《Frontiers in Nutrition》：Dietary index for gut microbiota is inversely associated with colorectal cancer risk: a case–control study
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本综述通过一项针对350名成人的病例对照研究，首次系统评估了肠道菌群饮食指数（DI-GM）与结直肠癌（CRC）风险的多维关联。研究发现，坚持菌群支持性饮食模式（高纤维、多酚、发酵食品等）的个体患CRC的几率显著降低（OR=0.32），并与更低的全身炎症（CRP, IL-6）、更佳的心理健康和更低的衰弱指数密切相关。这为基于微生物群的饮食干预预防CRC提供了有力证据。
肠道菌群饮食指数与结直肠癌风险
摘要
背景：肠道菌群失调是结直肠癌（CRC）发展的公认因素，而饮食是影响菌群构成的主要可调控因素。先前研究多关注单一营养素或饮食的促炎潜力，鲜有研究探索明确旨在支持肠道菌群健康的饮食模式与CRC风险的关系。
方法：本研究采用病例对照设计，招募了350名成年人（175名新诊断的CRC患者和175名年龄、性别匹配的健康对照）。通过多次24小时膳食回顾和有效的食物频率问卷评估膳食摄入，并计算肠道菌群饮食指数（DI-GM）。该指数强调益生元纤维、多酚、发酵食品、水果、蔬菜、豆类和全谷物，同时惩罚超加工和促炎食物。此外，还测量了人体测量学、生活方式、炎症标志物（C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6））、衰弱指数（mFI-5）、肠道通透性和心理指标。采用逻辑回归估计不同DI-GM三分位数与CRC风险的优势比（OR），并校正潜在混杂因素。
结果：CRC患者的DI-GM评分显著低于对照组（7.29 ± 2.70 vs. 11.34 ± 2.55；p < 0.001）。较高的DI-GM评分与较低的系统性炎症、较低的衰弱程度以及较少的抑郁和睡眠相关症状相关。与DI-GM最低三分位数个体相比，处于最高三分位数的个体患CRC的几率降低了68%（OR = 0.32；95% CI 0.19–0.55；趋势P值 < 0.001）。
结论：更高的肠道菌群支持性饮食指数依从性与更低的结直肠癌风险独立相关，同时也与更有利的系统性炎症、肠道屏障完整性和心理健康状况相关。这些发现凸显了以微生物群为靶向的饮食策略在预防CRC方面的潜力，并支持未来进行前瞻性和干预性研究的必要性。
引言
结直肠癌（CRC）仍然是全球癌症相关发病和死亡的最普遍原因之一。越来越多的证据表明，以微生物多样性和组成改变为特征的肠道菌群失调参与了CRC的发病机制。肠道菌群深刻影响宿主的代谢过程、免疫功能和肠道屏障完整性，这些都是结直肠癌发生的关键决定因素。因此，针对调节肠道微生物群的干预措施已成为CRC预防和管理的潜在策略。
饮食被认为是塑造肠道菌群最具影响力和可改变的因素之一。富含益生元纤维、多酚、发酵食品、全谷物、豆类、水果和蔬菜的饮食可促进有益微生物的生长，并增加短链脂肪酸（SCFAs）的产生，后者已被证明具有抗炎、免疫调节和抗肿瘤特性。相反，富含超加工食品和促炎成分的饮食与肠道菌群失调、系统性炎症和癌症风险升高相关。尽管存在这些进展，但先前大多数研究都集中在饮食的炎症潜力或孤立的营养素上，而非明确旨在促进肠道菌群健康的综合饮食模式。此外，很少有研究整合肠道微生物多样性、肠道通透性、代谢生物标志物、心理健康和衰弱状况的评估，以探讨其与饮食和癌症风险的关系。
