肠道微生物群与帕金森以及相关影响因素(上-机理)

帕金森综合征

帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是全球增长最快的神经系统疾病之一，原因有很多，包括人口老龄化和环境影响。老年人多见，平均发病年龄为60岁左右，40岁以下起病的青年帕金森病较少见。

我国流行病学调查显示，65岁以上人群帕金森病的患病率大约是1.7%。估计全国每年新发患者数达10万以上，我国现有帕金森病患者人数近300万。大部分帕金森病患者为散发病例，仅有不到10%的患者有家族史。

帕金森病最主要的病理改变是中脑黑质多巴胺（dopamine, DA）能神经元的变性死亡，由此而引起纹状体多巴胺含量显著性减少而致病。

虽然这种神经退行性疾病目前主要由临床运动特征（运动迟缓、僵硬和静止性震颤）来定义，但非运动特征，如自主神经功能障碍、认知行为问题和睡眠障碍，大大增加了总体疾病负担。

200多年前，詹姆斯·帕金森首次正式描述帕金森病时，胃肠功能障碍被认为是帕金森病临床表现的一部分。值得注意的是，他还推测帕金森病可能起源于胃肠系统，并评论道“胃肠紊乱状态可能会导致脊髓的一部分发生病态行为”。

肠道微生物群对神经系统过程（如神经发生、髓鞘形成和小胶质细胞激活）至关重要，能够调节行为和认知，并越来越多地参与调节神经退行性疾病和神经精神疾病的易感性和进展。

帕金森发病过程中肠道和大脑之间的串扰被认为受到肠道微生物失衡（失调）以及由此引起的细菌代谢活性改变的重大影响。

本文概述了帕金森病的肠-脑轴，包括迷走神经、肠神经系统中的α-突触核蛋白、改变的肠道通透性和炎症以及肠道微生物及其代谢活动的潜在作用和相互关系。阐述了肠道相关因素（包括肠道菌群）在帕金森病治疗进展中的作用和作为治疗靶点的作用，并基于研究文献讨论了常见的一些帕金森疗法。

关键词解释

α-突触核蛋白

是一种在中枢神经系统突触前及核周表达的可溶性蛋白质，它与帕金森病的发病机制和相关功能障碍密切相关，是路易小体的主要成分。

路易小体

是以帕金森病为代表的路易体病患者脑内的特征性标志物。显微镜下为圆形粉红色均质状结构。

01

帕金森病

帕金森病的主要运动症状

▸ 震颤

震颤通常始于手或手指，其他包括手臂、腿、下巴或头部都可能出现震颤。可能会来回摩擦拇指和食指，类似弹丸滚动的震颤。手在休息时可能会颤抖。

▸ 肌肉僵硬

肌肉长时间保持收缩。尤其是在疾病的早期阶段，可能被误认为关节炎或骨科问题。

▸ 运动缓慢

随着时间的推移，帕金森病可能会让人减慢运动速度，使简单的任务变得困难且耗时。走路时步数可能会变短，可能拖着脚。可能很难从椅子上站起来。

▸ 平衡和协调受损

可能会变得弯腰，或者可能因帕金森病而出现平衡问题，有时会导致跌倒。

帕金森病的常见非运动症状

▸ 认知变化

一项研究发现，认知障碍是帕金森病常见且进展迅速的症状。在平均患有帕金森病五年且在研究开始时认知正常的参与者中，约有一半在确诊帕金森病后的六年内（约11年）出现轻度认知障碍。

少数出现轻度认知障碍的患者在五年内发展为痴呆。帕金森痴呆症患者可能有严重的记忆和思维问题，影响日常生活。

▸ 抑郁、焦虑等

可能会经历抑郁症，有时是在非常早期的阶段。

大约 40%-50% 的帕金森患者会出现抑郁症。可能还会经历其他情绪变化，例如恐惧、焦虑或失去动力等。也包括可能出现的精神病，例如幻觉或妄想。

▸ 吞咽、咀嚼和说话困难

由于吞咽缓慢，唾液可能会积聚在口腔中，导致流口水。晚期帕金森病会影响口腔中的肌肉，使咀嚼变得困难。这会导致窒息和营养不良。

▸ 排尿问题或便秘

帕金森病可能会导致膀胱问题，包括无法控制尿液或排尿困难。许多帕金森病患者出现便秘，主要是由于消化道较慢。

▸ 睡眠问题

帕金森病患者经常有睡眠问题，包括整夜频繁醒来、早起或白天想睡觉。

▸ 其他影响

其他还包括嗅觉障碍、疲劳、皮肤问题（黑色素瘤）、性功能障碍、疼痛、头晕目眩、眼睛和视力问题、体重减轻等问题。

帕金森病的早期症状

帕金森氏症的症状和进展速度因人而异。这种疾病的早期症状很微妙，并且逐渐发生。例如：

• 有些人可能会感到轻微的震颤或难以从椅子上站起来；
• 有些人书写速度慢，写出来的字看起来变小。

有时候朋友或家人可能是第一个注意到早期帕金森氏症患者的变化的人。他们可能发现患者：

• 脸缺乏表情和活力，或者手臂或腿不能正常移动。
• 帕金森病患者通常会出现帕金森步态，包括姿势前倾的倾向；步伐小而快；手臂摆动减少等。
• 症状通常始于身体的一侧，甚至始于身体一侧的一个肢体。随着疾病的进展，最终会影响到两边。当然，一侧的症状可能仍然比另一侧更严重。
• 许多帕金森病患者注意到，在经历僵硬和震颤之前，他们会出现睡眠问题、便秘、嗅觉丧失和不安腿。虽然其中一些症状也可能随着正常衰老而出现，但如果这些症状恶化或开始干扰日常生活，则要引起重视。

