Undersøgelse af sammenhængen mellem metabolomik og angst og depression ved bronkiektasi

Non-cystisk fibrose bronkiektasi er en almindelig lungeforstyrrelse. Tilbagevendende akutte forværringer af bronkiektasi kan alvorligt svække lungefunktionen, fremskynde nedgangen i lungekapaciteten, mindske livskvaliteten og forkorte overlevelsesvarigheden. Mens tidligere undersøgelser har identificeret faktorer som forringet lungefunktion og Pseudomonas aeruginosa-infektion som bidragende til akutte forværringer, eliminerer fjernelse af disse faktorer ikke helt sådanne episoder hos patienter med bronkiektasi. Nuværende forskning tyder på, at 20-40% af patienter med bronkiektasi oplever angst og/eller depression. Disse tilstande er forbundet med en øget risiko for sygdomsforværring, hvor depression specifikt er knyttet til en kortere tid til første forværring. Derfor er det afgørende at undersøge den iboende rolle af angst og depression i sygdomsprogressionen.

I henhold til inklusions- og eksklusionskriterierne vil denne undersøgelse rekruttere deltagere diagnosticeret med bronkiektasi på Union Hospital, Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, Guizhou Provincial People's Hospital og Yichang Central Hospital mellem 20. december 2025 og 31. december 2030. Studieprotokollen blev godkendt af forskningsetikkomitéerne på hvert hospital. Ved rekruttering vil følgende demografiske oplysninger blive indsamlet: køn, alder, højde (i meter) og vægt (i kilogram). Medicinsk historie, tidligere forværringer og blodprøveresultater (inklusive fuldt blodbillede og biokemiske parametre) vil også blive indhentet under den indledende konsultation. Patogenundersøgelsesresultater vil også blive registreret. Derudover vil lungefunktionstests (f.eks. FEV1% forventet) og højopløselige computertomografi (HRCT) scanninger af lungerne blive udført. Patienternes åndenød vil blive vurderet ved hjælp af den modificerede Medical Research Council (mMRC) åndenødsskala, mens angst- og depressionstilstand vil blive vurderet ved hjælp af Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). Med informeret samtykke blev biologiske prøver, inklusive blod, spyt og afføring, indsamlet. Deltagere gennemgik opfølgning hver tredje måned efter rekruttering, med optegnelser over forværringsfrekvens, hospitalsindlæggelser og overlevelsesstatus. Ved afslutning af dataindsamling vil metabolomisk analyse blive udført på prøver inklusive blod, spyt og afføring for at undersøge, om patienternes angst- og depressionstilstande er forbundet med de førnævnte metabolomiske fund, identificere tilsvarende biomarkører og analysere rollen af angst og depression i progressionen af bronkiektasi.

Materialer og Metoder

1. Dataindsamling Inklusions- og eksklusionskriterier

   Inklusionskriterier:

   • Alder ≥18 år
   • Deltagernes lungebilleddannelsesfund og klinisk præsentation opfyldte diagnostiske kriterier for bronkiektasi
   • Klinisk stabil (ingen antibiotika eller orale kortikosteroider inden for 4 uger før rekruttering);
   • Patienter, der er villige til at underskrive samtykkeerklæringen og deltage i undersøgelsen.

   Eksklusionskriterier:

   • Alder <18 år
   • Opfylder ikke de diagnostiske kriterier for bronkiektasi
   • Deltagere med cystisk fibrose eller tidligere lungetransplantation
   • Deltagere, der ikke er i stand til at samarbejde med undersøgelsen på grund af dysfunktion af vitale systemer som hjerte, hjerne, lever og nyrer, eller som ikke er i stand til at deltage i undersøgelsen på grund af samtidige alvorlige sygdomme
   • Deltagere med aktive lidelser, inklusive aktiv tuberkulose, aktiv allergisk bronkopulmonal aspergillose, aktiv ikke-tuberkuløs mykobakterieinfektion og malignitet eller sekundær traktionsbronkiektasi forbundet med lungefibrose
   • Gravide eller ammende kvinder
   • Som ikke er i stand til at give informeret samtykke eller som nægter at deltage i den kliniske undersøgelse

   Indsamling af patienters demografiske indikatorer og laboratorietestresultater. Demografiske indikatorer (alder, højde, vægt), mMRC-score, laboratorietestresultater, lungefunktion (FEV1% forventet), radiologiske scores (modificeret Reiff, Bhalla-score) blev indsamlet ved deltagernes rekruttering.

