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2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群的关联——基于一项随机对照试验的数据再分析

付炯兴 姚伟元 徐望红

付炯兴, 姚伟元, 徐望红. 2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群的关联——基于一项随机对照试验的数据再分析[J]. 中华疾病控制杂志, 2022, 26(9): 1078-1084. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.09.015
引用本文: 付炯兴, 姚伟元, 徐望红. 2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群的关联——基于一项随机对照试验的数据再分析[J]. 中华疾病控制杂志, 2022, 26(9): 1078-1084. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.09.015
FU Jiong-xing, YAO Wei-yuan, XU Wang-hong. Dietary fiber intake and gut microbiota in Chinese patients with type 2 diabetes: secondary data analyses of a randomized controlled trial[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2022, 26(9): 1078-1084. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.09.015
Citation: FU Jiong-xing, YAO Wei-yuan, XU Wang-hong. Dietary fiber intake and gut microbiota in Chinese patients with type 2 diabetes: secondary data analyses of a randomized controlled trial[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2022, 26(9): 1078-1084. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.09.015

2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群的关联——基于一项随机对照试验的数据再分析

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.09.015
基金项目: 

国家自然科学基金 81773504

详细信息
    通讯作者:

    徐望红,E-mail: wanghong.xu@fudan.edu.cn

  • 中图分类号: R181

Dietary fiber intake and gut microbiota in Chinese patients with type 2 diabetes: secondary data analyses of a randomized controlled trial

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 81773504

More Information
    Corresponding author: 徐望红,E-mail: wanghong.xu@fudan.edu.cn XU Wang-hong, E-mail: wanghong.xu@fudan.edu.cn
  • 摘要:   目的  分析2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群的关联, 发现相关差异菌群, 为改善患者日常饮食, 调节肠道菌群, 促进健康提供依据。  方法  采用横断面研究设计, 以参与一项健康素养和体力活动干预随机对照试验的356名2型糖尿病患者为研究对象。总热能和膳食纤维摄入量基于3 d 24 h膳食调查数据和中国食物成分表计算。对粪便菌群DNA进行16S rDNA V4高变区测序, 采用Qiime2软件进行生物信息学分析。多变量线性回归模型(multivariate analysis by linear models, MaAsLin)方法和广义线性模型用于获得与膳食纤维摄入量有关的肠道菌群。  结果  研究对象的膳食纤维摄入量处于较低水平, 中位摄入量(四分位间距)仅7.4(5.5, 9.7) g/d。未发现膳食纤维摄入量高低与肠道菌群Alpha多样性有关, 但基于Jaccard距离矩阵(PERMANOVA P=0.016)计算的Beta多样性在两组间差异有统计学意义。低膳食纤维摄入组有较高丰度的梭杆菌属(Fusobacterium)、柯林斯菌属(Collinsella)和普雷沃菌属(Prevotella), 而高膳食纤维摄入组则有较高丰度的黄体链球菌(Streptococcus Luteciae)、脆弱拟杆菌(Fragilis)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)。  结论  2型糖尿病患者膳食纤维摄入量与肠道菌群组成有关联。较低膳食纤维摄入量与高丰度的有害菌有关, 而较高摄入量与较高的双歧杆菌属丰度有关, 提示增加膳食纤维摄入可能对患者的肠道菌群和健康有积极作用。
  • 图  1  膳食纤维摄入量高、低组间肠道菌群Alpha(A)和Beta(B)多样性比较

    注:调整了年龄、性别、病程、BMI、近6个月降糖药、抗生素、非甾体抗炎药使用、总体力活动、总能量摄入。

    Figure  1.  Comparisons of Alpha (A) and Beta (B) diversity of gut microbiota between groups with higher or lower dietary fiber intake

    图  2  膳食纤维摄入量高、低组间差异菌种(MaAsLin方法)相对丰度热图

    注:调整了年龄、性别、病程、BMI、近6个月降糖药、抗生素、非甾体抗炎药使用、总体力活动、总能量摄入;Q值为FDR矫正P值;图中列出了P<0.05的全部结果。

    Figure  2.  Heat map of relative abundance of differential taxa (MaAsLin) between groups with higher or lower dietary fiber intake

