饮食-微生物组协同作用：通过交互与中介作用揭示其对衰弱的综合影响
摘要
研究目的
本研究分析美国人群数据，探讨口腔微生物组多样性与饮食质量对衰弱指数(FI)的独立及协同影响。
研究方法
纳入2009-2012年NHANES周期中6,283名20岁以上参与者数据。采用包含36项指标的衰弱指数评估衰弱，排除营养相关条目。通过α多样性(观测ASVs、Shannon指数、Faith系统发育多样性、Simpson指数)评估口腔微生物组多样性。使用饮食炎症指数(DII)、DASH饮食、地中海饮食评分(MED)及替代健康饮食指数(AHEI)评估饮食质量。应用多变量逻辑模型分析口腔微生物组多样性与四种饮食评分与FI的关联，进行交互作用分析及亚组敏感性分析，并通过中介模型探索口腔微生物组在饮食评分与FI关系中的中介作用。
研究结果
口腔微生物组多样性与饮食质量评分均与FI显著独立相关。共同作用分析显示，口腔微生物多样性最高三分位数与DII最低三分位数组合，其FI显著低于微生物多样性最低且DII最高组(β值范围：-1.93至-2.688，P<0.05)。观测ASVs和Faith系统发育多样性与DII存在显著交互作用(P交互分别为0.032和0.014)。中介分析显示，DII通过观测ASVs、Faith系统发育多样性及Shannon指数中介影响FI的比例分别为8.7%、7.5%和3.4%。
研究结论
本研究证实优质饮食与较高的口腔微生物组α多样性显著降低衰弱风险。值得注意的是，DII与口腔微生物多样性间的交互作用对衰弱风险具有显著影响。
引言
随着医疗技术进步带来的人类寿命延长，衰弱患病率持续上升。衰弱是一种多系统生理功能衰退的复杂临床状态，应激事件暴露会降低内稳态弹性，增加跌倒、住院和残疾风险。衰弱指数(FI)作为关键评估指标，通过累积缺陷负荷综合评估全生命周期健康问题。除评估慢性疾病外，FI还综合考虑日常活动能力、药物治疗及实验室参数，已广泛应用于临床研究并与多种疾病和死亡率显著相关。研究表明衰弱具有动态可逆性，针对性干预可能预防或逆转其进展。
人体微生物群在维持健康中起核心作用。口腔作为人体第二大微生物栖息地，包含700余种细菌，通过调节营养吸收、物质代谢和免疫反应影响全身健康。近年来研究发现口腔微生物失衡不仅关联口腔疾病，还可能引发糖尿病、心血管疾病、阿尔茨海默病及癌症，增加死亡风险。尽管已有研究探索口腔微生物与衰弱的关联，但多局限于特定区域或人群。本研究首次系统探讨美国人群口腔微生物组与衰弱的关系，具有重要应用价值。
方法
研究人群与设计
基于NHANES 2009-2012周期数据，最终纳入6,283名20岁以上参与者。排除FI评分缺失者990例，口腔微生物数据缺失3,372例，饮食营养数据缺失1,095例，协变量缺失38例。NHANES研究经CDC研究伦理委员会批准，二次分析无需本地伦理审批。
衰弱评估
采用36项缺陷累积模型计算FI，包含自评健康、生命体征和实验室检查。排除饮食相关条目，FI评分计算公式为观察缺陷数/总缺陷数(0-1)，缺失值>20%样本排除。
饮食评分
基于24小时饮食回顾评估饮食摄入，计算DII、DASH、MED和AHEI四种评分。DII包含45种促炎/抗炎饮食参数，DASH强调高水果、蔬菜和低脂乳制品摄入，MED评估9项慢性病预防成分，AHEI基于11项饮食成分评估慢性病风险。
口腔微生物组分析
通过口腔冲洗样本分析微生物组数据，使用α多样性(观测ASVs、Shannon指数、Faith系统发育多样性、Simpson指数)评估微生物多样性，采用10,000序列深度稀释计算多样性指数。
统计分析
