背景:抑郁症（MDD）是一种严重的精神疾病,其发病机制不清,缺乏客观的诊断生物标志物。课题组前期研究初步证实肠道微生物组紊乱是导致抑郁症的潜在新原因,但抑郁症相关的候选菌株及其致病机制尚不明确。此外,抑郁症发病率具有性别差异性,即女性的患病风险约为男性的2倍。这激发我们进一步探索紊乱的肠道菌群是否与抑郁症的性别易患性相关。目的:1.明确抑郁症患者肠道微生物的结构及其功能特征,揭示微生物紊乱介导抑郁症的潜在分子机制,为筛选潜在生物标志物,开发诊断试剂盒奠定基础。2.解析抑郁症肠道菌群的性别差异,筛选具有性别特异的候选标志物。通过与不同性别的双相情感障碍患者的差异菌群做比较,明确抑郁症性别相关标志物是否具有疾病特异性。3.构建菌株培养和分离的工作站,及探索候选菌株机制的抗生素廓清肠道菌群（AIMD）的小鼠模型。通过定植鼠李糖乳杆菌,优化单菌功能研究平台,为开展抑郁症关键致病微生物标志物的肠-脑机制研究奠定基础。方法:首先,我们对236份来自横断面研究的MDD患者和HC受试者的粪便样本,联合采用鸟枪法宏基因组测序和非靶向代谢组学技术,比较MDD患者（N=118）和健康对照（HC）（N=118）的肠道微生物结构及代谢功能差异。通过构建差异菌株及粪便代谢产物的共表达网络,明确它们之间的相互作用关系。借助KEGG数据库,探索与差异菌株密切关联的代谢通路,明确肠道微生物紊乱调控的潜在代谢机制。其次,我们共计纳入456名受试者（MDD,N=120;BD,N=165;HC,N=171）,将其分为男性亚组（MDD,N=43;BD,N=82;HC,N=71）和女性亚组（MDD,N=77;BD,N=83;HC,N=100）。采用16S r RNA基因测序方法比较受试者的菌群特征,明确紊乱的肠道微生物是否具有性别特异性。利用线性判别分析（LEf Se）,可视化展示MDD患者相比较BD患者和HC受试者的肠道微生物改变。其次,为了探索不同肠道菌群的潜在相关性,我们基于差异OTUs的相对丰度进行共表达分析,以构建不同性别的关键共表达网络。最后,通过随机森林模型筛选性别特异的微生物标志物,结合五重交叉验证方法验证生物标志物的鉴别诊断性能。结果:1、MDD和HC两组的微生物结构及其代谢特征显著不同。我们发现47种肠道细菌和50种粪便代谢物在两组间差异表达。相对于HC,MDD以拟杆菌属（Bacteroides）富集,以及布劳特氏菌属（Blautia）和真杆菌属（Eubacterium）的耗竭为特征。此外,MDD伴有16种粪便代谢物富集以及34种代谢物耗竭。功能富集分析发现,其主要与氨基酸、核苷酸、碳水化合物以及脂类代谢相关,以氨基酸代谢紊乱为主要特征。2、共表达分析发现,MDD患者肠道微生物组中拟杆菌和布劳特氏菌构成的共变簇与粪便的氨基酸代谢密切相关。这些显著改变的肠道微生物基因和粪便代谢物均富集于γ-氨基丁酸、苯丙氨酸和色氨酸代谢通路。3、通过对MDD的肠道微生物紊乱的性别特异性的探索,研究发现与第一部分的宏基因研究结果一致,抑郁症患者伴随肠道微生物的改变。我们发现男性和女性MDD患者均富集表达毛螺菌属,有趣的是女性MDD患者伴有拟杆菌属的富集,表现出性别特异性。4、通过随机森林模型,分别从男性亚组（5个差异表达的OTU）和女性亚组（11个差异表达的OTU）筛选出候选生物标志物。相较于BD患者,候选的微生物标志物均能够分别有效地鉴别出男性MDD患者（AUC=0.831）或者女性MDD患者（AUC=0.898）,表现出较高的疾病特异性。5、成功建立了候选菌株培养、富集的平台,及用于候选单菌移植的抗生素廓清肠道微生物组小鼠模型。结论:1.MDD患者伴有肠道微生物组结构及代谢功能的紊乱;肠道微生物源的氨基酸代谢紊乱是抑郁症肠道微生态系统紊乱的重要特征。2.MDD患者的微生物改变具有性别特异性。男性MDD患者富集表达毛螺菌属。女性MDD患者富集表达毛螺菌属和拟杆菌属。未来研究应进一步聚焦致病菌株,探索其介导的性别特异的“肠-脑”作用机制。3.MDD的肠道微生物标志物为开发客观的诊断方法,揭示MDD潜在新的发病机制提供新的思路。