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Assessment of the Relationship Between Amino Acid Status and Parkinson’s Disease: A Comprehensive Review and Meta-analysis

Published online by Cambridge University Press:  09 December 2024

Sevginur Akdas
Affiliation:
Interdisciplinary Food Metabolism and Clinical Nutrition Department, Ankara University, Institute of Health Sciences, Ankara, Turkey
Demir Yuksel
Affiliation:
Department of Molecular Biology and Genetics, Faculty of Science and Letters, Baskent University, Ankara, Turkey
Nuray Yazihan*
Affiliation:
Interdisciplinary Food Metabolism and Clinical Nutrition Department, Ankara University, Institute of Health Sciences, Ankara, Turkey Department of Pathophysiology, Internal Medicine, Faculty of Medicine, Ankara University, Ankara, Turkey
*
Corresponding author: Nuray Yazihan; Email: nyazihan@ankara.edu.tr
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Background:

Parkinson’s disease (PD) is characterized by the inability of dopamine production from amino acids. Therefore, changes in amino acid profile in PD patients are very critical for understanding disease development. Determination of amino acid levels in PD patients with a cumulative approach may enlighten the disease pathophysiology.

Methods:

A systematic search was performed until February 2023, resulting in 733 articles in PubMed, Web of Science and Scopus databases to evaluate the serum amino acid profile of PD patients. Relevant articles in English with mean/standard deviation values of serum amino acid levels of patients and their healthy controls were included in the meta-analysis.

Results:

Our results suggest that valine, proline, ornithine and homocysteine levels were increased, while aspartate, citrulline, lysine and serine levels were significantly decreased in PD patients compared to healthy controls. Homocysteine showed positive correlations with glutamate and ornithine levels. We also analyzed the disease stage parameters: Unified Parkinson’s Disease Rating Scale III (UPDRS III) score, Hoehn–Yahr Stage Score, disease duration and levodopa equivalent daily dose (LEDD) of patients. It was observed that LEDD has a negative correlation with arginine levels in patients. UPDRS III score is negatively correlated with phenylalanine levels, and it also tends to show a negative correlation with tyrosine levels. Disease duration tends to be negatively correlated with citrulline levels in PD patients.

Conclusion:

This cumulative analysis shows evidence of the relation between the mechanisms underlying amino acid metabolism in PD, which may have a great impact on disease development and new therapeutic strategies.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Évaluation de la relation entre le profil des acides aminés et la maladie de Parkinson : une revue complète et une méta-analyse.

Contexte :

La maladie de Parkinson (MP) est caractérisée par l’incapacité de produire de la dopamine à partir d’acides aminés. Par conséquent, les changements dans le profil des acides aminés chez les patients atteints de cette maladie sont très importants pour en comprendre le développement. Il s’ensuit que la détermination des niveaux d’acides aminés par une approche cumulative chez les patients atteints de la MP peut éclairer la physiopathologie de cette maladie.

Méthodes :

Une recherche systématique a été effectuée jusqu’en février 2023, aboutissant à un total de 733 articles identifiés dans les bases de données PubMed, Web of Science et Scopus et permettant d’évaluer le profil des acides aminés sériques chez les patients atteints de la MP. En fin de compte, ce sont des articles pertinents en anglais, avec les valeurs moyennes/écart-type des niveaux d’acides aminés sériques de patients et de leurs témoins en santé, qui ont été inclus dans notre méta-analyse.

Résultats :

Nos résultats suggèrent que les niveaux de valine, de proline, d’ornithine et d’homocystéine ont augmenté, tandis que les niveaux d’aspartate, de citrulline, de lysine et de sérine ont diminué de manière significative chez les patients atteints de la MP par rapport à des témoins en santé. L’homocystéine a montré des corrélations positives avec les niveaux de glutamate et d’ornithine. Nous avons également analysé les paramètres relatifs au stade de la maladie, à savoir le score à la Unified Parkinson Disease Rating Scale III (UPDRS III), le score du stade de Hoehn Yahr, la durée de la maladie et la dose journalière équivalente de lévodopa (DJEL ou levodopa equivalent daily dose) procurée aux patients. À cet égard, il a été observé que la DJEL possède une corrélation négative avec les niveaux d’arginine chez les patients. Le score à la UPDRS III donne à voir une corrélation négative avec les niveaux de phénylalanine et tend également à montrer une corrélation négative avec les niveaux de tyrosine. Enfin, la durée de la maladie tend à être corrélée négativement avec les niveaux de citrulline des patients atteints de la MP.

Conclusion :

Cette analyse cumulative met en évidence la relation entre les mécanismes qui sous-tendent le métabolisme des acides aminés dans la MP, ce qui pourrait avoir un impact important sur le développement de la maladie et sur les nouvelles stratégies thérapeutiques.

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Copyright
© The Author(s), 2024. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Table 1. PICO table for the inclusion and exclusion criteria

Figure 1

Table 2. Characteristics of studies

Figure 2

Figure 1. Study identification and selection PRISMA flow diagram.

Figure 3

Figure 2. Aliphatic amino acids: (a) isoleucine, (b) leucine, (c) valine, (d) alanine, (e) glycine, (f) proline levels of Parkinson’s disease patients and control group.

Figure 4

Figure 3. (a) Phenylalanine, (b) tryptophan, (c) tyrosine, (d) aspartate, (e) glutamate, (f) histidine levels of Parkinson’s disease patients and control group.

Figure 5

Figure 4. (a) Arginine, (b) ornithine, (c) citrulline, (d) lysine, (e) serine, (f) threonine levels of Parkinson’s disease patients and control group.

Figure 6

Figure 5. (a) Cysteine, (b) methionine, (c) homocysteine, (d) glutamine, (e) GABA, (f) taurine levels of Parkinson’s disease patients and control group.