河南农村2型糖尿病患者肠道菌群特征及其与膳食的关联研究

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目的本研究以河南农村人群为研究对象,分析农村人群中T2DM患者的肠道菌群特征及肠道菌群、膳食摄入和T2DM之间的关系。方法本研究采用病例对照研究设计,研究对象来自于河南农村队列研究,纳入74名T2DM患者,根据年龄相近(相差3岁以内)、相同性别且对照组人数不低于病例组人数的原则从同一源人群中选择76名对照人群,共150名研究对象纳入最终分析。通过面对面问卷调查获取被调查者的基本特征、生活行为方式、疾病史等信息,使用半定量食物频数调查表收集膳食摄入数据,同时进行体格测量与生物标本收集以供后续分析;使用16S rDNA测序技术对采集的粪便样本进行肠道菌群检测与分析,获得各分类学水平下肠道菌群的相对丰度以及后续肠道菌群的多样性分析、差异特征菌群和功能代谢通路分析等。使用相关分析和二元Logistics回归来评估肠道菌群、膳食摄入和T2DM之间的关联,使用主成分分析确定膳食模式,并且以肠道菌群丰度作为中介变量尝试评估其在膳食摄入与T2DM指标间的中介效应。结果1、与对照组相比,T2DM患者组具有显著不同的肠道菌群特征,包括较低的Alpha多样性(Ace指数,P=0.035;Chao1指数,P=0.002)、较高的厚壁菌门与拟杆菌门比值(Firmicutes/Bacteroidetes ratio,F/B ratio;P=0.037)、具有统计学差异的Beta多样性(P<0.001)。在多个分类学水平上,两组均有诸多相对丰度具有显著差异的菌群,其中,在属的层面上,Blautia菌、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属、肠杆菌属等在T2DM患者组的相对丰度更高;而帕拉普氏菌属、粪球菌属和罗氏菌属等在对照组的相对丰度更高。LEf Se分析同样确认克雷伯氏菌、肠杆菌、拟杆菌和帕拉普氏菌属可作为区分两组的差异特征菌群。(均P<0.05)2、多个肠道菌群指标和差异菌群与T2DM有关。Alpha多样性(Chao1指数、Ace指数,均为肠道菌群丰富度指标)与空腹血糖浓度(Fasting Plasma Glucose,FPG)、糖化血红蛋白(Hb A1c)呈负相关,但与HOMA2-β正向相关。F/B比值与身体质量指数(Body Mass Index,BMI)、腰围(Waist Circumference,WC)、FPG和Hb A1c呈正相关,而与HOMA2-β呈负相关。拟杆菌门和软壁菌门丰度与FPG呈负相关,与HOMA2-β明显正相关,并且拟杆菌门还与WC和Hb A1c呈负相关。克雷伯氏菌属、肠杆菌属等T2DM组中丰度较高的特征差异菌群均与FPG、Hb A1c和总胆固醇(Total cholesterol,TC)明显正相关,而与HOMA2-β显著负相关。罗氏菌属、粪球菌属、帕拉普氏菌属等在对照组丰度较高的特征菌群则呈现出相反的相关趋势,其均与FPG和Hb A1c呈显著的负相关,而与HOMA2-β明显正相关(均P<0.05)。Blautia菌、柠檬酸杆菌属和克雷伯氏菌属等T2DM特征菌群也与更高的T2DM患病风险有关,OR(95%CI)分别为2.98(1.55-5.86)、2.52(1.31-4.93)和2.66(1.39-5.20)。3、膳食摄入和T2DM之间有关联:水果摄入量和HOMA2-β显著正相关,与FPG和Hb A1c呈负相关;高坚果和水果摄入量可以降低T2DM患病风险,OR(95%CI)分别为0.49(0.25-0.94)、0.44(0.23-0.84)。同时膳食摄入和肠道菌群之间也有相关关系:白肉和乳制品摄入量与放线菌门丰度呈正相关;乳制品摄入与肠杆菌属丰度显著负相关,水果摄入与克雷伯氏菌属显著负相关,此两种菌群均为T2DM组的特征菌群。豆类摄入则与罗氏菌属、粪球菌属等几种对照组特征菌群呈正相关。动物性食物模式得分与梭杆菌门和柠檬酸杆菌属的相对丰度呈正相关,而素食模式得分与放线菌门的相对丰度呈正相关。(均P<0.05)4、T2DM患者特征菌群在与T2DM指标具有关联性的同时,也与膳食摄入因素有关联。中介分析结果表明,放线菌门介导了素食饮食模式与空腹胰岛素(间接效应;β(95%CI):-0.27(-0.68,-0.01);P=0.022)和HOMA2-β(间接效应;β(95%CI):-2.37(-4.76,-0.45);P=0.010)的关联。结论(1)河南农村T2DM患者的肠道菌群丰富度(Chao1指数、Ace指数)和构成特征与正常人群明显不同,鉴定出克雷伯氏菌、肠杆菌等T2DM特征菌群。(2)T2DM患者的肠道特征菌群与多种T2DM代谢指标和患病风险呈现正向关联,而健康人群的特征菌群与这些疾病指标和患病风险呈负相关。(3)膳食摄入对这些疾病相关特征菌群具有调节作用,促进健康的食物或模式(例如白肉、乳制品、豆类及素食饮食)与T2DM特征菌群丰度呈负相关。(4)肠道菌群在膳食因素与T2DM的关联中起到部分中介的作用。
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