为了填补这些知识空白，肠道菌群饮食指数（DI-GM）是一种基于文献推导的先验性饮食评分，旨在根据食物对微生物多样性、发酵能力和肠道屏障完整性的已知影响，量化对菌群支持性饮食的依从性。本研究采用病例对照设计，调查了DI-GM与CRC风险的关联，以及DI-GM与多维度生物标志物（包括炎症标志物、肠道通透性、代谢因素、衰弱、抑郁和睡眠质量）之间的关系。这种整合方法为理解以DI-GM量化的微生物群靶向饮食如何影响CRC风险提供了更全面的理解。
方法
研究设计与参与者：本研究为病例对照研究，旨在探讨以DI-GM量化的微生物群靶向饮食依从性与CRC风险的关联。共招募350名40-75岁的成年人，包括175名新诊断的CRC患者（病例）和175名通过年龄和性别进行频率匹配的健康对照。病例经山西省肿瘤医院组织病理学诊断确认。所有CRC患者在组织病理学诊断后2周内且治疗前入组。对照组从同一地理区域通过社区健康筛查招募，并按年龄（±2岁）和性别与病例进行频率匹配以最小化混杂。排除了有结直肠癌或其他恶性肿瘤病史、炎症性肠病、过去3个月内近期胃肠道感染或使用抗生素、慢性自身免疫或系统性炎症疾病，或任何可能影响肠道菌群组成或饮食模式的主要慢性疾病的对照参与者。参与者筛选、纳入和排除标准应用、治疗前新诊断CRC确认、对照的频率匹配以及最终纳入统计分析的过程见流程图。
样本量计算：样本量通过逻辑回归功效计算预先确定，旨在检测DI-GM最高与最低三分位数比较时CRC的优势比≤0.58，设定双侧α=0.05，功效80%，得出每组至少需要约150名参与者。为容纳潜在缺失数据并确保分层分析有足够功效，我们招募了175名新诊断CRC病例和175名匹配对照（总计n=350）。基于观察到的完全校正后OR=0.32（最高 vs. 最低DI-GM三分位数）的事后功效分析证实功效>99.9%，验证了现有样本量足以满足主要研究目标。
伦理考量：研究方案经山西省肿瘤医院机构审查委员会批准。所有参与者在入组前提供了书面知情同意，所有程序均严格遵循《赫尔辛基宣言》和相关国家指南的原则。
膳食评估与DI-GM评分计算：膳食摄入通过三个24小时膳食回顾（两个工作日和一个周末日）进行评估，由训练有素的营养师使用标准化多次访谈法进行。此外，还使用了有效的半定量食物频率问卷（FFQ）以捕捉过去12个月内的习惯性饮食模式。结合回忆法和FFQ可捕捉短期摄入变异性和长期习惯性饮食，减少测量误差。营养素和食物组摄入量使用综合食物成分表计算。通过Goldberg截断法评估了不可信的能量报告者，无人达到排除标准。
DI-GM旨在反映对支持肠道菌群健康的饮食模式的依从性。该指数纳入了益生元纤维、多酚、发酵食品、全谷物、豆类、水果和蔬菜的摄入量，根据食用频率和数量进行正向评分。相反，超加工和促炎食物（包括精制糖、红肉和加工肉类、反式脂肪）的消费受到惩罚。每个膳食成分根据其在文献中已证实的对肠道菌群调节的影响进行加权，个体评分在求和前进行标准化，生成综合DI-GM评分，评分越高表示对菌群支持性饮食的依从性越高。
人体测量与生活方式数据：测量遵循ISAK指南。体重使用Seca 813体重秤测量，身高使用Seca 217测高仪测量。体重指数（BMI）计算为kg/m2并按WHO标准分类。体力活动使用国际体力活动问卷（IPAQ）评估。
