摘要
背景
人体肠道微生物群由约100万亿个微生物细胞组成，产生多种代谢产物。其组成受地理环境、饮食习惯和遗传背景等因素影响。这种微生物生态系统的失衡（失调）已与代谢性疾病的发展相关。本研究旨在描述未确诊慢性疾病的成年人肠道微生物群组成，并评估其与心脏代谢参数的潜在关联。
方法
招募居住在伊兹密尔省的18岁以上符合条件的志愿者。采集粪便和血液样本，提取粪便细菌DNA并扩增全长16S rRNA基因。使用牛津纳米孔技术对扩增子进行测序，通过Massbiome粪便微生物组分析系统进行分类学分类、厚壁菌/拟杆菌(F/B)比值和Shannon指数分析。使用Epi2Me数据库分析优势菌属。血液样本检测代谢健康标志物。通过统计学方法分析细菌分类群与血液代谢参数之间的关联。
结果
82名参与者中，根据BMI划分：41.4%为健康体重(34人)，28.1%为超重(23人)，30.5%为肥胖(25人)。普氏栖粪杆菌(Segatella copri)是51%参与者的优势物种，其次是扭链瘤胃球菌(Ruminococcus torques)(13%)、普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)(13%)。根据Epi2Me数据库分析，54.8%参与者的优势菌群为S. copri。Shannon指数和F/B比值在三个BMI组间存在差异。Lachnospira和Ruminococcus属与BMI呈显著负相关。回归分析显示：Lachnospira在较高糖化血红蛋白(HbA1c)水平时丰度降低；HOMA-IR是Vescimonas相对丰度的显著预测因子；Ruthenibacterium在较高HDL水平时丰度增加。
结论
本研究揭示了土耳其人群肠道优势微生物群的特征，表明特定菌属与BMI、HbA1c、HOMA-IR和HDL等代谢健康指标存在关联，强调了区域化微生物组研究的重要性。这是土耳其少有的针对健康成年人的微生物群研究，为理解肠道菌群与心脏代谢参数的关系提供了新证据。
引言
肠道微生物群是一个从出生建立，随地理环境、饮食习惯和遗传背景发展的复杂微生物群落[1]。该群落包含约100万亿个微生物细胞，产生的代谢物包括短链脂肪酸、维生素、抗炎抗氧化剂、神经毒素、致癌物和免疫毒素，通过调节相关基因表达影响代谢过程、心理健康、能量平衡和免疫系统[2,3]。有益微生物减少、致病菌增加和微生物多样性丧失构成的失调状态，已被证实与代谢性疾病发展相关[2]。
健康人类肠道微生物群主要由拟杆菌科(Bacteroidaceae)、梭菌科(Clostridiaceae)、普雷沃菌科(Prevotellaceae)、真杆菌科(Eubacteriaceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae)、乳杆菌科(Lactobacillaceae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、酵母菌科(Saccharomycetaceae)和甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)等科组成[5]。
近年来，人类微生物组研究快速扩展，揭示了肠道微生物群与多种疾病的关联。除已知因素外，地理和人群特异性变量也影响微生物群组成。因此，表征特定地区健康人群的肠道微生物群对于推进本地微生物组-疾病研究至关重要。
本研究采用牛津纳米孔平台的全长16S rRNA测序技术，实现物种水平鉴定，提供了更详细的肠道微生物群组成分析。研究目标是表征未确诊慢性疾病成年人的肠道微生物群，并评估其与心脏代谢参数的潜在关联。
方法
参与者
招募居住在伊兹密尔省的18岁以上符合条件的志愿者。根据BMI划分为健康体重(18.5-24.9 kg/m²)、超重(25-29.9 kg/m²)和肥胖(≥30 kg/m²)组。通过问卷收集年龄、性别、疾病状态、药物使用和吸烟状况等协变量数据。使用食物频率问卷评估参与者对乳制品、动物源性食品、植物性食品、谷物类食品和即食食品的消费频率，每个项目按6点量表评分(0=从不，5=每天)。
样本采集
使用Canvax公司的粪便样本采集与稳定试剂盒收集样本，立即处理用于DNA提取。研究经多库兹埃卢尔大学非干预研究伦理委员会批准(伦理号22.03.2023, 2023/09-33)，所有参与者签署书面知情同意书。
基因组DNA提取与PCR扩增
使用Zymo Research试剂盒提取DNA，Qubit 4荧光计测定浓度。使用10 ng模板DNA进行PCR扩增16S rRNA全长区域，引物序列和PCR循环条件见表2[6]。
文库制备与16S rRNA基因测序
使用牛津纳米孔Native Barcoding Kit V14进行文库制备。DNA经MinION MK1B设备测序，测序时间24-72小时。
