饮食炎症、肠道真菌群与微生物跨界关联对老年人心血管健康的影响

《Metabolites》：Dietary Inflammation, Gut Mycobiota, and Microbial Cross-Kingdom Associations with Cardiovascular Health in Older Adults

　　

背景/目的：膳食炎症可能影响心血管代谢健康，然而肠道真菌组（mycobiome）和细菌-真菌互作仍不清楚。基于研究人员先前的发现和TALENTs试验（Targeting Aging and Longevity with Exogenous Nucleotides）的基线数据，研究人员探索了老年人群中肠道真菌谱（fungal profiles）以及细菌-真菌共现模式（bacterial–fungal co-occurrence patterns）与膳食炎症指数（DII）和生命基本8项（LE8）的关系。方法：研究人员招募了301名60–70岁的社区居民，其中285人提供了合格的真菌内转录间隔区（ITS）测序数据。DII评分来自3天膳食记录以反映膳食炎症风险，LE8（整合了包括体力活动在内的健康行为以及包括体重指数、血脂、血压和血糖在内的代谢健康因素）用于评估心血管健康；LE8_non-diet作为敏感性指标。采用多样性指数、ZINB/Hurdle模型、bootstrap、E值、DIABLO分析和网络构建，分析了真菌多样性、属水平分类、生态功能群（ecological guilds）以及细菌-真菌关联。结果：DII与LE8_non-diet呈负相关（r = ?0.130, p = 0.024）。真菌α多样性和β多样性在DII定义的组间无显著差异。相反，较好的心血管状态与较高的真菌丰富度相关，高CVH组中Chao1和ACE指数显著升高（均p < 0.05）。此外，整合的ZINB、Hurdle和稳定性分析共同确定了四个与DII和LE8均相关的候选真菌属。ZINB和DIABLO分析均一致表明，拮抗互作在肠道细菌-真菌关联中占主导地位（分别为89.9%和63.8%的负关联），DIABLO进一步揭示了两界之间的同步群落水平共变（r = 0.325, p < 0.01）。FUNGuild预测进一步显示，高CVH组中富集了腐生营养型（saprotrophic）功能群，而低CVH组中富集了宿主相关型（host-associated）功能群，在DII定义的组中观察到类似模式。结论：这项横断面研究揭示了按膳食炎症潜力和心血管健康状况分层的老年人群中肠道真菌组谱和潜在的细菌-真菌共现模式，为后续整合生活方式行为和功能健康结局的营养与代谢研究生成了可检验的假设。

**论文解读：膳食炎症、肠道真菌群与微生物跨界关联对老年人心血管健康的影响**

**研究背景与现存问题**
全球人口老龄化加剧，心血管疾病（CVD）仍是老年人发病和死亡的主要原因之一。慢性低度炎症通过内皮损伤、代谢紊乱和动脉粥样硬化等机制，连接衰老与心血管功能障碍。饮食作为可调控的炎症决定因素，膳食炎症指数（DII）可量化饮食的整体炎症潜力，较高的DII与高血压、肥胖、糖尿病及CVD等不良结局相关。然而，现有研究多聚焦于特定疾病结局或单一心血管代谢指标，对DII与综合心血管健康（CVH）评估指标（如美国心脏协会的生命基本8项，LE8）之间关联的探讨尚不充分。LE8整合了四种健康行为（饮食、体力活动、尼古丁暴露、睡眠健康）和四种健康因素（体重指数、血脂、血糖、血压），其饮食成分与DII存在重叠，需通过排除饮食成分的敏感性指标（LE8_non-diet）加以区分。

肠道微生物组是连接饮食、宿主代谢、免疫调节与心血管健康的重要界面，但既往研究主要集中在细菌群落。真菌作为肠道生态系统的低丰度组分，可能参与免疫调节、代谢互作及宿主-微生物通讯，尤其在炎症或代谢紊乱条件下，细菌-真菌跨界的共现模式可能影响肠道生态稳定性。然而，膳食炎症与心血管健康关联中真菌组及细菌-真菌互作的特征尚不清楚。因此，研究人员利用TALENTs试验（Targeting Aging and Longevity with Exogenous Nucleotides）的基线数据，旨在评估DII与LE8及LE8_non-diet的关联，并描述按DII/LE8分层的老年人群中肠道真菌组及细菌-真菌共现模式，为后续研究提供探索性证据。

**主要技术方法（不超过250字）**
本研究为横断面设计，基于TALENTs试验基线数据，纳入301名60–70岁社区老年居民，其中285份粪便样本经真菌ITS（internal transcribed spacer）测序获得合格数据。DII基于3天照片辅助膳食记录，依据Shivappa等的方法，计算22种膳食成分的炎症评分。LE8依据美国心脏协会标准评分，并计算排除饮食成分的LE8_non-diet作为敏感性指标。真菌多样性分析使用Kruskal-Wallis检验（α多样性）和PERMANOVA（β多样性，UniFrac距离）。属水平关联采用零膨胀负二项（ZINB）回归，辅以Hurdle模型、bootstrap重采样（1000次）和E值评估稳健性。细菌-真菌跨界共现采用ZINB回归（FDR校正）和DIABLO（基于潜在变量的多组学数据整合分析）进行网络构建和群落级共变分析。真菌生态功能通过FUNGuild数据库预测。所有分析使用R 4.5.2。

