欢迎大家。首先，我要感谢组织者今天让我机会与大家分享《微生物组在帕金森病发病机制中的作用》。大家可能已经知道，这是帕金森病研究领域的一个新兴话题。我想基于卢森堡帕金森病队列的相关研究，向各位介绍我们获得的部分研究成果。

首先，我们已经逐渐意识到肠道和大脑之间的联系越来越紧密，正如我们所预期的那样。这样的联系不仅是通过血管系统，因为我们具有连接肠道和大脑的血液循环，而且还通过迷走神经将脑干与部分肠道连接起来，形成直接的神经连接。我认为意识到这一点是很重要，因为这将有利于我们围绕肠道微生物组与其分泌的代谢物、营养素以及可能干扰中枢神经系统功能的致病蛋白和细胞因子展开交流。

和帕金森病特别有关的是，我们应该意识到胃肠系统功能障碍也是很常见的，詹姆斯·帕金森本人在对帕金森病的首次描述中甚至都已提到过。他提到说帕金森病会对结肠肌肉产生影响，还提到患者会出现吞咽困难，并且肠功能也会出现问题。他将便秘描述为帕金森病的一大突出特征，而众所周知，这是我们目前都已意识到的症状。

同时，有许多临床研究验证了胃肠功能障碍在帕金森病中的作用。大家能在这里看到一些示例，例如，有研究观察到帕金森病会出现小肠扩张，甚至部分肠胃症状会早于帕金森病二十年发生。我认为这些研究结论很重要，特别是和便秘有关的研究，我们经常观察到便秘症状可能在帕金森病的运动症状出现几十年之前便发生。

同时，越来越多的证据表明，存活于肠道中的细菌及微生物组确实影响了帕金森病的产生。已经有学者基于粪便样本并且使用了不同的方法开展了相关研究，而我稍后会具体谈到这些研究技术。它们表明，帕金森病会造成特定的肠道菌群变化。在一些研究中，它甚至还与鼻腔微生物组有关。还有研究表明，这些微生物组和帕金森病的前驱期有关联，还有发生所谓的“快速眼动睡眠行为障碍”。

因此，所有这些概念都非常符合我们目前对帕金森病发病机理的看法，因为我们越来越意识到这是一种渐进的突触核蛋白病，其病理蛋白聚集的关键步骤可以在低位脑干中观察到，并且随着帕金森病从临床前阶段发展到临床阶段，还会影响到大脑中部区域和黑质致密部，即多巴胺能神经元所在的位置，最后如果在帕金森病晚期发生痴呆或认知障碍，还会出现皮层受累的情况。

因此，对于帕金森病在大脑低位区域的发病，带出了这样一个观点，即α-突触核蛋白的“朊病毒样扩散”可能始于外周神经。正如我之前提到的，确实有证据表明迷走神经（第十颅神经）参与其中，因为其在肠道和中枢神经系统之间提供了解剖学上的联系。

在这里，我想向大家展示α-突触核蛋白病的关键蛋白。作为帕金森病路易体的主要组成部分，α-突触核蛋白已经在肠道系统的细胞中聚集，大家可以看到造成了十二指肠的染色。大家在这里可以看到有肠内分泌细胞存在，并且与含α-突触核蛋白的肠神经细胞比较相像。因此，肠神经系统已经显示出病理性的α-突触核蛋白聚集，而大家可以想象这可能会通过迷走神经直接传播到脑干。因此异常的蛋白质聚集不始于大脑，而可能是在外周神经便开始了。

确实，也有早期相关证据。大家现在看到的是上世纪80年代的一项研究，其表明帕金森病患者的神经丛神经节细胞中便存在路易体。这是非常重要的结论，认识到帕金森病的经典致病性特征已经可以在肠溶性水平上观察到，并且根据我向各位展示的解剖学联系，可以预期迷走神经切断术会对帕金森病的发病风险产生影响。已有多项研究表明，迷走神经切断术可以降低后期发展帕金森病的风险，因为早期病理步骤可能发生在肠道中，然后转化为运动性帕金森病，一种基于中枢神经的神经退行性疾病。

与之类似的另一项有意思的研究表明，阑尾切除术可降低高达25%的帕金森病患病风险。因此，显然还有一些α-突触核蛋白病的好发部位可能在帕金森病的发病中发挥作用，如果切除了此类好发部位，可能会降低这种α-突触核蛋白病的发病风险。