生物信息学分析
使用guppy碱基识别软件将FAST5文件转换为FASTQ格式，Trimmomatic工具修剪接头和低质量读长。使用Massbiome分析系统确定分类学分类、F/B比值和Shannon指数。使用Epi2Me数据库分析优势菌种。
血液代谢健康参数生化分析
空腹取血后立即分析空腹血糖、总胆固醇、HDL、LDL、甘油三酯和CRP水平。HbA1c使用TOSOH G8 HPLC分析仪测定。同型半胱氨酸使用化学发光法测定。胰岛素水平使用化学发光免疫分析法测定。HOMA-IR计算公式：HOMA-IR = (胰岛素×空腹血糖(mg/dL))/405。
统计分析
使用SPSS 29.0进行统计分析。Kruskal-Wallis检验检测BMI组间差异，线性回归分析评估微生物分类群与代谢参数的关系。部分η²值和观测功效用于效应量评估。
结果
参与者特征和代谢特征
82名参与者(66名女性，16名男性)平均年龄43.64±9.7岁(19-64岁)。根据BMI分组：41.4%健康体重(34人)，28.1%超重(23人)，30.5%肥胖(25人)。5名参与者报告2型糖尿病诊断，其中3人使用降糖药。2名糖尿病患者属于超重组，3名属于肥胖组。HbA1c和空腹血糖数据与报告疾病状态一致。
饮食习惯
所有参与者饮食习惯符合地中海饮食模式，未遵循纯素、素食或无麸质饮食。所有参与者报告每天摄入各食物组食物。即食食品摄入频率较低(46.6%参与者每月少于1次)。40%参与者每日食用酸奶，82.7%每周超过两次。Kruskal-Wallis检验显示各BMI组的食物消费频率无显著差异。
BMI组间代谢参数
Kruskal-Wallis检验显示肥胖组空腹血糖(H=7.53,p=0.023)、空腹胰岛素(H=27.73,p<0.001)、HOMA-IR(H=28.3,p<0.001)、HbA1c(H=12.7,p=0.002)、甘油三酯(H=19.18,p<0.001)和CRP(H=17.63,p<0.001)水平显著高于健康体重组。卡方检验显示超重和肥胖组吸烟者比例显著更高(p=0.007)。
优势细菌物种
普氏栖粪杆菌(S. copri)是51%参与者的主导物种，其次是扭链瘤胃球菌(R. torques)(13%)、普拉梭菌(F. prausnitzii)(13%)。通过Epi2Me数据库分析，54.8%参与者的优势菌群为S. copri。
BMI分组的细菌分布
肥胖组Lachnospira和Vescimonas属的相对丰度显著低于健康体重组。S. copri和Lactobacillaceae在肥胖组丰度显著更高。
α多样性与F/B比值
健康体重组Shannon指数中位数5.26(IQR 0.73)，超重组4.95(IQR 0.95)，肥胖组4.3(IQR 1.13)。F/B比值分别为2.27(IQR 2.24)、1.69(IQR 0.93)和1.06(IQR 1.75)。Kruskal-Wallis检验显示F/B比值(H=11.13,p=0.004)和α多样性(H=10.71,p=0.005)在三组间存在显著差异。
细菌分类群与代谢标志物关联
Ruminococcus(β=-0.424,p<0.001)和Lachnospira(β=-0.255,p=0.03)与BMI呈显著负相关。Lachnospira与HbA1c(β=-0.344,p=0.006)呈负相关。Vescimonas与HOMA-IR(β=-0.311,p=0.009)呈负相关。Ruthenibacterium与HDL(β=0.311,p=0.008)呈正相关。
讨论
本研究揭示了土耳其健康成年人肠道微生物群特征与心脏代谢参数的显著关联。优势菌群如Lachnospira和Ruminococcus与BMI呈负相关，提示其可能具有抗肥胖作用。Lachnospira与HbA1c的负相关性提示其与血糖调节的潜在关联。Vescimonas与HOMA-IR的显著预测关系提示其与胰岛素抵抗的关联，而Ruthenibacterium与HDL的正相关性提示其在脂质代谢中的潜在作用。
研究显示，土耳其人群的肠道微生物群组成与其他国家存在差异，这可能反映了区域饮食特征的影响。地中海饮食中丰富的植物性食品和发酵乳制品可能促进特定菌群的定植。尽管研究存在样本量较小等局限性，但这些发现为理解肠道微生物群在代谢健康中的作用提供了新视角。
结论
本研究为土耳其健康成年人的肠道微生物群特征及其与心脏代谢参数的关联提供了重要见解。结果表明，肠道微生物群可能通过影响代谢过程参与体重管理和血糖调节。这些发现强调了在不同人群中考虑微生物群特征的重要性，并支持进一步研究微生物组成在心脏代谢风险中的功能和治疗意义。
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