帕金森病的晚期症状

当疾病发展到晚期帕金森病时，症状变得更加严重且相当复杂，行动变得局限。其中包括：

• 需要助行器或轮椅才能移动
• 在日常活动中需要帮助
• 腿部僵硬，难以站立或行走
• 卧床不起
• 需要定期护理
• 经历幻觉和妄想

02

帕金森病的肠-脑轴

从1980年代帕金森病患者肠道神经系统（ENS）中发现α-突触核蛋白沉积开始，进行了尸检研究，提出突触核蛋白病起源于迷走神经背运动核（DMNV）和前嗅核，帕金森病病理学肠-脑传播的“上升解剖学理论”获得了广泛的关注。

根据这一理论，作用于肠道的损伤会触发α-突触核蛋白的错误折叠和聚集，α-突触核蛋白开始于肠上皮细胞，然后通过朊病毒样细胞间转移传播到大脑。

这些结果表明，需要进一步的研究才能得出α-突触核蛋白的肠-脑支持是否是帕金森病的关键致病步骤。

鉴于帕金森病的复杂性和异质性以及肠-脑相互作用的多方面性质，目前的观点是，这种相互作用可能在帕金森病中起作用，但在个别患者中的作用程度不同。

帕金森病理特征

• α-突触核蛋白以路易小体和路易神经突的形式聚集（统称为“路易病理学”）
• 选定脑区的神经元丢失，特别是黑质多巴胺能神经元

▸▸

在过去十年中，多项临床和临床前研究提供了帕金森病患者肠道通透性改变（“肠道渗漏”）和炎症的证据。

Toll样受体4（TLR4）信号通路可感知受损或坏死组织释放的革兰氏阴性细菌脂多糖和内源性分子，被认为在帕金森病的肠道和脑部炎症中起着至关重要的作用。

虽然研究普遍显示帕金森病患者存在肠道炎症的证据，但这些变化仅在一部分患者中明显，胃肠道通透性研究的结果也具有高度异质性。

肠道相关因素在某些但并非所有患者的神经退行性变中起着重要作用。已知炎症可导致肠屏障功能障碍，在炎症性肠病（IBD）患者中，抗肿瘤坏死因子（anti-TNF）治疗可抑制肠道炎症，使胃肠道通透性恢复正常。

然而，屏障缺陷有时可以作为疾病的早期事件发生，与炎症无关。

一些支持和反对肠道优先参与PD的证据

▸流行病学研究

支持证据：

• 便秘、胃食管反流和胃轻瘫等胃肠道症状可先于帕金森病运动症状几十年。

• 大量研究表明，完全切断迷走神经干与显著降低帕金森病的发病风险相关。

反对证据：

• 胃肠功能障碍等非运动特征可能比运动特征更早出现，因为副交感神经系统（PNS）和肠神经系统（ENS）对神经退行性变的补偿能力不如中枢神经系统（CNS）。

• 一项大型纵向研究发现迷走神经切断术后帕金森病风险没有显著降低。

▸神经病理学研究

支持证据：

• 尸检研究表明，几乎所有帕金森病患者的肠神经系统中都存在突触核细胞病变。

• 在帕金森病诊断前20年，在食道、胃、小肠和结肠的活检中检测到α-突触核蛋白沉积。

反对证据：

• 对老年人的尸检研究发现，在没有脑α-突触核蛋白参与的情况下，没有“仅肠道”路易病理学，尽管不能排除在胃肠道迅速传播或高度局限性病理学的可能性。

• 其他活检研究发现，神经健康个体的胃肠道中存在α-突触核蛋白积聚。

▸动物研究

支持证据：

• 在啮齿动物模型中已经证明，肠-脑α-突触核蛋白传递，伴有黑质多巴胺能神经变性和帕金森病样运动和非运动症状，可能与年龄有关。

• 在鱼藤酮帕金森病小鼠模型中，半迷走神经切断术阻止了α-突触核蛋白在迷走神经背侧运动核（DMNV）中的积聚以及与该方法同侧的黑质多巴胺能细胞死亡。

•暴露于胃肠道中的微生物淀粉样蛋白（CULLI）会增加老年大鼠肠道和大脑中的α-突触核蛋白病理学和炎症，以及转基因α-突触核蛋白过度表达的小鼠，并伴有相应的运动缺陷。

