帕金森病轻度认知障碍患者脑结构网络改变与肠道菌群的关系

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2024.24.002

Abstract

Abstract:

Objective To investigate the relationship between brain structural networks and gut microbiota in patients with mild cognitive impairment associated with Parkinson's disease （PD-MCI）， and the impact on cognitive function by neuroimaging and intestinal microbiology techniques. Methods 29 cases of patients with PD-MCI and 17 cases of PD patients with normal cognitive function （PD-NC） were enrolled. MRI T1-weighted and diffusion tensor imaging were collected for graph theory analysis， and fecal samples were analyzed using 16s DNA sequencing. Partial correlation analysis assessed relationships among differential bacteria， structural network properties， and cognitive scale scores， finally followed by mediation effect analysis. Results In PD patients， the abundance of Prevotellaceae， Alloprevotella， and UCG-10 bacteria was positively correlated with language and memory cognitive domains， while the abundance of UCG-010 showed a negative correlation with executive function. Additionally， the gut microbiota also was associated with several distinct brain structural network node characteristics. Mediation analysis indicated that Prevotellaceae's effect on logical memory was mediated by the node degree in the right opercular inferior frontal gyrus （IE = 0.074，95%CI：0.21 ~ 0.001，P = 0.046）. Conclusions PD-MCI patients showed distinct gut microbiota and brain network features compared to PD-NC patients. The association and the mediation analysis of gut microbiota with brain networks and cognitive impairment suggests a role for Prevotellaceae in brain network alterations related to MCI， highlighting the gut-brain axis's potential influence on cognition.

Key words: Parkinson's disease, mild cognitive impairment, brain structural network analysis, gut microbiota

CLC Number:

R742.5

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Figures/Tables 6

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项目	PD-NC组（n = 17）	PD-MCI组（n = 29）	P值
性别/［例（%）］			0.655
男	13（76.5）	19（65.5）
女	4（23.5）	10（34.5）
年龄（x ± s）/岁	56.94 ± 8.07	59.72 ± 7.83	0.256
LEDD	375.00（250.00，558.00）	375.00（250.00，549.00）	0.689
受教育年限/年	15.00（12.00，16.00）	8.00（6.00，11.00）	< 0.001^?
病程/年	3.00（2.00，6.00）	3.00（1.50，4.00）	0.68
HY分级/［例（%）］			0.577
1	3（17.6）	6（20.7）
2	11（64.7）	18（62.1）
3	2（11.8）	5（17.2）
4	1（5.9）	0
UPDRS Ⅲ（x ± s）	36.71 ± 17.32	35.72 ± 14.88	0.84
MMSE	29.00（28.00，30.00）	28.00（26.00，28.00）	0.001^?
MoCA	27.00（26.00，28.00）	22.00（19.00，24.00）	< 0.001^?
执行功能
TMT-A	40.05（35.50，54.64）	59.02（44.63，84.22）	0.014^?
TMT-B（x ± s）	143.12 ± 54.45	217.68 ± 86.63	0.003^?
SCWT-1	50.00（50.00，50.00）	50.00（50.00，50.00）	0.073
SCWT-2	50.00（49.00，50.00）	49.00（44.00，50.00）	0.01^?
SCWT-3	49.00（48.00，50.00）	44.00（41.00，48.00）	0.001^?
视空间能力
CDT	10.00（8.00，10.00）	10.00（8.00，10.00）	0.694
CFT	35.00（33.00，36.00）	30.00（24.50，34.00）	0.001^?
记忆力
AVLT	17.00（16.00，20.00）	12.00（10.00，16.00）	< 0.001^?
AVLT-20 min	5.00（4.00，8.00）	3.00（1.00，4.00）	0.001^?
韦氏-逻辑记忆	5.00（5.00，7.00）	3.00（2.00，3.00）	< 0.001^?
语言（x ± s）
BNT	26.12 ± 2.37	22.45 ± 3.59	0.001^?
相似性	16.71 ± 3.69	9.62 ± 3.24	< 0.001^?
注意力及工作注意力
DST	12.00（10.00，13.00）	11.00（10.00，12.00）	0.405
SDMT（x ± s）	30.82 ± 11.40	17.34 ± 12.22	0.001^?

项目	PD-NC组（n = 17）	PD-MCI组（n = 29）	P值
Erysipelatoclostridiaceae	1.52（0.54，2.48）	0.57（0.30，1.33）	0.026^*
Prevotellaceae	0.67（0.13，1.60）	0.11（0.06，0.54）	0.026^*
UCG-010	0.02（0.01，0.05）	0.00（0.00，0.01）	0.026^*
Odoribacter	0.12（0.03，0.23）	0.01（0.00，0.14）	0.010^*
Slackia	0.00（0.00，0.01）	0.01（0.00，0.02）	0.048^*
Alloprevotella	0.01（0.00，0.01）	0.00（0.00，0.00）	0.017^*
Raoultibacter	0.00（0.00，0.01）	0.01（0.00，0.03）	0.023^*
Cloacibacillus	0.01（0.00，0.04）	0.00（0.00，0.01）	0.015^*
Solobacterium	0.00（0.00，0.00）	0.00（0.00，0.00）	0.047^*

项目	PD-NC组（n = 17）	PD-MCI组（n = 29）	P值
节点度
右侧额中回	4.00（0.00，7.00）	2.00（0.00，8.00）	0.012^*
右侧岛盖部额下回	28.00（9.00，50.00）	8.00（1.00，31.00）	0.007^*
左侧楔叶	93.00（33.00，128.00）	36.00（14.00，62.00）	0.036^*
右侧楔叶	60.00（45.00，111.00）	37.00（13.00，61.00）	0.004^*
右侧枕下回	0.00（0.00，6.00）	0.00（0.00，18.00）	0.040^*
节点中心性
右侧额中回	2.13（1.83，2.91）	1.81（1.67，2.23）	0.045^*
左侧眶部额下回（x ± s）	3.16 ± 1.05	3.46 ± 1.29	0.019^*
局部节点效率（x ± s）
左侧海马	0.22 ± 0.02	0.21 ± 0.02	0.046^*
右侧楔叶	0.22 ± 0.02	0.21 ± 0.02	0.026^*

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Exploratory study on the relationship between brain structural network changes and gut microbiota in patients with mild cognitive impairment associated with Parkinson′s disease

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