近年来,老龄化人口数量不断增加以及年龄相关慢性疾病患病风险不断升高,给社会带来了极大的医疗和经济压力。研究表明,肠道菌群的组成会随着年龄增长而发生改变,同时菌群结构的改变也会影响到机体的衰老进程,但年龄与肠道菌群的互作规律及菌群对机体衰老的作用机制仍尚未明确。本课题首先通过解析与年龄相关的肠道菌群物种组成和代谢通路差异以及互作关系,阐明肠道菌群随年龄的变化规律;其次,通过构建基于肠道菌群多维度数据的年龄预测模型,实现对于肠道菌群生物学年龄的表征,并确定年龄相关的肠道菌群标志物。最后,通过公开及独立的衰老人群队列进行验证,评估了肠道菌群生物学年龄与疾病及衰老程度的关联,实现了基于肠道菌群生物学年龄的衰老评价。为解析肠道菌群在宿主衰老进程中的作用机制,开发基于肠道菌群干预衰老的靶向膳食干预策略,进而实现精准营养健康提供理论基础。主要研究结果如下:（1）基于肠道菌群大数据集,解析了肠道菌群随年龄的变化规律。首先,年龄是影响肠道菌群多样性的重要因素,相较于年轻人,老年人肠道菌群物种组成和代谢通路多样性随年龄增加而降低。其次,阿克曼氏菌、活泼瘤胃球菌、普雷沃氏菌、普拉梭菌、青春双歧杆菌和长双歧杆菌等是与年龄显著相关的差异菌种;酮葡萄糖酸盐代谢、甘氨酸合成血红素、硫化物氧化、异戊二烯生物合成、甲基赤藓糖醇磷酸途径以及乙酸产甲烷等则是与年龄显著相关的差异代谢通路。最后,物种互作网络模块中表现出随年龄增长的炎症相关微生物富集,以及非肠道来源背景的物种迁移;代谢通路互作网络模块中则显示出随年龄增长的支链氨基酸和短链脂肪酸合成相关代谢通路的减少,短链脂肪酸代谢和辅因子合成相关通路的增加。（2）构建了基于肠道菌群多维度数据的年龄预测模型,实现肠道菌群生物学年龄的表征。首先使用堆叠策略构建基于肠道菌群多维度数据的集成年龄预测模型,实现了对于宿主时序年龄的有效预测（R~2为0.544）,该模型有助于提高对多组学数据等的利用率。其次,大芬戈尔德菌、铜绿假单胞杆菌、亮氨酸和异亮氨酸降解通路等是年龄相关的肠道菌群标志物,其中与年龄呈正相关的物种标志物存在更高的产气倾向,而负相关的物种标志物则具有更高的产吲哚和乙酸潜能。最后,肠道菌群宏基因组和代谢组数据具有最佳的协同年龄预测效果,说明肠道菌群及其相关代谢产物可能是影响宿主衰老过程的效应因子。（3）基于公开及独立验证队列,实现了通过肠道菌群生物学年龄的衰老评估。首先,对宿主共患病的分析表明,预测获得的肠道菌群生物学年龄相较于时序年龄能够更有效的表征宿主的患病情况,大部分疾病都会导致肠道菌群生物学年龄预测残差的显著增加。进一步基于公开衰老人群队列的分析表明,肠道菌群生物学年龄及其预测残差同样会随老年人衰弱程度的加重而升高,并能够识别相同年龄人群中的衰弱程度差异。最后,基于招募的老年人群验证队列实现了基于肠道菌群生物学年龄对不同衰老程度人群的识别,证明了基于肠道菌群生物学年龄进行衰老评估的可能性。