Badanie korelacji między metabolomiką a lękiem i depresją w rozstrzeniach oskrzeli

Rozstrzenie oskrzeli niezwiązane z mukowiscydozą jest powszechnym zaburzeniem płucnym. Nawracające ostre zaostrzenia rozstrzeni oskrzeli mogą poważnie upośledzać czynność płuc, przyspieszać spadek pojemności płuc, obniżać jakość życia i skracać czas przeżycia. Chociaż wcześniejsze badania zidentyfikowały czynniki, takie jak pogarszająca się czynność płuc i zakażenie Pseudomonas aeruginosa, jako przyczyniające się do ostrych zaostrzeń, wyeliminowanie tych czynników nie zapobiega całkowicie takim epizodom u pacjentów z rozstrzeniami oskrzeli. Obecne badania sugerują, że 20-40% pacjentów z rozstrzeniami oskrzeli doświadcza lęku i/lub depresji. Te stany są związane ze zwiększonym ryzykiem zaostrzenia choroby, przy czym depresja jest szczególnie powiązana z krótszym czasem do pierwszego zaostrzenia. Dlatego zbadanie wewnętrznej roli lęku i depresji w progresji choroby ma kluczowe znaczenie.

Zgodnie z kryteriami włączenia i wykluczenia, to badanie obejmie uczestników z rozpoznaniem rozstrzeni oskrzeli w Szpitalu Unii, Kolegium Medycznym Tongji Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong, Szpitalu Ludowym Prowincji Guizhou oraz Szpitalu Centralnym Yichang między 20 grudnia 2025 r. a 31 grudnia 2030 r. Protokół badania został zatwierdzony przez komisje etyki badań w każdym szpitalu. Przy rejestracji zostaną zebrane następujące informacje demograficzne: płeć, wiek, wzrost (w metrach) i waga (w kilogramach). Wywiad medyczny, wcześniejsze zaostrzenia oraz wyniki badań krwi (w tym morfologia krwi i parametry biochemiczne) również zostaną uzyskane podczas wstępnej konsultacji. Wyniki badania patogenów również zostaną zarejestrowane. Dodatkowo zostaną przeprowadzone badania czynnościowe płuc (np. FEV1% przewidywany) oraz wysokorozdzielcze tomografie komputerowe (HRCT) płuc. Duszność pacjentów zostanie oceniona za pomocą zmodyfikowanej skali duszności Medical Research Council (mMRC), podczas gdy stan lęku i depresji zostanie oceniony za pomocą Skali Lęku i Depresji Szpitalnej (HADS). Po uzyskaniu świadomej zgody pobrano próbki biologiczne, w tym krew, plwocinę i kał. Uczestnicy byli poddawani obserwacji co trzy miesiące po rejestracji, z prowadzeniem zapisów dotyczących częstości zaostrzeń, epizodów hospitalizacji i stanu przeżycia. Po zakończeniu zbierania danych zostanie przeprowadzona analiza metabolomiczna próbek, w tym krwi, plwociny i kału, aby zbadać, czy stany lęku i depresji pacjentów są związane z powyższymi wynikami metabolomicznymi, zidentyfikować odpowiednie biomarkery oraz przeanalizować rolę lęku i depresji w progresji rozstrzeni oskrzeli.

Materiały i Metody

1. Zbiór Danych Kryteria włączenia i wykluczenia

   Kryteria włączenia:

   • Wiek ≥18 lat
   • Wyniki obrazowania płuc i obraz kliniczny uczestników spełniały kryteria diagnostyczne rozstrzeni oskrzeli
   • Stan klinicznie stabilny (brak antybiotyków lub doustnych kortykosteroidów w ciągu 4 tygodni przed rejestracją);
   • Pacjenci, którzy są gotowi podpisać formularz zgody i uczestniczyć w badaniu.

   Kryteria wykluczenia:

   • Wiek <18 lat
   • Nie spełnia kryteriów diagnostycznych rozstrzeni oskrzeli
   • Uczestnicy z mukowiscydozą lub wcześniejszym przeszczepem płuca
   • Uczestnicy, którzy nie są w stanie współpracować w badaniu z powodu dysfunkcji ważnych układów, takich jak serce, mózg, wątroba i nerki, lub którzy nie mogą uczestniczyć w badaniu z powodu współistniejących poważnych chorób
   • Uczestnicy z aktywnymi zaburzeniami, w tym aktywną gruźlicą, aktywną alergiczną aspergilozą oskrzelowo-płucną, aktywnym zakażeniem prątkami niegruźliczymi oraz nowotworem lub wtórnymi rozstrzeniami oskrzeli z pociąganiem związanymi z włóknieniem płuc
   • Kobiety w ciąży lub karmiące piersią
   • Osoby niezdolne do wyrażenia świadomej zgody lub odmawiające udziału w badaniu klinicznym

   Zbiór wskaźników demograficznych pacjentów i wyników badań laboratoryjnych. Wskaźniki demograficzne (wiek, wzrost, waga), wynik mMRC, wyniki badań laboratoryjnych, czynność płuc (FEV1% przewidywany), wyniki radiologiczne (zmodyfikowany Reiff, wynik Bhalla) zostały zebrane przy rejestracji uczestnika.

