体外循环心脏手术后谵妄的术前肠道微生物网络改变与支链氨基酸相关代谢紊乱：一项前瞻性配对的多种组学研究

术后谵妄是心脏手术后的常见神经精神并发症，但个体易感性的生物学基础仍不清楚。在这项前瞻性队列研究中，纳入317名接受择期体外循环心脏手术的成人，并在术后前7天随访谵妄。30名发生谵妄的患者随后与30名非谵妄对照按年龄、性别和主要诊断进行1:1匹配，进行多组学分析。术前粪便样本在入院后第一次排便且预防性抗生素使用前收集，术后粪便样本在术后第一次排便时收集。配对粪便样本进行鸟枪法宏基因组测序，围手术期血清样本进行非靶向代谢组学分析。术前，α多样性和β多样性在组间相当，但随后发生谵妄的患者表现出更低连通性和整合性的微生物网络结构。术后，肠道微生物组成在组间差异显著（PERMANOVA R²=0.053, P<0.001）。宏基因组分析鉴定了35个差异丰度物种和16个差异富集的KEGG level 3通路，与谵妄相关的特征显示推断功能向氨基酸分解代谢转变，包括支链氨基酸相关通路。非靶向代谢组学显示两组围手术期代谢重塑显著，但谵妄与一个27个代谢物组成的panel相关，其特点主要是术后水平较低或恢复受损，通路富集收敛于缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢。整合分析进一步将谵妄相关微生物类群与氨基酸分解代谢通路和较低的支链氨基酸相关血清代谢物水平联系起来。这些发现提示，谵妄与术前微生物网络组织的改变和以氨基酸代谢尤其是支链氨基酸轴为中心的术后微生物组-代谢组紊乱模式相关。