炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是一种是以消化道慢性炎症为特征的疾病，其发病机制尚未完全阐明。目前研究认为，宿主分泌的抗菌肽能维持肠道菌群的稳定，其异常将导致肠道菌群紊乱，进而参与IBD的发生发展，但对抗菌肽及其作用机制的了解不够全面深入。血管生成素(angiogenin，ANG)是一种在结直肠组织中高表达的分泌型核糖核酸酶，具有抗菌活性，但它是否能通过影响肠道菌群而调节IBD进程尚不清楚。为此，本学位论文以ANG为研究对象，结合小鼠肠炎模型和临床样本，运用微生物学、分子细胞生物学和生物信息学等方法，全面和系统地研究ANG在IBD发生发展中的作用和机制。
　　首先，我们建立了ANG和IBD之间的相关性。通过比较IBD患者和健康志愿者粪便中ANG含量，本论文发现该蛋白质在IBD患者粪便中显著下降；同时，Ang1基因缺失(Ang1-/-)会加重DSS诱导的小鼠肠炎症状，包括体重丢失增多、疾病活动指数增高、肠道长度更短、肠道上皮破坏更严重、炎性因子表达显著升高等。上述结果说明ANG具有抑制IBD发生发展的作用。
　　进一步，我们阐明了ANG通过调控肠道菌群而抑制IBD的机制。利用16SrDNA扩增子高通量测序方法，本论文比较了野生型(WT)小鼠和Ang1-/-小鼠肠道菌群的差异。研究结果显示，Ang1-/-小鼠肠道菌群发生了显著变化，其中α-变形菌纲增多，而毛螺菌科显著减少；在此基础上，通过肠道菌群干预实验结合3种不同的小鼠肠炎模型，我们发现肠道菌群清除后两种基因型的小鼠肠炎发病程度没有显著性差异，而采用同笼饲养和粪菌移植两种不同方法将Ang1-/-小鼠肠道菌群转移给WT小鼠均能显著加重其肠炎症状，说明ANG通过维持肠道菌群稳态而抑制IBD发病。为了找到与肠炎发病相关的菌株，我们通过筛选和鉴定，发现属于α-变形菌纲的缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)和少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)在Ang1-/-小鼠粪便中丰度显著增加；而属于毛螺菌科的Anaerostipessp.和Blautiasp.则显著减少。在此基础上，本论文通过灌胃的方式探索这些菌种与小鼠肠炎的关系，结果显示α-变形菌纲的两个菌种增多导致WT小鼠肠炎加重；而给Ang1-/-小鼠补充毛螺菌科的菌种则能减轻肠炎。进一步，通过WT和Ang1-/-小鼠粪便中丁酸含量检测实验及Ang1-/-小鼠丁酸盐补充实验，我们发现Ang1-/-小鼠粪便中丁酸浓度显著降低，而补充丁酸钠则显著改善肠炎症状。上述结果说明ANG可通过调控肠道α-变形菌纲和毛螺菌科丰度维持肠道丁酸含量而抑制IBD的发生。
　　接下来，我们探索了ANG对肠道菌群的调控机制。本论文通过体外抗菌实验，发现ANG对缺陷短波单胞菌和少动鞘氨醇单胞菌的杀伤效果显著，而对Anaerostipessp.和Blautiasp.的杀伤效果较弱；碘化丙啶染色和扫描电镜结果显示，ANG通过破坏细胞膜而杀伤缺陷短波单胞菌和少动鞘氨醇单胞菌。进一步，体外培养实验显示，α-变形菌纲菌种与毛螺菌科菌种之间存在相互抑制关系。上述实验说明，ANG通过直接破坏敏感菌的细胞膜而抑制α-变形菌纲生长，进而促进毛螺菌科细菌的生长。
　　最后，我们探索了ANG及其相关菌群在IBD防治中的临床意义。通过灌胃给Ang1-/-小鼠肠道补充ANG1重组蛋白后，Ang1-/-小鼠肠道菌群中α-变形菌纲显著减少，而毛螺菌科丰度升高；在DSS诱导肠炎模型中，补充ANG1重组蛋白后肠炎的发病程度得到了显著缓解。以上结果提示ANG具有调节肠道菌群缓解IBD发病的功能。此外，本论文通过比较IBD患者和健康志愿者粪便菌群差异，发现IBD患者粪便中α-变形菌纲细菌(缺陷短波单胞菌和少动鞘氨醇单胞菌)含量显著增加，而毛螺菌科细菌(Anaerostipessp.和Blautiasp.)含量显著减少。与此一致，IBD患者粪便中的ANG含量也显著低于健康志愿者。因此，粪便中ANG以及上述α-变形菌纲及下属2个菌种和毛螺菌科及下属2个菌种可作为IBD临床诊断的生物标志物。
　　综上所述，本学位论文研究证明：ANG可通过平衡肠道α-变形菌纲和毛螺菌科的丰度而减轻IBD的发病程度，ANG本身可能是IBD治疗的药物，其相关菌群是IBD潜在的治疗靶点和诊断标志物。