探索饮食、肥胖、心理健康与肠道菌群的相互作用：MIND-GUT干预研究方案
背景： 肥胖与心理健康障碍常常共存，给个人带来痛苦并增加医疗成本。饮食在体重管理和心理健康方面都起着关键作用，并可能通过其对肠道菌群的影响来影响这些方面。然而，连接饮食、肥胖和心理健康之间的机制仍未被充分理解。
目标： 我们提议在瑞典开展MIND-GUT研究，主要评估基于MIND饮食的12周饮食干预措施的可行性（保留率、依从性和可接受性），研究对象为超重和肥胖成人[身体质量指数(BMI)≥30 kg/m²]。次要目标是评估该干预对减重和心理健康的影响。研究还将探索肠道菌群组成和多样性的变化。
方法： 在这项随机试验中，126名肥胖成年人将被分配到遵循MIND饮食的干预组或接受一般饮食建议的对照组。能量摄入目标设定为男性<2,300千卡/天，女性<1,900千卡/天。主要结局是保留率、依从性和干预可接受性（后者通过定性访谈评估）。次要结局包括体重、BMI、腰围和臀围、体脂量以及心理健康指标的变化，包括感知压力、抑郁和焦虑症状。肠道菌群多样性和组成将通过基线和12周随访时收集的粪便样本进行分析。
讨论： 本研究将为饮食、心理健康、肥胖和肠道菌群之间的关系提供有价值的见解。研究结果将为未来评估MIND饮食作为改善身体和心理健康策略潜力的大规模试验设计提供依据。
1 引言
1.1 背景和原理
肥胖与心理健康问题的共存很常见，尽管关于潜在因果路径仍存在不确定性（1）。肥胖和抑郁症在全球范围内患病率都很高，给医疗系统带来巨大负担。在瑞典，超过一半的成年人超重或肥胖，且呈上升趋势（2）。从2006年到2022年，16-84岁成年人中超重或肥胖的比例从46%增加到51%。在瑞典观察到的最显著增长出现在16-29岁人群中，从22%上升到28%。超重和肥胖的患病率随年龄增长而增加，在2022年，45-64岁人群中达到62%。根据性别、教育程度和出生国家观察到差异（2）。具体而言，男性（56%）比女性（45%）更容易超重或肥胖，尽管男性和女性的肥胖患病率均为16%。肥胖在仅接受过初中教育的人群中更为常见，但所有教育群体中的发病率都在增加。
因此，确定能够降低肥胖风险和患病率并可能对心理健康（包括抑郁症状）产生有益影响的饮食干预措施具有战略意义（3）。研究表明，作为饮食干预结果的减重可以改善同时患有临床或亚临床抑郁症的肥胖个体的情绪评分（4）。新兴研究概述了饮食如何调节肠道菌群和肥胖风险，为心理健康途径可能发挥作用提供了基础，但与人类心理健康的具体联系在人类中仍未得到充分探索（5）。澄清这些相互关系可以揭示为什么一些人在减重方面成功，而其他人则遇到困难。本研究的主要目标是评估基于MIND饮食的饮食干预在保留率和依从性方面的可行性（6）。次要目标是比较干预组和对照组在体重、BMI、心理健康和肠道菌群组成方面的变化。
2 方法和分析
2.1 研究设计
本研究是一项为期12周的随机临床试验，包含两个研究组：干预组和对照组。
2.2 研究设置和招募
我们计划招募126名肥胖成年人，目标是男女比例大致相等。样本量计算考虑了10%的潜在退出率、预期随访时体重和心理测量评分变化5%（标准差10%）以及在p<0.10时获得统计学显著结果的80%效力。选择0.10而非0.05的阈值是由于本试验的探索性质。所有研究材料（邀请函、知情同意书和问卷）均包含在补充材料中。该样本量主要基于可行性以及为未来更大规模（可能是多国）研究获得稳健的参数估计。
招募将在瑞典西约塔兰地区的Skövde、哥德堡及附近城镇进行，主要通过初级保健诊所和社交媒体。
