Systematic identification of foods prospectively associated with metabolic syndrome: Food-Wide Association Study (FWAS) and diet pattern analysis in 3 cohorts (MRCohort, ARIRANG cohort and Kanghwa cohort)

Abstract

Background: Metabolic syndrome becomes major public health problems due to its growing prevalence and related with cardio-metabolic disease. As diet is a modifiable factor related to metabolic syndrome, comprehensive approach to investigate dietary factors associated with metabolic syndrome is effective for public health. Methods: Food-Wide Association (FWA) analysis and dietary pattern analysis were performed. In FWA analysis, all food items were used in the three independent cohort, MRCohort (n=5,500), ARIRANG cohort (n=3,487), and Kanghwa cohort (n=2,318) aged 61.0, 53.9, and 55.2 years, respectively. In dietary pattern analyses were performed in CAVAS population which composed of MRCohort, ARIRANG cohort, and Kanghwa cohort (n=11,305) using Principal Component Analysis (PCA) to derive dietary pattern. In addition, the participants were categorized into cluster based on their dietary pattern scores. To identify association between dietary factors and metabolic syndrome, robust Poisson regression model was used with age, sex, education, exercise, smoking, alcohol, and total energy intake as covariates. In the FWA analysis, false discovery rate (FDR) was used to determine the significant level. Results: In FWA analysis, the 12 foods, Tomatoes, Nuts, Breads, Rice cakes, Potatoes starch, Traditional beverage, Soy milk, Dessert, Dairy, Eggs, Dark yellow vegetables, and Spreads were significantly associated with incidence risk of metabolic syndrome (FDR for validation < 4%). In the dietary pattern analysis, three dietary patterns were identified, vegetable/seaweed pattern, non-traditional pattern, and meat/poultry pattern, the non-traditional pattern showed inversed association with metabolic syndrome. In addition, such clusters including relatively high-scored non-traditional pattern showed protective association with metabolic syndrome compared with other clusters. Conclusions: Consequently, through the two analyses, interrelated foods, a healthy dietary pattern as well as relatively healthy group which inversely associated with incidence risk of metabolic syndrome were identified in three prospective cohorts. |연구배경 및 목적: 대사증후군은 복부비만, 고혈압, 이상혈당, 혈중 이상지질의 복합요인으로 정의되는 질환으로 심혈관질환 및 제2형 당뇨의 위험요인으로 잘 알려져 있다. 최근 대사증후군은 세계적으로 그 유병이 꾸준히 증가하는 추세에 있고 그것은 국내에서도 마찬가지이다. 따라서 대사증후군의 관리는 공중보증진에 있어서 중요한 과제이다. 식이요인은 대사증후군에 영향을 주는 수정가능한 요인으로서, 그동안 역학분야에서 대사증후군과 관련되어 있는 식 이요인 연관연구들이 계속 이루어져 왔다. 식이요인 연구는 단일 영양소부터 식이 패턴에 이르기까지 다양한 분석법이 있는데 식이요인을 종합적으로 고려 하여 연구하는 것은 단일 영양소 분석 연구보다 공중보건에 있어서 대중에게 더 쉽게 설명이 가능한 결과를 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 세개의 코호트 연구집단에서 대사증후군과 관 련이 있는 식이요인들을 체계적 분석 방법인 Food-Wide Association 분석 법으로 확인해 내고, 또한 연구집단의 식이패턴을 확인하여 대사증후군에 개 선에 있어 인구집단에게 우선적으로 제안할 수 있는 식이요인을 확인해보고자 한다. 연구방법: Food-Wide Association 분석 및 식이 패턴 분석은 세개의 독립적 인 코호트인 농촌지역기반코호트인 MRC 코호트 (5,500명), ARIRANG 코호 트 (3,487명), 강화 코호트 (2,318명)에서 수행되었다. 각 식이요인과 대사 증후군의 연관성 분석은 포아송 회귀 모형을 사용하여 분석을 수행하였다. 이 때 유의수준은 False discovery rate을 이용하여 결정하였다 (FDR 4%, a <0.00001). 식이패턴 분석은 주성분분석을 이용하여 식이패턴을 확인하였고 계층적 클러스터링 분석에서 식이패턴점수를 바탕으로 대상자들을 분류하였다. 식이패턴과 대사증후군 발생과의 연관성은 포아송회귀모형을 이용하여 분석하 였다. 연구결과: FWA분석을 통해 열 두개의 식품이 대사증후군 발생과 연관성이 있 음을 확인하였는데 이는 토마토, 견과류, 빵류, 떡류, 서류, 전통음료, 두유, 디 저트, 유제품, 계란, 녹황색채소, 쨈류이다. 식이 패턴 분석에서는 세가지 식이 패턴이 인구집단에서 확인되었는데 채소/미역 패턴, 비전통식이패턴 및 육류/ 가금류 패턴이었고 이들 패턴 중 비전통식이 패턴이 대사증후군 발생과 역연 관성을 보였다. 클러스터링 분석에서는 세개의 클러스터링이 확인 되었는데 이 클러스터링 중 비전통식이 패턴 점수가 높은 클러스터가 있었고 이 클러스 터는 다른 클러스터에 비해 대사증후군 발생에 있어 상대적으로 역연관성을 보여주었다. 결론: 이 연구를 통해 대사증후군 발생에 있어 연구집단에서 예방효과를 보이 는 식이요인들을 체계적으로 확인해 낼 수 있었고 또한 대사증후군에 예방효 과를 보이는 식이 패턴 또한 확인할 수 있었다. 이 결과는 해당 인구집단에 맞는 대사증후군 예방 관련 식이요인을 우선적으로 제시하는데 도움을 줄 수 있다.