《iScience》：Population scale analysis reveals gut microbiome diversity and functional shifts linked to obesity
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本研究在一个表型充分描述的随机人群样本（n=5846）中探讨了肠道微生物群与两个肥胖指标——身体质量指数（body mass index, BMI）和腰臀比（waist-hip ratio, WHR）之间的关系。研究人员使用多变量校正线性模型检验了这些关联，并
本研究在一个表型充分描述的随机人群样本（n=5846）中探讨了肠道微生物群与两个肥胖指标——身体质量指数（body mass index, BMI）和腰臀比（waist-hip ratio, WHR）之间的关系。研究人员使用多变量校正线性模型检验了这些关联，并在一个包含275例个体的外部队列中针对BMI进行了验证。首先，以Shannon指数测量的α多样性与肥胖呈负相关，但观测到的物种丰富度与肥胖无关。其次，BMI与β多样性（Bray-Curtis）显著相关，尽管没有明显的聚类。第三，Bacteroidota:Firmicutes比值与BMI或WHR均不相关。最后，研究人员揭示，肥胖个体的肠道微生物组富集了与脂质代谢相关的炎症相关物种，以及与叶酸前体、膜脂蛋白和tRNA氨酰化有关的通路；而瘦个体则富集了与纤维素分解相关的细菌。
本研究基于大规模人群队列，探讨了肠道微生物组与肥胖指标（BMI和WHR）的关联。过去十余年的相关研究结果相互矛盾，主要受限于样本量小、统计功效不足、缺乏外部验证以及未充分考虑微生物组数据的组成性特征。为克服这些局限，研究人员利用芬兰FINRISK 2002队列（总n=5846；东部发现队列n=3906，西部内部验证队列n=1940）和外部验证队列FINRISK 2007（n=275），采用浅层鸟枪法宏基因组测序，将序列映射至Greengenes2数据库获取物种谱，并通过HUMAnN 3.0.1注释MetaCyc通路。统计上使用多变量线性模型，调整年龄、性别、糖尿病、心血管疾病、健康食物选择、体力活动、吸烟和饮酒等协变量；内部验证采用东西芬兰亚队列分裂，外部验证使用FINRISK 2007。α多样性以Shannon指数和观测丰富度衡量；β多样性采用Bray-Curtis相异度与dbRDA排序；差异丰度分析基于中心对数比变换；通路分析同时采用二值化（存在/缺失）和逆秩归一化两种变换。FDR<0.05定义为显著。
### 研究结果
#### α多样性和β多样性与肥胖总体相关
以Shannon指数测量的α多样性与BMI呈负相关（BMI每增加1个标准差，Shannon下降0.10，95% CI：?0.13至?0.26？原文为?0.10，CI 0.13 to 0.26？实际原文：?0.10 per one SD increase in BMI, 95% CI, 0.13 to 0.26？注意CI应为?0.13至?0.07？但原文写的“0.13 to 0.26”可能是负值，需核实。原文为“(?0.10 per one SD increase in BMI, 95% CI, 0.13 to 0.26, p = 3.7e?10)”，这明显是笔误，合理应为?0.13至?0.07。按原文不推测，但可写“负相关”。为避免错误，不写CI具体值，只写p值）、p=3.7e?10；观测物种丰富度与BMI无显著关联（p=0.35）。Shannon与WHR也呈负相关（p=1.2e?06）。BMI与β多样性显著相关（PERMANOVA p=0.001），但仅解释0.3%的群落变异；WHR虽与β多样性相关，但其组间离散度检验显著，提示结果可能受离散度影响。
#### Bacteroidota:Firmicutes比值与肥胖不相关
多变量校正模型中，Bacteroidota:Firmicutes比值与BMI（p=0.90）和WHR（p=0.58）均无显著关联。
#### 瘦与肥胖参与者之间微生物丰度显著不同
在发现队列中，164个物种与BMI显著相关，149个物种与WHR显著相关；内部验证后分别有132个和105个物种保留（FDR<0.05）。许多差异物种来自Oscillospiraceae、Lachnospiraceae和Bacteroidaceae。
#### Oscillospiraceae、Lachnospiraceae和Bacteroidaceae在外部验证中仍然显著
在FINRISK 2007外部队列中，132个内部验证物种中有43个得到验证，且关联方向一致。最强正向关联为Neobittarella massiliensis（β=0.24），最强负向关联为Intestinimonas massiliensis（β=?0.24）。肥胖者富集Enterocloster sp000431375、Flavonifractor plautii、Phocaeicola A 858004 vulgatus、Bacteroides H xylanisolvens等；瘦者富集Ruminococcus F champanellensis和SFGY01 sp004556455。
#### 肥胖微生物组向能量获取和膜生物合成谱转变
通路口径分析中，BMI在发现队列与24条通路显著相关，内部验证后仅tRNA氨酰化和L-组氨酸降解保留；逆秩归一化后验证61条通路，外部验证后11条保留。叶酸前体（合成维生素B3）通路与BMI关联最强（p=0.003）；萜类和磷脂等膜脂生物合成通路与BMI正相关，tRNA氨酰化、核苷酸生物合成和肽聚糖生物合成与BMI负相关。
#### 约89%的物种相关预测通路属于十种物种
敏感性分析保留物种相关通路后，314条通路与BMI显著相关（FDR<0.05），其中280条（89%）归因于十种物种，包括Eubacterium rectale、Bacteroides vulgatus、Ruminococcus torques等。十个物种中，七个与前述差异丰度分析显著物种重叠，且线性模型方向一致。
### 讨论与结论
讨论部分强调，本研究大样本量提供了充分统计功效，证实了既往关于Shannon多样性与肥胖负相关、而物种丰富度无关联的结论，并明确否定了Bacteroidota:Firmicutes比值与肥胖的关联。研究人员还观察到，肥胖者富集的物种多与炎症和脂质代谢相关，如Enterocloster sp000431375既往在炎症性疾病中升高，Flavonifractor plautii虽有抗炎报道但本研究呈富集趋势；瘦者富集的Ruminococcus champanellensis为纤维素降解菌。通路分析结果与物种水平一致，提示肥胖相关菌群可能通过叶酸前体、膜脂合成及tRNA氨酰化等机制参与宿主能量代谢。
研究结论：肥胖个体的肠道微生物组富集了参与脂质代谢的炎症相关物种，以及与叶酸前体、膜脂蛋白和tRNA氨酰化相关的通路；瘦个体则富集了与纤维素分解相关的细菌。
