作者：微生態
編譯：微科盟九卿臣，編輯：微科盟小編、江舜堯。
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導讀
帕金森《PD》主要通過藥物《如芐絲肼和多巴胺激動劑》進行治療，然而長期使用這些藥物會逐漸降低它們的多巴胺作用，在一些PD患者中觀察到腸道菌群失調，這表明腸道菌群與PD密切相關，並且益生菌能夠有益調節宿主的腸道菌群。
通過一項為期3個月的隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗，以探究益生菌聯合給藥對PD患者的有益作用。
本研究共招募了133名PD患者，最終隻有82名患者完成了試驗《附圖1》，將其隨機分為益生菌組《n=48；Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8《Probio-M8》、芐絲肼、多巴胺激動劑》和安慰劑組《n=34；安慰劑、芐絲肼、多巴胺激動劑》。
最後Probio-M8組和安慰劑組的45名和29名患者分別提供了連續的糞便和血清樣本，用於進一步的組學分析。
結果顯示，Probio-M8聯合給藥可改善睡眠質量、緩解焦慮和胃腸道症狀，宏基因組分析顯示幹預後Bifidobacterium animalis，Ruminococcaceae和Lachnospira物種水平的基因組《SGB》顯著增加，而Probio-M8組Lactobacillus fermentum和Klebsiella oxytoca顯著減少《P<0.05》。
Lactobacillus fermentum與UPDRS-III、HAMA、HAMD-17評分呈正相關，與MMSE評分呈負相關，而Klebsiella oxytoca與糞便硬度呈負相關。
此外，聯合服用Probio-M8增加了參與色氨酸降解、γ-氨基丁酸、短鏈脂肪酸和次級膽汁酸生物合成以及血清乙酸和多巴胺水平《P<0.05》。
綜上所述，Probio-M8與常規方案協同治療，增強了帕金森病臨床治療的療效，同時改變了宿主腸道菌群、腸道菌群代謝潛能和血清代謝物。
論文ID
原名：Probiotics synergized with conventional regimen in managing Parkinson’s disease
譯名：益生菌與常規療法協同治療帕金森病疾病
期刊：npj Parkinson’s Disease
IF：9.304
發表時間：2022.5
通訊作者：張和平，張金彪
通訊作者單位：內蒙古農業大學乳品生物技術與工程教育部重點實驗室
DOI號：10.1038/s41531-022-00327-6
實驗設計
本研究為一項為期3個月的隨機、雙盲、安慰劑對照臨床試驗。
共招募了133名PD患者，最終隻有82名患者完成了試驗《附圖1》，隨機分為益生菌組《n=48》和安慰劑組《n=34》。
益生菌組患者每天服用2克的Probio-M8粉劑《3×1010 CFU/d；麥芽糖糊精作為輔料》和芐絲肼、多巴胺激動劑，而安慰劑組患者每天服用2克安慰劑粉劑《僅服用麥芽糖糊精》和芐絲肼、多巴胺激動劑，持續180天。
分別在幹預前《0d》、幹預開始後一個月《1M》和三個月《3M》采集患者糞便和血液樣品，並填寫記錄臨床症狀和GI及便秘相關問題的調查問卷，包括統一PD評分量表III《UPDRS-III》、細微精神狀態檢查表《MMSE》、漢密爾頓焦慮量表《HAMA》、漢密爾頓抑鬱量表-17 《HADM-17》、帕金森睡眠量表《PDSS》、視覺模擬量表《VAS》、日常生活活動表《ADL》、便秘生活質量表《PAC-QCL》。
使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit從患者的糞便中提取宏基因組DNA，在Illumina NovaSeq平臺上進行測序。
圖1 實驗設計示意圖《原文中圖1a》。
圖2 實驗受試者納排流程《原文中附圖1》
前言
帕金森《PD》是一種神經退行性疾病，全世界有700萬到1000萬人患病，它被認為是一種由遺傳和環境原因引起的多因素疾病，PD患者有典型的運動症狀，如靜息性震顫、運動遲緩和僵硬以及胃腸道《GI》症狀，包括便秘、結腸轉運時間較慢和小腸細菌過度生長，而PD患者的胃腸道症狀往往先於運動體征，表明腸道異常與PD的發病之間存在關聯。
