y estimador de cobertura basado en abundancia (ACE) para la riqueza microbiana, y los índices de Shannon y Simpson para la diversidad general y el equilibrio. La diversidad beta se evaluó mediante distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas, seguidas de un análisis de coordenadas principales (PCoA) para visualizar las diferencias en la composición de la comunidad microbiana entre grupos. Las diferencias entre grupos en diversidad alfa y beta se analizaron usando pruebas no paramétricas y el Análisis Multivariado de Varianza Permutacional (PERMANOVA), respectivamente, como se describe en la sección de análisis estadístico.
La composición taxonómica se resumió a nivel de filo, clase, orden, familia y género basándose en datos de secuenciación del gen del ARNr 16S. Mediante un paquete de análisis de ecología comunitaria para R (véase la Tabla de materiales), identifique y visualice los 10 taxones más abundantes en cada nivel taxonómico. Los perfiles taxonómicos se mostraron mediante gráficos de barras, y se compararon además algunos taxones seleccionados entre grupos utilizando gráficos de caja.
Análisis de abundancia diferencial de taxones microbianos
Los taxa diferencialmente abundantes entre grupos predefinidos se identificaron mediante el análisis del tamaño del efecto mediante el análisis discriminante lineal (LEfSe). LEfSe integra la prueba de Kruskal-Wallis, la prueba de Wilcoxon y el análisis discriminante lineal (LDA) para identificar taxa con significancia estadística y valor discriminatorio. Se consideró que los taxa con P < 0,05 y una puntuación LDA (log10) > 3 presentaban abundancia diferencial. Las abundancias relativas de los taxa discriminatorios se visualizaron mediante gráficos de barras taxonómicos.
Predicción funcional y análisis de correlación clínica
Los perfiles funcionales predichos de la microbiota intestinal se infirieron a partir de datos de secuenciación del gen de ARNr 16S utilizando Tax4Fun2 y se anotaron según la base de datos Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Las vías predichas con enriquecimiento diferencial se identificaron mediante LEfSe, utilizando P < 0,05 y un valor de puntuación LDA (log10) > 3 como umbrales. Dado que estos perfiles funcionales se infirieron en lugar de medirse directamente mediante enfoques metagenómicos o metabolómicos, se interpretaron como diferencias funcionales predichas. Se realizó un análisis de correlación de rangos de Spearman para explorar las asociaciones entre las características microbianas y los indicadores clínicos.
Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando el software R (véase la Tabla de materiales). Las variables clínicas se resumieron como medianas y rangos (mínimo–máximo). Los índices de diversidad alfa se compararon entre grupos mediante la prueba de suma de rangos de Wilcoxon, mientras que la diversidad beta se evaluó mediante PERMANOVA con 999 permutaciones. Los taxa y vías funcionales predichas con abundancia diferencial se identificaron mediante LEfSe, utilizando P < 0,05 y una puntuación LDA (log10) > 3 como umbrales de significancia. Para el análisis longitudinal de abundancia diferencial, se aplicó un modelo de efectos mixtos con interceptos aleatorios específicos para cada paciente, seguido de comparaciones por pares post hoc con corrección de la tasa de falsos descubrimientos de Benjamini-Hochberg. Se utilizó el análisis de correlación de rangos de Spearman para evaluar las asociaciones entre las características microbianas intestinales y los indicadores clínicos, aplicando la corrección de la tasa de falsos descubrimientos de Benjamini–Hochberg a los valores de P de correlación. Se consideró estadísticamente significativo un valor de P bilateral < 0,05. Se aplicó corrección por comparaciones múltiples a los análisis de correlación y de abundancia taxonómica. Dado el tamaño pequeño de la muestra y el diseño de muestreo longitudinal repetido, los análisis estadísticos se consideraron exploratorios y los resultados se interpretaron con cautela.
Resultados
Selección de pacientes y características basales
Se incluyeron seis pacientes con EP en el análisis final, incluyendo tres hombres y tres mujeres. La edad mediana fue de 69,0 años (rango: 61-75) y el índice de masa corporal mediano fue de 22,6 kg/m2. La cohorte incluyó dos fenotipos clínicos predominantemente rígidos, dos predominantemente temblorosos y dos mixtos. Las características clínicas basales se muestran en la Tabla 1.
Las características clínicas diferían entre los subgrupos de EP de alta y baja gravedad (Tabla 1). En esta cohorte exploratoria, la puntuación total del UPDRS fue mayor en el grupo FB_H que en el grupo FB_L, lo que concuerda con la clasificación de gravedad predefinida e indica un deterioro motor más severo en general. También se observaron diferencias en varios parámetros clínicos motores y no motores, incluidas las subescalas del UPDRS, el PSQI, la puntuación de estreñimiento de Wexner, la escala de ADL y el NMSS. Estos hallazgos sugieren que los subgrupos de gravedad predefinidos diferían no solo en la etapa motora de la enfermedad, sino también en varias características no motoras y funcionales.
Las trayectorias individuales de los pacientes se visualizaron mediante gráficos de líneas para indicadores clínicos clave (Figura 1). Como se ilustra, se observó una tendencia descendente constante en las puntuaciones NMSQ, NMSS, NPI, PSQI, UPDRS Total y Wexner en los seis pacientes tras el trasplante de microbiota fecal (FMT), independientemente de la gravedad inicial de la enfermedad. Cabe destacar que los pacientes del grupo _H mostraron una mejora clínica más pronunciada que los del grupo _L, a pesar de tener puntuaciones basales más altas. Las comparaciones clínicas mostraron diferencias constantes entre los grupos de alta y baja gravedad. La mayoría de las comparaciones específicas por punto temporal fueron significativas, todos los indicadores clínicos agrupados diferían entre los grupos, y los modelos de efectos mixtos confirmaron una menor carga de síntomas y una mejor función diaria en el grupo de baja gravedad.