    表  1  研究对象基本特征[n(%)]

    Table  1.   Basic characteristics of subjects [n(%)]

    基本特征 所有患者
    (N=356)
    膳食纤维摄入
    <7.4 g/d (n=178)
    膳食纤维摄入
    ≥7.4 g/d (n=178)
    Pa Pb
    年龄[M(P25, P75), 岁] 65.5(59.0, 71.0) 66.0(60.0, 70.0) 65.0(58.0, 70.0) 0.425 0.192
    性别 0.589 0.240
      男性 155(43.5) 72(40.4) 83(46.6)
      女性 201(56.5) 106(59.6) 95(53.4)
    文化程度 0.995 0.676
      小学及以下 88(24.7) 48(27.0) 40(22.5)
      中学或中专 211(59.3) 100(56.2) 111(62.4)
      大专及以上 57(16.0) 30(16.9) 27(15.2)
    病程[M(P25, P75), 年] 10(6, 15) 10(7, 15) 10(6, 15) 0.924 0.794
    HbA1c[M(P25, P75), %] 7.8(6.9, 9.0) 8.0(7.0, 9.1) 7.8(6.8, 9.0) 0.396 0.376
    BMI[M(P25, P75), kg/m2] 24.5(22.9, 26.5) 24.7(23.2, 27.0) 24.4(22.7, 25.9) 0.024 0.029
    腰臀比 0.90(0.87, 0.92) 0.90(0.87, 0.92) 0.90(0.88, 0.93) 0.962 0.189
    高血压 0.394 0.110
      是 244(68.5) 129(72.5) 115(64.6)
      否 112(31.5) 49(27.5) 63(35.4)
    高血脂 0.127 0.910
      是 117(32.9) 59(33.1) 58(32.6)
      否 239(67.1) 119(66.9) 120(67.4)
    降糖药物c 0.977 0.958
      不使用 18(5.1) 8(4.5) 10(5.6)
      单用胰岛素 44(12.4) 22(12.4) 22(12.4)
      单用口服降糖药 248(69.7) 124(69.7) 124(69.7)
      胰岛素+口服降糖药 46(12.9) 24(13.5) 22(12.4)
    抗生素c 0.427 0.347
      使用 31(8.7) 18(10.1) 13(7.3)
      不使用 325(91.3) 160(89.9) 165(92.7)
    非甾体抗炎药c 0.004 0.023
      使用 69(19.4) 26(14.6) 43(24.2)
      不使用 287(80.6) 152(85.4) 135(75.8)
    总体力活动[M(P25, P75), MET-h/周] 60(34, 88) 63(33, 90) 59(34, 88) 0.859 0.716
    总能量摄入[M(P25, P75), kcal/d] 1 843(1 402, 2 394) 1 675(1 306, 2 346) 1 987(1 537, 2 410) 0.004 0.004
    膳食纤维摄入[M(P25, P75), g/d] 7.4(5.5, 9.7) 5.5(4.3, 6.5) 9.7(8.4, 11.6) - -
    注:a为简单线性回归P值,膳食纤维摄入量作为连续变量进行分析,基本特征中的分类变量以哑变量形式纳入模型;b为Wilcoxon检验或X2检验的P值; c表示粪便收集时近6个月用药。
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    表  2  膳食纤维摄入量高低与相关肠道菌群丰度的关联

