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第一部分终末期肾病患者肠道菌群与脑结构和功能变化的研究目的:通过肠道菌群分析、静息态功能磁共振成像(Resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)、基于体素的形态学测量(Voxel based morphometry,VBM)、认知功能测试联合焦虑抑郁量表评估的方法探究终末期肾病(End-stage renal disease,ESRD)患者肠-脑轴间的相互关系。材料与方法:本研究采用前瞻性研究方法,纳入31名终末期肾病患者(男性15人,女性16人)和20例年龄性别匹配的健康对照者(男性12人,女性8人)。对所有受试者进行MR检查、粪便标本收集、神经心理学测试,以获取rs-fMRI低频振幅分数(fALFF)、局部一致性(ReHo)、脑灰质体积、肠道菌群、神经心理学量表评分等数据。采用独立样本t检验分析各项指标的差异,对具有统计学意义的变量进行相关性分析。结果:终末期肾病患者与健康对照组相比,在认知功能、焦虑抑郁情绪等多项量表评估存在差异(P<0.05)。在脑功能结构方面,ESRD组出现了双侧额中回、右侧脑岛、右侧颞上回脑区fALFF值减低(P<0.05,GRF校正);左侧角回、右侧三角部额下回、右侧额中回、左侧颞中回脑区ReHo值减低(P<0.05,GRF校正);双侧杏仁核、双侧扣带回、双侧梭状回、双侧海马等脑区灰质体积下降(P<0.05,GRF校正)。在肠道菌群方面,与对照组相比,ESRD患者的菌群组成及多样性发生改变:疾病组主要富集考拉杆菌属(Phascolarctobacterium);而对照组主要富集芽孢杆菌(Bacillaceae)、双歧杆菌(Bifidobacteriaceae)和放线菌(Actinobacteria)。Spearman相关分析显示,有12个属水平肠道菌群物种丰度与功能差异脑区fALFF、ReHo值存在显著相关,其中7个属水平菌群物种丰度与之呈正相关;有6个属水平肠道菌群物种丰度与组间差异脑区灰质体积存在显著相关,其中5个属水平菌群物种丰度与之呈正相关;有3个属水平菌群物种丰度与神经心理学量表评分呈显著相关。结论:本研究结果显示终末期肾病患者在脑结构和功能、认知和情绪以及肠道菌群方面均发生改变,且患者肠道菌群与二者之间存在一定的相关性。第二部分基于菌群属水平丰度聚类的终末期肾病患者脑结构和功能改变研究目的:为进一步探索肠道菌群差异与脑结构功能改变的机制,采用基于菌群属水平丰度非监督聚类方法对ESRD患者分组,探究不同菌群的ESRD患者脑结构功能改变。材料与方法:基于属水平物种丰度分布,对28例终末期肾病患者肠道菌群进行非监督的聚类分析,按照肠道菌群聚类分析结果,分为两组:患者A组18人(其中男性10人,女性8人),以富集拟杆菌(Bacteroides)为主;患者B组10人(其中男性4人,女性6人),以富集普氏菌(Prevotella)为主。对所有受试者进行头颅MR检查、神经心理学测试、血液标本收集,获取rs-fMRI fALFF、ReHo、脑灰质体积、常规血生化指标、血浆炎性因子水平、神经心理学量表评分等数据。采用独立样本t检验分析各项指标的差异,对具有统计学意义的变量进行相关性分析。结果:患者A与B组间炎性因子IL-6的浓度差异有统计学意义(P<0.05);神经心理学量表示两组间SAS评分差异具有统计学意义(P<0.05)。患者A与患者B组相比,右侧额上回、左侧尾状核、左侧豆状壳核区域表现出fALFF值减低;在右侧额上回、右侧梭状回、右侧海马区域表现出ReHo减低(P<0.05,AlphaSim校正)。相关分析发现,IL-6浓度与左侧尾状核fALFF值呈正相关(r=0.591,P=0.002);中性粒细胞百分比与右侧额上回ReHo值呈负相关(r=-0.528,P=0.004);焦虑自评量表SAS分数与右侧海马ReHo值呈正相关(r=0.449,P=0.019)。结论:本研究发现不同菌群分组的终末期肾病患者其静息态脑功能存在差异,主要差异脑区包括海马、尾状核、额上回等,且与炎性因子IL-6浓度、焦虑情绪存在相关性。