Çalışma, Helsinki Deklarasyonu'na uygun olarak yürütülmüş ve protokol, Nanjing Tıp Üniversitesi İkinci Bağlı Hastanesi Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır (onay numarası: 2021-KY-100-01). Tüm katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onam alınmıştır.
Bu tek merkezli retrospektif gözlemsel çalışma, Nanjing Tıp Üniversitesi İkinci Bağlı Hastanesi Nöroloji Bölümü'nde yürütülmüştür. Ocak 2022'den Aralık 2023'e kadar, Parkinson Hastalığı Tanı Kriterlerini (2020 baskısı) karşılayan primer PD'li toplam 32 hasta çalışmaya dahil edilmiştir. Sonuç olarak, katı seçim kriterlerini karşılayan ve tüm çalışma prosedürlerini tamamlayan altı hasta sonraki analizlere dahil edilmiştir. Tarama, dışlama ve takip sürecine ilişkin detaylar Ek Şekil 1'de gösterilmiştir.
Gaita örneği toplama ve mikrobiyal topluluk analizi
Fekal mikrobiyota, sağlıklı gönüllülerden elde edilmiştir. Donör tarama süreci, Fekal Mikrobiyota Transplantasyonunun Klinik Uygulanmasına İlişkin Çin Uzman Konsensüsü'ne sıkı bir şekilde uygun olarak yürütülmüştür. Donör dahil etme kriterleri: 18–40 yaş arası, kronik hastalık öyküsü olmayanlar; gastrointestinal hastalıklar, metabolik bozukluklar, otoimmün hastalıklar veya psikiyatrik bozukluklar öyküsü olmayanlar; son 3 ay içinde antibiyotik, probiyotik, immünosüpresif veya proton pompası inhibitörü kullanmamış olanlar; son 6 ay içindele salgın bölgelere seyahat etmemiş, kan nakli yapmamış veya cerrahi öyküsü olmayanlar. Enfeksiyöz hastalıkları ve patojenleri dışlamak için yapılan kan ve dışkı taramaları şunları içerir: İnsan immün yetmezlik virüsü (HIV), Hepatit B virüsü (HBV), Hepatit C virüsü (HCV), Treponema pallidum, Clostridium difficile, Salmonella, Shigella, Campylobacter, patojenik Escherichia coli, enterik virüsler ve parazitler. Tek bir geçerli dışkı örneğinin hacmi en az 50 g olmalıdır. Otomatik bir fekal mikrobiyota saflaştırma sistemi (bakınız Malzemeler Tablosu) kullanılarak, her 100 g taze dışkıya 500 mL steril salin eklenmiş, üç tur standart santrifüj ve yıkama (700 × g, 3 dk) uygulanmış ve 1:2 hacim oranında steril salin ile süspansiyon hazırlandıktan hemen sonra inokülasyon yapılmıştır. Deneklere, yaklaşık 5 × 10^13 canlı bakteri içeren 150 mL süspansiyondan tek bir enjeksiyon uygulanmıştır13.
Tüm alıcılara FMT, endoskop sekuma ve çıkan kolona kadar ilerletilerek kolonoskopi yoluyla uygulandı; sağ kolonun öncelikli olarak kolonize edilmesini sağlamak amacıyla süspansiyon, biyopsi kanalı aracılığıyla yavaşça ve eşit şekilde infüze edildi. İnfüzyondan sonra hastalar en az 2 s boyunca sağ yan yatış (sağ lateral dekubitus) pozisyonunda kaldılar. İşlem öncesinde, 3 gün boyunca düşük kalıntılı diyet, ardından işlemden önceki 24 s boyunca tam sıvı diyet uygulandı; infüzyon öncesinde 6 s boyunca katı gıdalardan ve 2 s boyunca sıvılardan uzak duruldu. Transplantasyonun önceki akşamında, berrak ve dışkı içermeyen bir akıntı elde edilene kadar polietilen glikol elektrolit çözeltisi ile standart bir tüm bağırsak temizliği yapıldı. İlaç kısıtlamaları, FMT'den en az 72 s önce sistemik antibiyotiklerin kesilmesini ve işlemden sonraki 1 hafta boyunca bunlardan kaçınılmasını içeriyordu. Proton pompası inhibitörleri (PPI'lar) işlemden 24–48 s önce kesildi; laksatifler ve probiyotikler ise transplantasyon gününde askıya alındı.