临床与生化测量：禁食至少10小时后，于清晨采集空腹静脉血样本。血清和血浆通过3000 rpm离心10分钟分离，并于-80°C保存直至分析。系统性炎症标志物，包括高敏C反应蛋白（hs-CRP）和白细胞介素-6（IL-6），使用酶联免疫吸附法（ELISA）试剂盒（分别购自武汉菲恩生物科技有限公司和R&D Systems中国公司）进行定量。其他实验室参数，包括全血细胞计数（CBC）、空腹胰岛素和血糖，使用标准化自动分析仪测量。诊断时的肿瘤分期根据TNM分期（I-IV期）从病理报告中记录。
衰弱评估：使用改良的五项衰弱指数（mFI-5）评估衰弱状况，该指数纳入了合并症、功能状态和其他临床相关参数。该指数已在肿瘤和一般人群中得到验证，通过患者访谈和病历审查进行。评分越高表示衰弱程度越高，对不良结局的易感性越强。
心理评估：抑郁症状通过患者健康问卷-9（PHQ-9）评估，这是一个广泛验证的自评工具，用于评估过去2周内的抑郁严重程度。PHQ-9包含9个项目，每个项目评分为0-3分，累计得分0-27分。得分升高反映抑郁症状严重程度增加。睡眠质量通过匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）评估，这是一个常用的自评问卷，旨在评估过去一个月的感知睡眠质量和相关障碍。PSQI包含19个项目，分为7个成分，总分范围0-21分，得分越高表示睡眠质量越差。全球总分超过5分通常表明有临床意义的睡眠障碍。
统计分析：所有统计分析使用Stata 14版进行。统计显著性定义为双侧p值<0.05。基线特征总结为连续变量的均值±标准差和分类变量的计数与百分比。使用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验（用于非正态分布变量）和卡方检验（用于分类变量）检验组间差异。参与者根据总样本中DI-GM评分的分布被分为三分位数。为评估DI-GM三分位数与CRC风险的关联，进行逻辑回归分析以计算优势比（OR）和相应的95%置信区间（CI），以最低三分位数为参照类别。通过将每个三分位数的中位值建模为连续变量进行线性趋势检验。进行线性回归分析以评估DI-GM评分与炎症、肠道通透性、代谢状态、心理健康和衰弱生物标志物之间的关联。所有模型均校正了相关协变量。
结果
参与者的基线特征：参与者的基线特征按病例和对照分组总结。病例组与对照组的平均年龄相似。然而，病例组的平均DI-GM评分显著低于对照组，表明病例组的膳食质量较差。病例组的体重指数（BMI）、吸烟和饮酒的患病率也显著更高，体力活动水平显著更低。病例组的系统性炎症标志物（包括CRP和IL-6）水平显著升高。此外，病例组表现出较差的代谢和临床状况，包括较低的血红蛋白、较高的白细胞计数、升高的中性粒细胞-淋巴细胞比值（NLR）、较高的血小板计数和降低的白蛋白水平。心理和代谢指标，如PHQ-9、PSQI、胰岛素和胰岛素抵抗稳态模型评估（HOMA-IR）在癌症患者中也显著更差。常量营养素的膳食摄入量在组间无显著差异。在CRC患者中，诊断时分期为I期占16.0%，II期占26.3%，III期占34.9%，IV期占22.9%。DI-GM评分在不同肿瘤分期之间无显著差异。
DI-GM三分位数与生物标志物的关联：显示了炎症、微生物和心理生物标志物在DI-GM评分三分位数间的分布。在病例组和对照组中，较高的DI-GM三分位数均与显著降低的炎症标志物、肠道通透性标志物和心理困扰水平相关。在癌症患者中，CRP、IL-6和TNF-α水平随DI-GM评分升高而逐步降低。衰弱指数在最高三分位数也显著低于最低三分位数。在对照组中观察到类似的趋势，表明DI-GM与多种健康指标之间存在稳健的剂量-反应关系。
