现代人的饮食习惯倾向于高脂高糖,高脂血症和脂肪肝成为常见的健康问题,且已有研究提示人体血脂及心血管系统疾病与饮用水的硬度和矿物质含量密切相关。本研究选择Sprague-Dawley大鼠,经过短期和长期的高脂饮食建立高脂血症和脂肪肝大鼠模型,拟通过不同钙、镁离子含量的饮用水对高脂饮食大鼠血脂代谢等生理指标和肠道菌群的影响研究,探讨饮用水中钙、镁离子在高脂饮食大鼠血脂代谢中的作用机制,为人群饮水健康管理以及血脂代谢紊乱的预防提供理论依据。高脂血症大鼠模型（短期高脂饮食模型）实验将56只大鼠随机分为7组:空白对照组大鼠给予自来水和普通饲料喂养;其余6组为高脂血症模型组,分为自来水对照组、纯净水组、矿泉水组、加钙水组、加镁水组和加钙加镁水组,大鼠分别给予自来水、纯净水、矿泉水、加钙水、加镁水、加钙加镁水喂养,且自由取食高脂饲料。实验中使用的矿泉水的钙离子浓度50 mg/L、镁离子浓度50 mg/L,在其基础上配制成钙离子浓度150 mg/L、镁离子浓度50 mg/L的加钙水;钙离子浓度50 mg/L、镁离子浓度150 mg/L的加镁水;钙离子浓度150 mg/L、镁离子浓度150 mg/L的加钙加镁水。实验周期为40天,在第0、7、14、21天采集大鼠尾静脉血,检测血生化指标。第40天时麻醉大鼠处死,采集大鼠腹主动脉血用于检测血生化指标,采集大鼠肝脏和回肠组织用于HE染色、肝脏油红染色,部分组织匀浆后检测相关生化指标。在多个时间点采集大鼠的粪便样本,利用16S r RNA高通量测序技术分析第0、14、39天的大鼠粪便样品,利用非靶向代谢组学技术分析第14、39天的大鼠粪便样品。并对生化指标、肠道菌群、肠道差异代谢物作综合的生物信息学分析。为了进一步验证饮用水中钙、镁离子对高脂饮食大鼠的长期作用效应,我们建立了脂肪肝大鼠模型（长期高脂饮食模型）,该实验将56只大鼠按照与高脂血症模型实验相同的方案进行分组和饮食饮水管理。实验周期至3个月,第91天麻醉大鼠处死,采集大鼠腹主动脉血用于检测血生化指标,采集大鼠肝脏和回肠组织用于HE染色、肝脏油红染色及相关生化指标检测。短期高脂饮食模型显示,高脂饮食的各组大鼠体重上升更快,在第21天时高脂饮食大鼠尾静脉血血清中甘油三酯（TG）、总胆固醇（CHO）、低密度脂蛋白（LDL）均上升,表明高脂饮食的SD大鼠出现形成高脂血症的趋势,其中饮用纯净水组大鼠血脂指标的差异具有显著性,说明高脂饮食导致的高脂血症大鼠造模成功。但是,不同饮用水致大鼠个体血脂升高程度不同,饮用纯净水的高脂饮食大鼠形成高脂血症的时间最短,该组甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白（HDL）指标均显著高于空白对照组（p＜0.05）。第40天的腹主动脉血、肝肠组织生化指标的结果,加镁水组大鼠的各项肝功能血生化指标（TP、ALB、ALT、AST、ALP）与空白对照组最为接近。长期高脂饮食模型显示,相对于空白对照组,高脂饮食各组大鼠第91天腹主动脉血血清中的CHO和HDL显著升高,符合高胆固醇血症的特征,而加镁水组大鼠血清中TG水平显著下降。在肝脏组织中,饮用矿泉水组和加钙加镁水组大鼠的游离脂肪酸水平显著低于空白对照组,加镁水组大鼠的各项代谢调控因子水平（脂质代谢调控因子和糖代谢调控因子）与空白对照组接近,HE染色和油红染色结果也体现出加镁水组大鼠肝脏组织中存在更少脂肪滴。在大鼠高脂饮食的条件下,饮用加镁水对大鼠机体具有一定的保护作用。16S r RNA高通量测序分析了高脂饮食大鼠肠道菌群的变化,在肠道菌群门水平上,高脂饮食的纯净水组大鼠肠道变形菌门相对丰度升高明显、拟杆菌门相对丰度下降,而加镁水组大鼠肠道内变形菌门丰度相对稳定。在肠道菌群属水平上,高脂饮食组大鼠肠道毛螺旋菌科丰度具有随时间变化的特征,如:高脂饮食且饮用加镁水、饮用加镁加钙水组样本中毛螺旋菌科的相对丰度在第14天降低后,第39天又有所提高。16S r RNA高通量测序分析结果说明了高脂饮食和不同钙镁离子饮用水对肠道菌群的优势组成成分、多样性等的扰动和影响。非靶向代谢组方法分析并筛选出组间表达量差异显著的大鼠肠道代谢物,得到29个可能与加镁水组钙、镁离子作用有关的代谢物,包括多巴醌、吡哆胺、熊果酸等代谢物,涉及维生素B6代谢、色氨酸代谢、酪氨酸代谢、β-丙氨酸代谢等代谢通路。进一步的生物信息学分析得出了加镁水组大鼠肝脏、回肠组织中代谢调控因子水平与肠道特定菌属、代谢物的关联性,提示了加镁饮用水通过影响肠道菌群和代谢组,调控肝脏中载脂蛋白等因子,进而减轻高脂饮食造成的大鼠血脂代谢异常的潜在机制。