近日，爱生生命的科学家团队在《DIABETES OBESITY & METABOLISM》（《糖尿病肥胖与代谢》）发表最新研究，论文题目为“Exploring Causal Effects of Gut Microbiota and Metabolites on Body Fat Percentage Using Two-Sample Mendelian Randomization（利用双样本孟德尔随机化方法探索肠道菌群和代谢物对体脂率的因果影响）”。该研究通过使用有18340人参与的211种肠道菌GWAS数据（即全基因组关联数据），7824人参与的486种代谢物GWAS数据，与454633人参与的体脂率GWAS数据，探索肠道菌和血液代谢物与体脂率之间的因果关系。
最终明确5种肠道菌群与体脂率呈现正相关，1种肠道菌与体脂率呈现负相关，此外，缬氨酸与体脂率呈现强正向相关。这项研究提供了支持肠道微生物群、血液代谢物和体脂率之间因果关系的遗传证据，体现了人类遗传信息的价值，能够为优先考虑通过肠道微生物或血液代谢物特征来调控体脂率提供理论依据。
此论文的发表，是继2023年爱生生命关于“百岁老人的长寿表征研究成果”在国际著名科技期刊《Nature Aging》（《自然.衰老》）上首次刊登后，爱生生命研究成果再次登上国际期刊。
研究目的
研究背景
肥胖的流行率在全球范围内不断上升。到2025年，全球男性和女性的肥胖患病率预计将分别达到18%和21%，严重肥胖率将分别超过6%和9%。导致肥胖的因素包括内部因素，如饮食习惯和体育锻炼，以及外部因素，如文化影响、空气污染和药物诱导因素。此外，肥胖是多种疾病的促成因素，包括2型糖尿病、心血管疾病、高血压、肾病和各种癌症。
人体肠道中蕴藏着大量的微生物群，它们在储存、吸收和消耗从膳食摄入中获得的能量方面起着至关重要的作用。先前的研究已经发现，与健康个体相比，肥胖和营养不良个体的肠道微生物群的组成和多样性发生了变化。所以，还需要更多的研究来阐明肠道微生物群与肥胖之间的因果关系。
图2显示了五种孟德尔随机化（MR）方法的结果，证明了肠道微生物群丰度与体脂率增加之间的遗传联系（表S1）。我们的研究仅使用IVW方法作为最终测量，其他四种方法可以作为参考值。根IVW-MR分析，我们确定了七个产生显著结果的菌群（矫正PIVV<0.05），包括一门、一纲、一目、一科和三属类菌群（图3A）。在这些菌群中，g_Olsenella的丰度与BFP的增加呈正相关（图3）。
图URE2|使用五种孟德尔随机化（MR）方法估计的所有肠道微生物群的因果效应结果。每个青色点代表一个肠道微生物群分类单元对BFP的因果影响（IVW方法），每个区域代表一个肠微生物群水平。肠道微生物群水平包括门、纲、目、科和属。黑色碟形线表示β=0。从外到内的圆圈表示IVW、MR Egger、WM、MLE和WMODE五种方法的p值。圆圈最外层的数字代表每个肠道微生物群的ID。缩写：IVW，逆方差加权；MLE，简单模式；WM，加权中值；WMODE，加权模式。
其他六个分类群与BFP呈负相关，包括g_双歧杆菌、g_瘤胃杆菌9、o_双歧杆菌目、f_双歧杆菌科、c_放线菌属和p_放线杆菌属（图3）。散点图（图S1）和森林图（图S2）分别描述了这七种菌群关联的敏感性分析。MR-Egger回归分析未发现水平多效性（所有截距，p_pleiotropy>0.05），Cochran Q检验发现在少数菌群中存在异质性（p_heterogeneity<0.05），这种情况下使用随机效应IVW方法（表S2）。
图URE3|肠道微生物群和体脂百分比（BFP）的地方随机化（MR）。（A）肠道微生物群对BFP的因果影响。（B）复制数据集中重要MR分析结果的可视化；前缀“p/c/o_f/g_”分别代表门/纲/目/科/属；CI，置信区间；IVW，逆方差加权。
探索结果
在发现对BFP有显著因果影响的代谢物和肠道微生物群后，我们旨在确定肠道微生物群和BFP之间是否存在通过代谢物的中介作用。因此，我们对七种肠道微生物群（g_Ruminiclostri-dium9、g_Olsenella、f_双歧杆菌科、o_双歧杆菌目、g_双歧杆菌、p_放线菌和c_放线杆菌）和缬氨酸进行了MR分析。该分析中使用的方法和阈值与之前的MR分析中所使用的方法一致。IVW方法的结果表明，七种肠道微生物群与缬氨酸之间没有显著相关性（图5E）。
图URE5|富集分析和孟德尔随机化（MR）分析结果。（A）阳性结果的GO。（B）阳性结果的KEGG。（C）阴性结果的GO。（D）阴性结果的KEGG。（E）肠道微生物群和代谢产物之间的MR分析。缩写：OA–，氧化还原酶活性，作用于成对的供体，随着分子氧的掺入或还原，NAD（P）有一个供体，并掺入一个氧原子）；前缀“p/c/o_f/g_”分别代表门/纲/目/科/属。GO，基因本体论；IVW，逆方差加权；KEGG，京都基因和基因组百科全书。
放线菌是消化道中的主要细菌类型之一，其在人体内占比取决于各种因素如饮食等。研究表明，在体重正常的女性中，放线菌与BFP显著且直接相关。高脂肪饮食与低水平的放线菌有关，表明体脂会影响放线菌的丰度。在儿童肥胖中，p_放线杆菌与空腹血糖呈负相关，但过量的空腹血糖可以转化为体脂。因此，放线杆菌可能参与葡萄糖代谢并影响体脂含量的变化。我们这项研究的结果与上述发现一致，因为放线菌的相对丰度降低与BFP增加的风险有因果关系，表明其对肥胖的有害影响。