个性化饮食丨肠易激综合征的临床研究

个性化饮食

肠易激综合征(IBS)是一种慢性功能性胃肠疾病。这种常见的胃肠道疾病在全球的发病率约为4.1%。IBS的确切原因在很大程度上仍然未知。这些因素是多因素的，因人而异。IBS的病理生理学是复杂的，但最近的证据表明，肠道微生物组可能在这些症状的发展、进展和严重程度中发挥重要作用，但不同的患者有其独特的肠道微生物组组成。

饮食干预疗法

饮食作为IBS的干预疗法越来越受欢迎，有一些特定的循证饮食用于缓解IBS的症状。例如，近期低发酵性低聚糖、二糖、单糖和多元醇的饮食(FODMAP)已经成为治疗IBS的有效饮食干预方法。然而，相当多的IBS患者对低FODMAP饮食没有反应，这导致该饮食的治疗效果降低。

研究表明，肠道微生物影响饮食干预的有效性。因此，有必要对改变微生物群的治疗进行个性化。这项新发表在《肠道微生物》上的试点研究，通过机器学习算法创建的特定个性化饮食来调节IBS患者的肠道微生物。

肠易激综合征患者与健康对照组之间的肠道菌群差异

IBD患者和健康对照组的肠道微生物组成存在明显差异(图1)，IBS患者和健康对照组之间存在明显的亚组。当单独考虑细菌分类群时，IBS和健康对照组之间最显著的差异是在Ruminococcaceae和Clostridiaceae科科以及Ruminococcus和Faecalibacterium属。

图一

来自微生物的疾病分类和IBS指数评分

基于机器学习的分类器已经在干预前的微生物数据上进行训练和测试，表现出很强的分类性能。使用5倍交叉验证的GBoost分类器模型，平均ROC-AUC为0.964，平均分类精度为0.91。从微生物中得出的IBS指数评分，即从XGBoost分类模型中得到的推断疾病概率测量值存在明显差异(图2)。

图二

干预前后的IBS-SSS评估显示两组均有显著改善。个性化营养组的得分改善明显高于标准IBS饮食组(图3)。考虑到IBS-SSS的五个项目中的每一个，个性化的营养方法对所有人都有效。相比之下，在标准IBS饮食组中，与IBS相关的腹痛频率、对排便习惯不满意和生活质量没有显著差异。临床医生没有观察到与饮食干预相关的不良事件。

图三

干预后微生物的变化

干预6周后，两组的微生物群落多样性无明显变化。个体化营养干预组的Ruminococcaceae科有减少的趋势。然而，这种变化在统计上并不显著。在个性化营养组中观察到Faecalibacterium属有统计学显著增加，而在标准IBS饮食组中没有显著变化。

个体化营养组和标准IBS饮食干预组均有Bacteroides和Prevotella肠型，但Bacteroides和Prevotella的丰度无显著差异。个性化营养组的Bacteroides数量增加，标准IBS饮食组Prevotella的数量明显增加。同时，在个性化营养组中，被认为是益生菌的Propionibacterium属显著增加，但在标准IBS饮食组中没有观察到这种增加。

微生物IBS指数评分的评价

在这两个干预组中，源自微生物的IBS指数得分改善至低分。在个性化营养组中观察到更大的改善(图4)。

图四

为了观察微生物来源的IBS评分与临床评估(即IBS-SSS)之间的相关性，测量IBS-SSS对微生物评分的解释方差、ω-和Cohen’s F2。观察到在个性化营养组中，临床评估的进展明显伴随着来自微生物的IBS评分(图5a)，这表明微生物评分对临床评分的解释有很大贡献。用于训练IBS病例和健康对照组的预测模型采用回归树来评估微生物组成，并提供0到1.0之间的逻辑回归得分。该预测分数是显示微生物组成与IBS病例相关的指标，即在综合征的情况下，预计更接近1，在健康的情况下，更接近0。

事实上，当将微生物来源的IBS指数得分与临床评价(即IBS-SSS)进行比较时，可以看出衍生的得分与临床得分高度相关，这意味着症状的表达性。然而，来自微生物的部分不足以解释对照组的变化(图5b)。这可能是由于涉及其他因素的标准治疗的干预。但需要考虑的是，由于样本量较小，这一结论需要仔细解释。相对较小的变量区间(即对照组的临床评分仍在高分范围内)可能是使分析复杂化的另一个因素。

图五

总结   

肠易激综合征治疗中一个重要但被忽视的问题是与饮食相关的肠道微生物的变化。肠道微生物影响饮食干预的疗效。理想的饮食至少对IBS的大多数症状有效，并保持肠道微生物群健康。它应该是可持续的和个性化的。

这项研究是在IBS中实现这些治疗目标的首次尝试。使用机器学习来确定个性化的饮食，并将IBS的微生物组调整到与个体相似的“健康”状态。换句话说，尝试为IBS-M患者开发个性化的微生物调节饮食。本研究构建了微生物源性IBS指数评分，饮食干预组后改善至低分。与标准饮食相比，个性化营养组的改善更为明显。

参考文献：

Karakan T, Gundogdu A, Alagözlü H, Ekmen N, Ozgul S, Tunali V, Hora M, Beyazgul D, Nalbantoglu OU. Artificial intelligence-based personalized diet: A pilot clinical study for irritable bowel syndrome. Gut Microbes. 2022 Jan-Dec;14(1):2138672. doi: 10.1080/19490976.2022.2138672. PMID: 36318623.

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