Il microbiota .4

Composizione microbica

La diversità beta aveva associazioni statisticamente significative con il punteggio HFC (PERMANOVA R2 = 0,12; P ≤ 1,00 × 10-3; Figura 1) quando si controllava per età, sesso, BMI, fumo e uso di farmaci. Un’altra analisi in cui tutti i componenti del punteggio HFC sono stati inclusi insieme ha restituito un R2 di 0,60 (P ≤ 1,00 × 10-3). I componenti del punteggio HFC avevano le seguenti associazioni statisticamente significative con la composizione del microbiota nelle analisi in cui erano l’unica variabile della dieta: verdure (R2 = 0.10; P ≤ 1.00 × 10-3), bacche (R2 = 0.098; P ≤ 1.00 × 10-3), frutta (R2 = 0.095; P ≤ 1.00 × 10-3), pane ricco di fibre (R2 = 0.083; P ≤ 1. 00 × 10-3), condimenti e oli (R2 = 0.072; P ≤ 1.00 × 10-3), formaggi a basso contenuto di grassi (R2 = 0.066; P = 2.00 × 10-3), pollame (R2 = 0.062; P ≤ 1. 00 × 10-3), minore uso di prodotti a base di carne rossa e lavorata (R2 = 0.0053; P = 4.00 × 10-3), frutta fresca e succhi di bacche (R2 = 0.036; P = 2.30 × 10-2), e pesce (R2 = 0.034; P = 2.80 × 10-2). Noci e semi non avevano associazioni statisticamente significative. Il punteggio per le fonti di fibre combinate aveva un’associazione leggermente più forte (R2 = 0.12; P ≤ 1.00 × 10-3) con la diversità beta rispetto al punteggio HFC.

Un dbRDA è stato eseguito per determinare le direzioni di queste associazioni. L’analisi ha incluso tutti i singoli componenti del punteggio HFC che avevano un’associazione statisticamente significativa con la diversità beta, così come tutte le covariate precedentemente menzionate. Il risultato è stato significativo (P ≤ 1,00 × 10-3), con l’1,47% della varianza totale spiegata (Tabella 4 supplementare). I primi 2 assi rappresentavano il 66% della varianza vincolata e lo 0,92% della varianza totale. Un biplot dell’ordinamento sui primi 2 assi è mostrato nella Figura 2. L’interpretazione qualitativa del grafico ha rivelato che le direzioni vettoriali sul secondo asse dividono le variabili in 2 gruppi distinti. Tutti i componenti del punteggio HFC, ad eccezione dei succhi di frutta e di bacche freschi e non zuccherati, insieme all’uso di farmaci potenzialmente in grado di alterare la microbiotica e all’età, puntavano verso il basso ed erano associati al secondo asse in modo opposto ai componenti di IMC, sesso maschile e fumo.

Discussione

Il nostro studio ha utilizzato un approccio di dieta completa per valutare le associazioni tra il microbiota intestinale umano e le scelte alimentari sane in un grande studio basato sulla popolazione. Offre nuove prospettive ai risultati di studi più piccoli, presenta nuove intuizioni su come gli alimenti sani sono associati alla composizione del microbiota e presenta nuovi sguardi sul potenziale funzionale del microbiota.

Il punteggio sintetico HFC che abbiamo usato era un predittore significativo per la diversità e la composizione del microbiota intestinale, anche se le associazioni erano abbastanza deboli. Le scelte alimentari sane erano associate a un microbiota più ricco e compositivamente distinto. Altri studi comparabili fatti nei paesi occidentali hanno trovato risultati simili ma anche divergenti. Uno studio recente ha trovato che un’alta aderenza a una sana dieta mediterranea ricca di piante era associata a livelli più alti di SCFA fecali e a livelli più bassi di trimetilammina N-ossido urinario in 153 italiani. Simile ai nostri risultati, quello studio non ha osservato alcun clustering chiaro dei microbiotas basato sulla dieta, ma ha invece scoperto un graduale cambiamento nella composizione. Tuttavia, non sono state rilevate associazioni statisticamente significative delle misure di diversità alfa o beta con la dieta. Al contrario, un altro studio trasversale su 101 individui italiani che confrontava onnivori con individui che seguivano una dieta vegetariana o vegana ha rilevato che i vegetariani ospitavano microbiota più ricco di diversità alfa rispetto agli onnivori. La composizione del microbiota tra i 3 gruppi era simile, il che è stato ipotizzato essere dovuto a composizioni nutrizionali simili delle diete. Un terzo studio, che ha esaminato le associazioni dieta-microbiota confrontando un modello di dieta occidentale e uno prudente in 517 anziani, uomini che vivono in comunità, non ha trovato alcuna connessione tra la diversità alfa e la dieta, ma ha notato una significativa associazione con la diversità beta. Come è stato dimostrato nel nostro studio, le associazioni tra diversità e dieta sono molto modeste, e le discrepanze nei risultati passati potrebbero essere dovute a piccole dimensioni del campione e/o a campioni di studio che non erano rappresentativi dell’intera popolazione.