Eventos adversos en pacientes con EP después del TFM
Los eventos adversos registrados tras el TFM se resumieron en la Tabla 2. Los eventos más frecuentemente reportados fueron flatulencia, diarrea, estreñimiento agravado y náuseas/vómitos, cada uno ocurriendo en dos pacientes. Un paciente reportó dolor abdominal. No se registró fiebre, y ningún paciente interrumpió el TFM debido a eventos adversos. Estos hallazgos sugieren que los síntomas gastrointestinales fueron los eventos adversos más comúnmente documentados en esta pequeña cohorte; sin embargo, los resultados de seguridad deben interpretarse con precaución dada la limitada tamaño de la muestra.
Cobertura de diversidad suficiente e identificación de OTU específicos del grupo
El análisis de la curva de rarefacción mostró que el índice de Shannon se aproximó gradualmente a una meseta a medida que aumentó la profundidad de secuenciación, lo que sugiere que la profundidad de secuenciación fue generalmente suficiente para evaluar la diversidad microbiana entre las muestras (Figura 2A). Se identificaron un total de 80 OTUs en todas las muestras. Este número relativamente bajo de OTUs es consistente con la profundidad de secuenciación y el tamaño limitado de la muestra en este estudio exploratorio. El análisis del diagrama de Venn identificó OTUs compartidos y únicos entre los 12 grupos (Figura 2B). Se detectaron 80 OTUs en total, incluyendo 53 OTUs compartidos por todos los grupos. El número de OTUs únicos en cada grupo fue el siguiente: 2 en FB_H, 12 en FB_L, 4 en FP1M_H, 0 en FP1M_L, 1 en FP2M_H, 0 en FP2M_L, 4 en FP3M_H, 0 en FP3M_L, 0 en FP4M_H, 1 en FP4M_L, 1 en FP5M_H y 2 en FP5M_L. Entre estos grupos, FB_L presentó el mayor número de OTUs únicos, mientras que FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L y FP4M_H no mostraron OTUs únicos en este análisis. Estos hallazgos sugieren que los subgrupos de PD compartieron un conjunto básico de OTUs, mientras que algunos grupos exhibieron patrones limitados de OTUs específicos del grupo.
La diversidad microbiana y los perfiles funcionales predichos difieren entre los subgrupos de gravedad de la enfermedad de Parkinson
La diversidad alfa fue mayor en el grupo FB_L que en el grupo FB_H, como se refleja en índices aumentados de Chao1, ACE, Shannon y Simpson (Figura 3A). El análisis de PCoA basado en UniFrac mostró una separación aparente entre los dos subgrupos de severidad, lo que sugiere diferencias en la estructura de la comunidad microbiana intestinal (Figura 3B). A nivel de filo, FB_L presentó abundancias relativamente más altas de Firmicutes y Actinobacteria, mientras que FB_H se caracterizó por abundancias más altas de Bacteroidetes y Proteobacteria (Figura 3C). A nivel de género, Bacteroides, Megasphaera y Escherichia fueron más abundantes en FB_H, mientras que Bifidobacterium y Lactobacillus fueron más abundantes en FB_L (Figura 3D).
El análisis LEfSe identificó taxones asociados con la gravedad que presentaban abundancia diferencial. Los taxones relacionados con Bacteroidetes/Bacteroides y los relacionados con Proteobacteria estaban enriquecidos en FB_H, mientras que los taxones relacionados con Bifidobacterium, Actinobacteria, Firmicutes, Clostridia y Parabacteroides estaban enriquecidos en FB_L (Figura 3E). El análisis predictivo de vías KEGG también mostró perfiles funcionales distintos entre los grupos. FB_H presentó un enriquecimiento principal en vías predichas relacionadas con el metabolismo global, el metabolismo de carbohidratos y energía, la transducción de señales, los sistemas de dos componentes y la biosíntesis de lipopolisacáridos. En contraste, FB_L mostró un enriquecimiento en vías predichas relacionadas con la biosíntesis de metabolitos secundarios, el metabolismo de aminoácidos, el metabolismo de nucleótidos, la replicación y reparación, la percepción de quórum, el transporte de membrana y los transportadores ABC (Figura 3F). Estos hallazgos indican que los subgrupos de gravedad de la enfermedad de Parkinson diferían en diversidad microbiana, composición taxonómica y potencial funcional predicho.
Un mes después del TFM, el subgrupo FP1M_H mostró una mayor diversidad microbiana y perfiles funcionales predichos distintos
En comparación con FB_H, FP1M_H mostró una mayor diversidad alfa, indicada por aumentos en los índices de Chao1, ACE, Shannon y Simpson (Figura 4A). El análisis de PCoA basado en UniFrac mostró una separación evidente entre FB_H y FP1M_H, lo que sugiere un cambio en la estructura de la comunidad microbiana intestinal un mes después del TFM (Figura 4B). A nivel de filo, FP1M_H presentó abundancias relativamente más altas de Firmicutes, Actinobacteria y Verrucomicrobia, mientras que FB_H mostró abundancias más altas de Bacteroidetes y Proteobacteria (Figura 4C). A nivel de género, Bifidobacterium, Akkermansia, Enterococcus y Lactobacillus fueron más abundantes en FP1M_H, mientras que Bacteroides, Megasphaera y Escherichia fueron más abundantes en FB_H (Figura 4D).
El análisis LEfSe identificó taxones diferencialmente abundantes asociados a grupos. Los taxones relacionados con Bacteroidetes/Bacteroides se enriquecieron en FB_H, mientras que los taxones relacionados con Firmicutes, Actinobacteria, Clostridia, Bifidobacterium y Acidaminococcus se enriquecieron en FP1M_H (Figura 4E). El análisis predictivo de vías KEGG mostró que FB_H presentó un enriquecimiento en vías relacionadas con transducción de señales, sistemas de dos componentes, metabolismo de carbohidratos, metabolismo de lípidos, metabolismo energético y metabolismo de cofactores/vitaminas. En contraste, FP1M_H mostró un enriquecimiento en vías predichas relacionadas con metabolismo de aminoácidos, metabolismo de nucleótidos, metabolismo de almidón y sacarosa, replicación y reparación, traducción, biosíntesis de metabolitos secundarios, percepción de quórum, transportadores ABC y transporte de membrana (Figura 4F). Estos hallazgos sugieren que, en el subgrupo de alta gravedad, el TFM se asoció con un aumento en la diversidad microbiana y con cambios en la composición taxonómica y en el potencial funcional predicho.