DI-GM与临床生物标志物的多变量关联：在癌症患者中的多变量线性回归分析显示，较高的DI-GM评分与更有利的炎症和临床状况强独立相关。在完全校正模型中，DI-GM每增加一个单位与CRP、IL-6、TNF-α和Zonulin的显著降低相关。此外，较高的DI-GM还与较低的衰弱评分和PHQ-9评分独立相关。
DI-GM评分与癌症风险的关联：呈现了DI-GM三分位数与结直肠癌风险的关联。在原始模型中，处于DI-GM最高三分位数的参与者与最低三分位数相比，患CRC的几率降低了62%。校正年龄、性别和BMI后，OR为0.34。在完全校正模型中（额外控制了总能量摄入、碳水化合物和蛋白质摄入），处于最高三分位数的个体患CRC的几率比最低三分位数低68%。三分位数间观察到显著的剂量-反应关系。
讨论
本研究证明，坚持肠道菌群支持性饮食模式与降低的CRC风险以及更有利的炎症、微生物、代谢、心理和衰弱状况密切相关。最高与最低DI-GM三分位数相比，OR为0.32，即风险降低68%，其关联强度与地中海饮食或其他植物性饮食报告的关联相当甚至更强。
本研究的发现与新兴证据一致，表明饮食介导的肠道菌群调节在癌症预防和整体系统健康中起关键作用。具体而言，DI-GM评分较高的个体表现出显著降低的促炎生物标志物水平，包括CRP、IL-6、TNF-α和Zonulin。这一发现尤为重要，因为它表明饮食模式可以影响系统性炎症，而后者是包括癌症在内的多种慢性疾病的已知风险因素。这一观察结果与先前的研究一致，表明富含膳食纤维和多酚的饮食可以通过短链脂肪酸（SCFAs）的产生有效减少炎症。SCFAs通过抑制核因子κB（NF-κB）通路来减少促炎细胞因子。
心理结局，如抑郁和睡眠质量，也与DI-GM评分呈显著负相关。这一发现与脑-肠轴假说一致，表明肠道健康可以影响心理健康。此外，DI-GM评分与衰弱指数之间的负相关进一步表明，饮食与菌群之间的相互作用可能显著影响癌症患者的身体恢复力。
重要的是，在这项针对350名中国成年人的病例对照研究中，更高的肠道菌群支持性饮食模式依从性与显著降低的CRC风险独立相关。参与者中DI-GM最高三分位数的个体与最低三分位数相比，患CRC的几率低68%。这种关联在校正了年龄、性别、BMI、总能量摄入和常量营养素组成后仍然稳健，是迄今为止针对结直肠癌报告的最强的保护性饮食关联之一。未观察到DI-GM与肿瘤分期之间的关联，这表明支持菌群的饮食习惯可能与CRC风险的关系比与诊断时疾病严重程度的关系更密切。
本研究的保护性关联机制上，部分可通过增强微生物产生短链脂肪酸（SCFAs，如丁酸盐和丙酸盐）来解释，后者已被证明对结肠细胞具有抗炎、抗增殖和表观遗传效应。此外，较高的DI-GM评分可能通过调节肠道菌群，有助于改善肠道屏障功能和免疫调节——这两者对于减轻肿瘤发生都至关重要。
然而，必须承认本研究存在一定局限性。首先，病例对照设计本身存在反向因果和回忆偏倚的风险。尽管我们使用了多种评估方法来最小化回忆偏倚，但CRC的诊断可能会影响患者对过去饮食习惯的回忆。其次，尽管校正了多种人口统计学和生活方式因素，但不能完全排除未测量或未知变量的残余混杂。此外，无法建立因果关系。未来的纵向和干预性研究对于验证这些发现至关重要。
结论
更高的肠道菌群支持性饮食模式依从性与显著降低的结直肠癌风险、减少的系统性炎症、增强的肠道屏障完整性和更好的心理社会结局相关。这些发现强调了以微生物群为重点的饮食干预作为可行的、可修改的策略，以降低CRC风险并改善整体健康的潜力。需要进行前瞻性队列研究和随机饮食试验来确定因果关系并为临床转化提供信息。
