Gut Microbiota and Amino Acid Metabolism in Post-CPB Delayed Neurocognitive Recovery
Role of the Holdemanella Biformis-Related Amino Acid Metabolic Guild and Intestinal Barrier Injury in Cardiopulmonary Bypass-Associated Delayed Neurocognitive Recovery: A Prospective Observational Cohort Study
Delayed neurocognitive recovery (dNCR) is a common neurological complication in adult patients undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass (CPB). Emerging evidence suggests that CPB-associated hypoperfusion and perioperative stress remodel the gut microbiome and impair intestinal barrier integrity, which may contribute to neuroinflammation and cognitive decline via the gut-brain axis. This prospective observational cohort study aims to investigate the longitudinal trajectories of the gut metagenome (specifically focusing on Holdemanella biformis and amino acid metabolic functions), fecal and plasma metabolites (L-lysine, L-tryptophan, tryptophanol, and short-chain fatty acids), and plasma markers of intestinal barrier injury (I-FABP) and endotoxin response (LBP) from pre-operation (T0) to post-operation (T2) in adult CPB patients, and to evaluate their associations with postoperative dNCR and domain-specific cognitive changes.
Přehled studie
Postavení
Postavení
Podmínky
Podmínky
Intervence / Léčba
Intervence / Léčba
Detailní popis
Adult patients (aged 18 years or older) scheduled for elective cardiac surgery under cardiopulmonary bypass (CPB) will be prospectively enrolled. Comprehensive neuropsychological assessments covering global cognition (MoCA), learning and memory (HVLT or RAVLT), executive function (Trail Making Test B), and attention/processing speed (Digit Span and Digit Symbol tests) will be conducted at baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and postoperatively (T2: 5 to 10 days after surgery or before hospital discharge). Postoperative delirium will be screened daily using CAM or CAM-ICU. Paired stool and blood samples will be collected at both T0 and T2. Stool samples will undergo shotgun metagenomic sequencing and targeted metabolomics profiling (pre-specified panel: L-lysine, L-tryptophan, tryptophanol, acetate, propionate, and butyrate). Blood samples will be analyzed for intestinal fatty acid-binding protein (I-FABP) and lipopolysaccharide-binding protein (LBP). Linear mixed-effects models and multivariable regression adjusting for age and clinical covariates will be applied to identify time-by-dNCR interaction effects and associations with the continuous global cognitive composite delta-Z score.
Typ studie
Typ studie
Zápis (Odhadovaný)
Zápis
Kontakty a umístění
Studijní kontakt
Studijní kontakt
- Jméno: Xiaoliang Wang
- Telefonní číslo: 13776615743
- E-mail: wxl145381@njmu.edu.cn
Studijní záloha kontaktů
- Jméno: Feier Chen
- Telefonní číslo: 18155529314
- E-mail: Liberate0109@outlook.com
Studijní místa
-
-
Jiangsu
-
Nanjing, Jiangsu, Čína, 210006
- Nábor
- Nanjing First Hospital
-
Kontakt:
- Xiaoliang Wang
- Telefonní číslo: 13776615743
- E-mail: wxl145381@njmu.edu.cn
-
Kontakt:
- Feier Chen
- Telefonní číslo: 18155529314
- E-mail: Liberate0109@outlook.com
-
-
Kritéria účasti
Kritéria způsobilosti
Kritéria způsobilosti
Věk způsobilý ke studiu
Přijímá zdravé dobrovolníky
Pohlaví způsobilá ke studiu
Metoda odběru vzorků
Studijní populace
Adult patients (aged 18 years or older) admitted to Nanjing First Hospital for elective cardiac surgery requiring cardiopulmonary bypass (CPB).
Popis
Inclusion Criteria:
- (1) Aged 18 years or older; (2) Scheduled for elective cardiac surgery under cardiopulmonary bypass (CPB); (3) Able to complete Chinese neurocognitive assessments at baseline; (4) Able to provide a baseline stool sample at T0 (1 to 3 days before surgery); (5) Signed informed consent obtained.
Exclusion Criteria:
- (1) Preoperative delirium; (2) Inability to complete baseline neurocognitive assessments (e.g., severe visual, auditory, or language impairment); (3) Active gastrointestinal infection or inflammatory bowel disease (IBD); (4) History of recent fecal microbiota transplantation (FMT); (5) Severe pre-existing neurological or psychiatric disorders (e.g., dementia, stroke with severe sequelae, schizophrenia).
