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研究目的高脂血症（Hyperlipidemia）是一种由于人体内脂质代谢紊乱导致脂质水平异常的代谢性疾病,主要表现为TC、TG和LDL-C水平升高,HDL-C水平降低。其患者患心血管疾病的风险大约是总胆固醇水平正常的人的两倍,也会增加冠心病和动脉粥样硬化疾病的风险。本研究通过临床病例,对16S rDNA V3-V4区进行二代测序,并从中挑选人口学特征趋于一致的样本进行宏基因组测序,利用生物信息分析技术,探索与高脂血症相关的肠道菌群。研究方法收集高脂血症和非高脂血症志愿者的粪便样本,对扩增子样本的16S rDNA V3-V4 可变区进行 PCR 扩增,采用 Illumina HiSeq2500 进行高通量测序;利用QIIME2平台进行原始数据处理,生成ASV表;利用IPTW校正混杂因素,并对ASV表进行加权处理;利用QIIME2 ANCOM进行差异分析,并与高脂血症的临床指标进行相关性分析,利用Tax4Fun进行功能预测。对宏基因组样本进行宏基因组测序分析,提取基因组DNA并打断等,采用Illumina HiSeq2500进行高通量测序,基于KEGG功能注释表,利用STAMP进行差异分析。研究结果本研究共收集132例志愿者粪便样本,其中高脂血症（case组）样本94例,非高脂血症（control组）样本38例。利用IPTW法估计倾向性评分、计算IPTW权重、进行均衡性诊断,对ASV表进行加权处理,可有效减少多组观察性数据间的混杂偏倚,并充分利用样本数据。利用QIIME2 dada2插件对原始数据进行去噪生成ASV表,共得到6559个ASV,物种注释共鉴定拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）等17个门,拟杆菌属（Bacteroides）、Prevotella9、毛螺菌属（Lachnospira）、双歧杆菌属（Bifidobarcteirium）、瘤胃菌球属（Ruminococcus）等 212 个属。差异分析:利用QIIME2ANCOM,在case组和control组共找到7 个差异 ASVs（ASV232、ASV63、ASV173、ASV46、ASV393、ASV283、ASV41）,属于放线菌门（Actinobacteria）的双歧杆菌属（Bifidobacterium）,厚壁菌门（Firmicutes）的粪杆菌属（Faecalibacterium）和Ruminococcaceae UCG-013属,拟杆菌门（Bacteroidetes）的拟杆菌属（Bacteroides）;在TG组和非TG组中,只有一个差异ASV（ASV422）,属于厚壁菌门（Firmicutes）的毛螺菌科,在HDL-C组和非HDL-C组中,共有18个差异ASVs,属于拟杆菌门（Bacteroidetes）的拟杆菌属（Bacteroides）,厚壁菌门（Firmicutes）的 Agathobacter 属、Subdoligranulum 属、Lachnoclostridium属、Lachnospiraceae-UCG-010属,以及厚壁菌门（Firmicutes）的 Lachnospiraceae 科、Verrucomicrobiaceae 科。相关性分析:根据差异菌的丰度及高脂血症的临床指标进行相关性分析,热图展示结果表明大部分差异菌与TG、CHO、LDLC呈负相关,与HDLC呈正相关,但相关性较小。功能预测:基于KEGG数据库对菌群进行功能预测分析,在KO1水平上,代谢所占的相对丰度较高。在KO2水平上共鉴定到41个KEGG通路,其中Carbohydrate metabolism通路所占的相对丰度较高,在case组高于control组,但无统计学意义差异,其次是Amino acid metabolism通路,但case组低于control组,也无显著差异。在KO3水平上共鉴定到275个KEGG通路,ABC transporters所占的相对丰度最高,case 组低于 control 组,其次是 Two-component system,case组高于control组。宏基因组测序分析:从132例16S rDNA测序样本中挑选人口学特征趋于一致的19例样本,其中高脂血症（case）组8例,非高脂血症（control）组1 1例,测序数据进行质控、拼接组装、构建非冗余基因集,基于KEGG数据库注释得到KEGG功能组成表。KEGG第一层级功能组成中Metabolism丰度最高,其次是Geneetic Information Processing,第三是Environmental Information Processing。KEGG第二层级功能组成中,共注释到39个通路,其中Nucleotide metabolism 排名第一,其次是 Global and overview maps,第三是Membrane transport。KEGG第三层级功能组成,共有204个通路,丰度最高的为 Biosynthesis of amino acids,其次是 Carbon metabolism。第三是 ABC transporters,后三位是 Purine metabolism、Pyrimidine metabolism、Ribosome。通过Stamp差异分析,KEGG第二层级上得到1个差异通路,Cell motility,注释到第三层级上有以下三条通路,Bacterial chemotaxis、Flagellar assembly 和 Regulation of actin cytoskeleton。其中 Bacterial chemotaxis、Flagellar assembly在第三层级中是有显著差异的。在KEGG第三层级上得到差异通路为Starch and sucrose metabolism、Bacterial chemotaxis、Selenocompound metabolism、Diterpenoid biosynthesis、Flagellar assembly、C5-Branched dibasic acid metabolism、Phenylalanine metabolism。研究结论通过对高脂血症与非高脂血症人群之间肠道菌群的研究,表明高脂血症患者与非高脂血症人群之间的肠道菌群存在差异。利用ANCOM分析得到与之相关的差异菌群,8个属Bifidobacterium、Faecalibacterium、Bacteroides、RuminococcaceaeUCG-013、Agathobacter、Subdoligranulum、Lachnoclostridium、LachnospiraceaeUCG-010,2 个科 Lachnospiraceae、Verrucomicrobiaceae。KEGG第二层级上得到1个差异通路Cell motility,注释到第三层级上有以下三条通路,Bacterial chemotaxis、Flagellar assembly 和Regulation of actin cytoskeleton。其中 Bacterial chemotaxis、Flagellar assembly在第三层级中是有显著差异的。在KEGG第三层级上得到差异通路还有 Starch and sucrose metabolism、Selenocompound metabolism、Diterpenoid biosynthesis、C5-Branched dibasic acid metabolism、Phenylalanine metabolism。Starch and sucrose metabolism和 C5-Branched dibasic acid metabolism 属于 Carbohydrate metabolism;Selenocompound metabolism 属于 Metabolism of other amino acids;Phenylalanine metabolism 属于 Amino acid metabolism;Diterpenoid biosynthesis 属于 Metabolism of terpenoids and polyketides,这五个差异通路均属于代谢这一大类。综上所述,高脂血症患者与非高脂血症人群肠道菌群组成存在差异,上述的8个属,2个科为主要的差异菌;在功能层面上,有7个差异的代谢通路。可为后续基于肠道倡导菌群的高脂血症研究提供参考。