La riqueza microbiana, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos difirieron entre los grupos FB_L y FP1M_L
En comparación con FB_L, FP1M_L mostró una mayor riqueza microbiana, indicada por índices Chao1 y ACE aumentados, mientras que los índices de Shannon y Simpson no difirieron significativamente entre los grupos (Figura 5A). El análisis de PCoA basado en UniFrac mostró una separación aparente entre FB_L y FP1M_L, lo que sugiere diferencias en la composición de la comunidad microbiana tras el TFM (Figura 5B). A nivel de filo, FP1M_L mostró abundancias relativamente más altas de Actinobacteria, Verrucomicrobia, Synergistetes y Euryarchaeota, mientras que Firmicutes y Bacteroidetes fueron más abundantes en FB_L (Figura 5C). A nivel de género, Bifidobacterium, Akkermansia y Parabacteroides fueron más abundantes en FP1M_L, mientras que Bacteroides y Lactobacillus fueron más abundantes en FB_L (Figura 5D).
El análisis LEfSe mostró un enriquecimiento de taxones relacionados con Firmicutes, Clostridia y Ruminococcaceae en FB_L, mientras que taxones relacionados con Bacteroidetes, Bacteroidales, Parabacteroides, Porphyromonadaceae, Synergistetes, Alistipes y Rikenellaceae fueron más abundantes en FP1M_L (Figura 5E). El análisis predictivo de vías KEGG indicó que FB_L presentaba un enriquecimiento en vías relacionadas con transducción de señales, sistemas de dos componentes, metabolismo de carbohidratos, metabolismo de lípidos, metabolismo de aminoazúcares y nucleótidos azucarados, metabolismo de almidón y sacarosa, y el sistema fosfotransferasa. FP1M_L mostró un enriquecimiento en vías predichas relacionadas con vías metabólicas globales, metabolismo de aminoácidos, traducción, biosíntesis de aminoácidos, biosíntesis de metabolitos secundarios y procesamiento de la información genética (Figura 5F). Estos resultados indican que, en el subgrupo de baja gravedad, el TFM se asoció principalmente con un mayor enriquecimiento microbiano y con cambios en la composición taxonómica y en el potencial funcional predicho.
La diversidad microbiana intestinal, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos variaron entre los subgrupos de EP de alta gravedad en diferentes momentos posteriores a la TMF
El análisis de diversidad alfa entre los cinco subgrupos de EP de alta gravedad (FP1M_H a FP5M_H) mostró variación en el enriquecimiento microbiano y la diversidad a través de los puntos temporales (Figura 6A). Entre estos subgrupos, FP2M_H presentó los índices más bajos de Chao1, ACE, Shannon y Simpson, mientras que FP1M_H, FP3M_H, FP4M_H y FP5M_H mostraron valores relativamente más altos. El análisis de diversidad beta mediante distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas reveló una separación entre los cinco subgrupos en las gráficas de PCoA, lo que indica diferencias en la composición de la comunidad microbiana intestinal a través de los puntos temporales posteriores al TMO (Figura 6B). A nivel de filo, los 10 taxones más abundantes se muestran en la Figura 6C. Bacteroidetes apareció más abundante en FP3M_H, FP4M_H y FP5M_H, mientras que Firmicutes y Actinobacteria fueron más abundantes en FP1M_H. Verrucomicrobia apareció relativamente enriquecido en FP2M_H. A nivel de género, Bacteroides fue relativamente más abundante en FP3M_H, FP4M_H y FP5M_H, mientras que Akkermansia y Escherichia fueron más abundantes en FP2M_H. Bifidobacterium estuvo relativamente enriquecido en FP1M_H (Figura 6D). El análisis LEfSe identificó taxones distintos y diferencialmente abundantes en varios subgrupos de alta gravedad (Figura 6E), incluyendo taxones relacionados con Firmicutes, Actinobacteria, Bifidobacterium y Clostridia en FP1M_H; taxones relacionados con Proteobacteria y Enterobacteriaceae en FP2M_H; taxones relacionados con Bacteroidetes y Bacteroides en FP3M_H; y taxones relacionados con Synergistetes en FP4M_H. El perfil funcional predicho basado en la anotación de vías KEGG mostró patrones de enriquecimiento específicos de subgrupo (Figura 6F). FP1M_H mostró un enriquecimiento predicho en el metabolismo del almidón y la sacarosa y en la biosíntesis de otros metabolitos secundarios, FP2M_H mostró un enriquecimiento predicho en el metabolismo de cofactores y vitaminas y en el metabolismo energético, y FP5M_H mostró un enriquecimiento predicho en la transducción de señales y en los sistemas de dos componentes. Estos hallazgos sugieren que los subgrupos de EP de alta gravedad mostraron variación temporal en la diversidad microbiana, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos tras el TMO.