反对证据：

• 涉及将大量α-突触核蛋白注射到胃肠道的动物模型可能无法准确再现人类帕金森病。

• 中枢神经系统紊乱也会改变肠道功能；例如，大鼠的黑质病变导致肠道运动障碍、炎症和微生物组改变。

帕金森中的肠屏障破坏、炎症和α-synuclein聚集

半透性肠道屏障调节营养吸收，允许免疫感应，同时限制有害物质的运输。

在帕金森病中，“渗漏”的肠道允许微生物和分子（包括细菌和毒素）通过肠道上皮细胞的流量增加。表达脂多糖（LPS）的失调的肠道微生物群可以激活上皮细胞、免疫细胞和肠胶质细胞上表达的Toll样受体，并促进肠道渗漏以及肠道和脑炎症。

正如在患者结肠活检和粪便样本中观察到的那样，肠道炎症部分通过系统机制驱动疾病发病，包括细胞因子产生增加、血脑屏障破坏、炎性细胞迁移到大脑和小胶质细胞激活，最终导致神经功能障碍或丢失。

恶性循环可能发生，生物失调、通透性增高、炎症和α-突触核蛋白聚集相互延续。

这些因素的重要性和时间顺序可能因患者而异，这取决于环境影响（如影响微生物组的饮食）、衰老和宿主遗传学，导致不同的途径更容易出现功能障碍。

α-突触核蛋白参与先天性和适应性免疫

炎症环境增强了α-突触核蛋白的表达、错误折叠和聚集，进而诱导局部促炎免疫反应，从而形成促进α-突触核蛋白扩散的反馈环。

帕金森患者肠道屏障、炎症和α-突触核蛋白聚集

Tan AH, et al.,Nat Rev Neurol. 2022

值得注意的是，轴突终止于肠腔的粘膜下神经元和具有直接管腔和神经连接的肠内分泌细胞可以表达α-突触核蛋白，可能是α-突触核蛋白聚集的来源，并通过迷走神经扩散到大脑。微生物卷曲被建议在肠道中模板α-突触核蛋白聚集。

虽然肠道炎症和α-突触核蛋白表达可能是常见事件，但人们认为只有在存在其他促发因素（如宿主遗传脆弱性或衰老）时，帕金森才会发生。潜在有益的肠道代谢物的改变，如短链脂肪酸也可能在帕金森病发病中发挥作用。

帕金森病中微生物-肠-脑轴的示意图

Wang Q, et al., Brain. 2021

在肠神经系统中，肠道菌群通过释放各种信号分子来调节大脑功能，这些信号分子可能进入体循环并到达目标部位。

中枢神经系统通过自主神经系统 (ANS) 下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴在生理上支配胃肠道；反过来，肠道向大脑提供反馈以建立双向交流。

03

帕金森病患者的肠道微生物群

肠道微生物与宿主共同进化，形成复杂的互惠关系:胃肠道为其微生物群落提供滋养环境，而微生物群发挥着广泛的重要功能，影响宿主的生理机能。

在解释与疾病相关的肠道微生物组组成和功能改变时，宿主-微生物组相互作用的多维度和微生物组的个体变异是需要考虑的重要因素。

各种内在和外在因素改变了肠道微生物组，导致微生物组成的显著个体间差异。

影响肠道菌群的因素

Tan AH, et al.,Nat Rev Neurol. 2022

微生物组适应环境和宿主因素的变化并不总是产生有害后果，宿主-微生物和微生物-微生物相互作用的动力学是整个肠道微生物组成和功能的重要决定因素。

事实上，健康个体之间的微生物组成可能差异很大，但仍保持着非常相似的功能能力，这为肠道健康提供了更好的衡量标准。因此，对肠道失调的研究不仅应关注与疾病相关的微生物组成变化，还应考虑影响疾病病因、发病机制、诊断、预后和治疗的功能变化。

衰老：帕金森患者中年龄相关的肠道菌群变化

衰老是帕金森病病理生理学的一个重要因素，并对肠道微生物生态系统有重要影响。在讨论PD相关变化之前，我们先概述与年龄相关的肠道微生物组变化。

与年龄相关的肠道菌群变化可归因于肠道生理衰老(例如，黏膜变薄、屏障破坏、肠道运动能力下降和免疫衰老)、生活方式的改变(例如，饮食、生活条件和体育活动)和健康状况(例如，共病、药物和虚弱)。

关于肠道微生物群在衰老过程中发生变化详见我们之前的文章：

肠道微生物群的老化及其对宿主免疫力的影响

健康长寿的步伐永不停歇

值得注意的是，肠道菌群具有调节炎症信号和与其他器官相互作用的能力，越来越多地认为它在“炎症”中发挥着核心作用。

来自ELDERMET联盟的开拓性研究表明，老年人肠道微生物组个体间具有高度的差异性，居住在社区的老年人与居住在长期护理机构的老年人之间存在显著差异，后者的微生物组多样性和时间稳定性较差。