腸道被認為是人類的第二個大腦，它包含了一個動態的腸道菌群，其微生物基因組是人類基因組的100多倍。
PD患者中經常觀察到腸道菌群和代謝組的改變，例如在PD患者中條件致病菌《Anaerococcus，Campylobacter和Lactobacillus》的比例升高，而Blautia，Butyricicoccus，Lachnospira和其他一些短鏈脂肪酸《SCFA》產生菌減少。
此外，一些腸道微生物《如Lachnospiraceae和Enterobacteriaceae》的豐度與PD及其相關症狀的嚴重程度顯著相關。
『腸-腦軸』是一個相對較新的概念，提出了腸道和大腦之間存在雙向通信通路，兩個身體部位之間通信和相互作用的失調可能與包括PD在內的神經退行性疾病有關。
Sampson等人發現，PD病理中最重要的物質α-突觸核蛋白，可通過迷走神經從腸道傳遞到大腦，從而導致運動障礙，證實了腸道在驅動PD的發展和發病機制中的積極作用。
越來越多的證據表明腸道菌群具有合成或調節各種神經化學物質和神經代謝物的能力，這些物質可能直接或間接影響機體的生理過程以及PD的發生和發展。
Marcus等人發現將年輕小鼠的菌群移植到老年小鼠中，通過調節SCFAs和神經遞質的產生，逆轉了認知和行為缺陷的相關損傷。
左旋多巴《多巴胺的前體》、γ-氨基丁酸《GABA》和5-羥色胺《5-HT》可由腸道中的某些微生物產生，並通過體循環傳播到大腦，最終緩解神經退行性疾病。
目前PD的主要治療方法是服用抗帕金森藥物，如左旋多巴、芐絲肼、西瑞林和普拉克索，藥物治療可改善PD相關症狀，但多巴胺的治療效果會逐漸減弱，最終需要更大劑量的藥物治療。
因此許多替代療法和輔助療法《如運動訓練和針灸》已經被開發出來並應用於PD的治療。
由於腸-腦軸的存在以及腸道生態失調與PD病理之間的密切聯系，靶向調節腸道菌群可能是一種緩解PD的有趣的替代或輔助治療方法。
益生菌被定義為『在給予足夠量時對宿主有益的活的微生物』，每天服用復合益生菌[Bifidobacterium 《B.》 bifidum，B. longum和Lactobacillus 《L.》 rhamnosus GG]16周，可對多巴胺神經元產生保護作用，並顯著改善PD小鼠運動障礙《例如步態模式和身體平衡》。
一種工程胰高血糖素樣肽-1的益生菌菌株可以減輕PD模型小鼠的神經炎症，證明減輕了脂多糖誘導的記憶障礙和1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶《MPTP》相關運動障礙。
除了小鼠模型外，一些雙盲隨機安慰劑對照試驗《RCTs》表明，益生菌對PD患者產生了有益作用，可以緩解胃腸道症狀《包括腹痛、腹脹、惡心、便秘和自發性排便》。
另一方面益生菌對PD相關運動和非運動症狀以及炎症因子的影響的研究結果並不一致，一項研究表明使用復合益生菌《包括 L. acidophilus，B. bifidum和L. fermentum》改善了PD評定量表《MDS-UPDRS》評分、血液谷胱甘肽、高敏C反應蛋白、丙二醛和胰島素，然而其他研究發現MDS-UPDRS和非運動症狀量表《NMSS》、炎症和氧化應激生物標志物《復合益生菌含有L. acidophilus，L. casei，B. bifidum和L. fermentum》以及糞便鈣保護素《含Enterococcus《E.》faecium，L. acidophilus，L. paracasei，L. rhamnosus，B. longum，B. bifidum，L. reuteri和E. faecalis的復合益生菌》不受益生菌的影響。
這些報告為PD患者攝入益生菌的積極影響提供了證據，然而益生菌菌株特異性和宿主條件等因素可能會影響最終的臨床結果，因此有必要進行個別試驗以確認每種情況下特定益生菌對健康的促進作用。
此外由於治療PD的常規藥物可能會引起顯著的副作用，因此探索輔助益生菌治療的臨床效果，尋找一種與傳統治療方法協同治療PD的新候選菌株是有意義的，而很少有研究涉及這一問題。
Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8《Probio-M8》是從一名健康婦女母乳中分離出來的一種新的益生菌菌株。
服用Probio-M8可以減輕阿爾茨海默症動物模型APP/PS1轉基因小鼠的認知障礙，也被用作復合益生菌配方的菌株之一，可緩解長期水手的焦慮和壓力狀態。
基於這些報道，假設Probio-M8是緩解神經退行性疾病和其他神經系統疾病的潛在候選精神益生菌。
本研究旨在通過一項雙盲隨機對照試驗評估Probio-M8聯合常規方案《芐絲肼和多巴胺激動劑》輔助治療的有益效果和機制，通過在幹預期間和幹預過程後參與者的一些臨床指標、腸道菌群和血清代謝組的變化來評估臨床結果。
結果
1. Probio-M8聯合用藥減輕了PD相關症狀
在第0天，除PDSS評分外Probio-M8組與安慰劑組之間的所有監測參數均無顯著差異，Probio-M8組患者的睡眠質量不如安慰劑組好，在幹預過程中和過程之後，部分監測參數對兩組均有顯著改善《如UPDRS-III評分下降、MMSE評分升高、HAMA評分下降、HAMD-17評分下降等；圖2》。
對於某些參數，M8組比安慰劑組的改善幅度更大，例如HAMA評分下降《Probio-M8組：基線15.65至3個月時11.17， P =8.6e-10； 安慰劑組： 基線14.91至13.85， P <0.001》，PDSS評分增加《Probio-M8組： 基線時111.08至3個月時121.02， P <0.001； 安慰劑組： 基線時126.41至127.85， P =0.095》。
Probio-M8組GI相關症狀多有改善，並且佈裡斯托爾評分顯著增加《基線時2.73至1個月時3.40， P <0.001； 3個月時為3.58， P <0.001》，安慰劑組也從1個月時的2.79顯著增加到3個月時的2.91《 P =0.044》。
其他與GI相關的參數，包括每周自發排便和完成排便 的時間、糞便硬度和排便困難程度在Probio-M8組中也有較大的改善《附表5》。
此外隻有Probio-M8組在1個月和3個月時的PAC-QOL評分顯著下降《 P <0.001和 P <0.001》，而安慰劑組沒有。
這些結果表明與常規方案相比，輔助Probio-M8治療在改善PD患者的焦慮、睡眠質量和胃腸道症狀方面具有額外的臨床效果《圖2，附表5》。
與基線相比，Probio-M8組在1個月和3個月時的UPDRS-III評分顯著降低《P=0.037，P=0.016》，而安慰劑組評分僅在3個月時下降《P=0.037》，但沒有更早下降。
此外Probio-M8組患者的睡眠質量、焦慮狀態、精神狀態《MMSE測量》和抑鬱《HAMD-17測量》的改善程度均優於安慰劑組《圖2》，Probio-M8組在治療滿意度和繼續用藥的可能性方面的得分也顯著高於安慰劑組《兩種情況下均為P<0.001，圖2》。
總之，在幹預期間和幹預後，患者的臨床參數和症狀相關評分的變化反映出，當作為常規藥物的輔助藥物服用時，聯合補充益生菌Probio-M8可提供額外的有益效果，特別是與壓力、睡眠相關問題和便秘相關的問題。
圖3 帕金森病的臨床指標。
分別采用配對t檢驗和t檢驗對組內、組間的臨床參數的統計學差異。
樣本間的顯著性P值於圖中標註。
箱線圖要素：中線、中位數；箱限，上、下四分位；晶須，1.5倍四分位范圍；點，離群值。
每個點代表一個參與者的一個數據點，同一參與者在不同時間點的數據用直線連接。
『Pro』和『Pla』分別代表Probio-M8組和安慰劑組。
『0d』、『1M』、『3M』分別代表基線《幹預前》、幹預後一個月以及幹預後三個月。
UPDRS-III，MMSE，PDSS，HAMA，HAMD-17，PAC-QOL分別代表統一帕金森評定表III、細微精神狀態檢查、帕金森病睡眠量表、漢密爾頓焦慮量表、漢密頓抑鬱量表17以及便秘患者生活質量的評估。
《原文中圖1b》
2. Probio-M8修飾了PD患者的關鍵腸道細菌
