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第一部分:溃疡性结肠炎患者及其健康配偶肠道菌群结构及多样性的分析——基于16S rRNA基因测序技术的研究[目 的]利用16S rRNA基因测序技术进行UC患者及其健康配偶肠道菌群结构及多样性分析,揭示UC患者及其健康配偶肠道菌群的差异性。[方 法]收集初发型、轻中度UC患者及其健康配偶各28人的粪便及肠道粘膜,共计56例,其中男性女性各28人,城市农村各28人。提取DNA,PCR扩增后通过Illumina测序仪（25,000tags,MiSeq 平台）进行 16S rRNAV3-V4 区测序。对16S rRNA 测序结果进行生物学信息分析。[结 果]1.聚类OTU与物种注释:112个样品共产生1129个OTU,门水平上,主要由拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）组成,涉及到11个菌属拟杆菌属（Bacteroides）、普雷沃菌属（Prevotella）、埃希氏杆菌属（Escherichia）、粪杆菌属（Faecalibacterium）、罗斯氏菌属（Roseburia）、乳球菌属（Lactococcus）、巨单胞菌属（Megamonas）、紫单胞菌属（Parabacteroides）、乳杆菌属（Lactobacillus）、芽孢杆菌属（Bacillus）和真杆菌属（Eubacterium）。2.UC患者肠道菌群的系统进化树:UC患者肠道菌群大致可区分为15个菌门,其中涉及厚壁菌门和变形菌门的菌种最多。3.UC及HC共有独有的菌群分析:1129个OTU中共有416个菌种是UC和HC组的粪便及肠粘膜所共有的菌种,而有224个菌群OTU为UC患者独有,其中119个为UC患者肠粘膜独有,42个UC患者粪便独有,63个为共有。4.UC与HC菌群Alpha多样性比较:肠道菌群Alpha多样性UC与HC有明显差异,MAM与LAM中菌群也具有明显差异。与FH组相比FU组observed species指数、chao指数明显降低;与MU组相比FU组observed species指数、chao指数、ace指数明显降低;与MH组相比FU组observed species指数、chao指数、ace指数也均明显降低。MH组与MU组之间observed species指数、ace指数无统计学差异。Beta多样性在组间具有差异。FH较MH肠道菌群多样性显著降低,FU较MU肠道菌群多样性显著降低。5.FU与FH菌群间的分析比较:在目水平上,FU中的紫红球菌目（Puniceicoccales）含量少于FH（P<0.01）,而气单胞菌目（Aeromonadales）、交替单胞菌目（Alteromonadales）、蛭弧菌目（Bdellovibrionales）和红椿菌目（Coriobacteriales）则多于FH（P<0.05）。在科水平上,FU中的氨基酸球菌科（Acidaminococcaceae）、Odoribacteraceae 显著低于 FH（P<0.05）,而拜叶林克氏菌科（Beijerinckiaceae）、Eggerthellaceae明显增加（P<0.05）。在属水平上,相对FH而言,FU的考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）、Odoribacter 均显著减少（P<0.05）,而肉杆菌属（Camobacterium）和不年柄菌属（Asticcacaulis）明显增加（P<0.05）。6.MU与MH菌群间的分析比较:MU在目水平上,氨基酸球菌目（Acidaminococcales）和拟杆菌目（Bacteroidales）显著减少,芽孢杆菌目（Bacillales）、肠杆菌目（Enterobacteriales）和鞘脂单孢菌目（Sphingomonadales）显著增加;科水平上,MU氨基酸球菌科（Acidaminococcaceae）和Odoribacteraceae显著减少,而鞘脂单孢菌科（Sphingomonadaceae）明显增加;属水平上,MU消化链球菌属（Peptostreptococcus）明显增加,Odoribacter和考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）显著减少;种水平上UC患者肠粘膜Acinetobacter baumannii,Acinetobacterjunii 明显增加,P 值均小于 0.05;7.FU与MU菌群间的分析比较:UC患者MAM较LAM中显著升高的菌群:鞘脂单孢菌目（Sphingomonadales）→鞘脂单孢菌科（Sphingomonadaceae）→Sphingobium,肠杆菌目（Enterobacteriales,EB）→肠杆菌科（Enterobacteriaceae）→Escherichia,芽孢菌目（Bacillales）→芽孢杆菌科（Bacillaceae）→芽孢杆菌属（Bacillus）,假单胞菌目（Pseudomonadales）→假单胞菌科（Pseudomonadaceae）→假单胞菌属（Pseudomonas）,弯曲杆菌目（Campylobacterales）→弯曲杆菌科（Campylobacteraceae）→弯曲菌属（Campylobacter）,葡萄球菌科（Staphylococcaceae）→葡萄球菌属（Staphylococcus）,Pseudomonadales→莫拉氏菌科（Moraxellaceae）→不动杆菌属（Acinetobacter）→Acinetobacter baumannii、Acinetobacterjunii、AcinetobacterindicusCIP110367。UC 患者 LAM 较 MAM中显著升高的菌群:普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）→普雷沃氏菌属（Prevotella）,放线菌目（Actinomycetales）→放线菌科（Actinomycetaceae）。