纳入标准为：
(i) 25-50岁的男性和女性。
(ii) BMI≥30 kg/m²。如果招募困难，此阈值可能会降低至BMI≥27 kg/m²，因为高BMI个体经常因在肥胖诊所接受治疗或使用减肥药物而不可用。
(iii) 同意参与研究方案的所有方面。
(iv) 在干预期间可靠地访问互联网。
(v) 拥有用于研究相关通信的活跃电子邮件账户。
排除标准包括：
(i) 与另一名研究参与者同住。
(ii) 使用减肥药物、抗生素（过去6个月）或精神科药物（使用>12个月将被接受）。
(iii) 与干预或对照组不兼容的饮食限制（例如，素食者或纯素食者，而乳糖和麸质不耐受者被接受，仅排除肉类的人也被接受）。
(iv) 诊断为进食障碍、糖尿病或多囊卵巢综合征。
(v) 感官缺陷，例如味觉或嗅觉丧失。
(vi) 参与另一项干预研究。
(vii) 无法理解书面和口语英语或瑞典语。
(viii) 怀孕、哺乳或计划在研究期间怀孕。
选择25-50岁的年龄范围是为了关注在职业生涯早期到中期压力和慢性生活方式疾病发作相关生活阶段有确定肥胖的个体。将包括外国出生者并收集出生地数据。该队列被认为最适合调查对MIND-GUT研究假设至关重要的特定神经认知和肠道菌群效应，同时确保在12周干预期间最佳可行性和高依从性。
在向参与者提供有关研究的详细信息后，包括风险和益处、研究程序、预期参与时间以及保护其隐私的保密措施，将获得知情同意。参与者有权随时无后果或处罚地退出研究。我们将通过使用安全的电子数据管理系统并实施强大的数据保护协议来确保所有参与者及其数据的保密性。所有收集的个人数据将根据《通用数据保护条例》(GDPR)和瑞典数据保护法规安全存储。
本研究已获得瑞典伦理局批准（Dnr 2023-05478-01）。任何增加参与者风险的方案修改将提交伦理局批准。
2.3 干预措施
2.3.1 数据收集和管理
所有参与者提供参与知情同意，并在入组和12周时与合格的研究团队成员（营养师、研究护士或具有临床经验的营养研究员）会面，测量体重（kg）、身高（m）、体脂百分比、身体围度（cm）、臀围和腰围（cm）、收缩压和舒张压（mmHg）以及心率。进行这些测量的工作人员经过标准化培训，掌握血压测量技能，并使用校准的Tanita（型号BC545N）秤，该秤提供手足阻抗测量和体重。问卷包括主要研究问卷，查询出生时指定性别、性别、出生日期、身体形象评分量表（Stunkard量表[7]）、每24小时通常的睡眠小时数、体力活动（基于WHO GPAQ问卷）、教育程度、婚姻状况和吸烟状况（曾经/从未/当前以及每天使用的香烟或电子烟数量）、使用鼻烟（在瑞典称为"snus"）、使用药物以及当前健康状况。将向女性查询最后一次月经日期。其他问卷将包括：肠道健康和排便问卷、MIND饮食依从性食物清单（8）、感知压力量表4（PSS-4）（9）以评估感知压力、参与者健康问卷9（PHQ-9）（10）以评估抑郁症状、广泛性焦虑障碍-7（GAD-7）（11）以评估焦虑症状，以及进食态度测试EAT-26（[12]）。除饮食和肠道健康问卷外，所有问卷将在基线和12周时通过Skövde大学服务器上可用的"EvaSys"在线进行，后者还将在6周时填写。
干预结束后，将要求参与者通过定性半结构化访谈提供对研究体验和接受度的反馈。将邀请参与者反思其饮食体验，包括依从性、挑战、对饮食建议的满意度，以及从工作人员、家庭成员或其他个人熟人处获得的支持。他们可能会分享关于提供的指导的反馈，包括定期信息通讯、提醒（例如样本收集）以及直接工作人员咨询，以解决依从性问题、饮食副作用和实际问题，并提出改进建议。为了促进参与者保留并确保完整的随访，我们将通过提醒保持定期联系，并提供灵活的安排选项。图1提供了研究过程的总结，而表1描述了入组、干预和评估的时间表。