   Vurdering af Angst- og Depressionstilstand: Alle patienter blev bedt om at udfylde Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) ved baseline. Scoren for hver subskala (HADS depression og angst) spænder fra 0 til 21 point, med en score ≥8 indikerer sandsynlig depression eller angst.

   Vurdering af Sygdomsalvorlighed: Sygdomsalvorlighed blev vurderet ved hjælp af Bronkiektasi Alvorlighedsindeks (BSI).

2. Metabolomiske Eksperimentelle MetoderMetabolomiske Eksperimentelle Metoder 2.1 Prøveforberedelse 50 μL af indsamlet prøve blev optøet på is og blandet med 200 μL kold methanol:acetonitril (1:1, v/v) indeholdende IS (1 μg/mL). Blandingen blev vortexet kraftigt, inkuberet ved -20°C i 2 timer, og derefter centrifugeret ved 14.000 g i 15 minutter ved 4°C. Overnatningen blev overført til en ny flaske til LC-MS-analyse. En samlet kvalitetskontrol (QC) prøve blev forberedt ved at kombinere lige store aliquoter fra alle individuelle prøver.

   2.2 LC-MS-analyse Kromatografisk separation blev udført på et Waters ACQUITY UPLC-system ved hjælp af en HSS T3-søjle (2.1 × 100 mm, 1.8 μm) holdt ved 40°C. Den mobile fase bestod af (A) vand med 0.1% myresyre og (B) acetonitril med 0.1% myresyre. En lineær gradient blev anvendt som følger: 0-2 min, 2% B; 2-10 min, 2% til 98% B; 10-12 min, 98% B; 12-12.1 min, 98% til 2% B; 12.1-15 min, 2% B. Flowhastigheden var 0.4 mL/min og injektionsvolumenet var 2 μL.

   Massespektrometri blev udført på et SCIEX TripleTOF 6600+ system opereret i både positiv og negativ ESI-tilstand. Parametrene blev indstillet som følger: Ionkilde Gas 1: 60 psi, Ionkilde Gas 2: 60 psi, Gardingas: 35 psi, Kildetemperatur: 550°C, Ionspray-spænding: ±5500 V. Data blev indsamlet i informationsafhængig indsamling (IDA) tilstand.

   2.3 Databehandling og Multivariat Statistisk Analyse Rådatafiler blev behandlet ved hjælp af MS-DIAL-software til topplukning, justering og normalisering mod IS. Den resulterende datamatrix blev importeret til SIMCA-P-software (v16.0, Umetrics, Sverige) til multivariat analyse. Enhedsvariansskalering og middelværdicentrering blev anvendt før PCA og OPLS-DA. OPLS-DA-modellen blev valideret ved en 200-gange permutationstest.

   Metabolitter med Variable Importance in Projection (VIP) > 1.0 fra OPLS-DA-modellen og p-værdi < 0.05 fra univariat Student's t-test blev betragtet som statistisk signifikante.

   2.4 Metabolitidentifikation Signifikante metabolitter blev identificeret ved at sammenligne deres nøjagtige masse (massefejl < 10 ppm) og MS/MS-spektre med indgange i HMDB-databasen. Hvor muligt blev identifikationen bekræftet ved sammenligning med autentiske standarder (Niveau 1 tillid).

3. Klinisk Data Statistisk Analyse og Metoder:

Dataene indhentet under undersøgelsen blev forhåndssorteret. For kontinuerte data blev normalitetstest først udført. Hvis alle grupper opfyldte normalitet, blev Student's t-test brugt til sammenligning mellem grupper. Ellers blev den ikke-parametriske Wilcoxon rangsumtest overvejet. For kategoriske variable blev χ2-testen brugt. Statistisk signifikante data blev underkastet multivariat logistisk regressionsanalyse. P < 0.05 blev anset for statistisk signifikant.

Statistisk analyse af alle data blev udført gennem SPSS (IBM SPSS Statistics 26.0, SPSS Inc., Chicago, IL) og R-sprog (version 4.1.3, www.R-project.org/). Alle statistiske test var tosidede, og statistisk signifikans blev sat til 0,05.