美国 SL Hazen 研究组相继在Nature（2011）、Nature Med.（2013）和 Cell（2015）报道,左旋肉碱（一种传统营养素）可被肠道菌群代谢而最终在肝脏中生成氧化三甲胺（TMAO）,并介导血管损伤。我们初步发现高剂量左旋肉碱对肝脏有强效危害作用,而食物成分槲皮素有拮抗效应,但具体损害机制尚不清楚,急需深入探究。本研究以3%的左旋肉碱水溶液喂养12周的雄性昆明小鼠为动物模型,以肝细胞代谢调节及氧化应激损伤机制研究为突破口,综合利用液质联用技术、16S rRNA、体外发酵技术、转录组学等现代生化与分子生物学新技术,系统研究发现左旋肉碱诱导小鼠肝损伤的的新作用,探明其对肝细胞氧化应激损伤的作用机制,对科学认知左旋肉碱的“利与弊”及安全食用具有一定的研究价值与科学意义,主要研究内容与结果如下:（1）以d9-TMAO、d9-TMA和d6-DMA为同位素内标,以甲醇及40 mmol/L甲酸铵水溶液为流动相等度洗脱6 min,通过安捷伦三重四级杆液相质谱联用技术发展了一种更快、更简便的血清及尿液中左旋肉碱代谢产物TMAO、TMA和DMA的LC-MS/MS分析方法。经方法学验证,TMAO、TMA和DMA的标准曲线相关系数分别达到0.9997、0.9999和0.9878,检出限分别低至0.121、8.063和0.797μg/L,同时保留时间与峰面积变化分别低于0.331%和3.280%,样品回收率在94.2%到110.0%之间,RSD值低于5.17%,表明方法检出限低、精密度高、准确度高、简便有效。（2）在建立了定量方法的基础上,又测试了高左旋肉碱摄入对小鼠肝功能和代谢物分布的影响,并揭示了 3%左旋肉碱水溶液可明显诱发小鼠肝细胞毒性生化反应,具体表现为肝体指数升高、转氨酶水平升高（ALT和AST上调）、炎症因子释放（IL-1、IL-6、TNF-α和TNF-β均上调）、抗氧化系统受损（RAHFR下调、MDA升高、T-SOD和GSH-Px下调）、脂质代谢紊乱（TC、TG和LDL-C上调,且HDL-C下调）,并出现明显的细胞坏死、细胞质空泡、细胞边界不明显等现象,同时高左旋肉碱摄入引发小鼠体循环中TMAO、TMA和DMA堆积。本研究提出了高左旋肉碱诱导小鼠肝毒性反应,为高左旋肉碱食品的营养和安全科学知识提供理论依据。（3）肠道菌群与肝毒性反应息息相关,因此利用16S rRNA测序技术、体外发酵技术和菌群回补技术从肠道微生态水平探究其作用机制。16S rRNA测序结果表明高左旋肉碱摄入诱导小鼠肠道Anaerobiospirillum、Coriobacteriaceae,Akkermansiamuciniphila和Helicobacter显著上调,BacteroidalesS247group显著下调.然后选取特征菌Akkermansiamuciniphila在Whitley A35厌氧工作站进行体外发酵实验,证明左旋肉碱能够在体外被Akkermansiamuciniphila代谢为TMA（肝损伤毒性物质TMAO的前体物质）。同时小鼠菌群回补实验结果表明Akkermansiamuciniphila处理使得高肉碱小鼠肝毒性进一步加重,具体表现为小鼠转氨酶水平进一步上调、炎症反应加重、抗氧化系统进一步受损,体循环中TMAO水平再度升高,在动物整体水平验证了其在高肉碱诱导小鼠肝毒性反应中的作用。（4）除肠道微生态之外,基因的差异表达也已被证明与很多生理及病理过程关系密切,因此再以转录组学为技术支撑,在基因水平探究高肉碱诱导小鼠肝毒性的反应机制。以小鼠肝脏为靶向器官,在llumina平台进行测序分析,将51.67 GB的clean data匹配到23,952个基因中后,通过表达量差异分析筛选出298个差异基因,进而对差异基因进行KEGG富集分析及GO富集分析完成差异表达基因的代谢通路探究,结果表明高剂量左旋肉碱通过调控小鼠肝脏脂质代谢、生物膜转运、脂质合成等GO生物过程,同时调控胆汁酸代谢通路、AMPK信号通路及PPAR信号通路中相关基因差异表达（Cyp7a1、Sult2a7、Abcb1a、Slc4a5、Abcc4、Scd1、Pltp、Ccndl 的上调及Slcolal、Fabp1、Cptlb、Fabp5、Lepr、Fbp2 的下调）进而诱导小鼠肝脏毒性反应。本研究从基因水平阐明了高左旋肉碱诱导小鼠肝毒性反应的作用机制。（5）高肉碱诱发小鼠肝毒性反应的安全调控研究也是至关重要的的研究领域,是高左旋肉碱诱导肝毒性重大理论研究中凸显的重要科学问题。因此以3%左旋肉碱水代替饮水为动物模型,以150、300、450 mg/kg剂量的槲皮素进行干预处理,通过生理生化指标测定及体循环中左旋肉碱代谢物的测定,发现槲皮素能够有效拮抗高左旋肉碱诱导的小鼠肝脏氧化应激毒性效应,具体表现为:转氨酶水平在模型组基础上显著下降、炎症反应得到缓解、抗氧化系统得到修复、脂质代谢加快以及体循环中TMAO水平下调,为高肉碱诱导小鼠肝毒性反应的安全调控研究提供了一定的理论依据。综上所述,本文通过动物实验发现保健食品和红肉制品中普遍存在的左旋肉碱在高剂量摄入后可诱导小鼠肝毒性反应,从肠道微生态水平及基因水平阐释了其反应机制理论,证实槲皮素可剂量依赖性拮抗高肉碱诱导的小鼠肝脏氧化应激毒性效应,在亚健康的预防领域具有一定的应用前景。