粪菌移植（FMT）是一种快速重建正常肠道微生物组成的治疗方法,目前已被应用于治疗复发性艰难梭菌感染、溃疡性结肠炎（UC）等疾病。FMT临床应用前景良好,但功效菌不清等问题导致其标准化程度较低。无菌动物微生物背景清晰,是开展人类FMT相关研究的金标模式动物。FMT动物实验标准化需要提升。因此,本研究提出基于无菌动物解析FMT定植影响因素,建立FMT干预UC有效性评价及潜在功效菌筛选体系。探索供体、受体变化导致微生物定植差异,解析宿主与遗传的互作,评价临床先进移植技术的合理性。并基于不同供体变量FMT移植,评价其干预UC效果,筛选共性抗炎菌。系统地建立基于无菌动物实验模型及实验方法评价体系,开展FMT动物实验标准化及菌株的筛选研究,提升FMT标准化程度,推动FMT的转化医学研究。1.不同种属供体FMT定植无菌小鼠的研究在本试验中,不同种属供体（健康人,HDFMT;UC患者,UCFMT;巴马香猪,PDFMT;比格犬,DDFMT;C57BL/6J 鼠,MDFMT）FMT 到无菌C57BL/6J小鼠,检测供体与受体微生物物种组成、功能、多样性、相似性及受体定植率。实验结果如下:（1）在物种水平,PDFMT组菌群α多样性显著高于受体,DDFMT组菌群α多样性显著低于受体,其余组供体与配对受体多样性无显著差异;（2）基于MetaCyc数据库注释代谢通路,证实供体与受体共有代谢通路种类较高（鼠、犬、猪、UC、HD供体移植组分别共有247、285、361、336、333条）;（3）定植率研究发现,MDFMT组定植率最高可达94.12%,DDFMT组、UCFMT 组、HDFMT 组、PDFMT 组依次为 74.07%,46.58%,37.70%,27.91%;（4）Adonis分析表明,UCFMT与其受体鼠群落结构与功能差异最大,MDFMT其受体鼠群落结构与功能差异最小。跨种属移植后DDFMT与受体的差异最小;（5）PCoA分析发现五组受体间群落结构显著不同;（6）物种组成比较发现,五组受体鼠之间物种数量和α多样性显著不同。MDFMT组受体小鼠优势菌门为疣微菌门、厚壁菌门,四组跨种属移植受体鼠优势菌门为拟杆菌门;（7）功能比较发现,受体间功能α多样性显著不同,MDFMT受体鼠功能α多样性显著低于四组跨种属移植受体鼠。综上所述,结合定植率、物种α多样性及共有代谢通路结果表明,利用无菌小鼠建立不同种属菌群移植模型具备可行性。综合分析不同供体菌定植后受体间差异,表明供体因素显著影响FMT后受体菌群组成、群落结构、功能α多样性。2.基于无菌动物研究移植路径对FMT定植的影响在本试验中,利用上消化道（GTmice）、下消化道（LGTmice）移植HD供体菌群到无菌C57BL/6J小鼠,检测供体与受体微生物物种组成、群落结构、功能、多样性、相似性及受体定植率。实验结果如下:（1）Adonis分析表明LGTmice组群落结构与功能与供体更为相似;（2）供体组与LGTmice组物种数量及α多样性显著高于GTmice组;（3）在菌属、种水平,LGTmice组定植率分别为54.55%和 41.84%,显著高于 GTmice 组 47.73%和 35.71%;（4）PCoA 分析表明两组菌属群落结构显著不同;（5）LEfSe分析显示LGTmice组富集Bacteroides intestinalis等18种细菌,GTmice组富集Collinsella aerofaciens等13种细菌。33种供体菌在LGTmice和GTmice中同时定植,2种供体菌仅定植于GTmice组,8种供体菌仅定植在LGTmice组;（6）基于MetaCyc数据库注释代谢通路,利用LEfSe分析显示LGTmice组优势代谢通路为L-组氨酸降解Ⅲ,GTmice组优势代谢通路为5-磷酸肌苷合成。综上所述,下消化道FMT定植后供体群落结构、多样性及功能重现性更好。临床FMT下消化道移植技术具备合理性。组间群落结构差异与定植特性表明不同移植路径影响FMT定植结果,应根据FMT功效菌定植特性选择移植方式。3.