   Ocena Stanu Lęku i Depresji: Wszyscy pacjenci zostali poproszeni o wypełnienie Skali Lęku i Depresji Szpitalnej (HADS) na początku badania. Wynik dla każdej podskali (HADS depresja i lęk) waha się od 0 do 21 punktów, przy czym wynik ≥8 wskazuje na prawdopodobną depresję lub lęk.

   Ocena Ciężkości Choroby: Ciężkość choroby została oceniona za pomocą Indeksu Ciężkości Rozstrzeni Oskrzeli (BSI).

2. Metody Eksperymentalne Metabolomiki Metody Eksperymentalne Metabolomiki 2.1 Przygotowanie Próbki 50 μL zebranej próbki zostało rozmrożone na lodzie i zmieszane z 200 μL zimnego metanolu:acetonitrylu (1:1, v/v) zawierającego IS (1 μg/mL). Mieszaninę energicznie wymieszano w wirówce, inkubowano w -20°C przez 2 h, a następnie odwirowano przy 14 000 g przez 15 minut w 4°C. Nadciecz przeniesiono do nowej fiolki do analizy LC-MS. Zbiorczą próbkę kontrolną jakości (QC) przygotowano przez połączenie równych porcji ze wszystkich indywidualnych próbek.

   2.2 Analiza LC-MS Rozdział chromatograficzny przeprowadzono na systemie Waters ACQUITY UPLC z wykorzystaniem kolumny HSS T3 (2,1 × 100 mm, 1,8 μm) utrzymywanej w 40°C. Faza ruchoma składała się z (A) wody z 0,1% kwasem mrówkowym i (B) acetonitrylu z 0,1% kwasem mrówkowym. Zastosowano gradient liniowy następująco: 0-2 min, 2% B; 2-10 min, 2% do 98% B; 10-12 min, 98% B; 12-12,1 min, 98% do 2% B; 12,1-15 min, 2% B. Prędkość przepływu wynosiła 0,4 mL/min, a objętość wstrzyknięcia 2 μL.

   Spektrometrię mas przeprowadzono na systemie SCIEX TripleTOF 6600+ działającym zarówno w trybach ESI dodatnim, jak i ujemnym. Parametry ustawiono następująco: Gaz Źródła Jonów 1: 60 psi, Gaz Źródła Jonów 2: 60 psi, Gaz Kurtynowy: 35 psi, Temperatura Źródła: 550°C, Napięcie Natrysku Jonowego: ±5500 V. Dane zostały zebrane w trybie akwizycji zależnej od informacji (IDA).

   2.3 Przetwarzanie Danych i Wielowymiarowa Analiza Statystyczna Pliki danych surowych przetworzono za pomocą oprogramowania MS-DIAL do wykrywania pików, wyrównywania i normalizacji względem IS. Otrzymana macierz danych została zaimportowana do oprogramowania SIMCA-P (wersja 16.0, Umetrics, Szwecja) do analizy wielowymiarowej. Przed PCA i OPLS-DA zastosowano skalowanie jednostkowej wariancji i centrowanie średniej. Model OPLS-DA został zwalidowany przez 200-krotny test permutacji.

   Metabolity z Zmiennością Ważności w Projekcji (VIP) > 1,0 z modelu OPLS-DA i wartością p < 0,05 z jednoczynnikowego testu t-Studenta uznano za statystycznie istotne.

   2.4 Identyfikacja Metabolitów Istotne metabolity zidentyfikowano przez porównanie ich dokładnej masy (błąd masy < 10 ppm) i widm MS/MS z wpisami w bazie danych HMDB. Tam, gdzie to możliwe, identyfikację potwierdzono przez porównanie z autentycznymi standardami (poziom pewności 1).

3. Statystyczna Analiza Danych Klinicznych i Metody:

Dane uzyskane podczas badania zostały wstępnie uporządkowane. Dla danych ciągłych najpierw przeprowadzono testy normalności. Jeśli wszystkie grupy spełniały normalność, do porównania między grupami użyto testu t-Studenta. W przeciwnym razie rozważono nieparametryczny test sumy rang Wilcoxona. Dla zmiennych kategorycznych użyto testu χ². Statystycznie istotne dane poddano wieloczynnikowej analizie regresji logistycznej. P < 0,05 uznano za statystycznie istotne.

Analizę statystyczną wszystkich danych przeprowadzono za pomocą SPSS (IBM SPSS Statistics 26.0, SPSS Inc., Chicago, IL) i języka R (wersja 4.1.3, www.R-project.org/). Wszystkie testy statystyczne były dwustronne, a istotność statystyczna ustalono na poziomie 0,05.