长期护理患者的微生物组变化也与饮食因素、营养状况受损以及炎症和虚弱标志物的增加有关。

▸ 百岁老人的肠道菌群多样性较高，有益菌富集

在寻找健康老龄化和长寿的微生物标志的过程中，对百岁老人和超级百岁老人的研究几乎无一例外地揭示出，与其他老年人和年轻人相比，他们的微生物组多样性水平很高，不同地域不同人群研究表明长寿个体会富集例如瘤胃球菌（Ruminococcaceae）和阿克曼菌（Akkermansia）在内的几个细菌类群，同时，两组shotgun宏基因组的功能分析表明，长寿人群的微生物群具有较高的碳水水化合物和脂类代谢能力，以及外源生物降解能力。

▸ 炎症变化导致菌群变化

随着年龄的增长，可能出现相关炎症，引起肠道生理和营养环境变化，这时候，能够适应炎症的肠道环境的菌群，具有竞争优势，而其他微生物可能在炎症状态下丢失。

临床证据：帕金森患者中肠道菌群多样性增加

整合了来自 11 个国家的 30 项独立病例对照 NGS 研究，几乎所有的研究都发现，帕金森病患者和对照组之间的总体肠道微生物组组成存在显著差异。

重要的是，一些研究发现了可能影响肠道微生物组的潜在混杂因素，包括年龄、饮食因素（可能受到吞咽困难或 PD 嗅觉和味觉改变的影响）、便秘、虚弱和帕金森病药物（COMT 抑制剂和左旋多巴），虽然在控制这些因素后，帕金森病患者和对照组之间的差异仍然很大，不过这些差异的影响大小是在适度范围内的。

事实上，研究方法和地理位置可以解释微生物组组成中比PD状态更大的方差比例(在18-54%之间)。与之前关于微生物多样性减少与不健康衰老之间关系的观点相反，大多数研究发现帕金森病患者与对照组相比要么没有差异，要么总体多样性增加。

帕金森病：AKK菌、双歧杆菌、乳酸杆菌增加

据报道，帕金森病患者与对照个体之间至少有42科、102属和44种细菌存在差异。然而，只有大约四分之一的研究结果在一项或多项研究中得到了重复。

帕金森病最一致的发现是阿克曼菌（Akkermansia）的丰度增加（30项研究中的14项），该属属于疣状菌科（12项研究中也发现帕金森病增加）。

其他组成特征包括双歧杆菌（Bifidobacterium）属和乳酸杆菌（lactobacillus）属的丰度增加，丁酸生产菌（Roseburia）、粪杆菌属和布劳特氏菌（Blautia）的丰度减少。

帕金森病患者在物种或亚种水平上的研究仍然很少，在两项鸟枪式宏基因组研究和一些具有较高测序分辨率的16S rRNA研究中进行了初步探索。

Akk菌增加可能的原因

阿克曼菌(Akkermansia)、双歧杆菌(Bifidobacterium)和乳酸杆菌(lactobacillus) 被广泛视为“有益”细菌，后两个属通常包含在益生菌制剂中。

它们在帕金森病含量增加的原因尚不清楚，但可能与它们在改变的肠道环境中生存的适应性更强有关。值得注意的是，Akkermansia的增多与结肠运输缓慢和体重或脂肪量低有关，这两个特征在帕金森病患者中普遍存在。

其他神经系统疾病中也有Akkermansia丰度增加的报道，包括多系统萎缩（MSA）、进行性核上性麻痹、阿尔茨海默病和多发性硬化症，表明这一特征并非帕金森病特有。

扩展阅读：Nature | AKK菌——下一代有益菌

引人注目的是，对跨越十种疾病的28项病例对照研究进行的荟萃分析发现，与疾病相关的细菌属之间存在明显的重叠，表明某些变化代表了对健康和疾病的共同反应。

菌株特异性

细菌的功能可能具有菌株特异性，同一物种的不同菌株可能产生相反的作用。因此，根据目前在属和种水平上的知识推断细菌在帕金森病中的潜在作用可能信息不足。

此外，人类肠道微生物群中的大多数基因尚不能进行功能分配，其动态转录和翻译活动尚待阐明。

在统一的人类胃肠道基因组目录中，从超过200000个人类微生物基因中鉴定出的物种中，有70%以上仍有待培养或实验鉴定，对这些物种内的菌株和功能变异性的了解仍极为有限。

至关重要的是，单一微生物分类群的作用不能在隔离中看待，但应在社区环境中考虑，考虑到具有类似代谢功能的微生物与具有对抗作用的微生物的净效应，以及微生物-微生物和微生物-宿主相互作用。

因此，使用粪便转录组学、代谢蛋白质组学和代谢组学对代表肠道菌群集体功能输出的活性细菌代谢途径和产物进行直接测量，可能比细菌分类学描述更具相关性，以便更深入地了解肠道菌群在健康和疾病中的作用。

帕金森病患者：短链脂肪酸下降

帕金森病患者粪便短链脂肪酸的水平（乙酸盐，丙酸盐，丁酸盐）一直在下降。短链脂肪酸在微生物群-肠-脑串扰中发挥关键作用，部分通过调节肠道和血-脑屏障的完整性、炎症级联、内分泌信号和神经元存活。

