大肠癌是具有很高的发病率和死亡率的人类主要恶性肿瘤之一，其病因至今尚未完全阐明。认识大肠癌发生发展中机体的代谢变化以及癌症不同期别机体的代谢应答，对癌症的早期诊断、癌症分级和预后具有重要的意义。同时，前人研究发现大肠癌的发生与肠道菌群有着密切的联系，但由于肠道菌群难以单独分离和培养，肠道菌群代谢组研究尚有待深入。而肠道内容物作为一个整体包含了肠道菌群和宿主共代谢的信息，分析其代谢物组成及变化规律可以为疾病发生发展过程中肠道菌群与宿主相互作用的研究提供新的信息和思路。　　鉴于上述，本论文采用核磁共振(NMR)为基础的代谢组学检测与多变量数据分析相结合的研究方法，主要开展了大鼠肠道内容物代谢物组成研究，二甲基肼(DMH)诱导结肠早期损伤对大鼠代谢组的影响，以及大肠癌病人血清和肿瘤组织的代谢组特征等三个方面的研究工作。　　首先，本论文较系统地分析了两个不同年龄组大鼠的肠道内容物以及粪样的代谢物组成区域特征。研究发现，空肠、回肠、盲肠和结肠内容物以及粪样都有着各自的代谢组成特点，提示了各个肠段和相关菌群的功能特异性。其中，氨基酸、乳酸、肌酸、胆碱、牛磺酸、胆汁酸、尿嘧啶以及尿刊酸酯的含量从空肠到回肠内容物急剧下降，从盲肠内容物起下降程度减缓；短链脂肪酸(SCFAs)和阿拉伯木聚糖等非淀粉糖分别在盲肠内容物和粪样中含量较高。此外，研究还发现肠道内容物的代谢物组成还会随着发育而改变，主要表现在机体对乳酸、胆碱、牛磺酸、氨基酸、糖类、酮酸以及SCFAs吸收功能的改变。　　其次，本工作采用中等剂量(90mg/kg体重，腹腔注射)的DMH诱导大鼠结肠异常隐窝(ACF)的产生，动态分析了机体的生物体液(血浆、尿液)和组织(肝脏、结肠)样本的代谢组变化。研究发现，大鼠受结肠早期损伤影响而导致的尿样代谢改变在第29天即可被检测出，而血浆、肝脏和结肠的代谢改变在第44天可以检测到，表明了代谢组分析方法作为大肠癌早期诊断工具的可行性。另外，DMH诱导结肠早期损伤引起机体的代谢紊乱主要表现为糖代谢、氨基酸代谢、脂代谢、核苷酸代谢、细胞膜代谢异常以及科里循环和三羧酸循环受阻等。本研究还进一步探讨了喂食阿魏酸(FA)对大鼠结肠早期损伤的预防效果。　　再次，本论文从代谢水平上分析了大肠癌病人的血清和肿瘤组织相对正常对照的差异。研究发现，大肠癌病人的血清和肿瘤组织相对于正常对照发生了明显的代谢紊乱，主要包括糖代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、脂代谢和细胞膜代谢异常，以及渗透压调节和氧化应激紊乱。此外，本研究还分析了大肠癌病人血清和肿瘤组织中部分代谢物从癌症Ⅰ期到癌症Ⅳ期的变化趋势，发现早期肿瘤(Ⅰ-Ⅱ期)和晚期肿瘤(Ⅲ-Ⅳ期)的代谢组具有显著性差异，这为大肠癌的分期提供了有用信息。　　总之，本论文研究了癌前早期损伤和大肠癌两个状态下机体的代谢应答，证明了基于NMR的代谢组学分析方法对大肠癌早期诊断具有重要的应用潜力。同时，本研究还为大肠癌的分期提供了重要的代谢信息。此外，本工作还研究了肠道内容物的代谢物组成，表明了代谢组学分析方法作为宿主和肠道菌群相互作用研究、肠道功能研究以及疾病诊断工具的可能性。