选题依据:便秘是一种常见的胃肠疾病,具有病程绵长、易复发的特点。且便秘会增加心理困扰、加重或诱发其他重大疾病,如胃肠道紊乱、结肠癌等。衰老是一种自然的生理过程,其特征是多器官、多水平生理机能的下降。衰老会导致慢性疾病易感性的增加,甚至死亡。流行病学数据显示,老年便秘的发生率在40%以上,而便秘的发生也具有显著的年龄依赖性。因此,个体经验、临床现象和流行病学数据均表明便秘和衰老存在一定联系。然而,便秘和衰老相关性的科学内涵尚未明确,即两者在行为学、生化指标、代谢物、肠道菌群等方面的相关性有待深入研究。便秘和衰老的发生是人体内部微观变化的外在生理体现。代谢组学揭示了机体在生理或病理状态下,小分子代谢物及其生物系统的终端变化。肠道菌群被誉为人体的“第二大脑”,在调节生理机能方面发挥着不可替代的作用。因此,从代谢物和肠道菌群的角度阐释便秘与衰老的内在关联,将为揭示二者的潜在机制提供技术支撑。本研究拟从行为学、生化指标、代谢组学和微生物组学等方面系统阐释便秘和衰老的相关性。研究结果不仅为深入理解便秘、衰老提供新视角,而且将为改善老年便秘的药物、食品等研发、临床研究提供实验支持。目的:1.明确便秘和衰老的行为学和生化指标相关性;2.基于1H NMR代谢组学技术,明确便秘大鼠和衰老大鼠的代谢水平相关性;3.基于16S rRNA微生物组学技术,确定便秘大鼠和衰老大鼠的肠道菌群水平相关性;4.基于Spearman关联网络,深入阐释便秘和衰老在行为水平、生化水平、代谢物水平和肠道菌群水平的相关性。方法:1.首先复制D-半乳糖诱导的衰老大鼠模型和白醋-活性炭冰水诱导的阳虚型便秘大鼠模型;2.采用传统行为指标,包括体重、摄食量、学习记忆能力、首次排黑便时间、小肠推进率等检测衰老行为和便秘行为;通过血清中氧化应激因子（超氧化物歧化酶、丙二醛、过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶）研究便秘大鼠和衰老大鼠体内的氧化应激程度;通过血清中胃肠激素（生长抑素、胃动素和胃泌素）含量的变化检测便秘大鼠和衰老大鼠的胃肠功能变化;通过Caspase-3免疫组化实验,观察便秘大鼠和衰老大鼠海马组织的凋亡程度;3.应用1H NMR技术结合多元统计分析明晰便秘大鼠和衰老大鼠的粪便代谢轮廓、差异代谢物、代谢通路之间的相关性;4.采用16S rRNA测序技术分析便秘大鼠和衰老大鼠盲肠内容物的肠道菌群的菌群结构、差异菌群、功能通路的相关性;5.基于Spearman相关分析,构建便秘和衰老在行为水平、生化水平、差异代谢物水平和肠道菌群水平的可视化相关网络。结果:1.给予白醋-活性炭冰水之后,便秘组大鼠的胃肠转运时间显著增加、小肠蠕动能力减弱、胃肠激素水平紊乱,结果表明便秘模型复制成功;给予D-gal后,衰老大鼠的学习记忆和自主活动能力显著下降、海马组织CA3区细胞凋亡增加、机体的氧化损伤加剧,表明衰老模型复制成功;2.与空白大鼠相比,便秘大鼠的学习记忆能力显著下降、细胞凋亡和氧化损伤加剧,衰老大鼠的胃肠动力显著衰退、胃肠激素分泌紊乱,即衰老大鼠表现出显著的便秘症状,便秘大鼠亦表现出显著的衰老症状;3.与空白大鼠相比,便秘大鼠和衰老大鼠的粪便代谢物发生了显著改变。其中,与便秘和衰老相关的差异代谢物有22个和23个。二者共有16个差异代谢物和8条代谢途径,主要涉及能量代谢、氨基酸代谢等;4.与空白组相比,便秘大鼠和衰老大鼠盲肠肠道菌群均发生了显著改变。便秘大鼠与衰老大鼠的菌群结构和功能相似,其中两种门水平的丰度发生了显著变化,分别是Bacteroidetes和Firmicutes。与便秘和衰老相关的差异菌属各有6种,二者共有5个差异菌属且变化趋势一致,分别是Lactobacillus、rc4-4、Adlercreutzia、Turicibacter和Rothia。与便秘相关的肠道菌群涉及16条功能通路,与衰老相关的肠道菌群涉及12条功能通路,二者共有的功能通路有8条;5.“行为学-生化指标-代谢物-肠道菌群”关联网络显示,便秘和衰老二者共有的重要的参数包括:CAT、MTL、谷氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、Rothia、Turicibactar。结论:研究结果初步证实了白醋-活性炭冰水诱导的便秘大鼠表现出学习记忆能力下降、细胞凋亡增加、体内氧化应激加剧,粪便代谢异常以及肠道菌群的紊乱等衰老症状。D-gal诱导的衰老大鼠表现出显著的胃肠动力减弱、胃肠功能衰退、粪便代谢物异常以及肠道菌群的紊乱等便秘症状。“行为学-生化指标-代谢物-肠道菌群”关联网络显示了便秘和衰老不同层次之间的相关性。本研究将宏观指标与微观指标相结合、整体指标与局部指标相结合、传统指标与现代指标相结合,应用多种分析方法系统阐述了便秘和衰老互为因果、相互影响的事实。研究结果有助于加深我们对便秘、衰老的认识,也将为进一步揭示二者相关机制提供了实验支撑和理论基础。