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目的1.观察首发未用药精神分裂症（SCH）患者组和健康对照组之间肠道细菌菌群组成的差异,了解肠道细菌菌群失调与SCH的关系。2.观察首发未用药SCH患者组和健康对照组之间肠道真菌菌群组成的差异,了解肠道真菌菌群失调与SCH的关系。3.观察首发未用药SCH患者组和健康对照组肠道真菌和肠道细菌的平衡,肠道真菌和肠道细菌关联关系网络的差异,从整体角度探讨肠道微生物的改变与SCH的关系。4.从环境和遗传因素共同作用的角度探讨肠道微生物（肠道真菌和肠道细菌）和多基因风险评分（PRS）与SCH发病风险的关系。5.通过分层抽样验证核心菌,探讨核心菌与SCH症状严重程度和认知功能损害的关系。并通过菌种功能分析和代谢组学分析探讨肠道微生物特别是核心菌参与SCH发病的可能代谢通路。方法1.选取2017年10月至2019年10月就诊于郑州大学第一附属医院精神医学科住院的首发未用药SCH患者205例（SCH患者组）和健康志愿者125名（健康对照组）。采用汉化版的认知功能成套测验（MCCB）评估所有受试者的认知功能,采用阳性症状和阴性症状量表（PANSS）对SCH患者精神症状严重程度进行评估。所有受试者于入院第二日清晨采集血液标本和粪便样本。2.采用 16S 核糖体 RNA（16S rRNA）和 18S 核糖体 RNA（18S rRNA）基因高通量测序技术分别分析SCH患者组和健康对照组粪便样本中的肠道细菌和肠道真菌菌群的差异。采用菌种功能分析和代谢组学确认SCH患者组和健康对照组的差异代谢通路。3.采用磁珠法提取血液样本基因组脱氧核糖核酸（DNA）备用于全基因组关联研究（GWAS）。采用 HumanOmniZhongHua-8Bead Chip 对基因组 DNA 进行GWAS研究。采用Imputation得到的最佳基因型构建多基因风险评分（PRS）。经过许可后从网站 https://www.med.unc.edu/pgc/download-results/scz/下载 SCH欧美人群和亚洲人群GWAS数据。过滤掉汇总数据中不存在的单核苷酸多态性（SNP）后计算PRS。4.采用SPSS 20.0和R（Version 3.6.2）统计软件对得到的实验数据进行统计分析。采用Wilcoxon检验鉴定SCH患者组和健康对照组之间的差异性肠道微生物。基于属水平相对丰度表计算肠道真菌菌群失调指数（FMD）和肠道细菌菌群失调指数（BMD）分别反应肠道真菌和肠道细菌菌群失调。采用肠道真菌α多样性和肠道细菌α多样性的比值来反应肠道真菌和肠道细菌之间的平衡状态。利用随机森林算法构建SCH预测诊断模型,并采用交叉验证的方法来评估预测模型的泛化性能,随机森林算法采用R软件（Version 3.6.2）中的randomForest包来实现。采用斯皮尔曼相关检验（SCC）对肠道细菌和肠道真菌进行关联关系网络分析得到相关系数矩阵,分别使用R（Version 3.6.2）的软件包igraph和ggplot2计算网络参数并绘制网络图。采用logistic回归来探讨肠道微生物和PRS在SCH发病风险中的作用。采用分层抽样的方法来消除个体异质性引起的偏倚,确认核心菌。通过菌种功能分析和代谢组学分析探讨肠道微生物参与SCH发病的可能代谢通路。图形可视化采用R software（Version 3.6.3）和GraphPad Prism（Version 8.0.2）。结果1.首发未用药SCH患者肠道细菌α多样性指数（Shannon指数和Simpson指数）明显低于健康对照组（p=9.93×10-6,5.18×10-5）。SCH患者组系统发育多样性（PD）指数轻微高于健康对照组（p=0.027）。β多样性分析发现通过肠道细菌聚类能将SCH患者组和健康对照组明显区分开,采用置换多元方差分析（PERMANOVA）方法,分析两组间肠道细菌群落结构是否有显著的差异,发现组间的差异显著大于组内的差异（R2＞0,p＜0.05）。从物种的多分类水平进行分析发现通过28个肠道细菌能明显区分SCH患者组和健康对照组。与健康对照组相比,SCH患者组肠道细菌菌群失调指数BMD明显升高（p=3.23×10-15）。2.首发未用药SCH患者肠道真菌α多样性指数（Shannon指数、Simpson指数）明显低于健康对照组（p=0.037,0.030）。SCH患者组PD指数明显低于健康对照组（p=5.93× 10-7）。β多样性分析显示肠道真菌菌群结构SCH患者组与健康对照组明显不同。采用PERMANOVA方法分析两组间肠道真菌群落结构是否有显著的差异,发现组间的差异显著大于组内的差异,说明分组有意义（R2＞0,p＜0.05）。与健康对照组相比,SCH患者组肠道真菌菌群失调指数FMD明显升高（p=4.68×10-10）。3.首发未用药SCH患者存在肠道真菌和肠道细菌平衡失调。采用肠道真菌α多样性与肠道细菌α多样性的比值来反应肠道真菌和肠道细菌之间的平衡状态。SCH患者组肠道真菌和肠道细菌PD指数的比值明显低于健康对照组（p=3.14×10-8）。