Studio sulla correlazione tra metabolomica e ansia e depressione nella bronchiectasia

La bronchiectasia non correlata alla fibrosi cistica è un disturbo polmonare comune. Le esacerbazioni acute ricorrenti della bronchiectasia possono compromettere gravemente la funzione polmonare, accelerare il declino della capacità polmonare, ridurre la qualità della vita e abbreviare la durata della sopravvivenza. Sebbene studi precedenti abbiano identificato fattori come il deterioramento della funzione polmonare e l'infezione da Pseudomonas aeruginosa come fattori che contribuiscono alle esacerbazioni acute, l'eliminazione di questi fattori non previene completamente tali episodi nei pazienti con bronchiectasia. Le ricerche attuali suggeriscono che il 20-40% dei pazienti con bronchiectasia soffre di ansia e/o depressione. Queste condizioni sono associate a un aumento del rischio di esacerbazione della malattia, con la depressione specificamente collegata a un tempo più breve fino alla prima esacerbazione. Pertanto, indagare il ruolo intrinseco di ansia e depressione nella progressione della malattia è cruciale.

Secondo i criteri di inclusione ed esclusione, questo studio arruolerà partecipanti diagnosticati con bronchiectasia presso l'Ospedale Union, il Tongji Medical College della Huazhong University of Science and Technology, il Guizhou Provincial People's Hospital e lo Yichang Central Hospital tra il 20 dicembre 2025 e il 31 dicembre 2030. Il protocollo dello studio è stato approvato dai comitati etici di ricerca di ciascun ospedale. Al momento dell'arruolamento, verranno raccolte le seguenti informazioni demografiche: sesso, età, altezza (in metri) e peso (in chilogrammi). La storia medica, le precedenti esacerbazioni e i risultati degli esami del sangue (inclusi emocromo completo e parametri biochimici) saranno ottenuti anche durante la consultazione iniziale. Verranno registrati anche i risultati degli esami patogeni. Inoltre, verranno eseguiti test di funzionalità polmonare (ad es. FEV1% predetto) e scansioni di tomografia computerizzata ad alta risoluzione (HRCT) dei polmoni. La dispnea dei pazienti sarà valutata utilizzando la scala modificata del Medical Research Council (mMRC), mentre lo stato di ansia e depressione sarà valutato utilizzando la Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). Con il consenso informato, sono stati raccolti campioni biologici, inclusi sangue, espettorato e feci. I partecipanti sono stati sottoposti a follow-up ogni tre mesi dopo l'arruolamento, con registrazione della frequenza delle esacerbazioni, degli episodi di ospedalizzazione e dello stato di sopravvivenza. Al termine della raccolta dati, verrà eseguita un'analisi metabolomica su campioni inclusi sangue, espettorato e feci per indagare se gli stati di ansia e depressione dei pazienti siano associati ai suddetti risultati metabolomici, identificare i corrispondenti biomarcatori e analizzare il ruolo di ansia e depressione nella progressione della bronchiectasia.

Materiali e Metodi

1. Raccolta Dati Criteri di inclusione ed esclusione

   Criteri di Inclusione:

   • Età ≥18 anni
   • I risultati dell'imaging polmonare e la presentazione clinica dei partecipanti soddisfano i criteri diagnostici per la bronchiectasia
   • Clinicamente stabili (nessun antibiotico o corticosteroidi orali nelle 4 settimane precedenti l'arruolamento);
   • Pazienti disposti a firmare il modulo di consenso e partecipare allo studio.

   Criteri di Esclusione:

   • Età <18 anni
   • Non soddisfa i criteri diagnostici per la bronchiectasia
   • Partecipanti con fibrosi cistica o precedente trapianto polmonare
   • Partecipanti che non sono in grado di collaborare con lo studio a causa di disfunzioni di sistemi vitali come cuore, cervello, fegato e reni, o che non sono in grado di partecipare allo studio a causa di malattie gravi concomitanti
   • Partecipanti con disturbi attivi, inclusi tubercolosi attiva, aspergillosi broncopolmonare allergica attiva, infezione attiva da micobatteri non tubercolari e malignità o bronchiectasia da trazione secondaria associata a fibrosi polmonare
   • Donne in gravidanza o allattamento
   • Coloro che non sono in grado di fornire il consenso informato o che rifiutano di partecipare allo studio clinico

   Raccolta degli indicatori demografici dei pazienti e dei risultati dei test di laboratorio. Gli indicatori demografici (età, altezza, peso), il punteggio mMRC, i risultati dei test di laboratorio, la funzionalità polmonare (FEV1% predetto), i punteggi radiologici (Reiff modificato, punteggio Bhalla) sono stati raccolti al momento dell'arruolamento dei partecipanti.