Prosedür sırasında kalp hızı, kan basıncı ve oksijen satürasyonu sürekli olarak izlendi ve abdominal distansiyon, ağrı veya bulantı gibi semptomlar gözlemlendi; şiddetli abdominal ağrı veya hipotansiyon geliştiğinde infüzyon derhal durduruldu. Transplantasyon sonrası ilk 7 gün boyunca; bağırsak hareket sıklığı, dışkı kıvamı ve abdominal ağrı, diyare, ateş ve hematokezya dahil tüm advers olayları kaydetmek amacıyla günlük takip yapıldı. Uzun süreli takip 5 aya kadar uzatıldı; etkinlik ve güvenliliği kapsamlı bir şekilde değerlendirmek amacıyla, gut mikrobiyota analizi için planlı dışkı örneklemesi ile birlikte Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS) ve Wexner Constipation Score kullanılarak klinik değerlendirmeler yapıldı ve semptom değişiklikleri ile eş zamanlı ilaç kullanımı belgelendi.
Dışkı örnekleri altı farklı zaman noktasında toplandı: FMT öncesinde ve FMT sonrası 1, 2, 3, 4 ve 5. aylarda. Tüm katılımcılara dışkı örneği toplama işlemi için standartlaştırılmış talimatlar verildi. Steril pensler kullanılarak dışkının orta kısmından yaklaşık 10–20 g örnek alındı ve steril toplama kaplarına yerleştirildi. Örnekler, toplandıktan sonra 2–3 saat içinde laboratuvara nakledildi ve aseptik koşullar altında eğitimli araştırmacılar tarafından steril 1,5 mL mikro santrifüj tüplerine (Malzeme Tablosuna bakınız) paylaştırıldı. Tüm alikotlar, ileri analizlere kadar derhal −80 °C'de saklandı.
Dışkı örneği toplandıktan sonra, tüm örnekler 16S rRNA gen dizileme işlemi için kuru buz üzerinde ticari bir dizileme sağlayıcısına (bkz. Malzeme Tablosu) taşındı. Kütüphane hazırlığı, dizileme ve ilk kalite kontrol işlemleri, sağlayıcının standart protokolüne göre gerçekleştirildi. Her bir dışkı örneğinden genomik DNA ekstrakte edildi ve bakteriyel 16S rRNA geninin V3–V4 hiperdeğişken bölgeleri, 341F ve 805R primerleri kullanılarak polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile amplifiye edildi. FMT öncesindeki ve FMT sonrası farklı takip zaman noktalarındaki hastaların bağırsak mikrobiyota profillerini karakterize etmek için, bir masaüstü kısa okumalı dizileme platformunda (bkz. Malzeme Tablosu) 2 × 300 bp çift uçlu (paired-end) kimyası kullanılarak dizileme yapıldı. Dizileme sonrası, sonraki mikrobiyel analizler için yüksek kaliteli sekanslar elde etmek amacıyla ham okumalar işlendi. Taksonomik sınıflandırma, ticari bir 16S taksonomik atama paketi ve buna ilişkili mikrobiyal tanımlama veritabanı (bkz. Malzeme Tablosu) kullanılarak gerçekleştirildi. Elde edilen taksonomik profiller; mikrobiyal çeşitlilik, topluluk kompozisyonu, diferansiyel bolluk ve öngörülen mikrobiyal fonksiyonların sonraki analizlerinde kullanıldı.