La diversidad microbiana intestinal, la composición taxonómica y los perfiles funcionales predichos variaron entre los subgrupos de EP de baja gravedad en diferentes momentos posteriores a la TMF
El análisis de diversidad alfa entre los cinco subgrupos de EP de baja severidad (FP1M_L a FP5M_L) mostró variación en la riqueza y diversidad microbiana a lo largo de los puntos temporales (Figura 7A). FP2M_L presentó índices Chao1 y ACE relativamente más bajos, mientras que FP4M_L y FP5M_L presentaron índices de Shannon y Simpson relativamente más altos, lo que indica variación en riqueza y equitatividad entre los subgrupos de baja severidad. El análisis de diversidad beta mediante distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas reveló una separación entre los cinco subgrupos en las gráficas de PCoA, lo que indica diferencias en la composición de la comunidad microbiana intestinal a lo largo de los puntos temporales posteriores al TMO (Figura 7B). A nivel de filo, los 10 taxones más abundantes se muestran en la Figura 7C. Bacteroidetes y Firmicutes fueron los filos dominantes en todos los grupos, mientras que Actinobacteria y Verrucomicrobia aparecieron relativamente enriquecidos en FP1M_L, y Firmicutes resultó relativamente más abundante en FP3M_L. A nivel de género, Bifidobacterium y Akkermansia fueron relativamente más abundantes en FP1M_L, mientras que Bacteroides fue relativamente más abundante en FP2M_L (Figura 7D). El análisis LEfSe identificó taxones diferencialmente abundantes asociados a subgrupos en varios subgrupos de baja severidad (Figura 7E), incluyendo taxones relacionados con Ruminococcaceae en FP1M_L, taxones relacionados con Firmicutes y Clostridiales en FP2M_L, taxones relacionados con Synergistetes en FP3M_L, y taxones relacionados con Bacteroidetes, Parabacteroides, Actinobacteria y Bifidobacterium en FP4M_L. El perfil funcional predicho basado en la anotación de vías KEGG mostró patrones de enriquecimiento específicos de subgrupo (Figura 7F). FP1M_L mostró un enriquecimiento predicho en la biosíntesis de metabolitos secundarios, FP2M_L mostró un enriquecimiento predicho en vías relacionadas con transducción de señales, sistemas de dos componentes, procesamiento de información ambiental, comunidad celular-procariontes y metabolismo de carbohidratos, FP3M_L mostró un enriquecimiento predicho en transporte de membrana, percepción de quórum, replicación y reparación, y el sistema fosfotransferasa, FP4M_L mostró un enriquecimiento predicho en procesamiento de información genética, y FP5M_L mostró un enriquecimiento predicho en metabolismo y vías metabólicas. Estos hallazgos sugieren que los subgrupos de EP de baja severidad mostraron variación temporal en diversidad microbiana, composición taxonómica y perfiles funcionales predichos tras el TMO.
Asociaciones entre OTU específicas e indicadores clínicos en la EP
Para explorar las asociaciones entre las alteraciones microbianas intestinales y las características clínicas en la enfermedad de Parkinson (EP), se visualizaron las 50 principales correlaciones entre OTU y parámetros clínicos tras aplicar la corrección por comparaciones múltiples, lo que correspondió a 23 OTU únicos (Figura 8). Varios OTU mostraron patrones de correlación similares en múltiples indicadores clínicos. Por ejemplo, OTU165, OTU67, OTU230, OTU154, OTU72 y varios otros OTU mostraron correlaciones positivas con la puntuación de Wexner, la etapa de Hoehn–Yahr, el PSQI y múltiples medidas relacionadas con la UPDRS, mientras que mostraron correlaciones negativas con la escala de ADL y el NPI. En contraste, OTU10 (Parabacteroides) y OTU45 (Fusobacterium) mostraron un patrón de correlación opuesto para varias variables clínicas. OTU165, que se anotó a nivel de filo como Firmicutes, mostró correlaciones positivas con la gravedad del estreñimiento, la etapa de la enfermedad, la alteración del sueño y varios componentes de la UPDRS, mientras que mostró correlaciones negativas con la escala de ADL y el NPI. De manera similar, OTU67 (Porphyromonadaceae) también se correlacionó con varios indicadores clínicos motores y no motores. En general, estos hallazgos sugieren que OTUs específicos se asociaron con múltiples medidas clínicas en la EP, aunque estas correlaciones deben interpretarse con precaución y considerarse como generadoras de hipótesis más que como evidencia de causalidad.
DISPONIBILIDAD DE LOS DATOS:
Los materiales suplementarios para este estudio están disponibles en DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.21620775.
Figura 1: Cambios longitudinales en las puntuaciones clínicas después del trasplante de microbiota fecal en pacientes con enfermedad de Parkinson. Los gráficos de líneas muestran los cambios en las puntuaciones NMSQ, NMSS, NPI, PSQI, UPDRS total y Wexner para el estreñimiento desde la línea base antes del TFM (AB) hasta 1, 2, 3, 4 y 5 meses después del TFM (AD1M–AD5M) en el grupo de alta severidad (A) y el grupo de baja severidad (B). Los puntos de datos representan valores resumidos a nivel de grupo, y las barras de error indican la variabilidad o rango correspondiente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Curvas de rarefacción y comparación de OTU entre grupos. (A) Curvas de rarefacción de Shannon que muestran la relación entre la profundidad de secuenciación y la diversidad microbiana. El eje x representa la profundidad de secuenciación, y el eje y representa el índice de diversidad de Shannon. La meseta gradual de las curvas sugiere que la profundidad de secuenciación fue generalmente suficiente para la evaluación de la diversidad. (B) Diagrama de Venn que muestra los OTU compartidos y únicos entre los 12 grupos. El número en el centro representa los OTU compartidos por todos los grupos, mientras que los números en las regiones externas representan los OTU únicos de cada grupo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Diversidad microbiana, composición taxonómica y diferencias funcionales predichas entre los grupos FB_H y FB_L. (A) Análisis de diversidad alfa basado en los índices Chao1, ACE, Shannon y Simpson. (B) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas. (C,D) Abundancia relativa de los 10 principales taxa microbianos intestinales a nivel de filo (C) y género (D), mostrada mediante gráficos de barras apiladas y gráficos de caja. (E) Análisis LEfSe que muestra los taxa diferencialmente abundantes entre los grupos FB_H y FB_L. (F) Análisis LEfSe de las vías funcionales predichas de KEGG. Las puntuaciones LDA positivas y negativas indican vías enriquecidas en diferentes grupos. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Diversidad microbiana, composición taxonómica y diferencias funcionales predichas entre los grupos FP1M_H y FB_H. (A) Análisis de diversidad alfa basado en los índices Chao1, ACE, Shannon y Simpson. (B) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas. (C,D) Abundancia relativa de los 10 principales taxones microbianos intestinales a nivel de filo (C) y género (D), mostrada mediante gráficos de barras apiladas y gráficos de caja. (E) Análisis LEfSe que muestra taxones diferencialmente abundantes entre los grupos FP1M_H y FB_H. (F) Análisis LEfSe de vías funcionales predichas de KEGG. Los puntajes LDA positivos y negativos indican vías enriquecidas en diferentes grupos. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Diferencias microbianas y funcionales entre los grupos FB_L y FP1M_L. (A) Análisis de diversidad alfa de los grupos FB_L y FP1M_L. (B) Análisis de diversidad beta de los grupos FB_L y FP1M_L. (C,D) Abundancia relativa de taxones microbianos intestinales en los grupos FB_L y FP1M_L a nivel de filo (C) y género (D). (E) Análisis comparativo de diferencias entre especies en los grupos FB_L y FP1M_L. (F) Funciones microbianas predichas en los grupos FB_L y FP1M_L. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Diversidad microbiana, composición taxonómica y diferencias funcionales predichas entre los grupos FP1M_H, FP2M_H, FP3M_H, FP4M_H y FP5M_H. (AAnálisis de diversidad alfa basado en los índices de Chao1, ACE, Shannon y Simpson.B) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas.C,D) Abundancia relativa de los 10 principales taxa microbianos intestinales a nivel de filo (C) y a nivel de género (D), mostrados mediante gráficos de barras apiladas y gráficos de caja. (EAnálisis LEfSe que muestra taxones diferencialmente abundantes entre los cinco subgrupos de alta gravedad posteriores al TFM.FAnálisis LEfSe de las vías funcionales de KEGG predichas. Puntuaciones LDA positivas indican vías enriquecidas en los grupos correspondientes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: Diversidad microbiana, composición taxonómica y diferencias funcionales predichas entre los grupos FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L, FP4M_L y FP5M_L. (A) Análisis de diversidad alfa basado en los índices Chao1, ACE, Shannon y Simpson. (B) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en las distancias UniFrac ponderadas y no ponderadas. (C,D) Abundancia relativa de los 10 principales taxa microbianos intestinales a nivel de filo (C) y género (D), mostrada mediante gráficos de barras apiladas y diagramas de caja. (E) Análisis LEfSe que muestra los taxa diferencialmente abundantes entre los cinco subgrupos de baja severidad tras el MTF. (F) Análisis LEfSe de las vías funcionales predichas en KEGG. Los puntajes LDA positivos indican vías enriquecidas en los grupos correspondientes. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8: Análisis de correlación de Spearman entre OTUs e indicadores clínicos. Las filas representan OTUs y las columnas representan características clínicas. Cada celda muestra el coeficiente de correlación de Spearman entre un OTU específico y un indicador clínico. El color rojo indica una correlación positiva y el azul indica una correlación negativa, siendo la intensidad del color proporcional a la fuerza de la asociación. Los valores numéricos en las celdas representan los coeficientes de correlación. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001; ns, no significativo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Paciente | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Género (F/M) | M | F | M | F | M | F |
| Edad (años) | 65 | 72 | 68 | 75 | 61 | 70 |
| IMC | 23.5 | 21.8 | 24.2 | 20.5 | 22.1 | 23 |
| Subtipo de EP | Rigidez | Temblor | Híbrido | Rigidez | Temblor | Híbrido |
| Curso de la enfermedad | 5 | 8 | 6 | 10 | 3 | 7 |
| Puntuación de Wexner | 12 | 15 | 10 | 18 | 8 | 13 |
| UPDRS total | 45 | 61 | 49 | 72 | 36 | 55 |
| NMSS total | 45 | 62 | 50 | 70 | 38 | 55 |
| NMSQ | 10 | 14 | 11 | 16 | 8 | 12 |
| PSQI | 8 | 11 | 9 | 13 | 6 | 10 |
| VAD | 90 | 75 | 85 | 70 | 95 | 65 |
| NPI | 5 | 9 | 6 | 12 | 3 | 7 |
| Duración del estreñimiento | 4 | 7 | 5 | 9 | 2 | 6 |
| LED (mg/día) | 600 | 800 | 700 | 900 | 400 | 750 |
| Uso de laxantes | No | Uso intermitente | No | Uso prolongado | No | Uso intermitente |
| Uso de probióticos | No | Sí | No | Sí | No | No |
| Uso de antibióticos | No | No | Sí | No | No | No |
| Estadio de Hoehn-Yahr | 2 | 3 | 2.5 | 3.5 | 1.5 | 3 |
| Grupo de gravedad | bajo | alto | bajo | alto | bajo | alto |
Tabla 1: Características demográficas y clínicas basales de pacientes con enfermedad de Parkinson, estratificadas por duración de la enfermedad. Los pacientes se clasificaron en el grupo de alta duración (>6 años; FB_H) o en el grupo de baja duración (≤6 años; FB_L). Los datos deben presentarse como mediana (rango) para variables continuas y número (%) para variables categóricas, según corresponda. Abreviaturas: ADL, Actividades de la Vida Diaria; BMI, índice de masa corporal; NMSS, Escala de Síntomas No Motores; NMSQ, Cuestionario de Síntomas No Motores; NPI, Inventario Neuropsiquiátrico; PD, enfermedad de Parkinson; PSQI, Índice de Calidad del Sueño de Pittsburgh; UPDRS, Escala Unificada de Evaluación de la Enfermedad de Parkinson.
| Eventos adversos | Pacientes (n, %) |
| Flatulencia | 2 (33.3%) |
| Dolor abdominal | 1 (16.7%) |
| Diarrea | 2 (33.3%) |
| Estreñimiento agravado | 2 (33.3%) |
| Fiebre | 0 |
| Náuseas/vómitos | 2 (33.3%) |
| Terminación del TFM debido a eventos adversos | 0 |
Tabla 2: Eventos adversos tras el trasplante de microbiota fecal en pacientes con enfermedad de Parkinson. La tabla muestra el número y porcentaje de pacientes que experimentaron cada evento adverso durante el seguimiento después del trasplante de microbiota fecal. No se informó fiebre ni interrupción del tratamiento debido a eventos adversos. Acrónimos: FMT, trasplante de microbiota fecal; PD, enfermedad de Parkinson.