除了作为结肠上皮的主要基质外，实验性帕金森模型中还发现丁酸通过组蛋白脱乙酰酶抑制发挥神经保护作用，包括减轻运动损伤和多巴胺能细胞死亡。

在MSA中也发现粪便短链脂肪酸和胆碱代谢产物水平降低，表明这种情况与帕金森病之间存在共同的微生物反应。

帕金森病患者肠道微生物组和代谢物的临床相关性在后面章节关于帕金森病风险和进展中的肠道相关因素中进行了讨论。

04

动物模型：帕金森病患者中的肠道菌群失调

在几种帕金森病啮齿动物模型中已证实肠道微生物群的改变，包括：通过腹腔注射或皮下注射的神经毒素模型等，大多数研究还发现，与野生同窝鼠相比，患病啮齿动物的胃肠道（肠道运动障碍、炎症、屏障破坏和神经功能丧失）或大脑（运动功能障碍、炎症和多巴胺能细胞丧失）发生病理生理学变化。

在其中一些研究中，观察到肠道变化先于帕金森病样运动特征的出现；然而，肠道微生物对观察到的变化的贡献尚不清楚。

与帕金森病相关的菌群改变的因果关系推断

几项使用无菌小鼠（出生和饲养时未接触活微生物）、粪便微生物移植（FMT）或使用广谱抗生素治疗的研究，可以推断出与人类帕金森病相关的微生物组改变的因果关系。

与无菌ASO小鼠相比，含有复杂微生物群的ASO小鼠运动功能和便秘更差，伴有明显的神经炎症反应和脑内α-突触核蛋白沉积。

值得注意的是，帕金森病患者肠道微生物群的移植加剧了无菌ASO小鼠的运动功能障碍。有趣的是，补充短链脂肪酸（SCFA）通常被认为是有益的，与无菌ASO小鼠中的小胶质细胞激活和α-突触核蛋白聚集有关。

然而，无菌小鼠小胶质细胞缺陷的观察结果使这些发现与人类帕金森病的解释复杂化。短链脂肪酸的作用也可能取决于剂量和类型；肠道中不同短链脂肪酸浓度和比率的差异可能导致不同的健康结果。

在另一项研究中，长期口服鱼藤酮会导致常规饲养小鼠的肠道通透性增高和运动功能障碍，但在无菌小鼠中则没有。

在另外两项针对啮齿动物的研究中，抗生素治疗耗尽了肠道微生物负荷和多样性，似乎可以减轻MPTP和六羟基多巴（6-OHDA）诱导的多巴胺能神经毒性。

综上所述，这些实验模型提供了证据，证明肠道微生物的存在、组成和代谢产物在帕金森病样发病机制中具有致病或促进作用。

肠道微生物及其代谢产物的高度个人化和复杂性质使微生物组因果成分的鉴定变得复杂，这些微生物及其代谢产物可能单独发挥作用，或在微生物群中发挥增强或抵消作用。

此外，大多数研究中使用的供体数量较少，无法捕获人类肠道微生物群的广泛个体间差异。至关重要的是，未能解释宿主-微生物相互作用和内环境平衡及其在个人整个生命周期中的演变，以及饮食、生活方式、衰老和其他因素的变化，是这些实验的主要限制。

05

胃肠道相关因素对帕金森病风险影响

几项大型流行病学和临床研究将肠道疾病、肠道干预和饮食因素与随后的帕金森病发展和恶化风险联系起来。

便秘

便秘是帕金森病的典型前驱症状，20多年前发表了第一项基于社区的长期研究，证明患有这种疾病的个体患帕金森病的风险升高。

帕金森病的便秘是由一系列因素引起的，包括结肠传输缓慢和肛门直肠功能障碍。2021发表的一项研究表明，便秘的不同亚型与帕金森病的不同发病风险相关，慢传输比排便协同障碍的发病风险略高。

便秘也预示着帕金森病的恶化趋势

一项针对465名社区帕金森病患者的研究发现，患者在发病时便秘的存在和严重程度与痴呆更快进展之间存在关系。

这些患者从诊断开始就接受了长达8年的监测。严重便秘患者平均得痴呆症的时间为6.0年，而无便秘的患者则为7.5年。排便协同障碍是便秘患者排便过程中出现的一种反常肛门括约肌收缩障碍。

同样，使用来自帕金森病进展标志物倡议423名新诊断帕金森病患者的数据，这些患者接受了长达5年的监测发现，胃肠道症状的综合得分越高（肠蠕动、大便硬和失禁的频率越低），认知能力越差，轻度认知障碍和痴呆的发生率越高。

在这两项研究中，认知功能与非胃肠道自主症状无关，这表明这种关联是胃肠道系统特有的，而不是自主功能障碍本身。

帕金森病患者便秘的相关因素

在一个单独队列的3年随访研究中，基线便秘严重程度与体脂质量损失独立相关。反过来，帕金森病患者的体重减轻与营养不良、骨折、压疮和死亡的风险增加有关。

2021发表的一项粪便代谢组学研究发现，帕金森病患者的便秘严重程度与丁酸盐（一种潜在有益的SCFA）水平降低相关。

另一项初步研究发现，帕金森病和便秘患者外周血中辅助性T细胞的数量增加。这种具有强大炎症潜能的CD4+T辅助细胞亚群可由特定的肠道细菌诱导，并与帕金森病（以及炎症性肠病）的发病机制有关。