Shannon多樣性指數已被用於評價糞便菌群的豐富度和多樣性，在縱向《同一組的不同時間點》和水平《不同組間的同一時間點》比較中，Shannon多樣性指數均無顯著變化《圖3a》，同時PCoA《Bray-Curtis距離》評分圖沒有顯示出任何基於時間的聚類模式《P>0.05，圖3b》。
這些結果表明添加或不添加益生菌的藥物治療都不會引起受試者腸道菌群多樣性和結構的劇烈變化。
此外以年齡為基礎的腸道菌群結構比較無顯著差異《成人：45-59歲；年輕老年人：60-74歲；老年人：75-87歲；ANOSIM檢驗，P=0.414，R=0.006；附圖2》。
通過更精細的分類分析，在成分水平上揭示了益生菌驅動的糞便菌群的調節。
B. animalis《SGB_647》的豐度在第0天的所有樣本中均處於非常低的水平《0.15；僅在安慰劑組的2名患者和Probio-M8組的1名患者中檢測到》。
在整個幹預期間，安慰劑組B. animalis的豐度一直較低《1個月時為0.059，3個月時為0.044，僅在上述兩名患者中檢測到》，但隨著時間的推移Probio-M8組的B. animalis豐度顯著增加《與基線水平相比1個月時為4.57，P=0.003；3個月時為2.52，P=0.048》。
在同一時間點，幹預組之間的水平比較也顯示，Probio-M8組B. animalis的豐度持續顯著增加《分別在1個月和3個月時，P=2.8e-08和P=1.1e-05》。
盡管本研究中采用的標準測序深度《每個樣本5.08±1.11 Gbp》與大多數類似性質的宏基因組測序研究一樣，不足以在糞便宏基因組數據集中追蹤目標微生物的菌株水平，但所有參與者都被要求避免攝入B. animalis的主要食物來源，如酸奶、發酵乳飲料、益生菌制劑等。
因此B. animalis 的SGB顯著增加可能反映了患者腸道中提供的菌株《Probio-M8》的數量，同時這些結果證實了試驗期間參與者的依從性。
試驗共鑒定出48個反應性SGB，在基線時Probio-M8組和安慰劑組之間沒有顯著差異，但在幹預過程中和幹預後出現差異《圖3c，3d；附表6》。
對同一組在不同時間點的SGB進行縱向比較，發現對照組在3個月時隻有一個SGB_567《Butyricimonas sp. CAG:1》顯著下降，另外9個SGB在Probio-M8組較晚的時間點豐度發生顯著變化《圖3c》，如益生菌組在1個月和3個月時Parabacteroides 《P.》 distasonis 《SGB_536》，Mycoplasma sp. CAG:1 《SGB_83》和Evtepia gabavorous 《SGB_220》的豐度下降《圖3c》。
Probio-M8組與安慰劑組在同一時間點進行水平比較，發現28個顯著差異的SGB《圖3d》，Klebsiella 《K.》 oxytoca 《SGB_27》 和L. fermentum 《SGB_127》的SGB水平降低，相比之下Probio-M8組的Ruminococcaceae [Ruminococcaceae sp. CAG:18 《SGB_317》，Ruminococcaceae sp. CAG:20 《SGB_316》，uncultured Ruminococcus sp. 《SGB_342》]， Lachnospira [Lachnospira eligens 《SGB_377》，uncultured Lachnospira sp. 《SGB_378》]和Butyricimonas [Butyricimonas sp. CAG:1《SGB_567》] SGB水平增加。
研究結果表明，聯合補充Probio-M8可以通過抑制一些潛在的致病類群而增加有益的類群來調節患者的腸道菌群。
圖4 組間微生物多樣性和差異性物種水平基因組箱《SGBs》。
《a》安慰劑組和Probio-M8組分別在0d、1M、3M的糞便微生物香農多樣性指數。
組內Shannon多樣性指數的統計學差異采用配對t檢驗。
每個點代表一個參與者的一個數據點，同一參與者在不同時間點的數據用直線連接。
箱線圖要素：中線、中位數；箱限，上、下四分位；晶須，1.5倍四分位范圍；點，離群值。
《b》左圖為兩組在不同時間點的主坐標分析《PCoA》圖。
每個子組的樣本用不同的顏色表示。
