目的:改革开放以来,随着人们生活水平的不断提高,中国人群的饮食方式逐步转变为以高脂饮食为主的日常膳食,随之出现肥胖、2型糖尿病、心脑血管疾病、炎性肠病、结直肠癌等饮食相关性疾病的发病率及死亡率逐年提高。越来越多的研究发现肠道菌群结构及功能的改变在上述疾病中的发生发展中发挥重要作用,并在某些疾病中已发现特征性核心菌群改变。本研究正是基于我国社区人口学、饮食及健康特征,探索社区高脂饮食健康人群在发生严重疾病之前的肠道菌群特征性改变,并试图通过添加益生菌及膳食干预的方法改善肠道菌群结构,达到一级预防的目的。方法:(1)膳食模式、人口学、健康状况的调查问卷及分组。在江阴市周庄镇两社区共招募健康成年人214人,采用食物频率法调查过去1年每人每天进食的食物种类、量及频次,根据《2017年中国食品成分表(第一册第二版)》将所有食物折算成每日摄入脂肪、碳水化合物、蛋白质及纤维素的量,再以40%的脂肪供能比例为分组标准,大于等于40%的为高脂饮食组(HFD组),小于40%的为低脂饮食组(LFD组),再通过调查问卷的方式,调查人口学、健康状况等其他九方面并进行比较。(2)粪便及结肠粘膜组织的采集。进行调查问卷当日收集志愿者清晨第一次排出的新鲜固体粪便并立即分装、低温储存;肠道准备后结肠镜下通过活检钳在距离回盲瓣5cm的升结肠采集结肠粘膜组织样本,同样低温保存直至菌群检测。(3)肠道菌群结构改变的检测。粪便样本和结肠粘膜活检组织样本的DNA用MicroEluteGenomicDNA试剂盒提取,用1%琼脂糖凝胶电泳检验完整性并定量。对抽提的基因组DNA进行PCR扩增,利用Illumina测序仪对PCR扩增产物的16SrDNAV3+V4区进行测序,分别通过RDP、Greengenes和NCBI将所测序列进行序列比对,并经Alpha多样性指数、PCoA、LEfSe判别分析等多种方法对两类人群肠道菌群进行多样性和分类学的比较,同时在属水平上将差异菌属丰度与调查问卷资料进行相关性分析,以期发现高脂饮食人群粪便和结肠粘膜相关菌群结构的差异性改变及相关因素。(4)益生菌和膳食干预对高脂饮食人群肠道菌群结构的影响。从HFD组招募饮食模式及肠道菌群多样性相似的志愿者参与干预研究,受试者分为四组:高脂饮食组(HFD)、低脂饮食的膳食干预组(DI)、口服益生菌(培菲康散剂,含长型双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和粪肠球菌三联活菌,活菌含量≥1.0×107CFU/g,口服用量2克/天)的干预组(HFD+Probiotic)和益生菌、膳食联合干预组(DI+Probiotic),每组9人,持续干预4个月,干预后益生菌累积剂量≥2.4× 1 09CFU。干预结束后采集粪便样本和结肠粘膜组织样本各36份,菌群检测和生物信息学分析同前,比较四组粪便和结肠粘膜相关菌群结构的差异性并探讨益生菌干预和/或膳食干预改善高脂饮食人群肠道菌群的可行性。结果:(1)流行病学调查资料发现,HFD组则以脂肪供能为主,LFD组主要以碳水化合物供能为主。两组在大米、荞麦、叶菜类、根菜类、茎菜类、荚果类、坚果类、植物油、水、盐、腌肉等每日摄入量方面存在显著差异(P<0.05),LFD组进食蔬菜类食物较多,膳食纤维比例高,而高脂饮食组每日植物油使用量明显增多,相关性分析发现与每日膳食的脂肪供能比例成正相关(p=0.511,P<0.001)。两组在人口学、健康状况调查方面大多无明显差异,HFD组主要以体力活轻的工种为主,HFD组的低密度脂蛋白水平高于LFD组,但血肌酐水平要低于LFD组,高总胆固醇、高甘油三脂及肠镜发现异常的人数占比明显高于LFD组。(2)16S rDNA高通量测序结果表明,粪便菌群多样性要低于结肠粘膜相关菌群的多样性,PCoA、分层聚类及LEfSe判别分析结果显示粪便菌群结构与结肠粘膜相关菌群结构组成存在差异,粪便菌群中丰度最高的门是Bacteroidetes,结肠粘膜相关菌群最高的门的是Firmicutes,这些表现与饮食模式无关。两组的粪便和结肠粘膜相关菌群进行比较发现HFD组菌群结构与LFD组在门水平上无明显差异,两组主要含有以下几个门:Firmicutes、BactProidetes、obaacteria、Actinobacteria和Fusobabacteria,少数丰度极低的目和科在两组之间有差异,如Xanthomonadales(目)、Burkholderiaceae(科)和 Aerococcaceae(科)。有显著差异的菌群结构主要表现在属水平分类学上,HFD组粪便样本中Prevotella(19.05%vs.4.97%,P=0.035)、Abiotropha(0.0013%vs.0%,P=0.038)和结肠粘膜组织样本中S24-7科下的未明确属分类(0.1%vs.0.0%,P=0.025)等3个属的相对丰度高于LFD组,而HFD组粪便样本中的S24-7科下的未明确属分类(0.19%vs.0.29%,P=0.046)、Gemmiger(0.11%vs.0.52%,P=0.018)、Akkermansia(0.03%vs.0.19%,P=0.035)、Rothia(0.000648%vs.0.000163%,P=0.038)和结肠粘膜组织样本中的Bacteroides(12.96%vs.29.03%,P=0.022)、Coprobacter(0.00%vs.0.05%,P=0.049)、Abiotrophia(0.000248%vs.0.020000%,P=0.036)、Asteroleplasma(0.00%vs.0.72%,P=0.049)等8个属的相对丰度显著低于LFD组。差异菌丰度与调查问卷资料的相关性分析显示,有临床意义并呈正相关的是粪便菌群中的有害菌Abioteophia与脂肪供能比例(p=0.405,P=0.040),呈负相关的是粪便菌群中的Abioteophia与高密度脂蛋白水平(p=-0.445,P=0.023)、有益菌Gemmiger与血总胆固醇水平(p=-0.542,P=0.004)和血甘油三酯水平(p=-0.580,P=0.002)。(3)干预研究发现,添加益生菌的同时进行膳食干预能有效改变高脂饮食人群粪便和结肠粘膜相关菌群的多样性、结构和丰度,表现为干预后肠道菌群多样性提高,某些潜在致病菌的丰度降低,包括Bacteroides、Fusobacterium、Pseudomonas等,同时有益菌的丰度增加,如Prevotella、Faecalibacterium prausnitzii、Coprococcus 和 Gemmiger 等。结论:粪便菌群多样性要低于结肠粘膜相关菌群的多样性,粪便菌群结构与结肠粘膜相关菌群结构存在差异性。高脂饮食可不影响健康人群粪便菌群和结肠粘膜相关菌群的多样性,但在属水平上表现出与低脂饮食不同的菌群结构,且与饮食、部分健康指标相关;此外,益生菌和膳食干预能有效改善高脂饮食人群粪便和结肠粘膜相关菌群的多样性、结构和丰度,具有抗炎预癌的潜能。