8.LEfSe分析结果:UC患者肠道菌群中以下几种菌群分类显著升高并具有临床意义:变形菌门（Proteobacteria）→γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）→肠杆菌目（Enterobacteriales）→肠杆菌科（Enterobacteriaceae）;丹毒丝菌纲（Erysipelotrichia）→丹毒丝菌目（Erysipelotrichales）→丹毒丝菌科（Erysipelothrichaceae）;放线菌门（Actinobacteria）→放线菌纲（Actinomycetes）;链球菌科（Streptococcaceae）、紫单→胞菌科（Porphyromonadaceae）、Clostridiumtertium、ClostridiumperfringensATCC13124。UC患者肠道菌群中以下几种菌群分类显著降低并具有临床意义:氨基酸球菌目（Acidaminococcales）→氨基酸球菌科（Acidaminococcaceae）→考拉杆菌属 Phascolarctobacterium→Phascolarctobacterium faecium,Odoribacteraceae→Odoribacter→Odoribactersplanchnicus,Odoribacteraceae→Butyricimonas→Butyricimonasvirosa,Bacteroidescaccae、BacteroidescellulosilyticusDSM14838、BacteroidesstercorisATCC43183,Selenomonadaceae。[结 论]1.变形菌门丰度的升高及厚壁菌门的减少,可能是UC患者诊断及预后的生物学标志物。2.肠道菌群Alpha多样性UC与HC有明显差异,MAM与LAM中菌群也具有明显差异;FU菌群丰富度分别较FH、MU、MH组显著降低,MH组较MU组间丰富度无统计学差异;FH较MH肠道菌群多样性显著降低,FU较MU肠道菌群多样性显著降低。3.与FH、MH相比较,UC患者FU和MU中下述菌群联合减少:氨基球菌科（Acidaminococcaceae）、Odoribacteraceae、考拉菌属（Phascolarctobacterium）,提示上述菌群有作为预测UC肠菌失调生物学标志物的可能。4.本研究成功的从UC患者中鉴别出部分菌群如:Eggerthellaceae、Carnobacterium、Asticcacaulis、Sphingomonadacea、Serratia、Corynebacterium、Acinetobacterbaumannii、Acinetobacterjunii、AcinetobacterindicusCIP110367,上述菌群与UC的关系未见报道,为将来研究肠道菌群在UC发病中的作用及机制提供新的方向及靶点。5.通过LEfSe分析UC患者肠道中显著改变的菌群分类,发现上述菌群的改变可能是UC发生发展过程中的核心菌群;通过KEGG、eggNOG、MetaCyc代谢通路挖掘该核心菌群关键的功能,推测出其可能的致病机制。第二部分:溃疡性结肠炎患者及其健康配偶肠道菌群功能的分析——基于宏基因组学的研究[目 的]利用宏基因组测序技术探讨UC患者及其健康配偶肠道菌群的功能差异,推测UC发生发展过程中可能的致病机制。[方 法]在28例UC患者及其健康配偶中,随机选取11对UC患者及其健康配偶的粪便,21对UC患者及其健康配偶的粘膜,采用Illumina HiSeq测序平台进行宏基因组测序。对MGS结果进行生物信息学分析。[结 果]1.COGs数据库注释分析:FU中65个（17.6%）基因呈现高丰度（其中15个参与metabolism,23 个参与 information storage and processing,27 条参与 cellular processes and signaling）,而有305个（82.4%）呈现低丰度状态（其中79个参与metabolism,108 个参与 information storage and processing,11 7 条参与 cellular processes and signaling）。FM中仅有44个（2.2%）个基因呈现高丰度（其中2个参与metabolism,1 3 个参与 information storage and processing,29 条参与 cellular processes and signaling）,而有1946（97.8%）个呈现低丰度状态（其中874个参与metabolism,543 个参与 information storage and processing,529 条参与 cellular processes and signaling）。2.KEGG代谢通路注释分析:FU中10条KEGG代谢通路的丰度存在显著差异,FU 中 Glucagon signaling pathway、Caprolactam degradation、Steroid hormone biosynthesis、Ribosome等代谢途径的宏基因功能减弱,而Flagellar assembly、Riboflavin metabolism、Calcium signaling pathway 代谢通路可能增强。FM 中有110条（69.2%）相对丰度显著降低,48条（30.8%）通路相对丰度高于正常。3.MetaCyc Pathway注释分析:FU中13条代谢途径的丰度存在显著差异PWY-6788、PWY-3821、PWY-7459 和 PWY66-428 相对丰度降低,而 PWY-7226、PWY-7227、PWY-2301、PWY-5427等途径相对丰度升高。FM中265条途径存在异常,其中51条途径相对丰度高于健康对照组,214条途径相对丰度低于正常。[结 论]1.UC患者存在显著的肠道菌群结构及功能紊乱,UC肠道菌群多样性的下降不但体现在物种水平也反应在宏基因组水平。2.与健康配偶比较,UC患者肠道菌群功能中炎症反应、氧化应激、鞭毛组装等代谢通路明显富集,执行营养运送与摄取的碳水化合物、氨基酸、辅因子合成及核苷酸的代谢通路均显著下调。3.发现肠道微生物结构可能通过肽聚糖及脂多糖的升高参与了 UC的发生发展,并基于以上研究结果对肠道微生物在UC中可能的发病机制进行解释。