肠易激综合症（IBS）是一种慢性功能性胃肠道疾病，这种常见的胃肠道疾病在全世界的发病率约为4.1%。而IBS的确切原因在很大程度上仍然是未知的。这些因素是多因素的，而且在病人之间是不同的。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、进展和严重程度中起着重要作用，但不同病人有其独特的肠道微生物组成。

饮食作为一种干预性的IBS治疗方法越来越受欢迎。有一些特定的基于证据的饮食用于缓解IBS的症状。比如最近，低可发酵低聚糖、双糖、单糖和多元醇（FODMAP）饮食已成为治疗IBS的一种有效饮食干预方法。然而，相当一部分IBS患者对低FODMAP饮食没有反应，导致这种饮食的疗效降低。研究表明，肠道微生物影响饮食干预的有效性。因此，需要将改变微生物群的疗法个性化。新发表在《Gut Microbes》这项试点研究，通过机器学习算法创建的特定个性化饮食来实现调节IBS患者的肠道微生物。

IBS患者和健康对照组之间的肠道微生物群落差异

IBD患者和健康对照组的肠道微生物组成存在显著差异（图1），并且IBS病例和健康对照组之间明显的亚组。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科以及Ruminococcus和Faecalibacterium属。

图1 IBD患者与健康对照属水平的丰度

疾病分类和微生物衍生的IBS指数得分

基于机器学习（ML）的分类器在干预前的微生物数据上进行了训练和测试，表现出了强大的分类性能。使用5倍交叉验证的GBoost分类器模型，确定了平均ROC-AUC为0.964，平均分类精度为0.91。微生物体衍生的IBS指数得分，即从XGBoost分类模型中获得的推断疾病概率测量值有显著差异（图2）。

图2 对健康对照组和IBS患者的微生物群分数进行了评估

疾病分类和微生物衍生的IBS指数得分

两组患者在干预前和干预后进行的IBS-SSS评估都表现出明显的改善。据观察，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项，个性化的营养方法对所有的人都有效。相比之下，腹痛频率、对排便习惯的不满意以及与IBS相关的生活质量在标准IBS饮食组中没有明显差异。各临床医生没有观察到与饮食干预有关的不良事件。

图3 a) 个性化营养干预的IBS-SSS评分和标准IBS饮食干预的IBS-SSS评分 b) 个性化营养干预前和干预后的IBS-SSS评分类别 c) 标准IBS饮食治疗干预前和干预后的IBS-SSS评分类别

干预后微生物的变化

干预6周后，两组的微生物群在多样性方面没有观察到明显的变化。观察到个性化营养干预组的Ruminococcaceae科有减少的趋势；然而，这种变化在统计学上并不显著。在个性化营养组中观察到Faecalibacterium属有统计学意义的增加，而标准IBS饮食组没有报告有意义的变化。

在个性化营养组和标准IBS饮食干预组中都有Bacteroides和Prevotella肠型，但Bacteroides和Prevotella的丰度没有明显不同。然而，观察到个性化营养组的Bacteroides数量增加，而标准IBS饮食组的Prevotella的增加趋势明显。同时，在个性化营养组中，被认为是益生菌的Propionibacterium属明显增加，而在标准IBS饮食组中没有观察到这种增加。

微生物衍生的IBS指数得分的评估

在两个干预组中，微生物衍生的IBS指数得分都向低分改进。观察到个性化营养组的改善更大（图4）。

图4 a）个性化营养干预的微生物分数，b）标准IBS饮食干预的微生物分数

为了观察微生物衍生的IBS分数与临床评价（即IBS-SSS）之间的相关性，测量了IBS-SSS关于微生物分数的解释方差、ω-和Cohen’s f2 。观察到，在个性化营养组中，临床评价的进展明显伴随着微生物衍生的IBS分数（图5a），表明微生物分数对临床分数的解释有很大贡献。对IBS病例以及健康对照组进行训练的预测模型，采用了对微生物组成进行评估的回归树，提供了一个在0到1.0之间的逻辑回归分数。这个预测分数是显示微生物组成与IBS病例相关的一个指标，也就是说，预计在综合症的情况下，它更接近于1，而在健康的情况下更接近于0。事实上，当将微生物衍生的IBS指数得分与临床评估（即IBS-SSS）进行比较时，观察到衍生的得分与临床得分高度相关，这意味着症状的表现力。然而，微生物衍生的分数并不足以解释对照组的变异（图5b）。这可能是由于标准疗法可能进行涉及其他因素的干预。然而，应该考虑到，由于样本量小，这个结论应该被仔细解释。相对较小的变量区间（即对照组的临床得分仍在高分范围内）可能是使分析复杂化的另一个因素。

图5 该图显示了个性化营养组（a）和对照组（b）的IBS-SSS和微生物衍生的IBS分数的散点和边际直方图

总结

关于IBS治疗的一个重要但被忽视的问题是与饮食有关的肠道微生物变化。肠道微生物影响了饮食干预的疗效。理想的饮食应该对（至少）IBS的大部分症状有效，并保持肠道微生物组的健康状态。它应该是可持续的和个性化的。这项研究是首次尝试在IBS中达到这些治疗目标。使用机器学习来确定个性化的饮食，将IBS的微生物群调节到个体相似的"健康"状态。换句话说，试图为IBS-M患者制定一个个性化的微生物调节饮食。研究中构建了微生物衍生IBS指数得分，该得分在饮食干预组后都向低分改进。相比于标准饮食，个性化营养组的改善更为明显。

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.