右圖為相似度分析的P值和R值《ANOSIM，999 permutations》。
《c》縱向比較同一組不同時間點的SGBs豐度。
所有SGBs在基線時組間無顯著差異，但在實驗期間顯著增加/減少。
0d時的SGBs與其他時間點的顯著性差異以*P<0.05、**P<0.01表示；1M~3M之間用P<0.05表示。
《d》Probio-M8組與安慰劑組在同一時間點的SGBs豐度水平比較。
所有SGBs在基線時組間均無顯著性差異，但在幹預期間或幹預後存在顯著性差異。
顯著性差異：*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。
《c》和《d》中的紅色角矩形表示任意尺度下SGBs的豐度。
Pro和Pla分別代表Probio-M8組和安慰劑組。
『0d』、『1M』、『3M』分別為幹預前、幹預後1個月、幹預後3個月。
《原文中圖2》
3. PD患者的臨床數據與腸道菌群之間的多變量相關性
采用MaAsLin2對腸道菌群與UPDRS、心理數據《MMSE、PDSS、HAMA和HMAD》以及排便相關臨床指標之間的多變量相關性進行分析。
結果顯示MMSE、PDSS、HAMA、HAMD、UPDRS評分《圖4a、4b》、糞便硬度和自發排便次數《圖4c》與90個腸道SGB《相對豐度>0.2%；P<0.005》的七項臨床指標之間存在強相關性。
其中9種是對益生菌補充劑有特異性反應的生物標志物物種，包括Bacteroides 《B.》 intestinalis 《SGB_607》，Clostridiales sp. CAG:16《SGB_255》，Clostridium sp. CAG:628《SGB_100》，Firmicutes bacterium AM10−47《SGB_444》，Firmicutes bacterium CAG:124《SGB_261》，K. oxytoca 《SGB_027》，L. fermentum 《SGB_127》，Roseburia inulinivorans《SGB_368》和uncultured Ruminococcus sp. 《SGB_384》。
特別值得注意的是Probio-M8組的L. fermentum《SGB_127》減少，並發現它與多個臨床參數相關，與UPDRS、HAMA、HAMD-17評分顯著正相關，與MMSE評分顯著負相關《圖4a，4b》。
Klebsiella oxytoca《SGB_27》與兩種不同的臨床指標，即HAMA評分和糞便硬度呈負相關《圖4a，4c》。
圖5 帕金森患者的糞便物種水平基因組箱《SGBs》與帕金森相關症狀的臨床指標之間的相關性。
腸道菌群與《a》帕金森患者的精神狀態《以漢密爾頓焦慮量表、漢密爾頓抑鬱量表17和簡易精神狀態檢查為代表》和睡眠質量《以PDSS為代表》的相關性。
《b》帕金森患者的疾病進展《統一帕金森病分級III》。
《c》便秘相關症狀《糞便硬度和自發排便次數》。
帕金森病的差異SGBs用綠色星號標記。
『+』和『-』分別代表正相關和負相關。
《原文中圖3》
4. Probio-M8調節腸道微生物相關的神經活性模塊
本研究根據Valles-Colomer先前描述的方法，分析了腸道微生物編碼的神經活性化合物的代謝模塊。
共鑒定到48個模塊，其中類胡蘿卜素依賴酶，S-腺苷甲硫氨酸《SAM》合成，谷氨酸合成II，醋酸合成I和谷氨酸合成I是含量最多的5個代謝模塊。
為了確定Probio-M8對腸道微生物群相關神經活性化合物的特異性作用，我們分析了益生菌組和安慰劑組之間差異豐富的代謝模塊。
從29種益生菌應答型SGBs中可鑒定出30種代謝模塊《圖5a》。
攝入M8後增加了SGBs編碼模塊的多樣性，如參與色氨酸降解、GABA、短鏈脂肪酸《異戊酸、丁酸和丙酸》和次級膽汁酸生物合成，安慰劑組有著更高的SGBs編碼模塊多樣性，如參與維生素K2合成、色氨酸合成和肌醇降解。
此外，在幹預三個月後，益生菌組患者的SGBs有著更多的PUFAs合成通路。
有趣的是，與益生菌組相比，安慰劑組患者參與GABA合成的SGBs較少，但編碼GABA降解的SGBs較多《圖5a》。
5. Probio-M8促進腸道菌群生物活性代謝物的生成
