Studie om korrelationen mellan metabolomik och ångest samt depression vid bronkiektasier

Non-cystic fibrosis bronkiektasi är en vanlig lungsjukdom. Återkommande akuta förvärringar av bronkiektasi kan allvarligt försämra lungfunktionen, påskynda minskningen av lungkapaciteten, minska livskvaliteten och förkorta överlevnadstiden. Även om tidigare studier har identifierat faktorer som försämrad lungfunktion och Pseudomonas aeruginosa-infektion som bidrar till akuta förvärringar, eliminerar dessa faktorer inte helt sådana episoder hos patienter med bronkiektasi. Aktuell forskning tyder på att 20-40 % av patienter med bronkiektasi upplever ångest och/eller depression. Dessa tillstånd är förknippade med en ökad risk för sjukdomsförvärring, med depression specifikt länkad till en kortare tid till första förvärringen. Därför är det avgörande att undersöka ångestens och depressionens inre roll i sjukdomsutvecklingen.

Enligt inklusions- och exklusionskriterierna kommer denna studie att rekrytera deltagare diagnostiserade med bronkiektasi på Union Hospital, Tongji Medical College vid Huazhong University of Science and Technology, Guizhou Provincial People's Hospital och Yichang Central Hospital mellan den 20 december 2025 och den 31 december 2030. Studieprotokollet godkändes av forskningsetikkommittéerna på varje sjukhus. Vid rekrytering kommer följande demografisk information att samlas in: kön, ålder, längd (i meter) och vikt (i kilogram). Medicinsk historik, tidigare förvärringar och blodprovsresultat (inklusive fullständigt blodbild och biokemiska parametrar) kommer också att erhållas under den första konsultationen. Resultat från patogenundersökningar kommer också att registreras. Dessutom kommer lungfunktionstester (t.ex. FEV1% förväntat) och högupplösta datortomografi (HRCT)-undersökningar av lungorna att utföras. Patienters andnöd kommer att bedömas med hjälp av den modifierade Medical Research Council (mMRC) andnödsskalan, medan ångest- och depressionstillstånd kommer att utvärderas med hjälp av Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS). Med informerat samtycke samlades biologiska prover in, inklusive blod, sputum och avföring. Deltagare genomgick uppföljning var tredje månad efter rekrytering, med journaler över förvärringsfrekvens, sjukhusvistelser och överlevnadsstatus. Efter avslutad datainsamling kommer metabolomisk analys att utföras på prover inklusive blod, sputum och avföring för att undersöka om patienters ångest- och depressionstillstånd är associerade med ovannämnda metabolomiska fynd, identifiera motsvarande biomarkörer och analysera ångestens och depressionens roll i utvecklingen av bronkiektasi.

Material och Metoder

1. Datainsamling Inklusions- och exklusionskriterier

   Inklusionskriterier:

   • Ålder ≥18 år
   • Deltagares lungavbildningsfynd och klinisk presentation uppfyllde diagnostiska kriterier för bronkiektasi
   • Kliniskt stabila (inga antibiotika eller orala kortikosteroider inom 4 veckor före rekrytering);
   • Patienter som är villiga att underteckna samtyckesformuläret och delta i studien.

   Exklusionskriterier:

   • Ålder <18 år
   • Uppfyller inte diagnostiska kriterier för bronkiektasi
   • Deltagare med cystisk fibros eller tidigare lungtransplantation
   • Deltagare som inte kan samarbeta med studien på grund av dysfunktion i vitala system som hjärta, hjärna, lever och njurar, eller som inte kan delta i studien på grund av samsjuklighet med allvarliga sjukdomar
   • Deltagare med aktiva störningar, inklusive aktiv tuberkulos, aktiv allergisk bronkopulmonal aspergillos, aktiv icke-tuberkulös mykobakterieinfektion och malignitet eller sekundär traktionsbronkiektasi associerad med lungfibros
   • Gravida eller ammande kvinnor
   • Som inte kan ge informerat samtycke eller som vägrar att delta i den kliniska studien

   Insamling av patientdemografiska indikatorer och laboratorietestresultat. Demografiska indikatorer (ålder, längd, vikt), mMRC-poäng, laboratorietestresultat, lungfunktion (FEV1% förväntat), radiologiska poäng (modifierad Reiff, Bhalla-poäng) samlades in vid deltagarrekrytering.

