Cell：芽囊原虫（Blastocystis）携带率与饮食质量的全球性研究揭示其可能的健康益处

引言

在全球范围内，饮食对人体健康的影响已被广泛研究，其中饮食习惯不仅影响体脂分布，还会增加心脏代谢疾病（cardiometabolic diseases）的风险。尽管肠道微生物群在饮食与健康之间扮演着重要角色，但其中的微真核生物（micro-eukaryotes）如芽囊原虫（Blastocystis）的作用仍未被充分探讨。7月8日发表于Cell杂志的研究“Intestinal Blastocystis is linked to healthier diets and more favorable cardiometabolic outcomes in 56,989 individuals from 32 countries”，对来自32个国家的56989名个体进行了全球范围的宏基因组分析，揭示了芽囊原虫在健康成年人肠道中的广泛存在，并与地理位置、生活方式和饮食习惯相关联。研究发现，芽囊原虫的存在与更健康的心脏代谢指标（cardiometabolic profiles）呈正相关，而与肥胖（obesity）和肠道生态失调（altered gut ecology）相关的疾病呈负相关。此外，在1124名参与者的饮食干预研究中，饮食质量的改善与芽囊原虫的增加显著相关。

芽囊原虫是一种多样性极高的单细胞真核生物，目前已被分类为至少28个亚型（subtypes, STs），其中至少有8个亚型在人类中发现。尽管早期的宏基因组研究已探讨了芽囊原虫的流行情况，但需要更大规模和多样化的队列研究来建立肠道芽囊原虫、营养和心脏代谢健康结果之间的关系。该研究通过整合多个队列的数据，详细分析了芽囊原虫的全球分布，并探讨其是否可以解释食物摄入对心脏代谢健康贡献的个体差异。研究发现，芽囊原虫的携带率受宿主种类（如人类与非人类）、年龄、地理位置和生活方式的影响显著。在ZOE PREDICT研究中，饮食质量与芽囊原虫携带率之间存在紧密联系，并在健康心脏代谢指标的参与者中更为常见。通过外部验证，研究显示芽囊原虫携带率与体脂、炎症性肠病（inflammatory bowel diseases, IBD）、结直肠癌（colorectal cancer, CRC）和糖尿病（diabetes）等疾病呈负相关。

总的来说，该研究揭示了芽囊原虫作为健康生活方式标志物的潜在有益作用，并提出了其可能解释个体对饮食反应差异的机制。通过深入探讨芽囊原虫在肠道微生物群中的生态角色和其对宿主健康的潜在影响，该研究为个性化营养干预和疾病预防策略提供了新的视角。

近年来，饮食对人体健康的影响受到广泛关注，特别是在预防和管理心脏代谢疾病（cardiometabolic diseases）方面。研究表明，肠道微生物群（gut microbiome）在饮食与健康之间起着重要作用。虽然对肠道细菌的研究已经较为深入，但对芽囊原虫（Blastocystis）等微真核生物（micro-eukaryotes）的作用了解甚少。该研究旨在通过全球范围的宏基因组分析，揭示芽囊原虫在健康成年人肠道中的分布及其与地理位置、生活方式和饮食习惯的关系。

饮食结构对人体健康有深远影响，特别是对体脂分布和心脏代谢疾病的风险。已有研究表明，高质量的饮食可以显著降低慢性病的发生风险。然而，个体对饮食的反应存在显著差异，这可能与肠道微生物群的组成有关。芽囊原虫是一种普遍存在于人类肠道中的单细胞真核生物，但其在宿主健康中的具体作用仍不明确。

该研究的数据来源包括五个大型跨国研究：ZOE PREDICT 1、PREDICT 2、PREDICT 3（US21、US22A和UK22A）队列，总计34,687名参与者。此外，还包括意大利和美国的其他两个数据集，以及61个公开的宏基因组数据集，涵盖了56,989名个体。

研究团队采用高通量的宏基因组测序技术，对所有样本进行DNA提取和测序。使用MetaPhlAn 4对细菌和古菌进行分类分析，并采用机器学习模型（random forest）预测芽囊原虫的存在。

在对数据进行初步处理和质量控制后，研究团队使用多变量回归分析评估芽囊原虫与饮食、地理位置及心脏代谢健康指标之间的关系。此外，还进行了子组分析，以评估不同亚型（subtypes, STs）的芽囊原虫在不同人口中的分布。

研究总结（Credit: Cell）

芽囊原虫的全球分布

在56,989个肠道样本中，检测到8,190个芽囊原虫阳性样本，芽囊原虫在健康成人中的总体流行率为16%。研究发现，芽囊原虫的携带率显著受地理位置和生活方式的影响。北美的流行率最低，仅为6.64%，而欧洲的流行率则相对较高，为22.14%。在国家层面上，斐济的流行率最高，达到56.29%，而日本的流行率最低，仅为2.46%。

芽囊原虫（Blastocystis）在全球范围内的流行情况及其与地理位置、种族和生活方式的关系（Credit: Cell）

芽囊原虫亚型的地理分布：图C和图D展示了芽囊原虫不同亚型（STs）的地理分布情况。数据显示，ST4在欧洲的流行率较高，而在非洲和南美洲未检测到。ST1、ST2和ST3是最常见的亚型，广泛分布于各大洲。

不同年龄段的芽囊原虫流行情况：图E显示了不同年龄段芽囊原虫的流行情况。数据显示，儿童（1-11岁）的芽囊原虫流行率低于成年人，并且仅检测到ST1、ST2、ST3和ST4。

西方化与非西方化人群的比较：图F比较了西方化（Westernized）和非西方化（Non-Westernized）人群中芽囊原虫的流行情况。数据显示，非西方化人群中的芽囊原虫流行率较高，尽管ST4仅在西方化人群中检测到。

