低心肺功能关联肠道微生物组改变：探寻健康新奥秘

久坐导致心肺功能（CRF）低下，增加肥胖和心血管疾病风险，还影响肠道微生物组，但低 CRF 与肠道微生物组关系不明。研究人员分析 3616 人，发现低 CRF 与微生物多样性降低、有害菌增加有关。这为预防和治疗相关疾病提供新思路。

　　在现代生活中，人们的生活方式越来越倾向于久坐不动。这种久坐的生活模式，就像一个隐藏在暗处的 “健康杀手”，悄无声息地带来了许多健康问题。肥胖、心血管疾病等的发病率逐年上升，而肠道健康也受到了极大的影响。肠道微生物组作为人体肠道内的 “小宇宙”，包含着大量微生物，它们对人体健康起着至关重要的作用，比如参与食物消化、调节免疫系统等 。但一直以来，有个关键问题困扰着科学界：低心肺功能（Cardiorespiratory Fitness，CRF）与肠道微生物组之间到底存在怎样的关系呢？这就如同隐藏在迷雾中的谜题，吸引着众多科研人员去探索。

为了解开这个谜题，德国格赖夫斯瓦尔德大学医学中心（University Medicine Greifswald）等机构的研究人员展开了深入研究。他们从德国东北部西波美拉尼亚地区的人群中选取样本，进行了一项大规模的研究。研究结果发现，低 CRF 与肠道微生物组的不利变化密切相关，这一发现意义重大，它为理解心血管疾病和代谢性疾病的发病机制提供了新的视角，也为未来相关疾病的预防和治疗开辟了新的方向。该研究成果发表在了《Scientific Reports》杂志上。

研究人员开展这项研究时，用到了几个关键技术方法。首先，通过对来自波美拉尼亚健康研究（Study of Health in Pomerania，SHIP）中两个队列（SHIP - START 和 SHIP - TREND）的 3616 名参与者进行标准化、症状限制的心肺运动测试（Cardiopulmonary exercise testing，CPET），来评估他们的心肺功能 。同时，收集参与者的粪便样本，利用 16S rRNA 基因测序技术测定肠道微生物群的特征。此外，还通过计算体重指数（Body mass index，BMI）、食物频率得分（Food frequency score，FFS）等方式获取参与者的表型数据，用于后续分析。

下面来看具体的研究结果：

1. 参与者特征：研究人员将 3558 名参与者按峰值摄氧量（VO₂peak）的四分位数进行分层分析。结果显示，从第一四分位数到第四四分位数，参与者的年龄中位数逐渐降低，第一四分位数中女性占比更多，第四四分位数的参与者 BMI 更高、饮食质量（FFS）更低，糖化血红蛋白（HbA1c）水平和二甲双胍使用率也更低 。而且，VO₂peak 与其他 CPET 指标，如无氧阈摄氧量（VO₂@AT）、最大工作能力（Watt_max）、峰值氧脉搏（peak O₂ pulse）呈强正相关，与通气效率（VE/VCO₂ slope）呈负相关。
2. CPET 与肠道微生物群 β 多样性的关联：研究发现，在整个数据集中，最丰富的五个分类群是拟杆菌属（Bacteroides）、普雷沃氏菌属（Prevotella）、粪杆菌属（Faecalibacterium）、未分类的瘤胃球菌科（unclassified Ruminococcacae）和未分类的毛螺菌科（unclassified Lachnospiraceae） 。基于 Bray - Curtis 相异度的置换方差分析表明，Watt_max、VO₂peak、VO₂@AT、peak O₂ pulse 和 VE/VCO₂ slope 与整体微生物群落结构存在显著关联。以加权 UniFrac 距离作为 β 多样性标记时，也发现肠道微生物组与 Watt_max和 VO₂peak 有显著关联。
3. CPET 与肠道微生物群的分类群关联：在负二项回归模型中，VO₂peak 和 Watt_max与肠道微生物组有许多关联。它们与 Flavonifractor、机会性革兰氏阴性病原体大肠杆菌 / 志贺氏菌（Escherichia/Shigella）呈负相关，与一些短链脂肪酸（Short - chain fatty acid，SCFA）产生菌，如丁酸球菌属（Butyricoccus）、未分类的瘤胃球菌科、粪球菌属（Coprococcus）和未分类的毛螺菌科呈正相关 。此外，VO₂@AT 与 Holdemania 呈负相关，而 peak O₂ pulse 未显示出显著关联。与 VO₂peak 和 Watt_max相比，VE/VCO₂ slope 与肠道微生物群的关联相反，它与韦荣氏球菌属（Veillonella）以及机会性病原体柠檬酸杆菌属（Citrobacter）、未分类的肠杆菌科（unclassified Enterobacteriaceae）和大肠杆菌 / 志贺氏菌呈强正相关。在逻辑回归模型中，Watt_max和 VO₂@AT 还与 Howardella、Barnesiella 和 Coprobacter 的存在呈正相关 。
4. CPET 与微生物 α 多样性的关联：研究发现，物种丰富度和逆辛普森指数的分布在整个数据集中分别为 245.5（203.0 - 294.0，IQR）和 42.0（30.4 - 57.2，IQR） 。Watt_max和 VO₂peak 与物种丰富度呈正相关，Watt_max、VO₂peak 和 peak O₂ pulse 与逆辛普森指数也呈正相关，而 VO₂@AT 和 VE/VCO₂ slope 与 α 多样性无显著关联。

综合研究结论和讨论部分来看，研究表明低 CRF 与不利的肠道微生物组组成有关，这种微生物组的改变表现为微生物多样性降低、有益的 SCFA 产生菌减少，以及潜在有害的机会致病菌增加 。这种肠道微生物组的变化可能会导致促炎环境的形成，进而促进肥胖、2 型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病和动脉粥样硬化等心血管代谢疾病的发展。虽然研究存在一定局限性，如无法确定因果关系、样本仅为欧洲血统的白种人等，但该研究为揭示低 CRF 与肠道微生物组之间的关系提供了重要依据，为后续进一步研究奠定了基础，对未来心血管代谢疾病的预防和治疗具有重要的指导意义。