Associations of healthy food choices with gut microbiome profiles | Tervellisten ruokavalintojen yhteydet suoliston mikrobiomiprofiileihin

TAUSTA: Ravinnolla on suuri vaikutus suoliston mikrobiomiin, jolla puolestaan on todettu olevan yhteyksiä sekä terveyteen että sairauteen. Terveellisen ruokavalion yhteyksiä suoliston mikrobiomin koostumukseen ja toimintaan tutkivia epidemiologisia tutkimuksia, jotka ottavat huomioon koko ruokavalion, on kuitenkin niukasti. TAVOITTEET: Tutkia yhteyksiä terveellisen ruokavalion ja suoliston mikrobiomin koostumuksen ja toiminnan välillä suuressa väestöä edustavassa otoksessa. METODIT: Otos koostui 4930 henkilöstä, jotka osallistuivat FINRISKI 2002 tutkimukseen. Ruokavalio arvioitiin käyttämällä FFQ:ta. Ravitsemussuositusten mukaisten ruoka-aineiden saannit muunnettiin healthy food choices (HFC) pisteytyksiksi. Mikrobiomin alfa- ja betadiversiteettien yhteydet HFC-pisteiden kanssa arvioitiin käyttämällä monimuuttujamalleja ja permutaationallista varianssianalyysiä (PERMANOVA). Yhteydet yksittäisten taksonien ja HFC-pisteiden välillä arvioitiin käyttämällä monimuuttujamalleja hyödyntävää MaAsLin-työkalua. Mikrobiomien funktionaalinen potentiaali arvioitiin käyttämällä KEGG ortologeja (KO) ja lineaarimalleja. TULOKSET: Sekä alfa- (p = 1.90x10-4) että betadiversiteetti (p ≤ 0.001) olivat merkitsevästi yhteydessä HFC-pisteisiin. Alfadiversiteetin tuloksista suurimman osan vaihtelusta selittivät kuiturikkaat leivät, siipikarja, hedelmät ja vähärasvaiset juustot. Betadiversiteetin osalta vahvimmat yhteydet nähtiin kasviksilla, joita seurasivat marjat ja hedelmät. Useita mikrobeja, joilla on kyky fermentoida ravintokuitua ja potentiaali valmistaa lyhytketjuisia rasvahappoja, oli yhteydessä HFC-pisteytyksen kanssa. HFC-pisteytys oli myös positiivisesti yhteydessä mm. erinäisten vitamiinien biosynteesissä ja lyhytketjuisten rasvahappojen aineenvaihdunnassa hyödynnettävien entsyymien suhteellisten määrien kanssa. Käänteisiä yhteyksiä havaittiin mm. rasvahappojen biosynteesissä ja rikkiaineenvaihdunnassa tarvittavien entsyymien osalta. JOHTOPÄÄTÖKSET: Tämän tutkimuksen tulokset tukevat ja jatkaa pienempien vastaavanlaisten tutkimusten tuloksia. Tämä tutkimus osoittaa, että kasvis- ja kuiturikas ruokavalio, jossa on runsaasti monityydyttymättömiä rasvahappoja, on yhteydessä lajirikkaampaan ja uniikkiin suoliston mikrobiomiin, sekä suurempaan suolistomikrobiomin potentiaaliin tuottaa lyhytketjuisia rasvahappoja.

BACKGROUND: Diet has a major influence on the human gut microbiome, which has been linked to health and disease. However, epidemiological studies on the association of a healthy diet with the gut microbiome utilizing a whole-diet approach are still scant. OBJECTIVES: To assess associations between healthy food choices and human gut microbiome composition, and to determine the strength of association with the functional potential of the microbiome. DESIGN: The study sample consisted of 4,930 participants in the FINRISK 2002 study. Food intake was assessed using a food propensity questionnaire. Intake of food items recommended to be part of a healthy diet in the Nordic Nutrition Recommendations were transformed into a healthy food choices (HFC) score. Microbial diversity (alpha diversity) and compositional differences (beta diversity) and their associations with the HFC score and its components were assessed using linear regression and permutational multivariate analysis of variance (PERMANOVA). Associations between specific taxa and HFC were analyzed using multivariate associations with linear models (MaAsLin). Functional associations were derived from KEGG orthologies (KO) with linear regression models. RESULTS: Both microbial alpha (p = 1.90x10-4) and beta diversity (p ≤ 0.001) associated with HFC score. For alpha diversity, the strongest associations were observed for fiber-rich breads, poultry, fruits, and low-fat cheeses. For beta diversity, most prominent associations were observed for vegetables followed by berries and fruits. Genera with fiber-degrading and short-chain fatty acids (SCFA) producing capacity were positively associated with the HFC score. HFC associated positively with KO-based functions such as vitamin biosynthesis and SCFA metabolism, and inversely with fatty acid biosynthesis and the sulfur relay system. CONCLUSIONS: These results from a large and representative population-based survey confirm and extend findings of other smaller-scale studies that plant and fiber-rich dietary choices are associated with a more diverse and compositionally distinct microbiome, and with a greater potential to produce SCFAs.