利用MelonnPan預測腸道微生物的代謝物，共識別到80種代謝物，脫氧膽酰和谷氨酸是含量最高的。
Procrustes分析是一種數據降維後將多組學數據集顯示在低維空間的統計方法，在微生物組學和代謝組學研究中多被用於評價數據集之間的內聚性。
通過Procrustes分析以評估腸道微生物組與預測代謝組間的一致性，發現兩個數據集之間存在正相關的聯系《correlation=0.329，P=0.001，圖5b》。
通過PCoA分析評估患者腸道代謝組的變化，發現基於時間兩組之間無聚類現象《圖5c，5d》。
然而，益生菌組的腸道菌群結構發生了顯著變化《1個月時與基線相比，P=0.233，R=0.006；3個月時與基線相比，P=0.003，R=0.075；圖4d》，而安慰劑組《圖5c》無明顯變化。
為了確定益生菌調節的腸道微生物活性代謝物譜，我們分析了在1個月和3個月時Probio-M8組與安慰劑組之間的差異代謝物。
在益生菌幹預一個月後，隻鑒定到一種差異預測代謝物，即硬脂酰乙醇酰胺；在1個月時，益生菌組的硬脂酰乙醇酰胺含量顯著高於安慰劑組《P=0.05》。
在3個月時有著更加顯著的變化，且11個預測代謝物中都發現了這種變化。
3個月時，與安慰劑組相比，Probio-M8組二甲基精氨酸《ADMA》、膽紅素、膽酸、鵝去氧膽酸、肌酸、紅血球酸和三甲基賴氨酸的豐度顯著下降《P<0.05；圖5e》，而C20:4肉堿、膽酮、N-乙酰谷氨酸和尿膽素的豐度顯著升高。
圖6 幹預1個月和3個月後腸道代謝模塊《GMMs》和預測代謝產物的概況。
《a》在probio-M8組《Pro》和安慰劑組《Pla》之間的顯著差異物種水平基因組箱《SGBs》中選定的GMMs《與帕金森病相關的發展、病理生理和免疫相關》的分佈。
《b》在第0天《0d》、1個月《1M》和3個月《3M》時對probio-M8組和安慰劑組之間的預測微生物組和代謝組進行Procrustes分析，發現微生物組和代謝組之間存在正相關關系《correlation=0.329；P=0.001》。
《c》，《d》Probio-M8組和安慰劑組在第0天、1個月和3個月的主坐標分析《PCoA》圖和Adonis檢驗展示了預測的生物活性代謝產物的變化。
代表不同時間點的個體樣本的符號用不同的顏色表示。
采用Adonis檢驗評價組間差異。
《e》對Probio-M8輔助治療有反應的預測的差異生物活性代謝物含量的箱線圖，P<0.05被認為具有統計學意義。
箱線圖要素：中線、中位數；箱限，上、下四分位；晶須，1.5倍四分位范圍；點，離群值。
《原文中圖4》
6. Probio-M8調節PD患者的血清短鏈脂肪酸和神經遞質
為了驗證MelonnPan和Procrustes的分析結果，采用GC-MS/MS測定幹預前和幹預期間血清SCFAs和神經遞質的水平。
但是由於成本的原因，僅分析了26份血清樣本《每組隨機抽取血清13份》。
所有樣本中共識別到7種短鏈脂肪酸《包括醋酸、丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸、戊酸、庚酸》和12種神經遞質《包括乙酰膽堿、膽堿、谷氨酸、苯丙氨酸、犬尿氨酸、酪氨酸、組氨酸、精氨酸、血清素、色氨酸、3-羥基酪胺、谷氨酰胺》。
在1個月和3個月時，益生菌組患者的血清乙酸濃度顯著升高《P<0.05；圖6a，圖6b；附表9》。
在1個月時，與安慰劑組相比，益生菌組患者的血清樣品中多巴胺《3-hydroxytyramine》含量顯著升高《P=0.05；圖6c；附表9》，而谷氨酰胺、色氨酸濃度《圖6d，圖6e；附表9》顯著降低。
不幸的是，另外14種神經遞質在兩組和時間點之間並無顯著差異。
這些結果表明，Probio-M8輔助治療可調節PD患者的血清SCFAs和神經遞質。
圖7 Probio-M8組和安慰劑組的血清短鏈脂肪酸《SCFAs》和神經遞質的差異。
《a》-《e》益生菌組和安慰劑組在1個月和3個月時的血清短鏈脂肪酸和神經遞質之間的顯著性差異，誤差條代表SD；P<0.05為存在差異《具有統計學意義》。
《原文中圖5a-e》
不良事件
在試驗期間，與安慰劑組相比，益生菌組的患者未出現任何嚴重程度的不良事件，證明Probio-M8與常規藥物聯合治療帕金森的臨床安全性。
