Lifestyles, arterial aging, and its relationship with the intestinal and oral microbiota (MIVAS III study): a research protocol for a cross-sectional multicenter study

Abstract

Antecedentes: La microbiota se reconoce cada vez más como un factor importante en la fisiopatología de numerosas enfermedades, incluidas las cardiometabólicas, y los estilos de vida probablemente ejerzan la mayor influencia en la composición del microbioma humano. Los principales objetivos del estudio son analizar la asociación de los estilos de vida (dieta, actividad física, tabaco y alcohol) con la microbiota intestinal y oral, el envejecimiento arterial y la función cognitiva en sujetos sin enfermedad cardiovascular en la Península Ibérica. Además, el estudio examinará el papel mediador del microbioma en la mediación de la asociación entre los estilos de vida, el envejecimiento arterial y la función cognitiva.

Métodos y análisis: MIVAS III es un estudio transversal multicéntrico que se llevará a cabo en la Península Ibérica. Se seleccionarán mil sujetos de entre 45 y 74 años sin enfermedad cardiovascular. Las variables principales son información demográfica, medidas antropométricas y hábitos (tabaco y alcohol). Los patrones dietéticos se evaluarán mediante un cuestionario de frecuencia de consumo (FFQ) y el cuestionario de adherencia a la dieta mediterránea. Los niveles de actividad física se evaluarán utilizando el Cuestionario Internacional de Actividad Física (IPAQ), el Cuestionario Marshall y un acelerómetro (Actigraph). La composición corporal se medirá con el impedancímetro Inbody 230. El envejecimiento arterial se evaluará mediante diversos métodos, como la medición del grosor medio de la carótida íntima con el Sonosite Micromax, el análisis con velocidad de la onda de pulso (PWA) y la medición de la velocidad de la onda de pulso (cf-PWV) con el sistema Sphygmocor. También se examinarán indicadores cardiovasculares adicionales, como el índice vascular del tobillo (CAVI), la ba-PWV y el índice tobillo-brazo (Vasera VS-2000®). El estudio analizará la microbiota intestinal con el kit OMNIgene GUT (OMR-200) y perfilará el microbioma mediante la secuenciación masiva del gen ARNr 16S. Se utilizarán análisis discriminante lineal (LDA), tamaño del efecto (LEfSe) y análisis composicional, como ANCOM-BC, para identificar taxones con abundancia diferencial entre grupos. Tras la rarificación de las muestras, se realizarán análisis adicionales con el software MicrobiomeAnalyst y R v.4.2.1. Estos análisis incluirán diversos aspectos, como la evaluación de la diversidad α y β, la elaboración de perfiles de abundancia y el análisis de agrupamiento.

Discusión: El estilo de vida modifica la composición de la microbiota. Sin embargo, no existen resultados concluyentes que demuestren el efecto mediador de la microbiota en la relación entre el estilo de vida y las enfermedades cardiovasculares. Comprender esta relación puede facilitar la implementación de estrategias para mejorar la salud de la población mediante la modificación de la microbiota intestinal y oral.

Background: The microbiota is increasingly recognized as a significant factor in the pathophysiology of many diseases, including cardiometabolic diseases, with lifestyles probably exerting the greatest influence on the composition of the human microbiome. The main objectives of the study are to analyze the association of lifestyles (diet, physical activity, tobacco, and alcohol) with the gut and oral microbiota, arterial aging, and cognitive function in subjects without cardiovascular disease in the Iberian Peninsula. In addition, the study will examine the mediating role of the microbiome in mediating the association between lifestyles and arterial aging as well as cognitive function.

Methods and analysis: MIVAS III is a multicenter cross-sectional study that will take place in the Iberian Peninsula. One thousand subjects aged between 45 and 74 years without cardiovascular disease will be selected. The main variables are demographic information, anthropometric measurements, and habits (tobacco and alcohol). Dietary patterns will be assessed using a frequency consumption questionnaire (FFQ) and the Mediterranean diet adherence questionnaire. Physical activity levels will be evaluated using the International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), Marshall Questionnaire, and an Accelerometer (Actigraph). Body composition will be measured using the Inbody 230 impedance meter. Arterial aging will be assessed through various means, including measuring medium intimate carotid thickness using the Sonosite Micromax, conducting analysis with pulse wave velocity (PWA), and measuring pulse wave velocity (cf-PWV) using the Sphygmocor System. Additional cardiovascular indicators such as Cardio Ankle Vascular Index (CAVI), ba-PWV, and ankle-brachial index (Vasera VS-2000®) will also be examined. The study will analyze the intestinal microbiota using the OMNIgene GUT kit (OMR-200) and profile the microbiome through massive sequencing of the 16S rRNA gene. Linear discriminant analysis (LDA), effect size (LEfSe), and compositional analysis, such as ANCOM-BC, will be used to identify differentially abundant taxa between groups. After rarefying the samples, further analyses will be conducted using MicrobiomeAnalyst and R v.4.2.1 software. These analyses will include various aspects, such as assessing α and β diversity, conducting abundance profiling, and performing clustering analysis.

Discussion: Lifestyle acts as a modifier of microbiota composition. However, there are no conclusive results demonstrating the mediating effect of the microbiota in the relationship between lifestyles and cardiovascular diseases. Understanding this relationship may facilitate the implementation of strategies for improving population health by modifying the gut and oral microbiota.