长期以来，人们推测结肠淤滞会导致细菌产物和其他毒素更多地转移到循环中；尽管这一点尚未得到令人信服的证明，但粪便稠度被认为对肠道微生物群组成有重大影响。

炎症性肠病

如上所述，炎症与帕金森病的发病机制有关，帕金森病患者的一些结肠活检和粪便结果与炎症性肠病患者相似。

迄今为止最大的一项研究调查了美国1.7亿多人的索赔数据，发现炎症性肠病患者的帕金森病发病率增加了28%。

荟萃分析表明，当分别分析克罗恩病患者和溃疡性结肠炎患者时，帕金森病风险的增加仍然显著。研究人员还发现，抗TNF疗法可以显著降低这种风险，这表明炎症性肠病的有效治疗可能会降低帕金森病的发病风险。

一项利用瑞典全国组织病理学数据库进行的研究还发现，显微镜下结肠炎（另一种慢性肠道炎症疾病）与帕金森病之间存在强烈的相关性。

遗传学研究表明，帕金森病和炎症性肠病患者（尤其是克罗恩病）的发生有共同的生物学机制。LRRK2基因中的突变是单基因（常染色体显性）帕金森病最常见的原因之一。

随后的几项研究确定了LRRK2变异体与散发性帕金森病和克罗恩病之间的关联，还报告了帕金森病和炎症性肠病的其他重叠风险位点。这些位点进一步暗示了免疫反应和微生物感应（例如，NOD2基因和HLA位点），以及溶酶体功能障碍，这是两种情况下的常见机制。

约有50个和10个基因分别与单基因炎症性肠病和帕金森病相关，但导致这两种疾病的单基因形式的罕见变异迄今尚未报道。

最后，在2022年发表的一项研究中，与无结肠炎的小鼠相比，患有结肠炎的小鼠的运动功能降低，多巴胺能神经元丢失加重，进一步支持LRRK2、结肠炎和帕金森病之间的联系。

肠易激综合征（IBS）

肠易激综合征（IBS）症状，如腹痛和肠道习惯改变，在帕金森病患者中很常见，并与粪便微生物群的变化相关。

在肠易激综合征患者身上观察到的病理生理变化，包括失调、肠道通透性增加和轻度粘膜炎症，可能会使胃肠道更容易受到帕金森病病理的影响。

肠易激综合征与帕金森病之间的关联

在一项来自台湾的全国性注册研究中，涉及约120000人，肠易激综合征与帕金森病风险增加相关。

然而，在芬兰进行的一项类似研究中，在前2年的随访中，风险显著升高，导致作者得出结论，肠易激综合征与帕金森病之间的关联可归因于反向因果关系（即帕金森病的前驱胃肠道症状被误解为肠易激综合征症状）；或检测偏差（即，对肠易激综合征症状患者进行更密切的临床监测可提高诊断帕金森病的可能性）。

韩国的一项研究包括约285000名受试者，他们接受了长达11年的监测，发现患有肠易激综合征的老年人（65岁及以上）患帕金森病的风险增加。

迄今为止最大的一项涉及瑞典170万参与者的研究发现，专家诊断肠易激综合征与帕金森病风险增加相关。

然而，在同一研究者进行的补充队列研究中，肠易激综合征的诊断基于自我报告的症状，结果没有统计学意义。因此，这种常见的肠-脑相互作用障碍（影响全球十分之一的人）与帕金森病之间的可能联系仍然没有定论。

迷走神经切断术和阑尾切除术

迷走神经

迷走神经起源于延髓，在腹腔内为胃、小肠和大肠提供副交感神经支配，直至脾曲。

在两项大型研究中，完全躯干（但非选择性）迷走神经切断术与患帕金森病的风险显著降低相关。

另一项研究分析了相同的丹麦数据库，但包含了较长时间内的大量病例，并使用了不同的编码分类和统计方法，发现躯干或其他类型的迷走神经切断术没有显著降低风险。

相互矛盾的结果可能部分归因于迷走神经切断术的混合效应：虽然这种干预可能限制α-突触核蛋白病理学从肠道向大脑的传播，但由于胆碱能抗炎途径的破坏，它也可能导致免疫稳态向促炎反应的转变。

阑尾切除术

虽然阑尾以前被认为是一个退化器官，但现在人们认识到它富含多种免疫细胞，可以影响胃肠道的炎症和自身免疫，它还充当肠道微生物组的蓄水池和调节器。

研究发现，除了迷走神经背侧运动核的密集神经支配外，阑尾在帕金森病发病机制中的可能作用还表现在该器官中大量聚集的α-突触核蛋白。

在一项研究中，发现年轻人和老年人（从婴儿到84岁）的阑尾中都有大量截短形式的α-突触核蛋白，这些截短形式的α-突触核蛋白是路易小体的主要成分，在实验模型中被证明是α-突触核蛋白聚集的有效种子，包括那些没有神经系统疾病的人，表明阑尾是α-突触核蛋白致病形式的储库。

