Metabolic alterations in plasma from patients with familial and idiopathic Parkinson's disease

Abstract

The research of new biomarkers for Parkinson's disease is essential for accurate and precocious diagnosis, as well as for the discovery of new potential disease mechanisms and drug targets. The main objective of this work was to identify metabolic changes that might serve as biomarkers for the diagnosis of this neurodegenerative disorder. For this, we profiled the plasma metabolome from mice with neurotoxin-induced Parkinson's disease as well as from patients with familial or sporadic Parkinson's disease. By using mass spectrometry technology, we analyzed the complete metabolome from healthy volunteers compared to patients with idiopathic or familial (carrying the G2019S or R1441G mutations in the LRRK2 gene) Parkinson's disease, as well as, from mice treated with 6-hydroxydopamine to induce Parkinson disease. Both human and murine Parkinson was accompanied by an increase in plasma levels of unconjugated bile acids (cholic acid, deoxycholic acid and lithocholic acid) and purine base intermediary metabolites, in particular hypoxanthine. The comprehensive metabolomic analysis of plasma from Parkinsonian patients underscores the importance of bile acids and purine metabolism in the pathophysiology of this disease. Therefore, plasma measurements of certain metabolites related to these pathways might contribute to the diagnosis of Parkinson's Disease.

La investigación de nuevos biomarcadores de la enfermedad de Parkinson es esencial para un diagnóstico preciso y precoz, así como para el descubrimiento de nuevos mecanismos potenciales de la enfermedad y objetivos farmacológicos. El principal objetivo de este trabajo fue identificar cambios metabólicos que pudieran servir como biomarcadores para el diagnóstico de este trastorno neurodegenerativo. Para ello, perfilamos el metaboloma plasmático de ratones con enfermedad de Parkinson inducida por neurotoxinas, así como de pacientes con enfermedad de Parkinson familiar o esporádica. Mediante el uso de tecnología de espectrometría de masas, analizamos el metaboloma completo de voluntarios sanos en comparación con pacientes con enfermedad de Parkinson idiopática o familiar (portadores de las mutaciones G2019S o R1441G en el gen LRRK2), así como de ratones tratados con 6-hidroxidopamina para inducir Parkinson. enfermedad. Tanto el Parkinson humano como murino estuvo acompañado por un aumento en los niveles plasmáticos de ácidos biliares no conjugados (ácido cólico, ácido desoxicólico y ácido litocólico) y metabolitos intermediarios de bases purínicas, en particular hipoxantina. El análisis metabolómico completo del plasma de pacientes parkinsonianos subraya la importancia de los ácidos biliares y el metabolismo de las purinas en la fisiopatología de esta enfermedad. Por tanto, las mediciones plasmáticas de ciertos metabolitos relacionados con estas vías podrían contribuir al diagnóstico de la enfermedad de Parkinson.