本研究拟利用高通量测序技术分析城乡居住环境微生物暴露和1月龄婴儿肠道菌群定植差异,初步探索我国城乡居住环境微生物暴露对婴儿肠道菌群定植的直接影响。同时,通过建立生命早期不同时期、不同环境微生物暴露模型,利用高通量测序技术、ELISA法、气相色谱法分别检测仔鼠成年后肠道菌群定植,血清细胞因子IFN-γ、IL-4含量,粪便短链脂肪酸(Short-chain fatty acids,SCFAs)水平,探索生命早期环境微生物暴露可能通过影响成年后肠道菌群的定植及Th1/Th2免疫平衡、肠道代谢产物SCFAs的产生,从而发挥保护作用的可能机制及“时间窗”,为哮喘等变应性疾病的防治提供新思路及直接的理论依据。论文研究的主要结果如下:1.城乡居住环境微生物暴露对婴儿早期肠道菌群定植的影响:1)农村环境中细菌群落丰度(Chao1及ACE指数)高于城市环境,城、乡不同环境中细菌群落结构组成存在明显的差异;城、乡两组灰尘中主要优势菌门均无显著差异,LEfSe分析显示,城市组灰尘中优势菌属包括葡萄球菌属、棒状杆菌属、考克氏菌属、丙酸菌属等,而农村组则以嗜冷杆菌属、马赛菌属、假交替单胞菌属、盐弧菌属等为优势菌属;2)城、乡两组婴儿细菌群落多样性及丰度、整体菌群结构、主要优势菌门均无显著差异,LEfSe分析显示城、乡婴儿粪便中的优势细菌分别是梭菌属、Lachnoclostridium、丛毛单胞菌属,农村组婴儿粪便中的优势细菌分别是金黄杆菌属、Eisenbergiella、β-变形菌纲、乳球菌属、弧菌属等;3)居住环境细菌群落多样性及丰度均显著高于婴儿肠道菌群,但两组无显著相关性;居住环境与婴儿肠道中优势菌门、属存在一定差异,婴儿肠道与环境中变形菌门相对丰度呈正相关,与蓝藻菌门呈负相关;婴儿肠道与环境中链球菌属、叶绿体-未分类属、肠球菌属、埃希氏菌属-志贺氏菌属、梭菌属和不动杆菌属等相对丰度均呈负相关;SourceTracker分析显示,婴儿肠道菌群65.77%来源于环境微生物,城市组和农村组婴儿肠道菌群来源于环境微生物的比例分别为76.43%和55.10%。2.生命早期环境微生物暴露对BALB/c仔鼠成年后肠道菌群定植及免疫、代谢功能的影响:生命早期不同时间点开始暴露于微生物丰富的环境中使成年后肠道微生物组成及结构存在显著差异,持续暴露于相对“清洁”的环境中成年后门水平放线菌门和疣微菌门、属水平葡萄球菌属和双歧杆菌属显著增高,持续暴露于相对“脏”的微生物丰富的环境中成年后Dorea属增高,哺乳期前暴露于“清洁”的环境中成年后棒状杆菌属、阿克曼菌属水平增高,而哺乳期开始暴露于“脏”的环境中成年后来源于科Lachnospiraceae的未分类属、Adlercreutzia和瘤胃乳杆菌水平增高,而且持续丰富的微生物环境暴露可增加成年后血液中IFN-γ(Th1型细胞因子)及肠道代谢产物SCFAs(尤其是乙酸和丁酸)的产生。这些发现意味者生命早期环境微生物与宿主肠道菌群之间的动态相互作用,对成年后肠道菌群的组成、宿主免疫功能和肠道代谢产物产生深远影响。综上所述,本论文研究发现我国城、乡居住环境微生物暴露存在显著差异,但对婴儿早期肠道菌群多样性及整体结构并无显著影响;环境中变形菌门可影响婴儿早期肠道中变形菌门的定植,城市环境中婴儿早期肠道菌群来源于环境微生物的比例更高。生命早期环境微生物暴露可影响仔鼠成年后肠道菌群的多样性与结构,环境清洁度越低,肠道菌群多样性越高,菌群结构组成也有一定差异,且可诱导Th0向Th1方向偏移,影响Th1/Th2平衡,导致仔鼠成年后肠道菌群代谢产物SCFAs的产生减少;胎儿期及哺乳期可能是肠道菌群定植和成年后免疫及代谢功能状态的重要“时间窗”。