Figura suplementaria 1: Selección de participantes y flujo de pacientes. Diagrama de flujo del proceso de cribado de la muestra para pacientes con enfermedad de Parkinson que se someten a trasplante de microbiota fecal (FMT) y participan en secuenciación de ARNr 16S. n representa el número de participantes.Haga clic aquí para descargar este archivo.
Discusión
La MTF es una intervención basada en la microbiota que transfiere microbiota fecal de un donante sano al intestino del receptor para restaurar el equilibrio microbiano intestinal14. Hay evidencia creciente de que la microbiota intestinal desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis del sistema nervioso15. Evidencia proveniente del eje bidireccional intestino-cerebro indica que la microbiota intestinal podría influir en la inflamación del sistema nervioso central, el metabolismo de los neurotransmisores y las respuestas conductuales en la EP16,17. Por lo tanto, el trasplante de microbiota ha llamado la atención como una intervención potencial, aunque su aplicación clínica en enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas sigue siendo exploratoria18. Este estudio observacional retrospectivo de un solo centro evaluó los resultados clínicos, la seguridad y perfiles exploratorios de la microbiota intestinal en pacientes con EP que recibieron trasplante de microbiota fecal (MTF) en la práctica clínica habitual. Observamos diferencias en la riqueza microbiana intestinal, la diversidad, la estructura comunitaria y los perfiles funcionales predichos entre subgrupos según la gravedad de la EP y en diferentes momentos posteriores al MTF. Estos hallazgos sugieren que los perfiles microbianos intestinales pueden variar según la gravedad de la enfermedad y podrían cambiar dinámicamente tras la intervención con MTF. Por lo tanto, estos resultados deben considerarse únicamente como generadores de hipótesis y requieren validación en estudios más amplios y adecuadamente potenciados.
El estreñimiento es uno de los síntomas no motores más comunes y problemáticos en la EP19. El estreñimiento puede reducir la calidad de vida, aumentar la necesidad de laxantes e interferir con la absorción de medicamentos dopaminérgicos. En la cohorte actual, los puntajes de estreñimiento de Wexner disminuyeron después del TFM en ambos subgrupos analíticos, aunque la magnitud y la persistencia de la mejoría diferieron entre los puntos de seguimiento. Este patrón sugiere una asociación temporal entre el TFM y la mejoría de los síntomas intestinales.
También observamos cambios en varias medidas clínicas motoras y no motoras, incluyendo las puntuaciones del NMSS, PSQI, UPDRS III y UPDRS total. Estos hallazgos son notables porque la enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno multisistémico en el que con frecuencia coexisten disfunción gastrointestinal, alteraciones del sueño, síntomas autonómicos, síntomas neuropsiquiátricos y deterioro motor. Una posible explicación es que la modulación de la microbiota intestinal pueda influir en la motilidad gastrointestinal, la inflamación sistémica, la integridad de la barrera intestinal, los metabolitos microbianos y la señalización a lo largo del eje microbiota-intestino-cerebro. No obstante, las puntuaciones motoras y no motoras en la EP se ven afectadas por múltiples factores, incluyendo la etapa de la enfermedad, la terapia dopaminérgica, la calidad del sueño, el estado de ánimo, la disfunción autonómica, el estado de rehabilitación y la actividad diaria. Por lo tanto, los cambios en las puntuaciones del UPDRS, NMSS, PSQI y medidas relacionadas con las actividades de la vida diaria (ADL) deben interpretarse como observaciones clínicas exploratorias.
Nuestros hallazgos son ampliamente coherentes con estudios previos que vinculan la microbiota intestinal con la heterogeneidad clínica relacionada con la enfermedad de Parkinson. Un estudio reciente informó que el trasplante de microbiota fecal procedente de donantes sanos podría mejorar los síntomas motores y no motores en pacientes con enfermedad de Parkinson, acompañado de cambios en la composición de la microbiota intestinal y en vías funcionales13,20. Aunque los trastornos del control de impulsos no afectaron significativamente la diversidad α y β en pacientes con enfermedad de Parkinson en un estudio previo, ciertos taxa microbianos se enriquecieron en pacientes con trastornos del control de impulsos y mostraron diferencias funcionales potenciales en vías como la degradación de xenobióticos y el metabolismo de la niacina21. Otro estudio informó que los pacientes con enfermedad de Parkinson y ansiedad presentaban alteraciones en la composición de la microbiota intestinal y en la diversidad β, lo que refuerza aún más la posible asociación entre la flora intestinal y los síntomas no motores relacionados con la enfermedad de Parkinson22. En este estudio, la diversidad y composición microbianas diferían entre los subgrupos de alta y baja gravedad, y varios subgrupos posteriores al trasplante de microbiota fecal mostraron patrones microbianos distintos. Estos resultados respaldan la posibilidad de que la microbiota intestinal pueda estar involucrada en las manifestaciones clínicas multidimensionales de la enfermedad de Parkinson, aunque las relaciones causales aún deben confirmarse.