   Bedömning av ångest- och depressionstillstånd: Alla patienter ombads att fylla i Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS) vid baslinjen. Poängen för varje subskala (HADS depression och ångest) sträcker sig från 0 till 21 poäng, med en poäng ≥8 som indikerar trolig depression eller ångest.

   Bedömning av sjukdomssvårighetsgrad: Sjukdomssvårighetsgraden utvärderades med hjälp av Bronkiektasi Svårighetsindex (BSI).

2. Metabolomiska experimentella metoderMetabolomiska experimentella metoder 2.1 Provberedning 50 μL av insamlat prov tinas på is och blandas med 200 μL kall metanol:acetonitril (1:1, v/v) innehållande IS (1 μg/mL). Blandningen vorteerades kraftigt, inkuberades vid -20°C i 2 timmar och centrifugerades sedan vid 14 000 g i 15 minuter vid 4°C. Översta vattnet överfördes till en ny flaska för LC-MS-analys. Ett sammansatt kvalitetskontrollprov (QC) framställdes genom att kombinera lika delar från alla individuella prover.

   2.2 LC-MS-analys Kromatografisk separation utfördes på ett Waters ACQUITY UPLC-system med en HSS T3-kolonn (2,1 × 100 mm, 1,8 μm) vid 40°C. Den mobila fasen bestod av (A) vatten med 0,1 % myrsyra och (B) acetonitril med 0,1 % myrsyra. En linjär gradient applicerades enligt följande: 0-2 min, 2 % B; 2-10 min, 2 % till 98 % B; 10-12 min, 98 % B; 12-12,1 min, 98 % till 2 % B; 12,1-15 min, 2 % B. Flödeshastigheten var 0,4 mL/min och injektionsvolymen var 2 μL.

   Masspektrometri utfördes på ett SCIEX TripleTOF 6600+ system som användes i både positivt och negativt ESI-läge. Parametrarna ställdes in enligt följande: Jonkällgas 1: 60 psi, Jonkällgas 2: 60 psi, Gardingas: 35 psi, Källtemperatur: 550°C, Jonspränkspänning: ±5500 V. Data inhämtades i informationsberoende inhämtningsläge (IDA).

   2.3 Databehandling och multivariat statistisk analys Rådatafiler bearbetades med MS-DIAL-programvara för toppplockning, justering och normalisering mot IS. Den resulterande datamatrisen importerades till SIMCA-P-programvara (v16.0, Umetrics, Sverige) för multivariat analys. Enhetsspridningsskalning och medelcentrering applicerades före PCA och OPLS-DA. OPLS-DA-modellen validerades med ett 200-gångers permutationsprov.

   Metaboliter med Variabel Betydelse i Projektion (VIP) > 1,0 från OPLS-DA-modellen och p-värde < 0,05 från univariat Student's t-test ansågs statistiskt signifikanta.

   2.4 Metabolitidentifiering Signifikanta metaboliter identifierades genom att jämföra deras exakta massa (massfel < 10 ppm) och MS/MS-spektra med poster i HMDB-databasen. När möjligt bekräftades identifieringen genom jämförelse med autentiska standarder (Konfidensnivå 1).

3. Klinisk data statistisk analys och metoder:

De data som erhölls under studien förbereddes. För kontinuerliga data utfördes först normalitetstester. Om alla grupper uppfyllde normalitet användes Student's t-test för jämförelse mellan grupper. Annars övervägdes det icke-parametriska Wilcoxon rangsummetestet. För kategoriska variabler användes χ2-testet. Statistiskt signifikanta data utsattes för multivariat logistisk regressionsanalys. P < 0,05 ansågs statistiskt signifikant.

Statistisk analys av alla data utfördes genom SPSS (IBM SPSS Statistics 26.0, SPSS Inc., Chicago, IL) och R-språket (version 4.1.3, www.R-project.org/). Alla statistiska tester var tvåsidiga och statistisk signifikans sattes till 0,05.