Introducción

La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno multisistémico progresivo. El microbioma intestinal (MI) de los pacientes con EP es diferente al de los sujetos sanos. Algunos estudios afirman que la alteración en el MI está relacionada con la gravedad y la progresión de la EP. Además, microorganismos específicos, como Lactobacillus y Enterococcus faecalis, pueden afectar el metabolismo de la levodopa. Del mismo modo, los tratamientos para la EP pueden influir en el MI. En consecuencia, el MI se ha propuesto como un biomarcador para diagnosticar la enfermedad de manera temprana, distinguir la EP de otros síndromes parkinsonianos, monitorear la respuesta al tratamiento y analizar la progresión de la EP. No obstante, pocos estudios han analizado las características crónicas del MI en la EP y cómo este influye en la progresión de la enfermedad y la respuesta al tratamiento.

Los objetivos de la presente investigación fueron caracterizar los cambios longitudinales del MI en una cohorte de pacientes con EP y controles del entorno familiar durante un año, evaluar si la caracterización de los perfiles de MI puede predecir la progresión de la EP, y analizar la composición del MI durante un año después del inicio de terapias asistidas por dispositivos (TAD).

Métodos

El presente estudio fue realizado en Australia entre junio de 2018 y junio de 2019. Se incluyeron pacientes mayores de 18 años con EP diagnosticada por un especialista, sobre la base de los UK Parkinson’s Disease Society Brain Bank Diagnostic Criteria, y controles del entorno familiar (cónyuge o pariente cercano que resida en el mismo hogar, con hábitos alimentarios similares a los del paciente con EP, y mayores 18 años). Además, se incluyó otra cohorte de pacientes con EP que iniciaron TAD. Todos los participantes completaron cuestionarios clínicos validados y proporcionaron muestras de heces y sangre durante un año, en puntos de tiempo de 0, 6 y 12 meses. Los pacientes con EP que iniciaron TAD (estimulación cerebral profunda o gel intestinal de levodopa-carbidopa) proporcionaron, además, una muestra de heces 2 semanas antes del inicio de la terapia. Las muestras de heces se evaluaron de acuerdo con la Bristol Stool Scale (BBS). En las muestras de sangre se evaluó la función hepática, incluida la albúmina, los perfiles de lípidos, la tasa de sedimentación de eritrocitos y la proteína C-reactiva. Se recopiló información sobre factores sociodemográficos, estilo de vida, abordaje clínico y comorbilidades de todos los participantes. Además, se registró la frecuencia de alimentos, los síntomas gastrointestinales superiores, la gravedad del estreñimiento y la motilidad intestinal, la calidad de vida, la gravedad del dolor crónico, los síntomas motores y no motores, la actividad física, el estado de ánimo y la función cognitiva. La función motora se analizó de acuerdo con los criterios de la Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale – Part III (MDS-UPDRS III). El fenotipo de EP (temblor dominante o rígido acinético) se determinó utilizando las pautas de la Movement Disorder Society. Los medicamentos se compararon mediante cálculos de la dosis equivalente de levodopa (DEL) diaria. El progreso de la enfermedad (más rápido o más lento) se definió sobre la base del puntaje de la MDS-UPDRS III y de la DEL durante el período de 12 meses. De las muestras de heces se extrajo el ADN fecal y se secuenció el ARN ribosomal 16S. Se realizaron comparaciones estadísticas entre los grupos y dentro del grupo de pacientes con EP. En el MI se calculó la diversidad alfa y beta. Para evaluar la importancia de la diversidad beta entre tratamientos o intervalos de tiempo, se utilizó un modelo de análisis de varianza multivariada permutacional. Se construyó una transformación logarítmica central combinada con un modelo de máquina de vectores de soporte, para predecir pacientes con EP que progresan más rápido, usando microbiota y covariables clínicas en diferentes niveles taxonómicos. Además, se construyó un modelo de clasificación en dos etapas con los datos de ingesta de macronutrientes y los perfiles de microbiota.

Resultados

Se incluyeron 74 pacientes (58.1% varones; promedio de edad de 67.2 años) con EP bajo tratamiento y 74 controles del entorno familiar (32.4% varones; promedio de edad de 62.4 años). Además, se evaluaron por separado 19 pacientes con EP que iniciaron TAD (9 con estimulación cerebral profunda y 10 con gel intestinal de levodopa-carbidopa).

De la cohorte longitudinal combinada (EP y controles del entorno familiar), el 80% de los participantes estaban casados y se identificaron como descendientes de caucásicos. Dentro de la cohorte de pacientes con EP bajo tratamiento, se identificaron 39 individuos con EP de progresión más rápida y 40 sujetos con enfermedad de progresión más lenta. Los pacientes con EP de progresión más rápida eran más jóvenes que aquellos con enfermedad de progresión más lenta, sin diferencias de sexo entre los grupos. No se observaron diferencias tampoco en la duración de la enfermedad, ni en el índice de masa corporal, la calidad de vida o la prevalencia de estreñimiento. En comparación con los sujetos con enfermedad de progreso más lento, los pacientes con enfermedad de progreso más rápido tenían un puntaje de la MDS-UPDRS-III más bajo al inicio del estudio, aunque demostraron un aumento significativamente mayor en sus puntajes de gravedad motora y requirieron mayor aumento de DEL durante el intervalo de 12 meses.

En comparación con los controles del entorno familiar, los sujetos con EP bajo tratamiento presentaban mayor prevalencia y gravedad de estreñimiento, así como de síntomas gastrointestinales, heces más duras, actividad física reducida, depresión más prevalente y más grave, mayores proporciones de deterioro cognitivo y una calidad de vida más baja.

