Assessment of trimethylamine N-oxide (TMAO) as a potential biomarker of severe stress in patients vulnerable to posttraumatic stress disorder (PTSD) after acute myocardial infarction

Eur J Psychotraumatol. 2021 May 31;12(1):1920201. doi: 10.1080/20008198.2021.1920201.

Abstract

Background: Posttraumatic stress disorder (PTSD) is a frequently observed stress-related disorder after acute myocardial infarction (AMI) and it is characterized by numerous symptoms, such as flashbacks, intrusions and anxiety, as well as uncontrollable thoughts and feelings related to the trauma. Biological correlates of severe stress might contribute to identifying PTSD-vulnerable patients at an early stage. Objective: Aims of the study were (1) to determine whether blood levels of trimethylamine N-oxide (TMAO) vary immediately after AMI in patients with/without AMI-induced PTSD symptomatology, (2) to investigate whether TMAO is a potential biomarker that might be useful in the prediction of PTSD and the PTSD symptom subclusters re-experiencing, avoidance and hyperarousal, and (3) to investigate whether TMAO varies immediately after AMI in patients with/without depression 6 months after AMI. Method: A total of 114 AMI patients were assessed with the Hamilton-Depression Scale after admission to the hospital and 6 months later. The Clinician Administered PTSD Scale for DSM-5 was used to explore PTSD-symptoms at the time of AMI and 6 months after AMI. To assess patients' TMAO status, serum samples were collected at hospitalization and 6 months after AMI. Results: Participants with PTSD-symptomatology had significantly higher TMAO levels immediately after AMI than patients without PTSD-symptoms (ANCOVA: TMAO(PTSD x time), F = 4.544, df = 1, p = 0.035). With the inclusion of additional clinical predictors in a hierarchical logistic regression model, TMAO became a significant predictor of PTSD-symptomatology. No significant differences in TMAO levels immediately after AMI were detected between individuals with/without depression 6 months after AMI. Conclusions: An elevated TMAO level immediately after AMI might reflect severe stress in PTSD-vulnerable patients, which might also lead to a short-term increase in gut permeability to trimethylamine, the precursor of TMAO. Thus, an elevated TMAO level might be a biological correlate for severe stress that is associated with vulnerability to PTSD.

Antecedentes: El trastorno de estrés postraumático (TEPT) es un trastorno relacionado con el estrés que se observa con frecuencia después de un infarto agudo de miocardio (IAM) y se caracteriza por numerosos síntomas, como flashbacks, intrusiones y ansiedad, así como pensamientos y sentimientos incontrolables relacionados con el trauma. Los correlatos biológicos del estrés severo podrían contribuir a identificar a los pacientes vulnerables al TEPT en una etapa temprana.Objetivo: Los objetivos del estudio fueron (1) determinar si los niveles sanguíneos de N-óxido de trimetilamina (TMAO, por sus siglas en ingles) varían inmediatamente después del IAM en pacientes con o sin sintomatología de TEPT inducida por IAM, (2) investigar si el TMAO es un biomarcador potencial que podría ser útil en la predicción de TEPT y los subgrupos de síntomas de TEPT que experimentan, evitación e hiperactivación, y (3) para investigar si el TMAO varía inmediatamente después del IAM en pacientes con o sin depresión 6 meses después del IAM.Método: Un total de 114 pacientes con IAM fueron evaluados con la Escala de Depresión de Hamilton tras su ingreso al hospital y 6 meses después. La Escala de TEPT para el DSM-5 administrada por el médico se utilizó para explorar los síntomas de TEPT en el momento del IAM y 6 meses después del IAM. Para evaluar el estado de TMAO de los pacientes, se recolectaron muestras de suero en la hospitalización y 6 meses después del IAM.Resultados: Los participantes con sintomatología de TEPT tenían niveles de TMAO significativamente más altos inmediatamente después del IAM que los pacientes sin síntomas de TEPT (ANCOVA: TMAO (TEPT x tiempo), F = 4.544, df = 1, p = 0.035). Con la inclusión de predictores clínicos adicionales en un modelo de regresión logística jerárquica, TMAO se convirtió en un predictor significativo de la sintomatología del TEPT. No se detectaron diferencias significativas en los niveles de TMAO inmediatamente después del IAM entre individuos con o sin depresión 6 meses después del IAM.Conclusiones: Un nivel elevado de TMAO inmediatamente después del IAM podría reflejar un estrés severo en pacientes vulnerables al TEPT, lo que también podría conducir a un aumento a corto plazo de la permeabilidad intestinal a la trimetilamina, el precursor de TMAO. Por lo tanto, un nivel elevado de TMAO podría ser un correlato biológico del estrés severo asociado con la vulnerabilidad al TEPT.

背景: 创伤后应激障碍 (PTSD) 是急性心肌梗塞 (AMI) 后常被观测的应激相关疾病, 其特点是出现例如闪回, 闯入和焦虑, 以及无法控制的创伤相关想法和感觉的多种症状。 严重应激的生物学相关因素可能有助于在早期识别PTSD易感患者。目的: 本研究旨在 (1) 确定有/无AMI诱发PTSD症状的患者在AMI后氧化三甲胺 (TMAO) 的血液水平是否立即不同, (2) 考查TMAO是否是一种可能有助于预测PTSD和PTSD再体验, 回避和高唤起症状亚簇的潜在生物标志物, 并且 (3) 考查AMI后6个月有无抑郁的患者在AMI后TMAO是否立即不同。方法: 在入院后及6个月后共使用汉密尔顿抑郁量表评估了114例AMI患者。使用 DSM-5的临床用PTSD量表探究AMI期间及AMI后6个月的PTSD症状。为评估患者的TMAO状态, 在住院时和AMI后6个月收集了血清样本。结果: 有PTSD症状的参与者在AMI后的TMAO水平立即显著高于无PTSD症状患者的 (ANCOVA:TMAO (PTSD x时间), F= 4.544, df = 1, p= 0.035) 。在分层逻辑回归模型中纳入其他临床预测因素后, TMAO成为PTSD症状的一个显著预测因素。在AMI后6个月有或无抑郁的个体之间未发现AMI后即刻TMAO水平的显著差异。结论: AMI后立即升高的TMAO水平可能反映了PTSD易感患者的严重应激, 这也可能导致肠道对TMAO前体三甲胺的通透性的短期提升。因此, 升高的TMAO水平可能是与PTSD易感性相关的严重应激的生物学相关因素。.

Keywords: Trimethylamine N-oxide (TMAO); acute myocardial infarction; biomarker; depression; gut permeability; posttraumatic stress disorder (PTSD).

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Biomarkers / blood*
  • Female
  • Humans
  • Male
  • Methylamines / blood*
  • Middle Aged
  • Myocardial Infarction / blood
  • Myocardial Infarction / complications*
  • Stress Disorders, Post-Traumatic / blood
  • Stress Disorders, Post-Traumatic / diagnosis*

Substances

  • Biomarkers
  • Methylamines
  • trimethyloxamine

Grants and funding

This work was supported by the ZARG, Zentrum für ambulante Rehabilitation GmbH, Graz, Austria under Grant [4325/Medical University of Graz].