Klinik değerlendirmeler ve analitik etiketler
PD hastaları, hastalık süresine göre iki şiddet grubuna ayrılmıştır: yüksek şiddetli grup (>6 yıl, “_H” olarak adlandırılmıştır) ve düşük şiddetli grup (≤6 yıl, “_L” olarak adlandırılmıştır). FMT öncesinde toplanan dışkı örnekleri bazal örnekler olarak tanımlanmış ve ilgili şiddet grubuna göre FB_H veya FB_L olarak etiketlenmiştir. FMT sonrası 1, 2, 3, 4 ve 5. aylarda toplanan örnekler, yüksek şiddetli grup için FP1M_H, FP2M_H, FP3M_H, FP4M_H ve FP5M_H; düşük şiddetli grup için ise FP1M_L, FP2M_L, FP3M_L, FP4M_L ve FP5M_L olarak etiketlenmiştir. Değerlendirilen klinik parametreler arasında Wexner kabızlık skoru, Motor Olmayan Semptomlar Ölçeği (NMSS), Motor Olmayan Semptomlar Anketi (NMSQ), Nöropsikiyatrik Envanter (NPI), Hoehn–Yahr evresi, Günlük Yaşam Aktiviteleri ölçeği (ADL), Pittsburgh Uyku Kalitesi İndeksi (PSQI), orijinal (UPDRS I–VI) ve toplam UPDRS skoru yer almaktadır. Yüksek şiddetli gruptaki (_H grubu) ve düşük şiddetli gruptaki (_L grubu) PD hastalarının klinik göstergelerindeki değişiklikleri altı zaman noktasında analiz etmek için tanımlayıcı ve çıkarımsal istatistiksel yöntemlerin bir kombinasyonu kullanılmıştır. Tüm zaman noktaları boyunca gruplar arası farkları öncül olarak araştırmak amacıyla, her zaman noktasında _H ve _L grupları arasındaki gösterge dağılımları Wilcoxon sıra toplamı testi kullanılarak karşılaştırılmış ve hastaya özgü rastgele kesişimlere sahip daha titiz bir Doğrusal Karma Model (LMM) uygulanmıştır. Örneklem boyutunun sınırlı olması nedeniyle, karma etkiler modelinin sonuçları yalnızca keşifsel referanslar olarak sunulmuştur. Bu keşifsel çalışmanın birincil sonlanım noktası, bazal seviyeden fekal mikrobiyota transplantasyonu sonrası zaman noktalarına kadar olan bağırsak mikrobiyal çeşitliliği vele kompozisyonundaki değişim olup, klinik değişiklikler ikincil sonlanım noktaları olarak değerlendirilmiştir.
OTU kümelemesi, çeşitlilik analizi ve taksonomik bolluk
Mikrobiyal topluluk kompozisyonunu özetlemek için operasyonel taksonomik birimler (OTU'lar) kullanıldı ve ≥97% benzerliğe sahip diziler aynı OTU'da kümelendi. Sekanslama derinliği Shannon tabanlı seyreltme eğrileri kullanılarak değerlendirildi ve eğri platoları, sonraki çeşitlilik analizleri için genel olarak yeterli kapsamın sağlandığını gösterdi.
Alfa çeşitliliği, mikrobiyal zenginlik için Chao1 ve bolluk tabanlı kapsam tahmincisi (ACE) indeksleri; genel çeşitlilik ve eşitlik için ise Shannon ve Simpson indeksleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Beta çeşitliliği, ağırlıklı ve ağırlıksız UniFrac mesafeleri kullanılarak değerlendirilmiş, ardından gruplar arasındaki mikrobiyal topluluk kompozisyonundaki farklılıkları görselleştirmek için temel koordinat analizi (PCoA) yapılmıştır. Alfa ve beta çeşitliliğindeki gruplar arası farklar, istatistiksel analiz bölümünde açıklandığı üzere, sırasıyla parametrik olmayan testler ve Permütasyonel Çok Değişkenli Varyans Analizi (PERMANOVA) kullanılarak değerlendirilmiştir.