Los resultados de los análisis de sangre estuvieron dentro del rango saludable esperado en ambos grupos. La ingesta de macronutrientes no difirió significativamente entre los grupos de EP y de controles del entorno familiar, con la excepción de que los pacientes con EP informaron una ingesta significativamente mayor de carbohidratos y azúcar.

Dentro de la cohorte de EP, la media de edad en el momento del diagnóstico fue de 58.8 años, con una media de duración de la enfermedad de 8.6 años. Un tercio de todos los pacientes con EP tenían un fenotipo rígido acinético o dominante de temblor. El 74.4% de los sujetos con EP refería hiposmia. La media de la DEL fue de 796.7 mg. El 89.2% de los pacientes utilizó levodopa oral.

En el análisis del MI, se observaron diferencias de abundancia relativa estadísticamente significativas entre los sujetos con EP y los controles del entorno familiar a nivel taxonómico de género (p < 0.01), familia (p < 0.01), orden (p < 0.01) y filo (p = 0.03) en los tres intervalos de tiempo. Se observó una diferencia en la diversidad alfa y beta entre las cohortes EP y controles del entorno familiar al inicio del estudio, y a los 6 y 12 meses. Las variaciones en la diversidad beta entre las dos cohortes sugerían un efecto del MI relacionado con la enfermedad, en lugar de un efecto geográfico o de hogar. En comparación con los controles del entorno familiar, se observó una subrrepresentación persistente de los géneros Butyricicoccus y Fusicatenibacter, los del grupo Lachnospiraceae ND3007 y Erysipelotrichaceae UCG-003; así como una sobrerrepresentación de Lactobacillaceae y una subrrepresentación de Butyricicoccaceae a nivel de familia en los tres intervalos de tiempo en los pacientes con EP. Esto significa un MI persistentemente alterado en pacientes con EP. El grupo de EP de progreso más rápido, en comparación con el más lento, tenía diferentes composiciones de MI, pero estas diferencias aparentes no se mantuvieron durante los tres intervalos de tiempo. El género Barnesiella pareció estar subrrepresentado en pacientes con EP de progresión más rápida, al inicio y a los 12 meses. El modelado predictivo de dos etapas construido que integra la abundancia de microbiota y los perfiles nutricionales, mejoró la capacidad predictiva para definir la progresión de la EP (cambio en el área bajo la curva de 0.58 a 0.64) al considerar solo el nivel de resolución taxonómico de la variante de secuencia de amplicones.

Entre los pacientes con EP que iniciaron estimulación cerebral profunda o gel intestinal con levodopa-carbidopa, la abundancia relativa de taxones bacterianos fue generalmente similar en todos los puntos temporales de muestreo, aunque se observaron diferencias estadísticamente significativas en la abundancia relativa a nivel de género y familia. La diversidad alfa entre estos grupos fue similar, pero no la diversidad beta. Dentro de la cohorte de estimulación cerebral profunda, se observó una sobrerrepresentación persistente de Prevotella en los puntos de tiempo de 6 y 12 meses después del inicio de la terapia, mientras que la cohorte de gel intestinal con levodopa-carbidopa no demostró un cambio taxonómico claramente persistente en los intervalos de 6 y 12 meses. Sin embargo, se registró una tendencia de sobrerrepresentación de Roseburia para el intervalo t: 0 a t: 12, aunque sin alcanzar significación estadística (p = 0.051). Entre estas cohortes, solo se observó una representación excesiva del género Bacillus durante el intervalo t: 0 a t: 12, lo que implica efectos individualizados de cada TAD en el MI.

Discusión

El presente estudio demostró que existe una diferencia persistente en la representación de taxones indicadores múltiples entre pacientes con EP y controles del entorno familiar a lo largo del tiempo. El uso de un enfoque de modelado de clases latentes apoyó el potencial de las pruebas predictivas de la progresión de la EP, si también se tiene en cuenta la dieta. Además, los impactos del MI al iniciar TAD diferían en respuesta a la exposición a TAD a corto y largo plazo. La subrrepresentación de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta en pacientes con EP, en comparación con los controles del entorno familiar, se mantuvo a lo largo de un año. Esto sugiere que existen perfiles de MI asociados con la enfermedad en pacientes con EP, y que se justifica la exploración del MI como biomarcador para la progresión de la enfermedad. Los ácidos grasos de cadena corta tienen un papel importante en el mantenimiento de la integridad del epitelio colónico, y pueden estar implicados en la progresión de la EP. La alteración del MI puede, en sí misma, provocar síntomas que se observan en pacientes con EP. El MI podría servir para seleccionar la terapia adecuada, así como para medir la respuesta a la enfermedad y las complicaciones vinculadas, como las fluctuaciones motoras tempranas en pacientes con EP. La incorporación de datos nutricionales, específicamente la contribución de las proteínas a la ingesta total de energía, mejoró la asociación entre la progresión de la EP y el MI.

Conclusiones

Los pacientes con EP presentan alteraciones persistentes y significativas de la abundancia del MI, en comparación con los controles del entorno familiar, lo que respalda el papel de los microorganismos proinflamatorios y degradadores de moco sobrerrepresentados, que pueden aumentar la permeabilidad de la barrera intestinal y causar fugas intestinales. Los pacientes con EP presentan una subrrepresentación persistente de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta conocidas, particularmente aquellas con un potencial de producción butirogénico. La incorporación de datos nutricionales a los modelos predictivos del progreso de la EP, específicamente la contribución de las proteínas a la ingesta total de energía, puede mejorar la capacidad para identificar pacientes con enfermedad de progreso más rápido. La alteraciones que provoca la TAD, tanto a corto como a largo plazo, en el MI deben examinarse más en profundidad.