无菌猪及不同品系无菌鼠定植健康人类菌群的差异研究在本试验中,基于HD供体菌群移植到无菌猪（HAMP组）、无菌BALB/c、C57BL/6J、NPG、KM受体鼠的体系,检测HD供体与五种受体微生物物种组成、功能、多样性、相似性、定植率,实验结果如下:（1）Adonis分析表明,HAMP猪的微生物群落结构及功能与供体更为相似,BALB/c小鼠群落结构与供体相似性高于C57BL/6J小鼠;（2）HAMP猪的定植率显著高于受体小鼠,HAMP猪、免疫缺陷NPG小鼠、BALB/c小鼠、C57BL/6J小鼠、KM小鼠平均定植率依次为 45.90%、34.28%、33.13%、30.63%、22.28%;（3）PCoA 分析表明种属、免疫缺陷、遗传控制因素均显著影响群落结构与功能;（4）定植共性分析表明,29种供体细菌在所有受体中均可定植,Alistipesputredinis定植情况较优,功能分析表明其参与肽聚糖生物合成等36条代谢通路;（5）定植特性研究表明,包含Lactobacillusplantarum在内的11种细菌只能定植在HAMP猪,包含Bacteroides eggerthii在内的6种菌只能定植在无菌鼠。KEGG注释Level2代谢通路发现受体间碳水化合物、氨基酸、脂质代谢通路丰度不同。由此表明,受体因素显著影响FMT定植结果。不同种属受体定植结果比较表明,HAMP猪群落结构与功能的供体重现性更好,鉴于小鼠可高通量开展人类FMT试验研究,建议临床前采用小鼠到猪的研究体系开展试验。遗传品系定植结果比较表明,免疫缺陷小鼠对外源菌定植抵抗能力显著下降,相较于KM鼠,近交系小鼠定植效果较优且BALB/c小鼠供体群落重现性更好,建议采用近交系BALB/c小鼠开展FMT实验。不同肠道环境菌群营养偏好性与定植差异有关,开展FMT研究应综合考量受体间定植差异。4.基于DSS诱导的无菌结肠炎小鼠模型探索人类FMT干预UC有效性及潜在功效菌筛选基于上一章节结论,选择定植人类菌群效果更优的BALB/c小鼠作为研究对象。在本试验中,利用健康人类供体菌（HD）和UC病人供体菌（UC）定植无菌BALB/c小鼠,利用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导小鼠结肠炎的发生,通过对炎症缓解、细胞因子调节和肠道屏障保护的能力评价疗效,利用宏基因组和代谢组分析疗效差异机制,筛选共性抗炎菌。实验结果如下:（1）两组菌液定植后均缓解小鼠肠炎症状。与UC干预组相比,HD菌液缓解效果更优;（2）HD菌群干预显著降低炎症标志物髓过氧化物酶（MPO）和嗜酸性粒细胞过氧化物酶（EPO）及多种促炎因子水平,增加抑炎因子IL-10水平。UC供体菌群显著降低EPO与促炎因子IL-1β水平。两组供体均具有肠道屏障保护能力且HD供体保护能力更优;（3）宏基因组测序表明HD组中物种多样性和抗炎菌丰度更高,显著富集Akkermansia muciniphila。UC 干预组显著富集 Bacteroides stercoris,Ruminococcus gnavus。基于两种FMT处理均有疗效基础,在种水平筛选出38种共有的潜在抗炎菌;（4）代谢组学分析表明,HD和UC供体均显著调节小鼠粪便短链脂肪酸（SCFA）与次级胆汁酸（SBA）代谢。与UC干预组相比,HD干预组中吲哚乙酸显著富集。综上所述,HD和UC供体均可缓解DSS诱导的结肠炎,通过提供抗炎微生物、SCFA、SBAs调节细胞因子稳态并保护肠道屏障,共有的38种细菌可能发挥核心抗炎功效。HD供体组疗效更好与更高的物种多样性和抗炎菌如AKK及抗炎代谢产物吲哚乙酸的富集有关。综上所述,本研究基于无菌动物探索供体、移植路径、受体对FMT定植影响,评价变量FMT供体干预UC小鼠疗效及筛选潜在功效菌,得到如下结论:1)利用无菌小鼠解析不同种属供体菌群具备可行性,供体因素显著影响FMT后受体群落结构、功能α多样性;2)移植路径显著影响受体群落结构。下消化道FMT对供体群落结构、多样性及功能重现性更好,建议临床FMT首选下消化道移植;3)无菌猪对供体群落结构与功能的重现性更好,BALB/c小鼠供体群落重现性优于C57BL/6J小鼠,菌群营养偏好性与定植差异有关;4)HD和UC供体通过提供抗炎微生物、SCFAs、SBAs调节细胞因子稳态并保护肠道屏障缓解DSS诱导的结肠炎,共有38种菌可能发挥核心功效。HD供体疗效更好与物种多样性较高及AKK等菌和吲哚乙酸的富集有关。