Диссертация (1140107), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Дофамин, в свою очередь, является медиаторной молекулой длябактерий, он секретируется ими и способен модулировать их рост наряду сдругими катехоламинами (P.Holzer and A.Farzi, 2014; K.S.Kinney et al, 2000).Дисбалансдофаминаворганизмеиегомедикаментознаякоррекция,наблюдаемые и в том, и в другом случае, потенциально способны привести ксходству в метагеномном составе микробиома.1053.1.6 Реконструкция метаболического потенциала микробиотыВ рамках исследования проводилась реконструкция метаболическогопотенциаламикробиоты.Послереконструкциипроводиласьоценкафункциональной избыточности микробиоты – сравнительная оценка числа копийгенов того или иного метаболического пути в совокупном геноме (метагеноме)микробиоты пациентов разных групп. Как обсуждалось ранее, одной из ключевыхфункций кишечной микробиоты является синтетическая. Важными продуктамисинтеза микроорганизмов кишечника являются короткоцепочечные жирныекислоты, в частности бутират, а также витамины и витаминоподобные вещества.По этой причине в ходе работы в метагеномах реконструировали содержаниегенов, входящих в состав метаболических путейсинтеза бутирата изпредшественников: сукцината, глютарата и ацетил-КоА и генов, входящих всостав путей продукции витаминов группы В и витамина К.Порезультатамнашегоисследования,входереконструкцииметаболических путей синтеза бутирата было обнаружено, микробиота пациентовс болезнью Паркинсона характеризуется функциональной избыточностьюотносительно генов, входящих в метаболический путь синтеза бутирата изпредшественника ацетил-КоА по сравнению со здоровым контролем (таб.
8).Таблица 8 — представленность метаболических путей в микробиоте пациентов порезультатам реконструкцииПродуктКонтрольБПДругие НЗСукцинатАцетил-КоАГлютарат0.233[0.213;0.274]0.461[0.429;0.527]0.23[0.204;0.258]0.245[0.214;0.272]0.508[0.472;0.567]*0.218[0.201;0.241]0.232[0.222;0.266]0.492[0.458;0.567]0.22[0.21;0.239]Значения приведены в виде Медиана[Q1;Q3] ед. при поправке по Бенджамини-Хохбергу.Контроль — пациенты контрольной группы, БП — пациенты с болезнью Паркинсона, ДругиеНЗ — пациенты с другими неврологическими заболеваниями, *- p<0.05 по сравнению сконтролем.При анализе данных реконструкции содержания генов, входящих вметаболический путь синтеза бутирата (таб. 9), было установлено, что упациентов с болезнью Паркинсона по сравнению с контрольной группой в106метагеномах кишечника повышается содержание генов, кодирующих ферменты4-гидроксибутаноил-КоА дегидратазу, винилацетил-КоА Дельта-изомеразу, 3гидроксибутирил-КоАдегидрогеназу,3-гидроксиацил-КоАдегидрогеназу,ацетил-КоА С-ацетилтрансферазу, еноил-КоА гидратазу, 3-гидроксибутирил-КоАэпимеразу и додеценоил-КоА изомеразу и снижается содержание генов бутираткиназы, фосфатбутирилтрансферазы и сукцинил-КоА трансферазы.
По сравнениюс пациентами с другими неврологическими заболеваниями, при болезниПаркинсона в метагеномах кишечника повышается представленность генов,кодирующих 4-гидроксибутаноил-КоА дегидратазу, винилацетил-КоА дельтаизомеразу, 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназу и снижается содержание генов,кодирующих бутират киназу, фосфатбутирилтрансферазу и сукцинил-КоАтрансферазу. У пациентов с другими неврологическими заболеваниями посравнению со здоровым контролем в метагеномах кишечника увеличиваетсясодержание генов ферментов 3-гидроксибутирил-КоА дегидрогеназы и ацетилКоА С-ацетилтрансферазы.Данные метаболической реконструкции свидетельствуют о потенциальномповышении продукции бутирата кишечными бактериями в группе пациентов сболезнью Паркинсона.
В метагеномах отмечается увеличение содержания генов,кодирующих ферменты метаболического пути, ассоциированного с синтезомбутирата. Однако, прямые измерения концентрации короткоцепочечных жирныхкислот, проведенные на малой выборке пациентов германской популяции,показали увеличение концентрации изобутирата, тогда как содержание бутирата упациентов с болезнью Паркинсона снижалось (M.M.Unger et al, 2016).
