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背景:先天性无痛无汗症（CIPA）是一种罕见的常染色体隐性遗传病,其发病率约为1/125000000,在中国仅有60例。该病的主要临床特征包括对伤害性刺激不敏感、无汗、不同程度发育迟缓、反复高热、伴或不伴反复骨折、髋关节脱位和关节损伤,以及免疫力降低等。CIPA中存在多种病理变化,包括交感神经元缺失、感觉神经元无髓鞘纤维缺失、感觉神经元小直径有髓鞘纤维缺失、部分脑神经元缺失、骨密度降低和去甲肾上腺素缺失等。NGF/TrkA信号通路障碍是CIPA中所有病理变化的致病基础,然而,NGF/TrkA信号通路参与调控CIPA中相关表型的机制,尤其是在成长过程中特殊表型演变,如痛觉、智力发育迟缓的机制,尚不完全清楚,导致治疗乏力,仅能对症处理。此外,CIPA的诊断主要依赖于询问病史、一般检查、感觉神经传导检测、定量感觉测试、运动功能评估和基因检测等,缺乏便捷、定量的诊断方法。尽管新近研究提出,心脏123I-间碘苄胍（123I-MIBG）闪烁显像检测可作为诊断CIPA的一种半定量方法,但无创、定量诊断仍不可及。近年来,大量研究表明肠道菌群失调可通过“肠-脑轴”参与调控宿主疾病的病理机制,与此同时,众多研究将肠道菌群作为开发以微生物为基础的诊断性生物标志物。有研究发现,NGF/TrkA信号通路是调控“肠-脑轴”的重要信号通路,而CIPA是由于NGF/TrkA信号通路障碍导致内脏感觉缺失伴情绪、智力发育障碍的经典疾病模型,基于此,本研究旨在探索CIPA是否存在肠道菌群失调,重点阐述CIPA中肠道菌群结构的变化与CIPA临床表型之间的关系,明确肠道菌群变化与CIPA发病机制的关联,并探讨肠道菌群作为CIPA诊断性标记物的可能。方法:本研究首先通过招募CIPA病例和健康志愿者（HC）,收集所有参试者的粪便样本后,对参试者粪便样本进行16S核糖体RNA（16S rRNA）基因测序,再结合生物信息学和统计分析全面分析CIPA患者肠道菌群结构的多样性特征,鉴定与CIPA相关的特征性菌属,并以差异性肠道菌群为基础,通过受试者工作特征曲线（ROC曲线）构建可鉴别CIPA的诊断模型,以曲线下面积（AUC）判断模型的诊断效价。随后,将CIPA患者粪菌移植到伪无菌小鼠体内,通过机械性痛阈测试、热痛阈测试、旷场实验和Marris水迷宫等行为学方法进一步观察肠道菌群对宿主表型的影响,并结合分子生物学实验和高通量测序手段,进一步明确肠道菌群可能在CIPA致病机制中的作用。结果:本研究最终收集了 29名CIPA患者和28名HC的粪便样本,两组间肠道菌群组成存在显著差异。与HC组相比,CIPA患者中有11种肠道菌群的相对丰度显著降低,7种肠道菌群的相对丰度显著升高,这些差异性肠道菌群中存在多个与促痛呈正相关的菌群在CIPA患者中表达水平显著降低,与认知功能障碍呈正相关的菌群在CIPA患者中表达水平显著升高。此外,肠道菌群功能途径预测结果表明,细菌毒素、磷脂酰肌醇信号系统、链霉素生物合成和氨基酸和核苷酸糖代谢途径在CIPA中显著富集,其中,磷脂酰肌醇信号系统是CIPA病理变化中的重要信号通路。以差异性肠道菌群为基础判断诊断CIPA的效价研究结果表明,单一差异性肠道菌群对CIPA的诊断效能均较低,而进一步将科、属、种不同分类水平的差异性肠道菌群分别作为整体构建的诊断模型可大大提高对CIPA的诊断效价,其中属水平（AUC=0.893）和种水平（AUC=0.881）的差异性肠道菌群分别联合诊断CIPA的效价最高,或可成为CIPA新的无创性定量生物标志物。在粪菌移植实验中,接受CIPA患者粪菌移植的伪无菌小鼠表现出疼痛敏感性降低,同时结肠组织中的TNF-α、IL-6和IFN-γ的表达水平降低;这类受体小鼠还表现出认知功能障碍,与此同时,其海马组织的突触结构发生改变,且海马组织中突触后致密蛋白-95（PSD-95）和脑源性神经生长因子（BDNF）的表达水平明显降低;在受体小鼠肠道菌群多样性分析中进一步发现了与疼痛和认知水平变化相关的菌群与受体小鼠中的相对丰度变化趋势一致。结论:本研究发现了多个与疼痛变化、认知功能和炎症反应相关的肠道菌群在CIPA患者中的表达水平异常,同时,多个与疼痛和神经发育相关的代谢途径在CIPA中显著富集,表明肠道菌群的紊乱可能参与调控CIPA的发病机制,提示操纵肠道菌群结构的治疗策略可能有助于延缓CIPA症状。此外,将属和种分类水平的差异性肠道菌群分别作为整体诊断CIPA的效价很高,这两个分类模型或可成为鉴别CIPA的潜在生物标记物。随后,体内粪菌移植实验进一步表明,CIPA患者肠道菌群可能通过影响宿主结肠内炎症状态而参与疼痛的调节;同时,还通过损害宿主海马组织中的突触结构而参与认知功能的调节。综上,肠道菌群多样性变化可能参与CIPA的发生发展过程,且具有潜在的诊断价值。