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研究目的1.比较首发精神分裂症患者和健康人群肠道菌群结构特征的差异。2.比较首发精神分裂症患者和健康人群粪便短链脂肪酸水平的差异。3.分析首发精神分裂症患者肠道菌群及粪便短链脂肪酸水平与精神症状之间的关系,探讨肠道菌群及其重要代谢产物短链脂肪酸在精神分裂症中的可能作用。研究方法1.选取2017年12月至2019年12月至郑州大学第一附属医院精神科住院的首发未用药精神分裂症患者49例(病例组)和本院医护人员及来本院体检的健康志愿者50例(对照组)。所有患者在入组当天详细询问病史,进行体格检查和精神学科检查,收集一般临床资料并进行阳性和阴性症状量表(positive and negative symptom scale,PANSS)评定。2.采用无菌密封采便管采集受试者新鲜晨便,并立即置于-80℃冰箱保存。采用16S rRNA基因高通量测序法分析两组人群肠道菌群的多样性及差异性;气相色谱-质谱联合法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)检测两组人群粪便短链脂肪酸水平,并进一步分析肠道菌群及粪便短链脂肪酸水平与精神症状之间的关系。3.采用SPSS24.0统计软件分析实验数据。两组被试年龄、文化程度、Alpha多样性指数等服从正态分布的数据采用两独立样本t检验,结果用均数±标准差(x±s)表示。门、纲、科、属水平上肠道菌群的相对丰度呈偏态分布,采用Wilcoxon秩和检验进行组间比较,结果用中位数(上四分位数、下四分位数)[M(QL,QU)]表示。性别、吸烟史等分类变量采用卡方检验分析,结果用例数所占的百分比[例(%)]表示。短链脂肪酸水平与PANSS评分之间的相关性分析采用Pearson相关分析,肠道菌群相对丰度与短链脂肪酸水平、PANSS评分之间的相关性分析采用Spearman秩相关。双侧P<0.05表示差异有统计学意义。研究结果1.病例组与对照组的年龄、文化程度、性别和吸烟史方面差异均无统计学意义(均p>0.05)。2.Alpha多样性分析结果显示,病例组Shannon指数(5.11±0.70)小于对照组(5.84±0.59),Simpson 指数(0.96±0.01)大于对照组(0.90±0.07),差异具有统计学意义(均p<0.01);两组Chao1指数和Ace指数差异无统计学意义(均p>0.05)。Beta多样性分析结果显示,病例组和对照组之间具有显著的肠道菌群群落组成差异。3.物种组成差异分析发现,在门水平上,病例组放线菌门及低丰度的梭杆菌门、软壁菌门的相对丰度低于对照组,差异有统计学意义(均p<0.05);在纲水平上,病例组乳杆菌纲和丹毒丝菌以及放线菌门未定义菌纲的相对丰度低于对照组,差异有统计学意义(均p<0.05);在科水平,病例组毛螺菌科、拟杆菌科、双歧杆菌科、消化链球菌科以及低丰度的理研菌科的相对丰度低于对照组,韦荣氏菌科、普雷沃氏菌科的相对丰度高于对照组,差异有统计学意义(均p<0.05);在属水平上,病例组拟杆菌属、双歧杆菌属、布劳特氏菌属和毛螺菌科未定义菌属的相对丰度低于对照组,差异有统计学意义(均p<0.05)。此外,通过LEfSe分析我们确定了 12个LDA值>4的标记性菌群,其中普雷沃氏菌科、普雷沃氏菌科未定义菌属、Negativicutes、Selenomonadales及韦荣氏菌科是精神分裂症的优势菌群,毛螺菌科、布劳特氏菌属、拟杆菌科、拟杆菌属、消化链球菌科、瘤胃菌科未定义菌属以及Romboutsia是健康对照组的优势菌群。4.短链脂肪酸定量分析发现病例组粪便总短链脂肪酸、乙酸、异戊酸和己酸水平(4.80±1.87、4.00±1.83、0.07±0.03、0.04±0.01)ug/mL 高于对照组(3.74±1.60、3.10±1.62、0.05±0.02、0.03±0.01)ug/mL,异丁酸水平(0.04±0.02)ug/mL低于对照组(0.05±0.02)ug/mL,差异均具有统计学意义(均p<0.01)。5.肠道菌群及短链脂肪酸水平与PANSS评分的相关性分析发现,首发精神分裂症患者普雷沃氏菌科的相对丰度与PANSS阳性症状分正相关(r=0.390,p=0.012),毛螺菌科的相对丰度与PANSS阳性症状分负相关(r=-0.433;p<0.001)。首发精神分裂症患者粪便总短链脂肪酸、乙酸水平与PANSS阳性症状分负相关(r=-0.463,p=0.001;r=-0.403,p=0.004)。6.短链脂肪酸与肠道菌群的相关性分析发现,首发精神分裂症患者粪便总短链脂肪酸、乙酸水平与毛螺菌科的相对丰度正相关(r=0.389,p=0.006;r=0.355,p=0.012),丙酸水平与厚壁菌门下的Negativicutes、Selenomonadales、韦荣氏菌科的相对丰度正相关(r=0.323,p=0.035;r=0.322,p=0.035;r=0.354,p=0.020),戊酸水平与Negativicutes、Selenomonadales、韦荣氏菌科的相对丰度正相关(r= 0.354,p=0.012;r=0.331,p=0.020;r=0.318,p=0.026)。研究结论1.首发精神分裂症患者和健康对照者的肠道菌群特征存在显著差异,普雷沃氏菌科、普雷沃氏菌科未定义菌属等12个菌群可能是精神分裂症的疾病标志菌。2.首发精神分裂症患者粪便短链脂肪酸水平发生了改变,粪便总短链脂肪酸、乙酸、异戊酸和己酸水平高于正常人,异丁酸水平低于正常人。3.首发精神分裂症患者毛螺菌科的相对丰度与粪便总短链脂肪酸、乙酸水平正相关,并均与阳性症状得分具有一定的相关性,提示肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸水平改变可能参与了精神分裂症的发病。