2.3.2 饮食干预
参与者将对其分配情况设盲。只有在医疗紧急情况下，当了解分配的干预措施对参与者安全至关重要时，才允许揭盲；在这种情况下，将通过试验方案中记录的安全程序揭示分配情况。干预组将遵循为此研究专门开发的标准化饮食，强调MIND饮食原则（表2列出了推荐摄入量，例如两餐中各100克绿叶蔬菜，每周至少5天50克浆果），其中包括可能对心理健康有益的食物，如富含omega-3脂肪酸和浆果的食物。两组的能量摄入目标将设定为男性<2,300千卡（9,623.2千焦）/天，女性<1,900千卡（7,949.6千焦）/天，如美国国家研究委员会建议（13）。这种方法旨在控制减重对心理健康结果的潜在混杂影响。餐计划将建议每天五餐（即早餐、上午加餐、午餐、下午加餐和晚餐）。各食物组的消费频率在补充材料中提供。
对照组将获得一般指导，提供与当前瑞典国家建议一致的构建均衡餐的灵活建议。他们的支持材料，包括食谱书，反映了传统的瑞典健康饮食模式，并促进整体平衡和多样性。关键的是，这些材料并未特别强调或系统增加MIND饮食的目标成分。干预组将获得标准化饮食和为此专门开发的食谱书，以最大化对MIND饮食的依从性。该材料系统地突出了关键的大脑保护和肠道友好成分，如特级初榨橄榄油、豆类（如扁豆、豆子）、坚果、浆果和全谷物（包括较少消费的谷物或伪谷物，如藜麦和斯佩尔特小麦）的频繁使用。两组都将提供食谱示例，以支持他们对健康饮食的依从性。此外，所有参与者将被建议将酒精消费限制在每周2-3份，避免苏打水（含糖和人工甜味），并优先将水作为主要饮料。这种方法符合"主动"对照组的概念，这被广泛认为是最佳实践（14）。为对照组提供一般饮食建议有助于确保干预组和对照组之间观察到的任何差异更可能是由于MIND饮食的具体特性，而不是提供结构化饮食指导的简单行为。虽然沟通饮食建议方式的差异可能会产生一些混杂，但我们相信我们的策略最小化了这些影响，从而更精确地评估MIND饮食的影响。为尽量减少可能的偏倚，我们将鼓励参与者不要与其他参与本研究的参与者分享其饮食指导或餐计划的任何细节。我们还认识到，对照组可能会因参与研究而改善其饮食习惯，例如增加传统上被认为健康的食物（如水果和蔬菜）的消费。
MIND饮食结合了地中海饮食和DASH饮食的元素，以增强大脑健康。它强调营养丰富的植物性食物，如绿叶蔬菜和浆果，这些食物富含抗氧化剂。健康脂肪，如橄榄油和坚果中的omega-3脂肪酸，支持认知功能（6, 15）。全谷物因其高纤维含量而被优先考虑，有助于控制血糖并提供持续能量。瘦肉蛋白，如鱼和禽肉，饱和脂肪低而多不饱和脂肪高，比红肉更受鼓励。该饮食促进钠摄入的适度，并建议限制甜食和不健康脂肪以维持心血管健康。总体而言，MIND饮食旨在通过平衡和营养的饮食模式优化大脑健康，并与肥胖人群中更好的认知表现和大脑结构相关（6, 15）。
2.3.3 中断或修改干预的标准
在发生意外副作用或健康问题（如疲劳、胃肠道不适和恶心）的情况下，MIND-GUT研究的参与可能会中断或终止。
2.3.4 终点
本试验的主要终点是干预可行性和可接受性的衡量标准。可行性将通过保留率（完成率）和对饮食方案的依从性进行评估。干预的可接受性将通过定性访谈中出现的主题或另一种适当的定性方法进行评估。