Varios taxones identificados en este estudio podrían ser biológicamente relevantes para los cambios relacionados con la EP en el microbioma intestinal. Ciertas bacterias podrían influir en la fisiopatología de la EP a través de vías inmunitarias y metabólicas23. Firmicutes es uno de los principales filos bacterianos Gram-positivos en el intestino humano e incluye miembros implicados en la producción de ácidos grasos de cadena corta y en el mantenimiento de la barrera intestinal24. En este estudio, OTU165, anotado a nivel de filo como Firmicutes, fue uno de los OTU más frecuentemente asociados con variables clínicas. Sin embargo, grupos taxonómicos amplios como Firmicutes contienen miembros funcionalmente diversos, por lo que su interpretación biológica debe abordarse con cautela. El análisis metagenómico fecal ha demostrado que Lactobacillus y sus epítopos microbianos asociados del filo Firmicutes están enriquecidos en pacientes con EP y se asocian con marcadores inflamatorios y vías metabólicas como la fermentación del propionato25. Bifidobacterium es un género bacteriano con propiedades antiinflamatorias potenciales y podría contribuir a la regulación del microbioma intestinal, mientras que Bacteroides es un género comensal importante cuya disbiosis se ha asociado con una función alterada de la barrera intestinal y respuestas inflamatorias aumentadas26,27. En el presente estudio, Bacteroides fue relativamente más abundante en FP2M_L, mientras que Bifidobacterium fue relativamente más abundante en FP1M_L. En un modelo de rata de EP, la suplementación con Bifidobacterium breve Bif11 mejoró el deterioro motor y cognitivo, redujo los factores inflamatorios y el estrés oxidativo en el mesencéfalo, y restauró el contenido de ácidos grasos de cadena corta y la función de la barrera intestinal28. Estudios previos también han informado alteraciones en la abundancia de Bacteroides en pacientes con EP, acompañadas de cambios en el metabolismo de precursores de ácidos grasos de cadena corta y asociaciones con la gravedad de la enfermedad29. Estos hallazgos indican que los taxones observados en este estudio podrían tener una significancia biológica potencial, pero se requiere un análisis taxonómico de mayor resolución y una validación funcional.
El análisis de predicción funcional sugirió que diferentes subgrupos de EP mostraron patrones distintos de enriquecimiento predicho en vías KEGG. El grupo FB_H mostró un enriquecimiento predicho en vías como el metabolismo de carbohidratos, la fosforilación oxidativa, el metabolismo microbiano en diversos entornos y procesos relacionados con lipopolisacáridos, lo que podría reflejar una alteración en el potencial metabólico microbiano en el grupo de alta severidad. La fosforilación oxidativa es un proceso principal mediante el cual las mitocondrias generan energía y mantienen la función neuronal normal30. La alteración de la fosforilación oxidativa puede provocar deficiencia energética, estrés oxidativo e inflamación neuroinflamatoria, factores que se han implicado en la depresión y la EP31. Algunos estudios han sugerido que el microbioma intestinal podría influir en la disfunción mitocondrial al regular la síntesis de neurotransmisores, la mitofagia y el equilibrio del estrés oxidativo32. Los genes asociados a la EP también podrían alterar la función del complejo I mitocondrial, reducir la producción de ATP y agravar la progresión de la enfermedad al interrumpir la vía Akt33. Además, el lipopolisacárido (LPS), un componente importante de las bacterias Gram-negativas, podría desencadenar respuestas neuroinflamatorias, y estudios en animales han demostrado que la exposición al LPS puede activar la microglía, promover la liberación de factores inflamatorios, dañar estructuras neuronales e inducir cambios conductuales similares a los del Parkinson34. En este estudio, algunos subgrupos de baja severidad y pos-FMT también mostraron un enriquecimiento predicho en vías relacionadas con el metabolismo de aminoácidos, la biosíntesis de metabolitos secundarios, el transporte de membrana, la replicación y reparación, y el metabolismo relacionado con ácidos grasos de cadena corta. Sin embargo, dado que estos resultados de vías se infirieron a partir del secuenciamiento de ARNr 16S y no se midieron directamente mediante enfoques metagenómicos o metabolómicos, deben considerarse exploratorios.
Este estudio también evaluó las asociaciones entre características microbianas intestinales e indicadores clínicos que reflejan síntomas motores y no motores en la enfermedad de Parkinson (EP). El puntaje de Wexner refleja la función defecatoria; la etapa de Hoehn-Yahr y la UPDRS evalúan la severidad del deterioro motor; el PSQI y el ADL miden la calidad del sueño y la capacidad funcional diaria, respectivamente; y el NPI evalúa síntomas neuropsiquiátricos como ansiedad y depresión35,36,37. Varias OTU se asociaron con escalas clínicas relacionadas con estreñimiento, alteraciones del sueño, deterioro motor, estado funcional y síntomas neuropsiquiátricos. Estudios controlados aleatorizados previos han reportado que el trasplante de microbiota fecal (FMT) podría mejorar la función autonómica y los síntomas gastrointestinales en pacientes con EP y aumentar la complejidad del microbioma intestinal, lo que sugiere que el FMT podría ser una intervención adyuvante factible38. Otro estudio también encontró que la diversidad microbiana intestinal estaba alterada en pacientes con EP, con Firmicutes y Actinobacteria correlacionadas positivamente con los puntajes de la UPDRS III, NMSS, Wexner y el cuestionario de 39 ítems para la enfermedad de Parkinson (PDQ-39), mientras que Bacteroidetes mostró correlaciones negativas con estos indicadores39. Sin embargo, las correlaciones observadas en el presente estudio no establecen causalidad, y la direccionalidad de estas asociaciones debe interpretarse con cautela.