在2021发表的一项研究中，53%的帕金森病患者和8%的对照组患者的CT扫描显示有慢性阑尾炎的病变。

一小群7名患者接受了阑尾切除术，对切除组织的组织病理学分析显示，阑尾粘膜和粘膜下层存在α-突触核蛋白聚集。

在一些研究中，阑尾切除术与帕金森病风险降低相关，但在大多数研究中，未发现任何影响，甚至风险轻度升高。

有趣的是，一项针对12名帕金森病患者的小型研究采用多组学方法研究了阑尾微生物群，发现了脂质和胆汁酸代谢紊乱的证据，包括阑尾中微生物源性（次生）胆汁酸升高5.6–18.7倍。这些胆汁酸具有毒性作用，并与肠道炎症有关。

幽门螺杆菌感染与小肠细菌过度生长

与上文所述的对帕金森病下消化道失调的理解的扩展相反，关于帕金森病上消化道失调的研究主要集中在幽门螺杆菌感染和小肠细菌过度生长（SIBO）。

有幽门螺杆菌感染史的人帕金森风险高

幽门螺杆菌感染与帕金森病之间的联系始于20世纪60年代，一项观察性研究显示，患有这种疾病的患者中消化性溃疡的发生率很高，通常在8-10年前出现帕金森症状。

一项来自台湾的研究发现，有感染史的人患帕金森病的风险增加了一倍。

来自丹麦的另一项研究发现，患者根除幽门螺杆菌的治疗史与5年或更长时间后患帕金森病的风险增加45%相关。

帕金森病患者的幽门螺杆菌感染率在不同地理区域的研究中有所不同，从呼吸和粪便抗原检测的25-33%到血清学检测的48-50%不等。这些比率与当地人口的比率相当。

帕金森患者的小肠细菌过度生长患病率范围广

小肠细菌过度生长可作为幽门螺杆菌诱导的胃酸过少的后遗症；其他原因包括使用质子泵抑制剂、小肠运动障碍和免疫反应受损。

研究发现，帕金森病患者的小肠细菌过度生长患病率范围广泛（25–67%），这可能是由于研究参与者的异质性和呼吸测试协议，这些协议提供了小肠细菌过度生长的间接评估，准确性有限。

幽门螺杆菌感染和小肠细菌过度生长均与更严重的运动严重性和更严重的运动反应并发症（延迟和缩短时间）相关。

致病原理

幽门螺杆菌感染和小肠细菌过度生长可能通过降低左旋多巴的生物利用度，或通过诱导慢性外周炎症状态来加剧神经退行性变过程，从而导致帕金森病患者的运动功能障碍。

例如，幽门螺杆菌诱导的细胞毒素可以改变宿主的免疫反应并触发大量促炎物质的释放，这可能导致血脑屏障的破坏、小胶质细胞的激活，最终导致神经元损伤和死亡。

在一项小型研究中，幽门螺杆菌阳性的帕金森病患者被发现对神经功能至关重要的蛋白质的自身抗体水平升高，包括核因子I亚型A、血小板衍生生长因子B和真核翻译起始因子4A3。

另一方面，肠道运动障碍（以及更普遍的自主神经功能障碍）可能是严重帕金森病的表现，并可能导致小肠细菌过度生长，导致观察到这些疾病之间的关联。

肠道微生物组和代谢物

几项研究调查了肠道微生态系统与帕金森病风险或前驱症状之间的关系，包括睡眠行为障碍（RBD），它可能在 PD 运动诊断之前 20 年或更长时间。

肠道菌群

对来自德国和日本的队列（包括46名特发性睡眠行为障碍（RBD）患者、223名帕金森病患者和137名对照个体）进行的荟萃分析表明，睡眠行为障碍患者与帕金森病患者具有不同的微生物成分，尽管观察到一些重叠（例如，两种情况下Akkermansia的丰度增加）。

有趣的是，与对照组相比，在一小群睡眠行为障碍患者中，产生短链脂肪酸的细菌数量并没有减少，

作者认为短链脂肪酸可能在孤立性快速眼动睡眠行为障碍向帕金森病的转化中发挥作用。同时，在包括666名个体的大趋势队列研究中，一些帕金森病的风险或前驱标记物与微生物组组成的改变相关，尽管其影响很小。

如上所述，病例对照研究已经确定了帕金森患者中存在大量差异丰富的菌群。然而，在单独的研究中，只有少数与运动特征（MDS-UPDRS评分、运动反应并发症或姿势不稳定和步态困难（PIGD）表型）或非运动特征（认知、抑郁、焦虑或便秘）相关。

在一项研究中，肠杆菌科细菌的丰度与更严重的运动表型相关，这与大肠杆菌通过产生脂多糖和卷曲菌毛在帕金森病发病机制中的可能作用有关。

纵向研究的结果也不一致。在25名新发PD患者的3年随访研究中，更快的PD运动进展（使用Hoehn和Yahr评分量表或UPDRS测量）与较低的基线Roseburia丰度相关；在36名PD189患者的2年随访研究中，使用19种细菌分类群的定量PCR，与双歧杆菌和Atopobium 的基线丰度相关。

