腸道微生物組與脂肪分布之間的性別特異性關(guān)聯(lián)

人體內(nèi)有大量的微生物群，并在能量代謝發(fā)揮重要作用。研究表明腸道微生物組與宿主肥胖有關(guān)，但微生物組與脂肪分布之間的性別特異性關(guān)聯(lián)尚不清楚。近期，Nature子刊Nature Communications發(fā)表了一篇題名為：腸道微生物組與脂肪分布之間的性別特異性關(guān)聯(lián)的文章。該文章結(jié)果支持脂肪分布在與微生物組組成存在性別特異性，對腸道微生物組和腹部肥胖相關(guān)疾病結(jié)果的研究應(yīng)考慮到性別差異。

摘要:
在這項研究中，假設(shè)腸道微生物組不僅與肥胖有關(guān)，而且與脂肪分布有關(guān)。由于男性和女性的總體脂肪比例和分布不同，進一步假設(shè)存在與男性和女性的脂肪分布相關(guān)的性別特異性微生物特征。迄今尚未研究過這種微生物特征。為了測試這些假設(shè)，我們采用了雙X射線吸收測定法（DXA）測量身體成分，以及16s rRNA測序得到腸道微生物組信息。我們首先想象脂肪比率和微生物組特征之間未經(jīng)調(diào)整的關(guān)聯(lián)，包括其豐度和多樣性，雌性脂肪比率和微生物組特征。然后，我們進行了微生物組范圍的分類群關(guān)聯(lián)分析，以確定與男性和女性相關(guān)的分類群。結(jié)果顯示，兩性的脂肪分布相關(guān)的微生物組具有一定特征，包括總體豐度和多樣性；然而，男性和女性脂肪分布相關(guān)的微生物類群之間沒有廣泛的物種水平重疊。研究結(jié)果表明，可能存在與性別特異性脂肪分布相對應(yīng)的性別特異性微生物組。
樣本人口特征
這項微生物組研究的參與者來自同一分區(qū)，不同的家庭，對212例數(shù)據(jù)進行最終分析。在這212名受試者中，45％是男性，55％是女性。兩性的總體平均年齡為51歲。吸煙男性約61％，吸煙女性近0％的; 70％男性飲酒，30％的女性飲酒。代謝綜合征患病率男性為17％，女性為16％; 2型糖尿病患病率男性為20％，女性為11％。
整體性別關(guān)系
每個受試者的分類群豐度的總和產(chǎn)生微生物組三分位數(shù)。將這些三分位數(shù)與使用每個分類群的物種總數(shù)創(chuàng)建的三分位數(shù)進行了比較。兩個三分位數(shù)非常一致。因此，在這里我們使用豐度三分位數(shù)來反映整體微生物組的豐度和多樣性。按性別分層，創(chuàng)建了四個熱圖來總結(jié)微生物組三分位數(shù)與雄性或雌性肥胖比率之間未經(jīng)調(diào)整的關(guān)聯(lián)。第一欄是顏色編碼男性和女性參與者的脂肪比率四分位數(shù)。從淺藍到深藍，它代表每個性別中最低到最高的四分位數(shù)。第二欄是微生物組三分位數(shù)，第一個三分位數(shù)是多樣性和豐度最低的組，第三個是最高的。受試者主要按三分位數(shù)排序，然后按其脂肪比例四分位數(shù)排序。因此，兩個條形圖一起顯示每個微生物組三分位數(shù)中四個脂肪比率四分位數(shù)情況。熱圖是從上到下依次是物種豐度排名前50種的物生物，從白色到紅色的顏色梯度表明每個物種豐度變化。
圖a顯示了女性受試者中微生物組豐度與雄性脂肪比例的關(guān)聯(lián)。在微生物最低豐度三分位數(shù)中36％來自體脂肪比率最高四分位數(shù)組，而第二和第三三分位數(shù)僅分別含有24％和15％。雖然Fisher's Exact檢驗（p = 0.19）和單變量線性回歸（p = 0.06）的結(jié)果統(tǒng)計學(xué)意義不顯著，但圖1a確實暗示隨著微生物組豐度和多樣性的增加，雄性脂肪個體的比例下降，并且雄性脂肪個體比例增加。如圖b所示，第二個微生物組三分位數(shù)具有最高的雄性脂肪比率四分位數(shù)。 Fisher's Exact的結(jié)果（p = 0.81）并不顯著。在線性回歸中，體脂肪的主要影響（p = 0.41），二次效應(yīng)（p = 0.28）并不顯著。圖c，d將注意力從雄性脂肪比例轉(zhuǎn)移到雌性脂肪比例。在女性受試者中，第二微生物組三分位數(shù)組具有來自最高雄性脂肪比率組的受試者最少。Fisher's Exact檢驗（p = 0.19）和線性回歸（對于脂肪比率p = 0.19，對于雄性脂肪比的二次項p = 0.29）的結(jié)果不顯著。然而，在男性受試者中，隨著微生物組豐度和多樣性的增加，雌性脂肪比率有明顯增加的趨勢。最低微生物組豐度三分位數(shù)中25％的受試者來自最高的雌性脂肪比率四分位數(shù)組;第三個三分位數(shù)的42％。盡管Fisher's Exact檢驗（p = 0.29）和單變量線性回歸（p = 0.09）的結(jié)果不顯著，但仍然值得觀察圖d微生物組豐度三分位數(shù)的差異。