I risultati nostri e di altri indicano che la fibra alimentare è tra i più significativi influenzatori alimentari del microbiota intestinale. Sono state osservate associazioni con generi che includono specie con capacità di degradazione delle fibre e/o produzione di SCFA come Eubacterium, Butyrivibrio, Ruminococcus, Faecalibacterium e Roseburia . Il Faecalibacterium era positivamente associato a un modello di dieta prudente nello studio summenzionato in uomini anziani, mentre l’Eubacterium e il Ruminococcus erano associati a un modello di dieta occidentale. È importante notare, tuttavia, che questo particolare studio è stato condotto negli Stati Uniti, mentre il nostro includeva partecipanti europei, rendendo così più difficili i confronti diretti a causa delle differenze geografiche nella composizione microbica delle comunità. Inoltre, i livelli delle specie produttrici di SCFA più comunemente conosciute, Faecalibacterium prausnitzii, Akkermansia muciniphila e Roseburia intestinalis, erano tutti significativamente elevati negli individui con un punteggio HFC più alto nel nostro studio. Queste associazioni sono state accompagnate dall’arricchimento degli enzimi coinvolti nel metabolismo degli SCFA. Questi risultati indicano che le scelte alimentari sane sono effettivamente associate con un microbiota intestinale umano che possiede un maggiore potenziale per la sintesi di SCFA. Le specie dei generi Eubacterium, Ruminococcus e Roseburia, insieme ai livelli di SCFA, sono state precedentemente identificate come più abbondanti negli individui che consumano una dieta a base vegetale. Lo studio ha confrontato i cambiamenti del microbiota in un’impostazione crossover in giovani volontari americani che hanno consumato una dieta a base vegetale e una a base animale ad libitum per 5 giorni ciascuno. Bacteroides, un genere tollerante alla bile associato a un aumento del rischio di cancro del colon-retto, era invece arricchito negli individui che consumavano la dieta a base di animali. In particolare, nel nostro studio, Bacteroides aveva un’associazione negativa con il punteggio sommario per le fonti di fibre combinate, che tuttavia è scomparsa una volta che abbiamo guardato le associazioni a livello di dieta completa. L’associazione inversa del punteggio delle fonti di fibre combinate con i Bacteroides supporta altri risultati simili tra l’assunzione di fibre e un ridotto rischio di cancro colorettale.

Anche le associazioni tra prodotti a base di carne rossa e lavorata e il microbioma intestinale non possono essere ignorate. Il fatto che la diminuzione dell’uso di prodotti a base di carne rossa e lavorata sia fortemente correlata nella stessa direzione con altri componenti sani nel nostro dbRDA indica che un maggiore uso di carne rossa e lavorata è associato alla composizione del microbiota in modo opposto a quello di una dieta sana. Questo non è sorprendente dato che bassi livelli di fibre e un maggiore uso di prodotti a base di carne rossa sono stati collegati ripetutamente con la disbiosi del microbiota e il cancro colorettale. Il punteggio HFC è anche associato negativamente con gli enzimi coinvolti nel metabolismo della taurina, uno dei principali costituenti della bile. Questo suggerisce una diminuzione dell’esposizione agli acidi biliari del microbiota intestinale negli individui che hanno una dieta più sana, il che è probabilmente dovuto alla diminuzione dell’uso di prodotti di carne rossa e lavorata. Gli acidi biliari secondari prodotti dal microbiota sono noti contributori al rischio di cancro colorettale. In particolare, nel nostro studio, gli enzimi per il metabolismo degli aminoacidi e il sistema del relè dello zolfo erano anche associati negativamente al punteggio HFC.