关键的次要终点是在12周内人体测量（主要是体重、BMI以及腰围和臀围）的百分比变化，以及心理健康（即感知压力、抑郁和焦虑症状），以及基线和12周时肠道菌群组成和多样性的变化。通过检查这些各种终点，研究将提供对干预对身体和心理健康影响的评估（见表1）。
2.3.5 干预组和对照组的分配
我们将实施分层区组随机化方法，以确保按性别平衡分配参与者。最初，参与者将根据生物学性别分为两组。在这些分层中，区组随机化将生成具有预定义区组大小的随机化列表，确保在干预组和对照组之间均衡分布。将生成唯一的参与者ID，并按性别单独随机化。这种方法保持了随机化的完整性和平衡性，适应了预期的分阶段和不均衡招募。
2.3.6 粪便样本和菌群数据
参与者将被要求在入组时以及6周和12周时提供粪便样本，使用合适的收集套件。收集多个样本（甚至超过本研究中的三个）被微生物组研究的大多数研究人员推荐，因为后者本质上是动态的（16）。粪便样本将由参与者使用提供的收集装置（配备小勺）自行收集，然后安全密封在无菌小瓶中。样本将储存在-20°C（家用冰柜）中，直到提交给研究团队。参与者将被指示在排尿后收集粪便，使用倒置在马桶上的一次性纸张形成收集区域，防止与皮肤和水接触。参与者将被指示只有在过去24小时内没有发烧、肠胃炎或腹泻的情况下才收集粪便样本。如果他们在过去一周内接受了抗生素治疗或经历了腹泻，他们不应进行测试。他们还将完成问卷，收集有关粪便特征的信息，包括布里斯托尔粪便图（16）。在我们的设施中，样本将保持冷冻在-20°C，直到进行分析。最后，为最小化实验室处理过程中的批效应，DNA提取将以随机顺序进行，并包括适当的阴性和阳性对照。表3列出了本研究中收集的主要变量。
2.3.7 研究有效性和可靠性
为最小化观察者偏倚，我们将为参与研究的工作人员提供广泛培训。面试官将接受关于面试技巧的全面培训，包括积极倾听、非引导性提问和保持中立立场。将遵循标准化的面试协议，并进行定期监督和反馈会议，以监测和解决可能出现的任何潜在偏倚。将向参与者提供清晰具体的指示，以最小化回忆偏倚。此外，我们将强调参与者回答的保密性和匿名性，以减少社会期望偏倚。为确保可靠和可重复的研究结果，我们将为所有程序建立标准化协议，包括参与者招募、数据收集、干预交付和结果评估。将实施强大的数据管理系统，以确保准确的数据收集、输入和存储，并进行定期质量检查以识别和纠正任何差异。
2.4 统计和协议分析
2.4.1 主要终点（可行性和依从性）的定义和分析
保留率将定义为完成12周方案的入组参与者的比例。这将针对整个样本和按出生性别分层进行计算。将进行特定分析，以检查依从性与招募时测量的变量之间的关系，特别是BMI和心理健康（即感知压力、抑郁和焦虑症状）。
对干预饮食的依从性将通过比较基线、6周和12周时通过食物清单报告的平均频率和份量与MIND饮食中概述的原则和建议（8）进行分析。对于以体积报告的份量，将估计以克为单位的摄入量。将计算与推荐摄入频率的偏差，以定义饮食依从性水平。报告>80%依从性的参与者将被视为完全依从；60%-79%依从性的参与者，部分依从；40%-59%，部分不依从；<40%，不依从。非依从性或失访将通过用其他方法补充主要分析[基于"意向治疗"（ITT）原则进行]来处理，例如"按方案"和"实际治疗"分析（17）。试验结果将通过电子邮件传达给参与者和利益相关者，并通过出版物和结果数据库传播。
2.4.2 次要和探索性结果的计划统计分析
将使用基于意向治疗原则的t检验和χ2检验呈现和比较基线人体测量和心理健康特征。将通过比较组间完成率来分析保留率。