基于肠道真菌和肠道细菌属水平进行随机森林构建诊断预测模型,发现同时纳入肠道真菌和肠道细菌对SCH的诊断效能明显优于单独纳入肠道细菌的诊断效能（AUC=0.847,0.739）（p=0.043）。进一步基于肠道微生物属水平探讨肠道真菌和肠道细菌的关联关系网络发现,SCH患者组肠道真菌与肠道细菌的关联关系网络密度明显低于健康对照组。SCH患者组肠道真菌和肠道细菌之间的关联关系明显减弱甚至是消失。4.探讨肠道微生物对SCH发病风险的影响发现,与基于欧美人群GWAS计算的 PRS（PRS-EUR）相比（OR=1.73,95%CI=1.30-2.35,p=2.77×10-4）,基于亚洲人群GWAS计算的PRS（PRS-EAS）与SCH的发病风险相关性更强（OR=2.08,95%CI=1.51-2.92,p=1.22×10-5）。通过我们的样本进行验证发现,PRS-EAS和PRS-EUR分别解释了 8.9%和5.8%的表型变异。肠道细菌Shannon和Simpson多样性指数的增加显示出对SCH有较强的保护作用（Shannon指数:OR=0.29,95%CI=0.18-0.43,p=1.15×10-8;Simpson 指数:OR=0.29,95%CI=0.19-0.44,p=1.25×10-8）,Shannon指数和Simpson指数解释表型变异的比例均为33%。而肠道细菌PD指数的增加则表明患SCH的风险更高（OR=1.43,95%CI=1.05-2.00,p=0.03,R2=19%）。在多元logistic回归模型中加入了多样性指数与PRS-EAS的交互作用项。结果表明,PRS-EAS与Shannon、Chao1和PD多样性指数（Shannon,p=0.05;Chao1,p=4.43×10-3;PD,p=6.31×10-3）的互作项对表型变异的贡献率分别为1.05%、3.15%和2.91%。肠道真菌PD指数增加则表明患SCH的风险较低（OR=0.82,95%CI=0.72-0.97,p=0.012,R2=19%）。本研究还发现肠道细菌菌群失调指数 BMD（OR=1.52,95%CI=1.36-1.69,p=7.83×10-13）和肠道真菌菌群失调指数 FMD（OR=1.20,95%CI=1.13-1.28,p=1.42×10-7）均会增加 SCH 的发病风险,且肠道细菌菌群失调（R2=37%）对SCH的发病风险贡献率要强于肠道真菌菌群失调（R2=28%）。同时纳入BMD、FMD和PRS-EAS,发现纳入BMD和FMD对SCH的发病风险提供了额外的信息,模型对反应变量的解释度大大提高（R2=46%）。5.通过分层抽样鉴定核心菌发现,肠道核心菌淡紫拟青霉菌属（Purpureocillium）和曲霉菌属（Aspergillus）与SCH的发病风险之间存在着强关联。Purpureocillium的增加会增加SCH的发病风险（OR=1.17,95%CI=1.09-1.25,p=8.30×10-6,R2=25%）。而 Aspergillus 丰度增加会降低 SCH 的发病风险（OR=0.92,95%CI=0.86-0.99,p=0.040,R2=1 8%）。分析交互作用发现,PRS-EAS与Aspergillus（p=3.68×10-3）的互作项对表型变异的贡献率为3.52%。进一步研究发现,淡紫拟青霉菌属（Purpureocillium）丰度与症状严重程度（PANSS-T）正相关（r=0.200,p=0.034）,与认知功能领域的视觉学习（r=-0.349,p=1.01×10-4）和注意/警觉性（r=-0.260p=0.002）评分负相关。淡紫拟青霉菌属（Purpureocillium）占优势的患者表现为阴性症状更严重,认知功能损害更严重。曲霉菌属（Aspergillus）降低与认知功能损害有关（p＜0.05）。核心菌曲霉菌属（Aspergillus）可编码半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路的关键酶和辅酶,通过菌种功能分析和代谢组学分析发现SCH患者存在半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路的异常。结论1.SCH患者存在肠道微生物（肠道细菌和肠道真菌）多样性和组成改变,提示肠道微生物失调（肠道细菌和肠道真菌）与SCH的发病有关。2.SCH患者存在肠道真菌和肠道细菌α多样性比值改变,肠道真菌和肠道细菌关联关系网络的密度降低、关联关系明显减弱甚至消失,提示肠道真菌和肠道细菌平衡失调和关联关系网络的改变与SCH的病理机制有关。3.肠道微生物（肠道细菌和肠道真菌）在PRS影响SCH发病中提供了额外信息,提示肠道微生物（肠道细菌和肠道真菌）参与调控SCH发病风险。4.核心菌可编码半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路的关键酶和辅酶,通过菌种功能分析和代谢组学分析发现SCH患者存在半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路改变,提示肠道微生物（核心菌）可能是通过调控半胱氨酸-甲硫氨酸代谢通路参与SCH的发病。