La seguridad es una consideración esencial al evaluar el TFM para enfermedades neurodegenerativas. En este grupo, los eventos adversos notificados fueron principalmente gastrointestinales, incluyendo flatulencia, diarrea, estreñimiento agravado, náuseas/vómitos y dolor abdominal. No se registró fiebre, y ningún paciente interrumpió el TFM debido a eventos adversos. Estos hallazgos sugieren que el TFM fue generalmente bien tolerado en este pequeño grupo. Sin embargo, la evaluación de seguridad se basó en registros clínicos retrospectivos y en un número limitado de pacientes. No pueden descartarse complicaciones raras pero clínicamente importantes, incluyendo infección, aspiración, transmisión de patógenos derivados del donante, complicaciones metabólicas y eventos adversos tardíos. Los futuros estudios prospectivos deberían incluir definiciones estandarizadas de eventos adversos, vigilancia activa de seguridad, documentación del cribado de donantes y seguimiento a largo plazo.
Se deben reconocer varias limitaciones, incluido el tamaño pequeño de la muestra (n = 6), la ausencia de un grupo control, el diseño de medidas repetidas con posible seudorreplicación y regresión hacia la media, y la documentación incompleta de posibles factores de confusión como la dieta, tratamientos para el estreñimiento, ajustes de medicamentos, y el uso de antibióticos o probióticos, aunque se aconsejó a los participantes evitar estos últimos; sin embargo, no pueden descartarse exposiciones no documentadas que podrían haber influido en la microbiota intestinal. Además, no se registró de forma sistemática la historia familiar de enfermedad de Parkinson u otros trastornos neurológicos, lo que impide evaluar las contribuciones genéticas o familiares. Las predicciones funcionales se basaron en datos de ARNr 16S en lugar de mediciones metagenómicas o metabolómicas directas, y varias OTU solo se anotaron a niveles taxonómicos amplios, lo que limita la interpretabilidad biológica. Estas limitaciones exigen una interpretación cautelosa de estos hallazgos.
No obstante, este estudio exploratorio sugiere que la MTF se asoció con cambios en los síntomas relacionados con el estreñimiento, puntuaciones clínicas motoras y no motoras seleccionadas, eventos adversos gastrointestinales y perfiles exploratorios de la microbiota intestinal en pacientes con EP. Los hallazgos proporcionan evidencia preliminar del mundo real y respaldan una mayor investigación sobre intervenciones dirigidas a la microbiota en la EP con estreñimiento. Sin embargo, dada la pequeña muestra, el diseño retrospectivo, la estructura de medidas repetidas y la ausencia de un grupo control, los resultados deben interpretarse con precaución. Se necesitan estudios prospectivos controlados con protocolos estandarizados de MTF, puntos finales clínicos predefinidos, monitoreo riguroso de seguridad y análisis integrados de múltiples ómicas para aclarar el valor clínico, la seguridad y los mecanismos biológicos de la MTF en la EP.
Divulgaciones
Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
Agradecimientos
Agradecemos a todos los colegas que han ayudado y apoyado esta investigación. Su colaboración y aliento han sido invaluables para nuestro trabajo.
Financiamiento: Esta investigación fue financiada por el Programa Clave Provincial de Jiangsu para la Salud de las Personas Mayores (LKZ2022004).
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Sistema MiSeq | Illumina, Inc. | SY-410-1003 | Plataforma de secuenciación de lectura corta de banco utilizada para la secuenciación de amplicones V3–V4 del ARNr 16S con química de lectura apareada 2 × 300 pb. |
| Metagenome@KIN | World Fusion Co., Ltd. | v2.2.1; https://www.w-fusion.com/metagenome | Software comercial utilizado para la asignación taxonómica del ARNr 16S y el análisis de comunidades microbianas. |
| Base de datos de identificación microbiana (bacteriana) | TechnoSuruga Laboratory Co., Ltd. | DB-BA, base de datos v10.0; https://www.tecsrg.co.jp/services/enki/ | Base de datos de referencia de ARNr 16S bacteriano utilizada para la identificación microbiana. |
| Primer 341F | BGI Genomics Co., Ltd. | Oligonucleótido personalizado; sin número de catálogo | Secuencia del cebador directo: 5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′. |
| Primer 805R | BGI Genomics Co., Ltd. | Oligonucleótido personalizado; sin número de catálogo | Secuencia del cebador inverso: 5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′. |
| Servicio de secuenciación del gen del ARNr 16S | BGI Genomics Co., Ltd. (Wuhan, China) | https://www.bgi.com/us/sequencing-services/rna-sequencing-solutions/16s18s-its-sequencing/ | Proveedor comercial de secuenciación; realizó la preparación de bibliotecas, la secuenciación y el control de calidad inicial. |
| Tubos microcentrífugos Eppendorf Safe-Lock, Biopur, 1,5 mL | Eppendorf SE | '0030121589 | Tubos estériles de polipropileno utilizados para alícuotas de muestras fecales destinadas al almacenamiento a −80 °C. |
| LEfSe | Segata Lab/bioBakery | v1.1.2; https://github.com/SegataLab/lefse | Software de tamaño del efecto mediante análisis discriminante lineal utilizado para identificar taxones y vías predichas con abundancia diferencial. |
| Tax4Fun2 | Equipo de desarrollo de Tax4Fun2 | v1.1.5; https://github.com/fjossandon/Tax4Fun2 | Paquete de R utilizado para inferir perfiles funcionales de la Enciclopedia de Kyoto de Genes y Genomas a partir de datos de ARNr 16S. |
| Paquete R microeco | Chi Liu y colaboradores | v1.15.0; https://cran.r-project.org/package=microeco | Paquete para análisis y visualización de ecología comunitaria destinado a estudios de abundancia y diversidad microbianas. |
| Software R | Foundation for Statistical Computing | Versión no reportada; https://www.r-project.org/ | Entorno de computación estadística utilizado para análisis clínicos y del microbioma; se debe confirmar la versión exacta con los autores. |
| Sistema automatizado de purificación de microbiota fecal GenFMTer | Nanjing FMT Medical Co., Ltd. | Modelo: GenFMTer; https://en.fmtmed.com/ | Sistema automatizado utilizado para la centrifugación, lavado y preparación estandarizados de la suspensión de microbiota fecal. |
Referencias
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