   Valutazione dello Stato di Ansia e Depressione: A tutti i pazienti è stato richiesto di completare la Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) al basale. Il punteggio per ciascuna sottoscala (depressione HADS e ansia) varia da 0 a 21 punti, con un punteggio ≥8 che indica probabile depressione o ansia.

   Valutazione della Gravità della Malattia: La gravità della malattia è stata valutata utilizzando il Bronchiectasis Severity Index (BSI).

2. Metodi Sperimentali di MetabolomicaMetodi Sperimentali di Metabolomica 2.1 Preparazione del Campione 50 μL del campione raccolto sono stati scongelati su ghiaccio e mescolati con 200 μL di metanolo:acetonitrile freddo (1:1, v/v) contenente l'IS (1 μg/mL). La miscela è stata agitata vigorosamente, incubata a -20°C per 2 h, e poi centrifugata a 14.000 g per 15 min a 4°C. Il surnatante è stato trasferito in una nuova provetta per l'analisi LC-MS. Un campione di controllo qualità (QC) pool è stato preparato combinando aliquote uguali da tutti i singoli campioni.

   2.2 Analisi LC-MS La separazione cromatografica è stata eseguita su un sistema Waters ACQUITY UPLC utilizzando una colonna HSS T3 (2.1 × 100 mm, 1.8 μm) mantenuta a 40°C. La fase mobile consisteva in (A) acqua con lo 0.1% di acido formico e (B) acetonitrile con lo 0.1% di acido formico. È stato applicato un gradiente lineare come segue: 0-2 min, 2% B; 2-10 min, 2% a 98% B; 10-12 min, 98% B; 12-12.1 min, 98% a 2% B; 12.1-15 min, 2% B. La portata era di 0.4 mL/min e il volume di iniezione era di 2 μL.

   La spettrometria di massa è stata condotta su un sistema SCIEX TripleTOF 6600+ operato sia in modalità ESI positiva che negativa. I parametri sono stati impostati come segue: Gas Sorgente Ionica 1: 60 psi, Gas Sorgente Ionica 2: 60 psi, Gas Curtain: 35 psi, Temperatura Sorgente: 550°C, Tensione Ion Spray: ±5500 V. I dati sono stati acquisiti in modalità di acquisizione dipendente dalle informazioni (IDA).

   2.3 Elaborazione Dati e Analisi Statistica Multivariata I file di dati grezzi sono stati elaborati utilizzando il software MS-DIAL per il piccaggio, l'allineamento e la normalizzazione rispetto all'IS. La matrice di dati risultante è stata importata nel software SIMCA-P (v16.0, Umetrics, Svezia) per l'analisi multivariata. La scalatura della varianza unitaria e la centratura della media sono state applicate prima della PCA e OPLS-DA. Il modello OPLS-DA è stato validato da un test di permutazione a 200 volte.

   I metaboliti con Variable Importance in Projection (VIP) > 1.0 dal modello OPLS-DA e valore p < 0.05 dal test t di Student univariato sono stati considerati statisticamente significativi.

   2.4 Identificazione dei Metaboliti I metaboliti significativi sono stati identificati confrontando la loro massa accurata (errore di massa < 10 ppm) e gli spettri MS/MS con le voci nel database HMDB. Quando possibile, l'identificazione è stata confermata dal confronto con standard autentici (Livello 1 di confidenza).

3. Analisi Statistica e Metodi dei Dati Clinici:

I dati ottenuti durante lo studio sono stati pre-ordinati. Per i dati continui, sono stati prima eseguiti test di normalità. Se tutti i gruppi rispettavano la normalità, è stato utilizzato il test t di Student per il confronto tra gruppi. Altrimenti, è stato considerato il test non parametrico di Wilcoxon per la somma dei ranghi. Per le variabili categoriali, è stato utilizzato il test χ². I dati statisticamente significativi sono stati sottoposti ad analisi di regressione logistica multivariata. P < 0.05 è stato considerato statisticamente significativo.

L'analisi statistica di tutti i dati è stata eseguita tramite SPSS (IBM SPSS Statistics 26.0, SPSS Inc., Chicago, IL) e linguaggio R (versione 4.1.3, www.R-project.org/). Tutti i test statistici erano bilaterali e la significatività statistica è stata fissata a 0.05.