现在回过头来讨论微生物组的作用，其最近被发现可能会对帕金森病的发病产生影响。之前已经进行了许多研究，而我们的论文对这些研究进行了复核，并将不同的结论整理到一个表格中。我认为非常有意思的是，即使整理到一起的样本量差异很大，范围从14位患者到190多位患者，研究方法上也有不同，比如霰弹枪定序法和16s rRNA基因测序法，但我们还是观察到了一些一致的特性。这也是我稍后还要提及的内容。但是我想向大家展示，与健康对照相比，帕金森病患者体内的细菌亚种，比如普雷沃氏菌科，似乎一直在减少，还有其他细菌亚种，例如阿克曼氏菌属的疣微菌则会在帕金森病患者体内通常有所增加。

在我们的研究中，我们可以参考卢森堡建立的全国性帕金森病患者队列。该项目于2015年启动，而我们现在处于第二个资助期，该资助期将持续到2023年。通过这个项目，我们能够与卢森堡的不同研究机构和诊所共同努力，为帕金森病的早期诊断和更佳治疗做出贡献。

如果大家想阅读这项帕金森病的国家研究设计，可以同时在网上找到我们已经发表的论文。这个项目重要的一点在于我们采用了单中心、纵向队列法，邀请了800多名典型和非典型帕金森病患者以及800名对照。我们一直在跟踪他们，目前已经对他们进行了为期六年的年度访问。这些访问会涉及特有的临床表现，但最重要的是还包括生物采样，我要特别说的是，我们也在进行粪便采样。因此，我们可以将相关资料称为带有生物样本的临床数据，在这个项目中就是和微生物群落有关的粪便数据信息。我们的研究位于全球7％的最大队列中，因此我们也对在未来与其他伙伴开展合作非常感兴趣。

我们研究中的微生物分析数据最近已公开发表。我想借此机会带大家浏览一下这些数据，帮助我们进一步了解微生物组将会如何影响受试者对于帕金森病的表现。

我们的初步分析包括了147位帕金森病患者和162位对照样本。大家可以看到他们的年龄和性别进行过匹配。帕金森病患者具有帕金森病的典型特征，并且非运动症状更为频繁。他们都在服药，并且我们现在向他们收集粪便样本 ，并对他们进行16s rRNA基因测序，然后帮们将这些数据输入到Federico Baldini搭建的COBRA代谢模型中，再请Johannes Hertel提供进一步的支持来分析微生物组中的化合物成分。

我们获得了一个非常有意思的发现。我们对粪便样本中的重要菌属进行了调查，发现与对照样本相比，帕金森病患者粪便中的阿克曼氏菌数量显著增加。

这个结论大家都应该还记得，对吧？在与微生物组和帕金森病有关的不同研究中，这一特征似乎高度一致。我们也发现了帕金森病患者体内的普雷沃氏菌数量在减少，而这一现象在之前也提到过。这个研究对我们来说很有意义，因为我们掌握了所有可用的临床数据，来研究相关细菌数量变化与疾病进展之间的关系。如果帕金森病越到后期，那患者体内的普雷沃氏菌就越少。而UPDRS III的评估则反映出细菌数量与帕金森病的运动症状呈负相关。还有一个有意思的地方，在我们的研究中，这种情况主要体现在女性患者身上。与健康对照组相比，女性帕金森病患者体内的普雷沃氏菌数量要少许多。

下一步，我们将所有采集到的数据，即所有个体样本的微生物组概况，用于查找代谢后果，并在个人层面上进行代谢建模并进行集成分析，目的是定义分泌谱以及预期将由不同微生物组产生的化合物。

通过这一研究方法，我们可以预测129种微生物代谢产物的潜在分泌所得。如前所述，这是一种基于个体样本的研究方法，即基于个体的肠道指征以及不同的微生物组。然后，我们将其用于人类肠道微生物的基因组规模代谢重建。

有意思的是，在帕金森病患者体内占极高比例的阿克曼氏菌对代谢产物的产生影响最大。因此，阿克曼氏菌促进了我在这里提到的八种化合物的代谢。有趣的是，它的丰度已经解释了各自25%的差异。大家可以看到，患者体内的转硫代谢也与硫化氢和L-蛋氨酸有关，这个我也想稍后再讲。