缺失数据将使用重复测量混合模型方法作为主要方法处理，并辅以多重插补敏感性分析。次要人体测量、心理健康和肠道微生物组结果将使用重复测量方差分析和线性混合效应模型（按方案和实际治疗）进行分析。混合模型将包括参与者ID作为随机效应，以考虑组内相关性。固定效应将包括治疗组和关键协变量（年龄、结果变量的基线值）。性别将作为固定效应包括在内，以测试性别×治疗交互作用；如果显著，分析将按性别分层。敏感性分析还将明确测试与出生国家的交互作用并进行调整。其他潜在的混杂因素和效应修饰因素（基线BMI、吸烟状况和体力活动）将逐步添加，如果统计显著则保留。
将在分析前评估模型假设。对于连续结果，将使用Q-Q图、直方图和Shapiro-Wilk检验评估正态性。将检查残差的正态性和同方差性。适当的转换（例如对数转换）将用于非正态连续变量。
对于肠道菌群，将使用组成方法（例如ANCOM-BC或DESeq2）、观察到的特征、Shannon指数和beta多样性指标分析差异丰度和多样性。将控制多重比较的错误发现率。敏感性分析将调整出生国家。鉴于本试验的探索性质，显著性将设定为α=0.10。主要研究人员和合作者将在设定的时间间隔进行中期分析。
2.5 伦理和传播
本研究已获得瑞典伦理局批准（Dnr 2023-05478-01）。将在所有参与者参与前获得知情同意。结果将通过同行评审的出版物和会议传播。
3 讨论
尽管进行了广泛研究，肥胖仍然是一种难以治疗的疾病（18）。肥胖成年人面临抑郁症、压力（19）和慢性疾病的更高风险。虽然肥胖与心理健康之间关系的方向尚不清楚（20），但它似乎因人而异。"快乐肥胖假说"曾建议肥胖者抑郁症状较少（21）。然而，证据表明，减肥手术后心理健康往往会恶化，抑郁症和自杀风险增加（22）。反复节食失败和体重歧视——尤其是对女性——进一步影响心理健康，导致双向联系，即痛苦助长体重增加，而肥胖恶化心理健康（23）。
存在针对心理健康和肥胖的药物选择。特别是，GLP-1受体激动剂如利拉鲁肽和司美鲁肽有效支持减重和食欲减少，并显示出对心理健康的潜在益处（24）。不幸的是，它们价格昂贵，并非总是对肥胖患者可用，并且已观察到副作用（25）。此外，一旦停止治疗，患者通常会在1年内恢复失去的体重（26）。因此，药物治疗的可用性并不否定生活方式疗法（特别是饮食）的积极影响，作为肥胖管理的基石，这是国际指南所支持的（27）。
饮食干预已显示出积极改变肠道菌群的潜力，从而改善身体和心理健康结果。考虑到微生物组对营养变化的个体特异性反应，可以合理地假设由微生物组分析指导的营养建议具有通过个性化营养建议改变体重减轻干预的潜力（28）。西方饮食——高加工食品和脂肪，低纤维——可诱导菌群失调，损害代谢和心理健康（29）。相反，纤维发酵产生的短链脂肪酸支持胰岛素敏感性和能量调节（30）。双歧杆菌水平较低与更高的抑郁风险相关，并可能通过影响肠道屏障完整性和代谢来导致体重失调（31）。
本研究有几个优势，包括实施标准化协议用于参与者招募、数据收集、干预交付和结果评估。通过确保所有研究地点的一致性，我们旨在减少变异性并增强研究结果的可靠性。此外，为面试官和研究助理提供关于面试技巧的广泛培训以及使用标准化面试协议有助于最小化观察者偏倚。强大的数据管理系统，包括定期数据质量检查和数据监测委员会的监督，将确保收集数据的完整性和准确性。我们研究方法的全面记录，包括研究设计、样本特征、干预协议和结果评估程序，促进了研究的可重复性，并使其他研究人员能够独立验证我们的发现。