討論
本隨機雙盲對照試驗表明Probio-M8能夠顯著緩解帕金森患者的疾病嚴重程度，同時能夠改善帕金森的相關不良症狀《如睡眠質量差、精神狀態、排便等》，從而提高帕金森患者的生活質量。
疾病的改善伴隨著服用益生菌後引起的患者腸道菌群的改變。
益生菌驅動帕金森相關症狀的改善，如腹痛和腹脹緩解、佈裡斯托爾評分下降、每周自發排便次數增加、超敏C反應蛋白增加、丙二醛、谷胱甘肽及胰島素代謝下降，這與先前的報道一致；然而，據我們所知，本研究首次報道了益生菌輔助治療對帕金森患者非運動性症狀的影響，同時從宿主腸道菌群和血清代謝組的角度探討了益生菌的作用機制。
我們的研究表明，服用帕金森病藥物《芐絲肼和多巴胺激動劑》和益生菌顯著提高了患者的UPDRS-III評分，先前的研究中也報道過類似的結果。
益生菌改善帕金森相關症狀的一個機制可能是酪氨酸羥化酶活性的增加，這也是L-酪氨酸-L-多巴轉化的關鍵因素。
通過文獻檢索，我們發現隻有6項研究探究了益生菌給藥或益生菌發酵乳對帕金森患者的有益作用，其中4項研究表明益生菌的攝入提高了Bristol評分，改善了排便習慣。
與預期結果一致，我們的數據表明，Probio-M8能夠改善糞便的硬度、每周自發排便和完全排盡的次數、排便困難、排便不完全、人工輔助排便、排便次數、大便硬化次數以及PA-CQL評分。
除了便秘相關的症狀外，抑鬱、焦慮、睡眠障礙、認知障礙等非運動性症狀也會給許多帕金森患者帶來很大的痛苦。
據報道，益生菌輔助治療可通過調節腸道菌群來緩解神經系統問題或疾病的症狀，如焦慮和阿爾茨海默病。
我們之前的研究表明，攝入益生菌12周可以通過益生菌誘導的腸道菌群多樣性和功能宏基因組潛能的變化，從而緩解成年人的壓力或焦慮等相關症狀，這也表明腸道菌群及其環境對神經系統疾病的發展和嚴重程度有著重要的影響。
因此，益生菌輔助治療可作為一種具有前景的方法通過調節腸道微生物來緩解上述疾病相關問題。
在幹預過程中或幹預後，糞便微生物的多樣性和結構沒有明顯變化。
較高的腸道菌群多樣性通常被認為是一種健康的生理狀態，而較低的腸道菌群多樣性通常與不健康的條件相關，如腸易激綜合征和輕度認知障礙。
然而，在帕金森患者中糞便硬度低較為常見，已有報道表明這與物種多樣性高相關。
同時，在先前的一項為期兩年的帕金森患者的腸道菌群調查中發現不同時間點的Shannon指數和beta多樣性無顯著差異，這與我們的結果一致。
因此，益生菌驅動的腸道菌群調控似乎不是表現在微生物的多樣性和結構水平上，而在於腸道中負責特定功能的關鍵物種。
例如，雙歧桿菌一直被認為是帕金森患者的致病菌，因為它們被發現與帕金森的病理有關。
然而，在本研究中發現，益生菌幹預後動物雙歧桿菌的相對豐度顯著增加，並伴有臨床症狀的緩解，提示動物雙歧桿菌的增加可能會減輕帕金森的相關症狀。
據報道，與健康人群相比，帕金森患者的腸道菌群碳水化合物發酵和丁酸合成能力降低，蛋白水解發酵能力增加。
厚壁菌門中的一些類群是碳水化合物發酵和丁酸合成的主要分子，如丁酸弧菌和梭桿菌集群IV和XIV。
我們的研究發現攝入益生菌後，厚壁菌門《Butyricimonas sp. CAG:1、Lachnospira eligens、Clostridiales sp. CAG:26等》的SGBs增加。
益生菌幹預後，一些參與合成短鏈脂肪酸《丁酸、異戊酸、丙酸》的SGBs增加。
有研究表明，擬桿菌類是γ-氨基丁酸的生產者，它們的相對豐度與抑鬱症相關的腦信號呈負相關。
有趣的是，我們的數據顯示益生菌組有著更多的γ-氨基丁酸合成模塊編碼的SGBs；並且在Probio-M8組中發現了更多的擬桿菌屬《Bacteroides testinalis》，這與MMSE評分增加有關。
此外，我們的數據還表明，在幹預後，安慰劑組中發現了更多代表普雷沃氏菌和乳酸桿菌的SGBs。
帕金森患者的普氏菌屬顯著增加，該菌在黏液層糖蛋白代謝、腸屏障通透性、炎症等方面發揮著重要作用。
一些乳酸桿菌可產生特定的酶，在左旋多巴到達大腦之前將其轉化為多巴胺，從而降低藥物療效，增加臨床療效所需的劑量。
我們的結果表明，安慰劑組發酵乳桿菌的豐度與較差的精神狀態《特征為HAMA和HAMD得分較高；MMSE得分較低》和病情嚴重《以UPDRS得分較高為特征》顯著相關。
