目的:精神分裂症是一组病因未明的精神障碍,主要临床特征包括阳性症状、阴性症状及认知损害。精神分裂症患者大脑不仅会发生结构和体积变化,其某些脑区也会发生功能的改变。随着功能性磁共振技术的发展,研究者已经发现精神分裂症患者会体现出多个脑区的局部一致性和低频振幅异常。此外,有研究表明精神分裂症患者在脑区功能发生变化的同时,其肠道菌群也发生了一定程度的变化。目前已经证实人体肠道优势菌群的不同能影响宿主的大脑发育,并且肠道菌群中乳酸菌的丰度变化能影响宿主的认知水平,但是对精神分裂症患者肠道菌群改变与脑区功能之间关联性的研究还未见报道。因此,探索精神分裂症患者肠道菌群改变与脑区功能之间关联性迫在眉睫。方法:本研究为横断面研究。入组符合入组与排除标准的北京回龙观医院门诊或住院精神分裂症患者共21例为研究组,同时入组北京回龙观医院健康体检者共30例为对照组。研究组入组标准如下:(1)按ICD-10标准明确诊断为精神分裂症;(2)年龄20-55岁;(3)规律排便(1-3次/1-3天)。对照组入组标准如下:(1)年龄20-55岁;(2)规律排便(1-3次/1-3天);(3)未患有可能影响内脏运动的疾病。排除标准如下:(1)排除患有任何核磁扫描禁忌症的患者;(2)排除经临床医生诊断患有其他精神障碍的患者;(3)排除患有严重躯体疾病的被试,排除阑尾炎手术以外其他手术的被试;(4)排除入组前四周内使用抗生素、避孕药、非甾体抗炎药的被试;(5)排除妊娠或哺乳期妇女;(6)排除入组前四周内改变饮食习惯的被试。使用阳性与阴性症状量表评定精神分裂症患者的严重程度。使用静息态核磁扫描(rest-fMRI)采集研究组静息态磁共振图像。采集所有被试的粪便样本,进行16S rRNA高通量测序。选择在精神分裂症患者丰度显著上升的菌群与患者的脑区功能进行相关性分析。结果:首先,本研究中研究组和对照组之间年龄、身高、体重及性别均无显著性差异。其次,本研究发现精神分裂症患者和健康人群的肠道菌群结构存在显著性差异。精神分裂症患者和健康人群的优势菌群均为厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门。与健康人群相比,精神分裂症患者放线菌门及下属的红蝽菌纲(p=0.014)、红蝽菌目(p=0.018)、Collinsella(p=0.033)等菌群的丰度显著升高。虽然两组间变形菌门丰度不存在显著差异,但精神分裂症患者变形菌门下属的海洋螺菌目(p=0.001)、假单胞菌目(p=0.001)、根瘤菌目(p=0.001)的丰度显著升高。此外,通过LEfSe分析,本研究发现在精神分裂症患者和健康人群之间23种菌群的丰度存在显著差异。根据LEfSe分析,选择8种精神分裂症患者丰度显著升高的菌群(放线菌门、红蝽菌纲、Acidminococcaceae、γ-变形菌纲、红蝽菌目、红蝽菌科、Megasphaera、Collinsella)与患者大脑的低频振幅、局部一致性做相关分析。基于低频振幅与菌群的相关性分析,首先与放线菌门显著正相关的脑区为外侧前额叶、右侧额中回;与Acidminococcaceae呈显著正相关的脑区为枕叶,呈显著负相关的脑区为颞叶。其次,本研究发现红蝽菌纲、红蝽菌目、红蝽菌科3种菌群的低频振幅相关性基本一致,呈显著正相关的脑区为背外侧前额叶、感觉运动皮层、左侧枕上回,呈显著负相关的脑区为内侧额上回、颞叶;与Collinsella呈显著正相关的脑区为左侧额中回、感觉运动皮层、右侧眶内额上回。此外,与γ-变形菌纲呈显著正相关的脑区为感觉运动皮层、枕上回,呈显著负相关的脑区包括右侧眶部额中回;与Megasphaera呈显著正相关的脑区为左侧枕上回、左侧额中回,呈显著负相关的脑区为右侧眶部额中回。基于局部一致性与肠道菌群之间的相关性分析,首先,与精神分裂症患者放线菌门显著正相关的脑区为感觉运动皮层、背外侧前额叶;呈显著负相关的脑区为颞下回、颞中回。其次,与精神分裂症患者红蝽菌纲显著正相关的脑区为感觉运动皮层、背外侧前额叶;呈显著负相关的脑区为左颞下回、右颞中回。与γ-变形菌纲显著正相关的脑区为右颞下回、右额中回,呈显著负相关的脑区为左枕上回、左内侧额上回。结论:首先,本研究发现精神分裂症患者的肠道菌群结构与健康人群相比存在显著差异。诸如红蝽菌纲、海洋螺菌目等丰度显著上升,毛螺菌科、拟杆菌属等丰度显著降低。其次,本研究发现在精神分裂症患者肠道内丰度显著升高的菌群与患者大脑背外侧前额叶、感觉运动皮层等脑区激活相关。红蝽菌纲与背外侧前额叶之间的关联性说明,红蝽菌纲丰度升高可能是精神分裂症患者阴性症状和认知损害的诱因之一。