芽囊原虫与健康饮食的关系

研究发现，芽囊原虫的存在与更健康的植物性饮食（plant-based diets）密切相关。在饮食质量改善的干预研究中，参与者在提高饮食质量后，芽囊原虫的携带率和丰度显著增加。芽囊原虫阳性个体通常具有更健康的心脏代谢指标，如更低的体脂、更好的血糖反应和更健康的血脂水平。

具体数据表明，健康的植物性饮食（healthy plant-based dietary index, hPDI）与芽囊原虫的携带率呈显著正相关。在英国和美国的PREDICT队列中，hPDI值越高，芽囊原虫的携带率越高。此外，单一食物成分分析显示，食用更多未经加工的植物性食品（如鳄梨、干果、坚果、种子、豆类和十字花科蔬菜）的人更可能携带芽囊原虫。

芽囊原虫与心脏代谢健康的关系

进一步分析表明，芽囊原虫的存在与更低的血压、更低的C肽（C-peptide）水平和更高的高密度脂蛋白（HDL）水平相关。这些指标均是心脏代谢健康的重要标志，表明芽囊原虫可能对心脏代谢健康有积极影响。

例如，在PREDICT 1和PREDICT 2队列中，芽囊原虫阳性个体的C肽水平显著低于阴性个体，提示其可能具有更好的葡萄糖耐量或更高的胰岛素敏感性。此外，芽囊原虫阳性个体的HDL水平较高，甘油三酯（triglycerides）水平较低，这些都是心血管疾病的保护因素。

芽囊原虫（Blastocystis）的存在如何影响肠道微生物群的组成以及与体质指数（BMI）和心脏代谢健康的关系（Credit: Cell）

芽囊原虫存在对肠道微生物群组成的影响：图A展示了基于细菌和古菌相对丰度训练的随机森林（random forest）机器学习模型在预测芽囊原虫存在方面的准确性。结果表明，无论是在交叉验证（cross-validation）还是在离开一个数据集（leave-one-dataset-out）框架下，模型都表现出很高的预测准确性（AUC = 0.87和0.88），这表明肠道微生物群的组成与芽囊原虫的存在有强烈的关联。

芽囊原虫阳性和阴性个体的微生物群差异：图B展示了芽囊原虫阳性和阴性个体中细菌物种相对丰度的变化（log2 fold change）。数据显示，芽囊原虫阳性个体中一些未确定种级基因组单元（uSGBs），主要属于瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）的相对丰度显著增加。而芽囊原虫阴性个体中，Blautia属的两个物种和Bacteroides ovatus的相对丰度显著增加，这些物种以前也被报道与芽囊原虫的缺乏有关。

与心脏代谢健康相关的物种：图B右侧的热图显示了这些顶级物种与心脏代谢风险的关联。数据显示，与芽囊原虫阳性个体相关的物种通常与更低的心脏代谢风险相关，而芽囊原虫阴性个体中更丰富的物种则与更高的心脏代谢风险相关。

物种相对丰度与BMI的关联：图C展示了物种相对丰度与参与者BMI之间的Spearman相关性。结果表明，与芽囊原虫阳性个体相关的物种通常与较低的BMI呈负相关，而与芽囊原虫阴性个体相关的物种则与较高的BMI呈正相关。

在包含1124名健康个体的个性化饮食干预研究中，参与者在为期6个月的干预期间显著改善了饮食质量，并观察到芽囊原虫的携带率和丰度显著增加。这一结果进一步支持了芽囊原虫与健康饮食和心脏代谢健康之间的正相关关系。

具体来说，在饮食干预前，芽囊原虫的携带率为31.32%；干预后，携带率增加到33.81%。在1124名参与者中，715人干预前后均为芽囊原虫阴性，323人干预前后均为阳性，29人由阳性转为阴性，57人由阴性转为阳性。这表明饮食质量的改善有助于芽囊原虫的定植和维持。

芽囊原虫的非致病性角色

研究结果表明，芽囊原虫在健康个体中的广泛存在及其与健康饮食和心脏代谢健康的正相关关系，支持了芽囊原虫可能具有非致病性甚至有益的角色。芽囊原虫的携带率与健康体重、较低的BMI和较少的慢性病相关，这些发现挑战了传统上将芽囊原虫视为潜在病原体的观点。

尽管该研究揭示了芽囊原虫与健康饮食和心脏代谢健康之间的关联，但其潜在的机制仍需进一步研究。未来的研究可以通过遗传和功能分析，进一步探讨不同芽囊原虫亚型的作用及其对宿主健康的具体影响。此外，研究芽囊原虫与肠道微生物群其他成员之间的跨界生态相互作用，也将有助于理解其在肠道生态系统中的角色。

例如，通过比较不同亚型芽囊原虫的基因组特征，可以识别与健康相关的重要基因和代谢途径。此外，通过纵向研究，评估芽囊原虫的存在是否对心脏代谢疾病的发生有长期影响，也将为其在宿主健康中的作用提供更全面的理解。

该研究通过大规模的宏基因组分析，揭示了芽囊原虫在健康成年人肠道中的广泛存在及其与地理位置、生活方式和饮食习惯的关系。研究结果表明，芽囊原虫可能在健康饮食和心脏代谢健康中扮演积极角色，这为未来个性化营养干预和疾病预防策略提供了新的视角。

通过对芽囊原虫的深入研究，研究人员可以更好地理解人类肠道微生物群与健康之间的复杂关系，从而为个性化医疗和营养干预提供科学依据。这一研究不仅拓展了我们对肠道微生物群的认识，也为未来的健康管理和疾病预防提供了新的思路和方法。

参考文献

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DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.06.018