性別特異性微生物組和脂肪比例
對女性樣本中的336個分類單元和男性樣本中的324個分類單元進行Wald測試。只有Log2倍數(shù)≥1或≤-1的顯著結(jié)果才被報告表的最終結(jié)果。表按性別分類方向總結(jié)了結(jié)果。第一列是分類單元ID，。第二列提供了家庭信息，第三列顯示了種屬。在兩個表中以相同顏色劃線的行表明它們與一個分類單元的序列完全相同。

在女性樣本中，該模型沒有提供足夠的證據(jù)證明與脂肪比例正相關(guān)的任何分類單位。來自男性受試者的三個科微生物的四個分類群與雄性脂肪比率呈正相關(guān)。Bacteroides 和 Holdemanella效應(yīng)數(shù)值大于9。這表明，與雄性脂肪比率的一個標(biāo)準(zhǔn)差增加，這兩個分類群的豐度增加至少9倍。比較男性和女性的結(jié)果，微生物組和雄性脂肪比率之間的正相關(guān)模式顯然存在性別差異。
Holdemanella顯示出與女性樣本中的雌性脂肪比率顯著負相關(guān)。值得注意的是，holdemanella屬與雄性動物脂肪比率呈正相關(guān)，與雌性脂肪比率負相關(guān)，然而，該屬的兩個不同物種是觀察到的效應(yīng)的原因。在雄性樣本中，來自三個科水平的四個分類群顯示出與雌性脂肪比率的顯著負相關(guān)。有趣的是，一種來自擬桿菌科的分類群，擬桿菌屬的最大效應(yīng)指數(shù)為-7.5。在與雌性脂肪比率負相關(guān)的雄性和雌性分類群中，未觀察到屬或家族水平的重疊。
性別特異性微生物組和雌性脂肪比例
還進行了Wald測試以測試雌性脂肪比率及其相關(guān)的按性別分層的分類群。在報告結(jié)果時應(yīng)用了相同的標(biāo)準(zhǔn)。男性和女性的女性肥胖率的標(biāo)準(zhǔn)偏差均為3％。在雌性樣本中，發(fā)現(xiàn)來自兩個科的三個分類群與雌性脂肪比率顯著正相關(guān)。來自Prevotellaceae科的Prevotella屬的分類群顯示出最高效應(yīng)指數(shù)9.6。來自Lachnospiraceae科，Clostridium_XlVa屬的分類群顯示與雄性樣品中10.2的效應(yīng)指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。
雌性樣本中三個科的三個分類群與雌性脂肪比率呈負相關(guān)，最大效應(yīng)指數(shù)是為-10.9來自Rikenellaceae科，Alistipes屬。在雄性樣本中，來自三個科的四個分類群與雌性脂肪比率具有顯著的負相關(guān)。來自Bacteroidaceae科的Bacteroides屬的分類群具有最大的效應(yīng)指數(shù)-24.2。比較與脂肪比率相關(guān)的男性和女性結(jié)果，相同關(guān)聯(lián)沒有屬水平重疊。然而，來自Ruminococcaceae科的Gemmiger屬與雌性樣本中的雌性脂肪比率呈正相關(guān)，男性樣本中呈負相關(guān)。由于這兩個分類群具有相同的分類單元ID，這兩個分類完全相同，但在女性和男性中具有完全相反的影響。

總結(jié)了所有與性別中的男性或女性肥胖率顯著相關(guān)的分類群。顏色編碼表示關(guān)聯(lián)的類型和相關(guān)類型（正負相關(guān)）。條形的高度表示效果大小的絕對值。內(nèi)圈的每個部分代表一個細菌家族。
結(jié)論:
研究證明了腸道微生物組與體脂肪分布之間性別特異性關(guān)聯(lián)的假設(shè)，證明需要進一步研究以加深對其機制的理解。這對于未來更準(zhǔn)確的基于微生物組的心血管和代謝結(jié)果預(yù)測和治療是一個有價值的發(fā)現(xiàn)。