饮食与生活方式因素和肠道微生物组关联的横断面初步评估及纵向研究样本量规划

《Nutrients》：Dietary and Lifestyle Correlates of Gut Microbiota Diversity and Composition in Healthy Adults: A Cross-Sectional Pilot Study Informing Longitudinal Research

　　

摘要

背景/目的：可改变的因素饮食和生活方式因素可能促成肠道微生物组的变化，但通常被单独评估。本研究对四种暴露因素在互补的微生物组维度上的关系进行了研究，并利用关联强度和不确定性来指导纵向研究的设计。方法：20名健康成年人（10名女性和10名男性）在样本采集当天提供了新鲜粪便样本，并完成了暴露问卷。暴露因素包括地中海饮食依从性、超加工食品消费频率、身体活动量和睡眠特征。微生物组结果指标包括独立重新计算的OTU水平Shannon多样性（主要结果指标）、Pielou均匀度、属水平Bray-Curtis距离和Aitchison距离、八个预设属的中心对数比坐标，以及经自然对数转换的Prevotella/Bacteroides比值。采用年龄和性别校正的线性回归以及基于置换的多变量方差分析来评估关联，并应用了错误发现率校正、影响性诊断和稳健性分析。基于场景的样本量计算仅限于年龄和性别校正的横断面线性回归模型。结果：所有参与者均有完整的暴露和微生物组数据。经错误发现率校正后，未发现具有统计学意义的关联。然而，观察到的效应估计值并非均等微小：alpha多样性模型中最大偏R²值为0.140，UPF与Akkermansia关联中最大偏R²值为0.210，Prevotella/Bacteroides对数比值中最大偏R²值为0.108，而整体群落组成的最大边际R²为0.0649。估计值不够精确且对参与者较为敏感，稳健性分析未改变整体解读。对于年龄和性别校正的横断面回归模型，基于假设偏R²值为0.03-0.05的保守场景，得出了275-465名可分析参与者的规划基准，或假设10%-20%观测不可用时306-582名招募参与者的规划基准。结论：本初步研究并未证明饮食-微生物组或生活方式-微生物组之间不存在关系。相反，它提供了一个可重复的框架，用于使用重复且时间对齐的暴露和微生物组测量来优先考虑假设并规划具有足够统计效力的纵向研究。