**研究结果**

**3.1 人口学特征与DII-LE8关联**
在285名具有合格ITS数据的参与者中，DII与总LE8呈负相关（前期已报道）。本分析进一步显示，DII与LE8_non-diet在粗相关中呈负相关（ρ = ?0.130, p = 0.024），但经多变量调整后减弱（β = ?1.018, p = 0.0763），提示DII与总LE8的关联部分由LE8的饮食成分驱动。

**3.2 不同DII组间的肠道真菌群**
真菌测序数据来自285名参与者。低DII、中DII和高DII组分别包含3390、3221和3119个ASVs，三者共享616个ASVs。门水平以子囊菌门（Ascomycota，83.79%）和担子菌门（Basidiomycota，15.88%）为主，两门共占99.67%。各门相对丰度在DII组间无显著差异（p > 0.05）。α多样性（Chao1、ACE、Shannon指数）和β多样性（未加权和加权UniFrac距离）在DII组间均无显著差异（PERMANOVA p > 0.05）。

**3.3 不同CVH组间的肠道真菌群**
按LE8评分将参与者分为低、中、高CVH组。门水平仍以子囊菌门和担子菌门为主。四个真菌门（包括子囊菌门、担子菌门、Entorrhizomycota和壶菌门（Chytridiomycota））的相对丰度在CVH组间名义显著（p < 0.05）。α多样性分析显示，高CVH组的Chao1和ACE指数显著高于中、低CVH组（p < 0.05），但Shannon指数无差异。β多样性在CVH组间无显著分离（PERMANOVA p > 0.05）。

**3.4 ZINB模型鉴定的属水平真菌关联**
采用ZINB回归，FDR校正后，620个真菌属中39个与DII显著相关，78个与总LE8显著相关，交集获得15个候选真菌属。Hurdle模型敏感性分析识别出27个与DII和LE8均相关的属，其中6个与ZINB重叠且系数方向一致。bootstrap分析（1000次）进一步确定四个属（Kurtzmaniella、Aspergillaceae_gen_Incertae_sedis、Cyberlindnera、Saccharomycetales_gen_Incertae_sedis）在DII和LE8预测中稳定性比例均>0.5。E值计算显示，DII相关点估计E值均>2（范围2.49–3.02），而LE8相关点估计E值为1.25–1.39，提示DII关联对未测量混杂较稳健，LE8关联则易受未测量混杂影响。

**3.5 细菌-真菌跨界共现模式**
以5%检出率截止，纳入57个细菌属和96个真菌属进行跨界共现分析。ZINB建模揭示了417个FDR校正后显著的细菌-真菌关联（FDR < 0.05），其中89.9%为负关联。真菌属中Aspergillaceae_gen_Incertae_sedis、Erythrobasidium和Millerozyma具有较高的节点度；细菌属中Barnesiella、Collinsella和Butyricicoccus节点度较高。最强负关联包括Pseudobutyrivibrio–Phallus、Sutterella–Phallus和Fusobacterium–Auricularia。在DII和LE8均相关的分类群中，发现四个显著的负细菌-真菌关联（如Coprobacter与Cyberlindnera、Aspergillaceae_gen_Incertae_sedis呈负相关）。DIABLO多组学整合（设计=0.7，ncomp=2）保留17个细菌和18个真菌特征，第一成分样本得分呈显著正相关（r = 0.325, p < 0.01），表明两界间存在群落级共变。基于L1稀疏选择特征的Pearson相关分析识别出47个显著关联，其中63.8%为负关联。

**3.6 真菌功能预测**
FUNGuild预测显示，高CVH组中若干腐生营养型功能群（如凋落物腐生菌、木材腐生菌、粪腐生菌）相对丰度较高，而宿主相关或共生营养型功能群（如内共生菌、附生菌、地衣共生菌、动物共生菌）相对丰度较低。DII分组间也观察到类似的功能群差异模式。

**讨论与结论**
本研究扩展了前期细菌微生物组分析，纳入肠道真菌组及细菌-真菌跨界共现模式，揭示了老年人群中膳食炎症与多维心血管健康相关的真菌特征。敏感性分析表明DII与LE8_non-diet的关联在调整后减弱，提示DII与LE8并非完全独立构念。DII组间真菌α和β多样性无显著差异，这与细菌组先前观察到的显著差异形成对比，支持了真菌群落对短期饮食变化的响应可能较弱、个体间变异较大的观点。相反，较好CVH与较高真菌丰富度（Chao1和ACE指数）相关，但Shannon指数和β多样性无显著分离，提示心血管健康主要与真菌丰富度而非群落结构重塑相关。通过ZINB、Hurdle和bootstrap联合分析，识别出四个候选真菌属，其中两个为未分类类群，其E值提示DII关联稳健但LE8关联易受混杂影响。广泛的细菌-真菌负关联（89.9%和63.8%）表明拮抗是主要互作模式，而DIABLO揭示的群落级正共变（r = 0.325）提示两界间存在协调的生态响应。FUNGuild预测提示高CVH组富集腐生菌，低CVH组富集宿主相关菌，为未来机制研究提供了可检验的假设。

**研究结论（翻译）**
总之，这项横断面分析描述了按膳食炎症潜力和心血管健康状况分层的老年人群的肠道真菌组谱和细菌-真菌共现模式。在群落水平上，最稳健的观察结果是较好的心血管健康与较高的真菌丰富度相关。属水平和跨界发现仍属探索性，无法确认因果机制，但它们识别了有价值的候选生态信号和潜在细菌-真菌互作。这些结果为未来整合生活方式行为和功能健康结局的营养与代谢研究生成了可检验的假设。