Ввидуэтоготребуютсядополнительныеисследованияконцентрацииданныхметаболитов, в частности у пациентов российской популяции.При анализе данных реконструкции содержания генов, входящих вметаболические пути синтеза витаминов (таб. 10), было установлено, что вметагеномекишечникапациентовсболезньюПаркинсонаснижаетсяпредставленность генов, входящих в метаболические пути связанные спродукцией витаминов В12, В2 и В3 по сравнению с лицами группы контроля и107группой сравнения (за исключением метаболического пути А синтеза В3) иувеличивается содержание генов, ассоциированных с синтезом В6 по сравнению спациентами с другими неврологическими заболеваниями.Таблица 9 — представленность метаболических путей в микробиоте пациентов порезультатам реконструкцииГен4-гидроксибутиратдегидрогеназаТранс-2-еноил-КоАредуктазаЕноил редуктазаацилпереносящего белкаФосфатбутирилтрансферазаБутират киназаАцетат КоА-трансферазаБутирил-КоА-ацетоацетатКоА-трансфераза4-гидроксибутаноил-КоАдегидратазаВинилацетил-КоА Дельтаизомераза3-гидроксибутирил-КоАдегидрогеназа3-гидроксиацил-КоАдегидрогеназаАцетил-КоА СацетилтрансферазаСукцинил-КоАтрансферазаЕноил-КоА гидратаза3-гидроксибутирил-КоАэпимеразаДодеценоил-КоАизомеразаГлютаконат КоАтрансферазаКонтрольБПДругие НЗ0[0;0,001]0[0;0,001]0[0;0,001]0,002[0,001;0,004] 0,003[0,001;0,006]0,002[0,001;0,004]0,114[0,104;0,125] 0,113[0,1;0,122]0,114[0,098;0,123]0,025[0,017;0,034] 0,02[0,014;0,025]*0,023[0,018;0,029]0,041[0,034;0,053] 0,034[0,028;0,043]*,#0,003[0,003;0,005] 0,003[0,002;0,005]0,045[0,036;0,054]0,004[0,003;0,005]0,006[0,005;0,008] 0,006[0,004;0,01]0,006[0,005;0,009]0,021[0,017;0,027] 0,029[0,02;0,039]*,#0,021[0,016;0,028]0,021[0,017;0,027] 0,029[0,02;0,039]*,#0,021[0,016;0,028]0,081[0,071;0,089] 0,096[0,084;0,107]*0,086[0,079;0,102]*0,004[0,001;0,013] 0,017[0,006;0,036]*,#0,007[0,001;0,018]0,079[0,069;0,088] 0,087[0,074;0,095]*0,085[0,079;0,098]*0,008[0,006;0,012] 0,005[0,004;0,008]*,#0,008[0,006;0,016]0,078[0,066;0,093] 0,088[0,078;0,11]0,085[0,075;0,102]0,004[0,001;0,012] 0,017[0,006;0,036]*,#0,007[0,001;0,018]0,001[0;0,004]0,005[0,001;0,014]*,#0,001[0,001;0,002] 0,002[0,001;0,003]0,001[0;0,006]0,001[0,001;0,002]Значения приведены в виде Медиана[Q1;Q3] ед.
при поправке по Бенджамини-Хохбергу.Контроль — пациенты контрольной группы, БП — пациенты с болезнью Паркинсона, ДругиеНЗ — пациенты с другими неврологическими заболеваниями, *- p<0.05 по сравнению сконтролем.По данным метаанализа литературы было установлено, что недостатоквитамина В12 ассоциирован с развитием периферической нейропатии при108болезни Паркинсона (P.Zis et al, 2017). Результаты другого метаанализапоказывают, что недостаток фолиевой кислоты и В12 связан с нарушениямикогнитивной функции у пациентов (Y.Xie et al, 2017).
