心脏手术术后谵妄中的术前肠道微生物网络变化与BCAA相关代谢紊乱：一项前瞻性匹配多组学研究

《Translational Psychiatry》：Preoperative gut microbial network alterations and BCAA-Related metabolic disturbance in postoperative delirium after cardiac surgery: a prospective matched multi-omic study

　　

摘要

术后谵妄是心脏手术后常见的神经精神并发症，但个体易感性的生物学机制仍不明确。在这项前瞻性队列研究中，共有317名接受选择性体外循环心脏手术的成年人参与研究，对其术后前7天的情况进行了监测。其中30名出现术后谵妄的患者与30名未出现该症状的对照组按年龄、性别及主要诊断进行1:1匹配，以便进行多组学分析。术前粪便样本是在患者入院后首次排便且尚未使用预防性抗生素时采集的，而术后粪便样本则是在术后首次排便时采集的。这些配对的粪便样本经过鸟枪法宏基因组测序，而围手术期血清样本则进行了非靶向代谢组学分析。术前，两组之间的α多样性和β多样性相当，但后来出现术后谵妄的患者其微生物网络结构显得更为松散且整合度更低。术后，两组的肠道微生物组成存在显著差异（PERMANOVA R2=0.053，P<0.001）。宏基因组分析发现了35种丰度差异较大的物种以及16条在KEGG 3级分类系统中富集程度不同的通路，与术后谵妄相关的特征表现为功能上向氨基酸分解方向转变，尤其是与支链氨基酸相关的通路。非靶向代谢组学分析显示，两组在围手术期都存在明显的微生物组成变化，但术后谵妄患者有27种代谢物水平降低或恢复能力较差，相关通路主要集中在缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的代谢上。综合分析进一步将与术后谵妄相关的微生物类群与氨基酸分解通路以及较低的支链氨基酸相关血清代谢物水平联系起来。这些研究结果表明，术后谵妄与术前微生物网络结构的改变以及术后以氨基酸代谢，尤其是支链氨基酸代谢为核心的微生物组-代谢组紊乱模式有关。