这篇论文概述了我现在正在想大家展示的数据。如果大家现在对每个个体样本微生物群落进行新陈代谢分析，并诱导出典型的欧洲饮食以进行建模，那将是一件很有趣的研究。我们通过研究已经确定了四个重要的分泌特征，即使经过多次测试也是如此。我想再次指出的是，大家也看到了患者体内转硫代谢产物的增加。我们在这里引入了来自另一项研究的数据，该研究使用宏基因组学方法对不同菌种进行了评估，但结论也是相似的，在帕金森病患者体内，阿克曼氏菌比例极高而普雷沃氏菌比例极低。

我认为这是一个非常有意思的发现，因为我们现在使用的是一个独立样本队列，然后还同Brit Mollenhauer合作，引入了来自DeNoPa队列的数据。这让我们可以研究哪些代谢产物与蛋氨酸和半胱氨酸的相互转化有关，并且我们真的在帕金森病患者和对照样本之间的纵向轨迹上发现，患者体内的转硫代谢不仅是由阿克曼氏菌驱动硫代谢，同时也是由另一种细菌推动的，我稍后会和大家谈到。

我们的研究中出现了一个统一的结论，那就是帕金森病患者体内的微生物组发生了变化，而这种变化可能通过代谢反应进而导致神经退行性变。

而且我们观察到了一种转硫代谢的恶性循环，这也与牛磺酸降解为牛磺酸结合型胆汁酸。有趣的是，这一疾病特征在最近一项研究中也得到了再次确认。该研究表明肠道菌群失调确实与胆汁酸偏高有关。并且大家可以看到，在这种情况下，这些继发性胆汁酸的增加也促进了促炎性应激，这是基于帕金森病患者体内肠道菌群得出的研究结论。

现在问题来了。微生物组失衡和代谢失调和帕金森病的整体发病过程有着怎样的关联？我们的猜想是，炎症在这一过程中起着重要作用，因为肠道菌群不仅会刺激免疫能力，而且还可能表明微生物组可以在帕金森病小鼠模型中促进运动症状的发展，一大特征就是帕金森病关键蛋白α-突触核蛋白的比例过高。

基于这样的研究背景，由卢森堡健康研究所引领的一项研究也得出了非常值得关注的结论。该研究可能表明，在喂食不同饲料的小鼠实验组中，一组喂食富含纤维的饲料，另一组喂食无纤维的饲料，不同的饲料可能导致如图所示的肠道黏膜受损。

如果摄入无纤维饮食，样本的肠道黏液受损情况会更严重，就微生物组的干预功能而言，肠道中的保护层可能会更少。有意思的是，这种肠道中缺乏保护性黏液的现象，实际上和阿克曼氏菌数量增加有关。大家可以看到发生在另一组喂食无纤维的饲料的小鼠身上，因此这意味着由阿克曼氏菌数量增加和普雷沃氏菌数量减少引发的炎症过程可能会导致随后的与突触核蛋白聚集有关的应激反应，以及病理性蛋白质聚集物的连续传播。

现在进入结论部分。我希望大家已经看到了帕金森病患者粪便中的微生物成分是具有明显特征的。患者体内的阿克曼氏菌数量增加，而普雷沃氏菌数量减少，这是相当重要的发现。同时，帕金森病患者体内的嗜酸性白细胞增多症水平增加，并且与赫-雅(Heohn-Yahr)分级相关，也就是与病情的进展程度相关。

有意思的是，因为阿克曼氏菌似乎参与了传硫代谢，大家可以看到蛋氨酸水平和继发性胆汁酸水平的增加，而这本身就会导致炎症。

此外，我们观察到微生物组成的差异也转化为不同的微生物组代谢。从我们的研究中，大家至少可以看到来自阿克曼氏菌的重大影响。我之前向大家展示过阿克曼氏菌，而这一菌属也会影响肠道中保护性黏液层的降解，而转硫代谢的变化似乎与继发性胆汁酸水平的增加有关，而后者本身会维持炎症过程。

有意思的是，我们在微生物组数据集中观察到的类似趋势以及通过代谢建模从某些微生物组的存在中计算出的趋势，可在Brit Mollenhauer主持的DeNoPa队列被重复，而该队列研究也涉及血液代谢组学。因此，这至少说明化合物向血液循环中的交换过程似乎是可追踪的。

最后，我要感谢大家的聆听与关注。我也想借此机会邀请对帕金森病、相关遗传学和流行病学研究感兴趣的同仁参加帕金森病联盟组织的下一次遗传学和流行病学会议。我们将携手鄂木斯克合作伙伴于今年秋季在俄罗斯召开此次线上线下共同会议。再次感谢大家！