Taksonomik kompozisyon, 16S rRNA gen dizileme verilerine dayanarak şube, sınıf, takım, familya ve cins seviyelerinde özetlendi. R için bir topluluk ekolojisi analiz paketi kullanarak (Malzeme Tablosuna bakınız), her taksonomik düzeydeki en bol 10 taksonu belirleyin ve görselleştirin. Taksonomik profiller sütun grafikleri kullanılarak görüntülendi ve seçilen taksonlar gruplar arasında kutu grafikleri kullanılarak daha ayrıntılı şekilde karşılaştırıldı.
Mikrobiyal taksonların diferansiyel bolluk analizi
Önceden tanımlanmış gruplar arasında farklı bolluğa sahip taksonlar, doğrusal ayrıştırıcı analiz etki boyutu (LEfSe) kullanılarak belirlendi. LEfSe, hem istatistiksel anlamlılığa hem de ayırt edici değere sahip taksonları tanımlamak için Kruskal–Wallis testi, Wilcoxon testi ve doğrusal ayrıştırıcı analizi (LDA) entegre eder. P < 0.05 ve LDA skoru (log10) > 3 olan taksonlar, farklı bolluğa sahip olarak değerlendirildi. Ayırt edici taksonların bağıl bollukları, taksonomik sütun grafikleri kullanılarak görselleştirildi.
Fonksiyonel öngörü ve klinik korelasyon analizi
Bağırsak mikrobiyotasının öngörülen fonksiyonel profilleri, Tax4Fun2 kullanılarak 16S rRNA gen dizileme verilerinden çıkarılmış ve Kyoto Gen ve Genom Ansiklopedisi (KEGG) veritabanına göre açıklanmıştır. Diferansiyel olarak zenginleşmiş öngörülen yolaklar, eşik değerleri P < 0.05 ve LDA skoru (log10) > 3 olacak şekilde LEfSe kullanılarak belirlenmiştir. Bu fonksiyonel profiller metagenomik veya metabolomik yaklaşımlarla doğrudan ölçülmek yerine çıkarıldığı için, öngörülen fonksiyonel farklılıklar olarak yorumlanmıştır. Mikrobiyal özellikler ile klinik göstergeler arasındaki ilişkileri araştırmak için Spearman sıra korelasyon analizi yapılmıştır.
İstatistiki analiz
İstatistiksel analizler R yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (bakınız Malzeme Tablosu). Klinik değişkenler, medyan ve aralıklar (minimum–maksimum) şeklinde özetlenmiştir. Alpha çeşitlilik indeksleri gruplar arasında Wilcoxon sıra toplamı testi ile karşılaştırılmış, beta çeşitlilik ise 999 permütasyonlu PERMANOVA ile değerlendirilmiştir. Farklılaşan bolluktaki taksonlar ve öngörülen fonksiyonel yollar, anlamlılık eşikleri olarak P < 0.05 ve LDA skoru (log10) > 3 olacak şekilde LEfSe kullanılarak belirlenmiştir. Boylamsal farklı bolluk analizi için, hastaya özgü rastgele kesişimleri içeren bir karma etkiler modeli uygulanmış ve ardından Benjamini-Hochberg yanlış keşif oranı düzeltmesi ile post-hoc ikili karşılaştırmalar yapılmıştır. Bağırsak mikrobiyota özellikleri ile klinik göstergeler arasındaki ilişkileri değerlendirmek için Spearman sıra korelasyon analizi kullanılmış ve korelasyon P değerlerine Benjamini–Hochberg yanlış keşif oranı düzeltmesi uygulanmıştır. Çift yönlü P < 0.05 istatistiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Korelasyon ve taksonomik bolluk analizlerine çoklu karşılaştırma düzeltmesi uygulanmıştır. Küçük örneklem boyutu ve tekrarlı boylamsal örnekleme tasarımı nedeniyle, istatistiksel analizler keşifsel olarak değerlendirilmiş ve sonuçlar ihtiyatla yorumlanmıştır.