Studijní plán
Jak je studie koncipována?
Detaily designu
- Observační modely: COHORT
- Časové perspektivy: PROSPECTIVE
Počet skupin / kohort
Kohorty a intervence
Skupina / kohortaSkupina / kohorta |
Intervence / LéčbaIntervence / Léčba |
|---|---|
|
Adult CPB Cohort
Adult patients aged 18 years or older undergoing elective cardiac surgery with cardiopulmonary bypass (CPB), evaluated longitudinally at T0 (1-3 days preoperatively) and T2 (5-10 days postoperatively or before discharge) for cognitive function, gut microbiome, fecal metabolites, and plasma intestinal injury biomarkers. |
Observational collection of paired stool and blood samples and administration of neuropsychological test batteries at T0 and T2 during routine perioperative care for cardiac surgery with CPB. No experimental therapeutic intervention is administered. |
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Change in Global Cognitive Composite Z-Score (Delta-Z)
Časové okno: Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
A composite cognitive Z-score calculated from a neuropsychological test battery assessing learning and memory (Hopkins Verbal Learning Test [HVLT] or Rey Auditory Verbal Learning Test [RAVLT]), executive function (Trail Making Test Part B [TMT-B]), and attention/processing speed (Digit Span and Digit Symbol tests). Individual test change scores (T2 minus T0) are standardized and combined into a global cognitive composite delta-Z score (higher values indicate better cognitive preservation). |
Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
|
Incidence of Delayed Neurocognitive Recovery (dNCR)
Časové okno: From baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) to T2 (5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
Proportion of participants classified as having delayed neurocognitive recovery (dNCR) at T2 based on the reliable change index / pre-specified Z-score decline rules across the neuropsychological battery and Montreal Cognitive Assessment (MoCA). |
From baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) to T2 (5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
Sekundární výstupní opatření
Sekundární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Changes in Fecal Metagenomic Taxonomic and Functional Profiles
Časové okno: Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
Longitudinal changes in gut microbial community structure, specifically the relative abundance, prevalence, and strain markers of Holdemanella biformis, and KEGG Orthology (KO)/MetaCyc functional modules related to lysine, tryptophan, phosphotransferase system (PTS), and short-chain fatty acid (SCFA) metabolism. |
Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
|
Changes in Fecal Targeted Amino Acid Metabolites and Short-Chain Fatty Acids (SCFAs)
Časové okno: Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
Concentrations of pre-registered fecal metabolites including L-lysine, L-tryptophan, tryptophanol, acetate, propionate, and butyrate quantified at T0 and T2. |
Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
|
Changes in Plasma Intestinal Fatty Acid-Binding Protein (I-FABP) and Lipopolysaccharide-Binding Protein (LBP)
Časové okno: Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
Blood levels of I-FABP (marker of intestinal epithelial injury) and LBP (marker of host endotoxin response) measured by ELISA. |
Baseline (T0: 1 to 3 days before surgery) and Postoperative (T2: 5 to 10 days after surgery or prior to hospital discharge)
|
|
Incidence of Postoperative Delirium (POD)
Časové okno: Postoperative Day 1 through Postoperative Day 7 (or hospital discharge)
|
Assessed daily after surgery using the Confusion Assessment Method (CAM) or CAM for the Intensive Care Unit (CAM-ICU). |
Postoperative Day 1 through Postoperative Day 7 (or hospital discharge)
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Sponzor
Sponzor
Vyšetřovatelé
Vyšetřovatelé
- Ředitel studie: Xiaoliang Wang, The First Affiliated Hospital with Nanjing Medical University
Termíny studijních záznamů
Hlavní termíny studia
Začátek studia (Aktuální)
Začátek studia
Primární dokončení (Odhadovaný)
Primární dokončení
Dokončení studie (Odhadovaný)
Dokončení studie
Termíny zápisu do studia
První předloženo
První předloženo
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První zveřejněno (Aktuální)
První zveřejněno
Aktualizace studijních záznamů
Poslední zveřejněná aktualizace (Aktuální)
Poslední zveřejněná aktualizace
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Naposledy ověřeno
Naposledy ověřeno
Více informací
Termíny související s touto studií
Klíčová slova
Další identifikační čísla studie
Další identifikační čísla studie
- KY20190404-03-KS-01
Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)
Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?
Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty
Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA
Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA
Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .