《British Journal of Nutrition》：Impact of a Mediterranean diet and physical activity intervention on the gut microbiome and faecal metabolites: findings from the MedEx-UK randomised controlled trial
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饮食和身体活动（physical activity, PA）是肠道微生物组（gut microbiome）的潜在调节因素，尽管研究结果不一致，且少有研究探索二者的联合效应。本研究利用 MedEx-UK 随机对照试验（randomised controlled
饮食和身体活动（physical activity, PA）是肠道微生物组（gut microbiome）的潜在调节因素，尽管研究结果不一致，且少有研究探索二者的联合效应。本研究利用 MedEx-UK 随机对照试验（randomised controlled trial, RCT）中 93 名参与者（其中 47 名具有干预前和干预后样本）的数据，探讨为期 24 周的地中海饮食（Mediterranean diet, MedDiet）干预，单独或联合 PA 干预，对肠道微生物组组成和粪便代谢物（faecal metabolites）的影响。研究人员从三个治疗组：习惯性生活方式（对照）、MedDiet 或 MedDiet 加 PA 的参与者中，于干预前和干预后采集粪便样本。采用 16S rRNA 基因测序生成肠道微生物组图谱。对粪便短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFA）、核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）衍生代谢物和胆汁酸（bile acids）进行定量。两个干预组的 MedDiet 评分均显著高于对照组（p < 0·001）。PA 水平在组间无显著差异（p = 0·17）。干预对 α 多样性（α diversity）变化（Shannon 指数，p = 0·185）、终点微生物群落组成（p = 0·487）、细菌相对丰度（所有 p > 0·05）、NMR 代谢物谱（p = 0·280）、胆汁酸谱（p = 0·677）或 SCFA 浓度（所有 p > 0·05）均无显著影响。对 MedDiet 的依从水平和特定 MedDiet 成分也未显示与微生物组/代谢组数据集相关。总之，研究人员未发现 MedDiet 干预单独或联合 PA 干预对肠道微生物组或粪便代谢物产生任何影响。这可能归因于方法学因素，包括该个性化干预中个体饮食变化的异质性，导致微生物组反应相对于干预总体平均效应存在较大的个体间差异。
论文解读：地中海饮食和身体活动干预对肠道微生物组与粪便代谢物的影响——MedEx-UK随机对照试验
研究背景与问题。肠道微生物组（gut microbiome，指肠道内细菌等微生物群落）通过食物消化、产生短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFA）和其他健康相关代谢物、维持胃肠道健康和调节免疫功能等机制在人类健康中发挥关键作用。其组成主要受环境和生活方式因素影响。饮食通过提供微生物增殖所需底物而成为重要调节因素。地中海饮食（Mediterranean diet, MedDiet）富含水果、蔬菜、坚果、鱼、豆类和橄榄油，被认为可有利改变肠道微生物组组成。然而，多项研究报道 MedDiet 干预对肠道微生物组影响有限或不一致。规律身体活动（physical activity, PA）与更高的肠道微生物组多样性和健康相关细菌相对丰度增加相关。饮食和 PA 可能通过不同机制影响肠道微生物组，因此可能具有叠加效应，但联合饮食和 PA 干预对肠道微生物组组成和代谢影响的研究很少。为此，研究人员基于最近完成的 24 周 MedEx-UK 随机对照试验（randomised controlled trial, RCT），探讨 MedDiet 单独或联合增加 PA 对肠道微生物组组成和选定代谢物的影响。
研究开展与结论、意义。MedEx-UK 是在英国三个中心进行的 24 周 RCT。本研究报告提供干预前后粪便样本的子样本。研究人员发现，MedDiet 干预单独或联合 PA 干预对肠道微生物组或粪便代谢物无显著总体影响。结论提示，在该研究条件下，MedDiet 未引起这些指标的实质性或一致性改变；MedDiet 与 MedDiet+PA 组间无差异，因干预未显著改变 PA 水平。该研究意义在于强调饮食-微生物组相互作用的复杂性，支持需要进一步更精细研究以检测饮食诱导的肠道微生物组改变。
主要关键技术方法。基于 MedEx-UK RCT 子样本，参与者来自英国 University of East Anglia、Newcastle University 和 University of Birmingham 三个中心，为 55–74 岁、QRISK2 ≥10、MEDAS <9 且中等强度 PA <90 min/周的成人。主分析使用 47 名有干预前后配对粪便样本者，次要分析使用 93 名基线样本。采用 16S rRNA 基因测序分析粪便微生物组；以核磁共振（nuclear magnetic resonance, NMR）检测粪便代谢物，液相色谱-质谱（liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS）检测胆汁酸，气相色谱-火焰离子化检测器（gas chromatography-flame ionisation detector, GC-FID）定量 SCFA；使用 R 进行统计和多变量分析。样本队列来源为 MedEx-UK 队列。
研究结果。1. 地中海饮食和身体活动干预对 MedEx-UK 研究参与者肠道微生物组和代谢物的影响。在 47 名有配对样本参与者中，与对照相比，MedDiet 和 MedDiet+PA 组干预后 MEDAS 评分约高 4 分（p < 0·001），两组间无差异；PA 水平组间无显著差异（p = 0·17）。干预前后 α 多样性（Shannon 指数）变化无显著组间差异（p = 0·185）。研究终点整体微生物群落组成无显著组间差异（p = 0·487），各试验组内干预前后也无显著差异。Maaslin2 分析显示，控制基线 BMI 和研究地点后，任何试验组均未显著改变特定属的相对丰度（所有 p > 0·05），组内干预前后也无显著效应。NMR 代谢物谱和胆汁酸谱在终点无显著组间差异（p = 0·280 和 p = 0·677），组内干预前后也无显著差异。监督多变量分析（偏最小二乘判别分析和正交偏最小二乘判别分析）未显示代谢物、SCFA 或胆汁酸数据的显著组间差异；对照与两个干预组合并比较亦无显著（所有 p > 0·05）。干预后总 SCFA 和各 SCFA 浓度组间无显著差异（所有 p > 0·05）。结论：未观察到干预对肠道微生物组和所选代谢物的总体影响。
2. 对 MedDiet 依从水平和性质的影响。在仅使用基线数据的次要分析中（n 93），研究人员按 MEDAS 中位数将样本分为较高（>6 分）和较低（≤6 分）依从组。较高与较低依从组之间 Shannon 多样性无显著差异（p = 0·544），整体微生物组成无显著差异（p = 0·711）。Maaslin2 分析未发现与较高或较低依从显著相关的分类特征（所有 p > 0·05）。NMR 代谢物谱和胆汁酸谱在依从组间无显著差异（p = 0·522 和 p = 0·988）。SCFA 浓度在依从组间无差异。还探索了 MedDiet 各单个成分是否与肠道微生物组相关，未发现 Shannon 多样性或整体微生物组成有显著差异（所有 p > 0·05）；Maaslin2 未发现与单个 MedDiet 成分显著相关的特征（所有 p > 0·05）。结论：依从水平或特定饮食成分均未显示与微生物组/代谢组关联。
讨论部分总结。研究人员认为，未发现干预效应与多数现有 MedDiet 与肠道微生物组文献一致。例如 Kimble et al. 的系统综述中，11 项报告 α 或 β 多样性的 RCT 未观察到 MedDiet 干预与对照的差异；仅 1/6 报告门水平数据的 RCT 发现效应，Di Iorio et al. 在慢性肾病患者中发现 Firmicutes 增加和 Bacteroidetes 减少，但较低分类水平变化模式不一致。研究人员使用 16S rRNA 数据可能遗漏物种或功能通路水平效应。多种方法学因素可解释阴性结果：个性化干预导致参与者饮食变化异质性大，个体间微生物组反应差异大，可掩盖组水平治疗效应；肠道微生物组具有稳定性，可能短暂变化后回归基线，如 Fragiadakis et al. 的 12 个月干预研究；研究样本量小，且仅采集干预前后两个时间点，未收集中间样本，无法知道是否有初始改变后回归。COVID-19 大流行可能影响 PA 机会及其他行为与样本采集，增加变异。未来需要更大样本、干预前后多日重复采样、更频繁采样、多组学方法，并评估个体反应差异（如基线微生物谱、基因型、背景饮食、生活方式、年龄、药物使用等）及性别平衡。作者指出，个性化干预虽有助于行为改变和可扩展性，但增加了饮食变化异质性；自由选择的饮食改变可产生相同 MEDAS 增分但不同食物组合，对微生物组影响不同；粪便采集前 1–2 天饮食可影响微生物组，可能掩盖治疗效应。
研究结论翻译。研究人员在本研究中未发现为期 6 个月的 MedDiet 干预单独或联合 PA 干预对肠道微生物组组成或代谢产生任何影响。研究人员提出，治疗总体上缺乏效应由多个相互关联因素导致，包括：1）这种个性化干预实现的个体参与者饮食变化的复杂性，导致肠道微生物组反应相对于干预总体（平均）效应存在较大个体间差异；2）肠道微生物组固有的稳定性；3）本研究的方法学局限，包括样本量小（因此研究对微生物组/代谢组分析可能把握度不足）以及生物样本采集时间点（即仅干预前和干预后）。这些发现强调了检测饮食诱导的肠道微生物组改变所固有的挑战，并支持需要进一步更精细的研究来探索 MedDiet 对肠道微生物组和人类健康的影响。