此外，一些神經炎症相關病原體在益生菌幹預後顯著減少，如P. distasonis、Evtepia gabavorous和K. oxytoca。
其中，P. distasonis與海馬功能呈負相關，而K. oxytoca可誘導小鼠焦慮和結腸炎，並通過產生脂多糖和腸毒素從而引起神經元凋亡。
本研究發現在帕金森患者中，K. oxytoca和糞便硬度呈顯著負相關。
因此，Probio-M8的臨床緩解作用可能與帕金森患者的特異性腸道菌群調節相關。
腸道菌群的改變伴隨著腸道代謝組的巨大變化。
計算各組預測代謝物的變化，在3個時間點《0天、1個月、3個月；P=0.008》益生菌組顯著變化，而安慰劑組無顯著變化《P=0.999》，表明Probio-M8對腸道微生物代謝物的調節作用更明顯。
先前有研究表明，脂質代謝的改變與帕金森患者的肉堿穿梭、鞘脂代謝、花生四烯酸代謝和脂肪酸生物合成有關。
我們的研究還發現益生菌驅動了脂質代謝調節，表現為糞便中預期的硬脂酰乙醇酰胺和C20:4肉堿水平升高，同時血清乙酸水平顯著升高。
硬脂酰乙醇酰胺可抑制神經酰胺轉化為鞘氨醇，而鞘氨醇已被報道為帕金森患者的神經退行性化合物。
此外，一種秀麗隱桿線蟲的帕金森模型表明，益生菌可以改變宿主鞘脂代謝，並抑制α突觸核蛋白聚集。
據報道，與健康人相比，帕金森患者的肉堿含量較低。
雙歧桿菌是由腸道中的乙酸產生的，在益生菌幹預過程中觀察到的動物雙歧桿菌豐度升高可能導致血清乙酸的增加。
血漿乙酸濃度與結腸運輸時間呈負相關，這與我們觀察到的益生菌治療增加每周自發排便次數一致。
另一類微生物神經活性代謝物氨基酸和膽汁酸也構成了沿腸腦軸的信息流。
我們的數據表明，Probio-M8組膽甾酮和N-乙酰谷氨酸的預測水平升高，而安慰劑組膽酸、鵝脫氧膽酸、三甲基賴氨酸和不對稱二甲基精氨酸顯著升高。
膽酸和鵝脫氧膽酸是精氨酸生物合成途徑的第一個中間體；不對稱二甲基精氨酸通過抑制一氧化氮合成酶來降低一氧化氮。
Faraco等人表明補充L-精氨酸可通過促進NO的產生逆轉小鼠的認知功能障礙。
膽甾酮是膽固醇的氧化產物，可由擬桿菌等細菌產生。
到目前為止，關於膽甾酮對健康的影響知之甚少，但有少量研究表明膽甾酮與新生兒的快速生長呈正相關。
此外，膽甾酮也可用於治療幽門螺桿菌感染者，但可能影響免疫系統功能。
最後，我們發現Probio-M8組血清多巴水平在1個月時升高。
多巴胺減少是帕金森病病理改變的主要原因。
人體多巴胺由L-苯丙氨酸《L-Phe》生成，先轉化為酪氨酸《Tyr》，再轉化為左旋多巴《L-dopa》，再轉化為多巴胺。
然而，隻有左旋多巴《而不是多巴胺》可以通過血腦屏障緩解帕金森的相關症狀。
Probio-M8治療一個月後血清多巴水平升高，這表明可能有更多的L-多巴進入循環系統，提示攝入Probio-M8可以提高帕金森患者處方藥物的臨床療效。
然而，這種推論還需要進一步的實驗驗證。
結論
本研究進行了為期3個月的隨機對照臨床實驗，以探討益生菌輔助治療對帕金森患者的有益作用。
研究結果表明，益生菌Probio-M8能夠改善帕金森病的嚴重程度，並且改善了患者的焦慮和抑鬱狀態。
其緩解症狀的可能機制是通過Probio-M8調節患者的腸道菌群，進一步調節宿主的脂質、短鏈脂肪酸和神經遞質代謝，從而提高患者血清多巴胺水平《圖7》。
本研究結果為治療帕金森病提供了新的選擇。
圖8 益生菌驅動調節帕金森病患者腸腦軸途徑的模型。
圖中展示了調節腸腦軸和宿主反應的關鍵益生菌驅動途徑。
UPDRS-III、MMSE、HAMA、HAMD-17、PDSS、PACQOL分別代表統一帕金森病量表III、細微精神狀態檢查量表、漢密爾頓焦慮量表、漢密爾頓抑鬱量表-17、帕金森病睡眠量表、便秘生活質量評估。
GABA和SCFAs分別代表γ-氨基丁酸和短鏈脂肪酸。
《原文中圖5f》
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41531-022-00327-6
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