采用多阶段复杂抽样加权分析，应用多变量逻辑回归模型评估α多样性指数与饮食评分与FI的关联，限制性立方样条模型评估非线性关系。按三分位数组分分析协同作用，亚组分析按年龄和性别分层，进行多项敏感性分析验证结果稳健性，并使用"mediation" R包进行中介分析。
结果
研究人群特征
总样本6,283人，加权平均年龄43.53岁，男性占比48.6%。种族分布：非西班牙裔白人66.8%，非西班牙裔黑人11.5%，墨西哥裔/西班牙裔5.6%。15.2%未完成高中教育，64.7%已婚/同居，20%现吸烟者，35%未达标运动指南。高血压(25.7%)、糖尿病(7.4%)、心血管病(5.3%)和癌症(7.0%)患病率较高，19%存在口腔健康问题。
α多样性与饮食评分独立关联
调整混杂因素后，α多样性最高三分位数与较低FI显著相关(β值范围：-0.620至-1.137，P<0.05)。DII最高三分位数组与较高FI相关(β=1.025)，AHEI和DASH最高组与较低FI相关(β值分别为-0.763和-0.917)。
协同作用分析
观测ASVs和Faith系统发育多样性与DII存在显著交互作用(P<0.05)。最高α多样性与最低DII组合组，FI显著低于最低α多样性与最高DII组(β值范围：-1.237至-2.688)。其他饮食评分与α多样性组合也显示协同作用，但无显著交互(P>0.05)。
中介分析
DII通过口腔微生物组影响FI的中介效应显著。观测ASVs、Faith系统发育多样性及Shannon指数的中介比例分别为8.7%、7.5%和3.4%。其他饮食评分(AHEI、MED、DASH)的中介效应比例在5.1%-8.2%之间。
讨论
本研究首次系统揭示饮食质量与口腔微生物组协同影响衰弱的关键机制。发现口腔微生物组多样性与优质饮食共同作用显著降低衰弱风险，特别是DII评分与微生物多样性存在显著交互作用。中介分析证实口腔微生物组在DII影响衰弱中的部分中介效应达8.7%，为通过改善饮食和微生物生态平衡预防衰弱提供了临床证据。
研究显示口腔微生物组多样性与衰弱风险呈负相关，与既往慢性病及死亡率研究一致。相较于肠道微生物研究，本研究创新性地系统评估口腔微生物组与衰弱的关系，基于美国代表性人群数据增强了结论的外推性。研究发现DII评分除独立效应外，还通过口腔微生物组产生协同影响，这可能与其调节系统性炎症的作用机制密切相关。
饮食质量显著影响口腔微生物组组成。"西方化"饮食模式(高加工食品、糖分摄入)可导致酸产菌和耐酸菌增加，破坏微生物平衡，降低多样性。口腔微生物组通过调节味觉感知影响饮食选择，形成双向作用，这可能部分解释饮食与微生物组协同影响健康状态的机制。
本研究存在局限：观察性研究无法确定因果关系；口腔冲洗样本可能无法全面代表口腔微生物组；基于16S rRNA测序缺乏功能信息；饮食评分基于短期回忆存在偏倚；数据缺失可能引入选择偏倚。尽管如此，本研究首次在具有全国代表性的人群样本中评估口腔微生物组与饮食对衰弱的协同效应，为口腔医学、营养学与老年医学的跨学科协作提供重要依据。
结论
本观察性研究提示较高口腔微生物组α多样性与优质饮食相结合，可能降低衰弱风险。在相同饮食质量条件下，口腔微生物组α多样性降低与衰弱风险增加显著相关，强调其在饮食与衰弱关系中的核心作用。本研究为深入理解饮食、口腔微生物组与衰弱的复杂关系及潜在机制提供了关键临床证据。值得注意的是，DII评分不仅显示最显著的独立效应，还与口腔微生物多样性存在交互影响，共同构成衰弱发病机制中口腔生态稳态与营养介导炎症调节的双重要路径。因此，改善饮食质量与促进口腔微生物组α多样性可能是预防和缓解衰弱的重要干预靶点。
数据可用性
分析数据可通过NHANES网站公开获取(
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