    Table  2.   Associations of dietary fiber intake with abundances of related taxa

    属/种 丰度(%) β(95% CI)值a P Q
    放线菌门 放线菌纲 双歧杆菌目 双歧杆菌科 双歧杆菌属(未知种) 2.630(2.286~3.210) 0.033(0.004~0.062) 0.027 0.399
    放线菌门 红蝽菌纲 2.172(1.842~2.528) -0.022(-0.038~-0.007) 0.004 0.085
    红椿菌目 2.172(1.842~2.528) -0.022(-0.038~-0.007) 0.004 0.131
    红椿菌目科 2.172(1.842~2.528) -0.022(-0.038~-0.007) 0.004 0.253
    柯林斯菌属 1.829(1.491~2.307) -0.031(-0.048~-0.015) <0.001 0.030
    产气柯林斯菌 1.699(1.342~2.196) -0.027(-0.045~-0.010) 0.002 0.158
    拟杆菌门 拟杆菌纲 拟杆菌目 帕拉普雷沃菌科 普雷沃菌属 1.740(1.114~2.064) -0.034(-0.061~-0.007) 0.013 0.309
    普雷沃菌科 普雷沃菌属(未知种) 2.236(1.911~2.687) -0.022(-0.042~-0.002) 0.034 0.430
    厚壁菌门 4.778(4.645~4.866) -0.006(-0.012~-0.001) 0.032 0.193
    芽孢杆菌纲 乳杆菌目 链球菌科 链球菌属(未知种) 0.301(0.000~0.778) -0.029(-0.047~-0.012) 0.001 0.152
    黄体链球菌b 0.000(0.000~0.699) 0.026(0.005~0.046) 0.016 0.340
    厚壁菌门 梭菌纲 梭菌目 毛螺菌科 多尔氏菌属 2.097(1.767~2.371) -0.017(-0.033~0.000) 0.047 0.504
    韦荣氏菌科 巨单胞菌属 2.755(2.580~3.255) -0.030(-0.050~-0.010) 0.003 0.182
    梭杆菌门b 2.416(2.244~2.869) -0.029(-0.050~-0.008) 0.007 0.085
    梭杆菌纲b 2.416(2.244~2.869) -0.029(-0.050~-0.008) 0.007 0.085
    梭杆菌目b 2.416(2.244~2.869) -0.029(-0.050~-0.008) 0.007 0.131
    梭杆菌科b 2.411(2.238~2.869) -0.029(-0.050~-0.008) 0.007 0.261
    梭杆菌属b 2.411(2.238~2.869) -0.029(-0.050~-0.008) 0.007 0.217
    变形菌门 α-变形菌纲 1.638(1.362~2.137) -0.017(-0.034~0.000) 0.045 0.363
    柄杆菌目 0.477(0.000~0.954) -0.020(-0.038~-0.002) 0.032 0.233
    柄杆菌科 0.477(0.000~0.954) -0.020(-0.038~-0.002) 0.032 0.448
    柄杆菌属 0.000(0.000~0.602) -0.015(-0.028~-0.002) 0.028 0.365
    变形菌门 α-变形菌纲 鞘脂单胞菌目 1.000(0.602~1.439) -0.024(-0.043~-0.004) 0.016 0.194
    鞘脂单胞菌科 1.000(0.602~1.439) -0.023(-0.042~-0.004) 0.020 0.448
    鞘氨醇单胞菌属 0.954(0.602~1.406) -0.023(-0.042~-0.004) 0.020 0.343
    鞘氨醇单胞菌属(未知种) 0.845(0.477~1.301) -0.021(-0.040~-0.002) 0.028 0.399
    变形菌门 δ-变形菌纲 脱硫弧菌目 脱硫弧菌科 脱硫弧菌属 1.833(1.580~2.467) -0.031(-0.053~-0.009) 0.006 0.216
    D168脱硫弧菌 1.060(0.778~1.322) -0.031(-0.052~-0.009) 0.005 0.222
    变形菌门 γ-变形菌纲 假单胞菌目 2.196(1.911~2.511) -0.019(-0.035~-0.003) 0.021 0.194
    假单胞菌科 2.158(1.892~2.496) -0.018(-0.034~-0.002) 0.027 0.448
    注:a为广义线性模型调整年龄、性别、病程、BMI、近6个月降糖药、抗生素、非甾体抗炎药使用、总体力活动、总能量摄入后的β值,表示每增加1g/d膳食纤维摄入,肠道菌群绝对丰度(log10转换)的变化,表中所列为中位数(IQR);b表示与MsAsLin方法发现的差异菌群一致;Q值为FDR矫正P值;展示了P<0.05的全部结果。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-22
  • 修回日期:  2022-01-28
  • 网络出版日期:  2022-09-17
  • 刊出日期:  2022-09-10

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