短链脂肪酸

帕金森病患者肠道微生物群衍生代谢的临床研究仍然很少。低水平的粪便丁酸盐与较差的认知功能和步态困难评分以及更早出现运动和非运动症状相关，而低水平的粪便乙酸盐与低BMI和排便频率降低相关。

帕金森病患者的血浆乙酸盐和丙酸盐水平高于对照组。一些研究人员推测，由于肠道屏障破坏和结肠上皮细胞对肠道短链脂肪酸的利用或清除减少，肠道短链脂肪酸会泄漏到体循环中。

血浆丙酸水平与运动严重程度呈负相关，这与短链脂肪酸对帕金森病有益的总体临床趋势一致。

氧化三甲胺（TMAO）

另一种对帕金森病越来越感兴趣的肠道代谢物是氧化三甲胺（TMAO），根据实验研究，氧化三甲胺可以通过促进正确的蛋白质折叠和防止病理性不溶性纤维的形成来防止神经变性。

如上所述，一些研究发现帕金森病患者粪便和血浆样本中的氧化三甲胺水平均降低，尽管其他研究发现帕金森病患者的血浆氧化三甲胺水平高于对照组。血浆氧化三甲胺水平与帕金森病进展之间的相关性也得到了相互矛盾的结果。

饮食

饮食是决定微生物组成和功能的关键因素。肠道微生物将摄入的营养物质用于基本的生物过程，反过来，它们的代谢产物被认为对人类健康有重要影响。

尽管每种主要的宏量营养素和微量营养素都能改变肠道微生物群，但为大肠微生物提供主要能量来源的不可消化碳水化合物（例如纤维和抗性淀粉）在饮食-微生物群相互作用中发挥着特别突出的作用。

这些聚糖的低消耗与微生物多样性降低、短链脂肪酸产量减少以及肠道微生物对粘液的觅食增加有关，导致肠道屏障完整性中断。

许多研究调查了帕金森病风险与饮食成分（包括大量营养素、微量营养素、特定食物和饮食模式）之间的关系。

饮食与帕金森病风险和进展

Tan AH, et al.,Nat Rev Neurol. 2022

研究结果往往相互矛盾，前瞻性研究和病例对照研究之间存在差异。虽然前瞻性研究比病例对照研究更好地确定饮食和疾病之间的因果关系，但它们不能完全消除反向因果关系，即患者因疾病早期迹象改变饮食习惯。

此外，病例对照研究受到选择和饮食回忆偏差的限制。然而，令人惊讶的是，咖啡因研究的结果具有显著的可重复性，这使得咖啡因成为最能降低帕金森病风险的环境暴露之一。

地中海饮食

近年来，地中海饮食已成为一种潜在的“健康”饮食模式，与降低慢性病（包括帕金森病）的风险相关，以及几项前瞻性研究中的总体死亡率减低。

这种饮食通常包括相对较高的水果、蔬菜、全谷物和不饱和脂肪的摄入量，相对较低的肉类（包括家禽）和乳制品的摄入量，以及适度的酒精摄入。

据推测，地中海饮食的有益健康效应部分是通过保护机体免受氧化应激和炎症的影响，以及通过肠道微生物代谢产物改善宿主代谢的调节来实现的。

与其他慢性病一样，大量研究与缺乏减少帕金森病发展或进展的决定性饮食建议之间仍存在明显差距。对饮食化合物反应的个体间差异，可能源于肠道微生物群和宿主基因组成的差异，进一步使饮食与疾病之间的关联复杂化，基于人群的研究结果可能对个别病例的普遍性有限。帕金森的饮食干预研究仍处于起步阶段，将在后面的治疗策略部分进行讨论。

宿主遗传因素

前面介绍了LRRK2基因、帕金森病和炎症性肠病之间相互关系的概念。LRRK2蛋白在免疫细胞中高度表达，并在接触微生物病原体后上调。

与克罗恩病患者的非炎症结肠组织相比，炎症结肠组织中检测到更高水平的LRRK2，与匹配对照组相比，散发性帕金森病患者的外周免疫（血单个核）细胞中检测到更高水平的LRRK2。

LRRK2过度表达也显示出增加结肠炎的严重程度，因此，LRRK2被认为在一定程度上通过介导肠道中的异常炎症反应参与帕金森病的发病机制。然而，其他作者推测，通过增强肠道细菌清除和减轻肠道炎症，增加LRRK2激酶活性会产生有益的效果。

免疫细胞中高水平的LRRK2是否对帕金森病产生保护作用或有害作用，目前尚不清楚。

就动物模型而言，缺乏PTEN基因诱导的假定激酶1（PINK1）的小鼠的肠道革兰氏阴性细菌感染，该激酶参与线粒体内环境平衡，并由帕金森病的某些单基因形式突变的基因编码，触发外周和大脑中自反应性线粒体特异性细胞毒性CD8+T细胞的产生，导致纹状体多巴胺能丧失和运动障碍。

（未完见下篇）