Un punto di forza del nostro studio è il gran numero di partecipanti, che costituisce un grande campione basato sulla popolazione. Inoltre, i partecipanti al nostro studio sono stati attentamente fenotipizzati e apparentemente sani. Un altro punto di forza è l’uso del sequenziamento metagenomico completo, che offre informazioni molto più robuste dal punto di vista tassonomico e funzionale rispetto al sequenziamento dell’amplicon 16S RNA. Tuttavia, la generalizzabilità dei nostri risultati è probabilmente compromessa dalle differenze geografiche nella composizione del microbiota intestinale. Le risposte taxa-diet potrebbero essere diverse in diversi contesti socioculturali, economici, etnici e ambientali. Inoltre, le differenze statisticamente significative tra coloro che hanno scelto di non donare un campione di feci e quelli inclusi nello studio suggeriscono che i nostri partecipanti rappresentano la parte più attenta alla salute della popolazione, con diete e stili di vita più sani rispetto ai non partecipanti. Vogliamo sottolineare, tuttavia, che il nostro tasso di partecipazione era alto e qualsiasi distorsione dovuta all’effetto partecipante sano è probabilmente piccolo. Tuttavia, esiste la necessità di descrivere questi collegamenti in diverse coorti in tutto il mondo. Inoltre, si è notato che l’attività fisica e il consumo di alcol influenzano il microbiota intestinale, ma non sono stati presi in considerazione in questo studio.

Un altro limite del nostro studio, come in tutti gli studi con dati auto-riferiti, è l’accuratezza delle risposte del FPQ. Inoltre, il disegno trasversale dello studio limita la nostra capacità di andare oltre la deduzione di associazioni. Inoltre, abbiamo usato un nuovo punteggio per la dieta che non comprende tutte le linee guida per una dieta sana presentate nelle raccomandazioni nordiche sulla nutrizione, come le raccomandazioni per l’assunzione di sale. Anche i dati sui farmaci erano limitati ai soli farmaci su prescrizione. Tuttavia, come è stato dimostrato, i nostri risultati sono in linea con i risultati precedenti, che indicano che il punteggio HFC può quantificare efficacemente le abitudini alimentari. Inoltre, un semplice punteggio di dieta sana che rappresenta una dieta simile è risultato essere protettivo dalla malattia coronarica in individui geneticamente predisposti in 3 coorti prospettiche che hanno coinvolto 55.685 individui.

La classificazione tassonomica utilizzando metagenomi con sequenze poco profonde è una fonte di incertezza. La corretta classificazione dei microbi dipende dall’accuratezza del database utilizzato, che dà ancora risultati variabili a livello di specie a seconda del database utilizzato. Inoltre, mentre il sequenziamento shotgun superficiale può essere superiore nel catturare la diversità tassonomica e le caratteristiche funzionali rispetto al sequenziamento dell’amplicone dell’RNA 16S, non è accurato come il sequenziamento profondo per catturare le caratteristiche genetiche, motivo per cui l’interpretazione dei risultati funzionali dovrebbe essere fatta con una certa cautela.In conclusione, abbiamo determinato che una dieta raccomandata ricca di piante, fibre e PUFA è associata a un microbiota individuale più vario e compositivamente distinto nell’intestino. Abbiamo inoltre determinato più taxa di interesse che hanno associazioni con componenti specifici della dieta. Particolarmente degne di nota sono le associazioni positive di una dieta sana con le specie che degradano le fibre e producono SCFA, che sono state accompagnate dall’arricchimento degli enzimi coinvolti nel metabolismo degli SCFA. Quindi, una dieta sana è associata a un maggiore potenziale per un ambiente intestinale produttore di SCFA. I risultati del nostro studio supportano la dieta bilanciata ricca di piante raccomandata dai dietologi di tutto il mondo e giustificano ulteriori studi sugli effetti più dettagliati della dieta sul microbiota intestinale umano, soprattutto a livello di specie, e la sua sinergia con la salute e la malattia.

4. Fine.