尽管有优势，但本研究也有必须承认的局限性。主要基于肥胖而非临床显著心理健康状况招募参与者的决定可能会捕获大量亚综合征症状，不足以在干预期间显示有意义的变化。然而，在此类人群中常用的精神性和代谢药物（如抗抑郁药、抗精神病药、二甲双胍）对肠道菌群和代谢途径有明确记录的影响，这将大大混淆对饮食效果的解释（32, 33）。此外，研究一致表明，患有精神疾病的个体在招募、依从性和对饮食干预的合规性方面面临更大挑战，特别是在长期试验中（34）。鉴于这是我们研究设计在肥胖人群中的首次实施，我们认为在非临床样本中首先确定可行性和效应大小在方法学上是合理的，最小化精神药物和疾病严重性的混杂。
另一个局限性是潜在偏倚（如选择偏倚、回忆偏倚和社会期望偏倚）可能影响研究结果的有效性。为减轻这些影响，我们将向参与者提供清晰的指示，并强调其回答的保密性和匿名性。另一个局限性是依赖自我报告的饮食数据，这可能由于误报或回忆偏倚（由于记忆问题）而引入不准确性。为减少这些，我们利用在三个不同时间点（招募、6周和12周）进行的食物频率清单来跟踪随时间的依从性。此外，由于在非安慰剂对照饮食试验中通常固有的原因，参与者确定其组分配（揭盲）的风险仍然存在，这是由于提供的饮食指导和食谱书的明显差异。最后，干预的持续时间可能不足以观察长期效果；因此我们计划实施后续调查。本研究获得的见解还将为设计更大规模的研究提供有价值的信息。
伦理声明
涉及人类的研究已获得瑞典伦理审查局批准。研究符合当地立法和机构要求。参与者提供了书面知情同意参与本研究。
作者贡献
DG：概念化、数据管理、调查、方法论、监督、初稿撰写、审阅和编辑。ER：概念化、方法论、审阅和编辑。SS：概念化、监督、审阅和编辑。HC：方法论、审阅和编辑。FB：调查、审阅和编辑。NE：调查、审阅和编辑。RK：概念化、调查、监督、审阅和编辑。EO：概念化、审阅和编辑。RB：方法论、审阅和编辑。HC：概念化、方法论、审阅和编辑。RD：概念化、方法论、审阅和编辑。GT：概念化、方法论、审阅和编辑、数据管理、资金获取、调查、项目管理、监督、初稿撰写。
资金
作者声明已收到本研究和/或本文发表的财务支持。本研究已获得Åke Wiberg基金会和Skaraborg研究所的资助。Skövde大学支付了GT的工资。FB和NE作为实习生参与。FB获得了欧盟伊拉斯谟项目的奖学金，而NE获得了瑞典就业机构的津贴。其他作者到目前为止自愿贡献。
致谢
我们感谢Rebecka Klint、Jenny Eriksson和Stephan Backe在材料瑞典语翻译方面的协助。
利益冲突
作者声明，该研究是在不存在任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
作者声明，他们在提交时是Frontiers的编辑委员会成员。这对接收同行评审过程和最终决定没有影响。
生成式AI声明
作者声明，在本稿件的创建过程中未使用任何生成式AI。
本文中与图一起提供的任何替代文本（alt text）均由Frontiers在人工智能支持下生成，并已做出合理努力确保准确性，包括在可能的情况下由作者进行审查。如果您发现任何问题，请与我们联系。
出版商说明
本文中表达的所有声明仅属于作者，不一定代表其附属组织、出版商、编辑和审稿人的声明。本文中可能评估的任何产品，或其制造商可能提出的任何声明，均不被出版商保证或认可。
关键词：肥胖，抑郁，焦虑，肠道菌群，MIND饮食，心理健康，BMI
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