Витамин В2 оказываетнейропротекторный эффект при нейровоспалительных и нейродегенеративныхзаболеваниях (A.Saedisomeolia and M.Ashoori, 2018). Снижение продукциивитаминов кишечной микробиотой при болезни Паркинсона может выступатьодним из механизмов, ухудшающих состояние нейронов периферической нервнойсистемы кишечника, что в итоге может приводить к нарушению моторнойфункции кишечника за счет ускорения нейродегенеративных процессов.Таблица 10 — представленность метаболических путей в микробиоте пациентов порезультатам реконструкцииВитаминКонтрольБПДругие НЗB10,665[0.64;0.692] 0,653[0.627;0.674]*,# 0,685[0.663;0.712]B12, метаболический путь А 1,345[1.21;1.507] 1,258[1.078;1.344]*,# 1,46[1.359;1.552]*B12, метаболический путь B 1,648[1.483;1.867] 1,545[1.372;1.689]*,# 1,818[1.66;1.943]*B12, метаболический путь C 0,309[0.277;0.333] 0,292[0.248;0.312]*,# 0,324[0.302;0.345]*B12, метаболический путь D 0,486[0.435;0.561] 0,454[0.379;0.49]*,# 0,54[0.496;0.592]*B2, метаболический путь А0,673[0.62;0.731] 0,629[0.569;0.682]*,# 0,689[0.629;0.741]B2, метаболический путь B0,343[0.315;0.371] 0,324[0.294;0.353]*,# 0,355[0.328;0.39]B3, метаболический путь А0,931[0.915;0.953] 0,902[0.883;0.93]*0,92[0.89;0.947],#B3, метаболический путь B0,684[0.66;0.7]0,65[0.623;0.683]*0,692[0.652;0.723]B50,888[0.848;0.908] 0,893[0.867;0.912]0,895[0.885;0.928]#B6, метаболический путь А0,201[0.179;0.238] 0,212[0.189;0.233]0,19[0.163;0.212]B6, метаболический путь B0,121[0.1;0.137]0,115[0.097;0.136]0,11[0.086;0.135]B7, метаболический путь А0,235[0.219;0.258] 0,234[0.201;0.259]0,235[0.219;0.251]B7, метаболический путь B0,852[0.821;0.892] 0,861[0.819;0.897]0,835[0.818;0.885]#B9, метаболический путь А1,257[1.217;1.32] 1,244[1.192;1.304]1,336[1.246;1.387]#B9, метаболический путь B0,928[0.901;0.993] 0,926[0.886;0.979]0,997[0.922;1.026]*#K0,165[0.109;0.242] 0,191[0.136;0.267]0,135[0.075;0.207]*Значения приведены в виде Медиана[Q1;Q3] ед.
при поправке по Бенджамини-Хохбергу.Контроль — пациенты контрольной группы, БП — пациенты с болезнью Паркинсона, ДругиеНЗ — пациенты с другими неврологическими заболеваниями, *- p<0.05 по сравнению сконтролем; # - p<0.05 по сравнению с Other.Метаболический потенциал по продукции витамина К оказался снижен упациентов с другими неврологическими заболеваниями по сравнению с109пациентами с болезнью Паркинсона и контрольной группой. Известно, чтовитамин К3 способен к активации белкового воспалительного комплекса,«инфламмасомы» (W.Wang et al, 2016). При болезни Паркинсона в нейронах входе активации инфламмасомы происходит увеличение продукции короткихизоформα-синуклеина,обладающихсклонностьюкагрегацииицитотоксичностью (W.Wang et al, 2016).
В этой связи увеличенную продукциювитамина К микробиотой можно рассматривать в качестве одного из механизмов,приводящих к повышению агрегации α-синуклеина в нейронах кишечника.Таким образом, по данным реконструкции метаболического потенциалакишечной микробиоты установлено, что в микробиоте пациентов с болезньюПаркинсона наблюдаются изменения в профиле продукции витаминов посравнению со здоровым контролем и пациентами группы сравнения.1103.2 Микробиота кишечника как источник биомаркеров болезни Паркинсона3.2.1 Перечень бактериальных родов, выбранных для обучения классификаторовДля устранения влияния возраста пациентов на качества предсказания сиспользованием классификаторов осуществляли поиск различий на уровнебактериальных родов между группой пациентов с болезнью Паркинсона (группаБП)иобъединеннойгруппойздоровогоконтроляилицсдругиминеврологическими заболеваниями (объединенная контрольная группа) при учетевлияния возраста.
В группе пациентов с болезнью Паркинсона отмечалиповышение представленности микроорганизмов родов Bulleidia, Staphylococcus,Succinivibrio, Yokenella, Cloacibacillus, Desulfovibrio, p-75-a5, Acetanaerobacterium,Enterococcus,Christensenella,Sphingomonas,Papillibacter,Oxalobacter,Anaerococcus, Methanobrevibacter, Catabacter, Leuconostoc, Atopobium и снижениеFusicatenibacter по сравнению с пациентами объединенной контрольной группы(таб. 11).Далее из предложенного перечня с помощью рекурсивного исключенияпеременных отбирали рода, комбинация которых давала наиболее точноепредсказание наличия болезни Паркинсона.
В результате применения алгоритмавыбран перечень, состоящий из 14 родов, обладающих максимальнымипоказателями точности классификации и каппы Коэна (0.77±0.09 и 0.55±0.17соответственно, таб. 12, рис. 31). В перечень вошли следующие микроорганизмы:Christensenella,Methanobrevibacter,Leuconostoc,Enterococcus,Catabacter,Desulfovibrio, Sphingomonas, Yokenella, Atopobium, Fusicatenibacter, Cloacibacillus,Bulleidia, Acetanaerobacterium и Staphylococcus (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
