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目的:
功能性消化不良(Functional dyspepsia, FD)是一种广泛流行的胃肠道功能紊乱(Functional gastrointestinal disorders，FGIDs)，其发病机制尚不明确。越来越多的证据表明，FD是一种代谢性的疾病而且与肠道菌群有密切的关系，但是FD引起的肠道菌群改变与宿主内源性代谢物的变化之间的关系仍不明确。参苓白术散是治疗脾气虚型功能性消化不良的古方，有着良好的临床疗效，但是其对肠道菌群和宿主代谢的影响尚不明确，因此研究肠道菌群和宿主整体代谢之间的相互关系对探究参苓白术散的药理作用和探索FD的发生机制具有重要的意义。
方法:
1.FD相关生理生化指标检测
本文通过复合因素诱导建立FD大鼠模型，并给予不同剂量的参苓白术散进行干预。在造模后和药物干预后收集各组的血清、血浆和胸腺样品，造模前中后期、药物干预中后期的大鼠粪便和尿液样品。测定血清肌酸磷酸激酶(Creatine phosphokinase,CPK)活性，尿液D-木糖排泄率、血清胃泌素(Gastrin, GAS)及血浆胃动素(Motilin,MTL)含量。
2.基于NMR的参苓白术散干预对粪样与尿样代谢组的影响
采用基于NMR的代谢组学技术对粪样和尿样进行分析，探究大鼠代谢组在造模和药物干预过程中的变化。通过多元统计分析筛选差异代谢物。利用MetaboAnalyst和KEGG进行代谢通路分析，解释差异代谢物的生理意义。
3.基于高通量测序的肠道微生态分析
通过16SrRNA测序技术对参苓白术散干预后大鼠粪便DNA的V4区段进行测序，并通过多样性分析和LEfSe分析，探究参苓白术散干预后、自然恢复和正常大鼠肠道菌群的结构变化。通过PICRUSt功能分析其受影响的代谢通路，随后，用鸟枪测序的结果PICRUSt功能预测进行验证，并对肠道菌群的结构变化与宿主粪便和尿液的代谢水平变化进行关联性分析。16SrRNA基因测序和宏基因组测序中所有样品的基因序列已经被NCBISequenceReadArchive收录，序列登录号(Sequence Accession Numbers)为SRP145166。
结果:
1.生理生化指标分析结果提示造模后大鼠存在消化吸收功能障碍和胃肠道功能紊乱，经参苓白术散干预后胃肠道动力不足及吸收功能障碍有所改善，而且参苓白术散高剂量的恢复效果优于低剂量。
2.代谢组学分析结果表明，FD大鼠的三羧酸循环中间产物(柠檬酸、酮戊二酸、琥珀酸、苹果酸)、氨基酸(天冬氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸、精氨酸、谷氨酸)、核苷酸及其代谢产物(尿嘧啶、腺嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌吟)、肠道菌群宿主共代谢物(短链脂肪酸、氧化三甲胺、牛磺酸和亚牛磺酸)的含量发生显著下调，而葡萄糖、缬氨酸、苯丙氨酸、尿囊素、苯乙酸、马尿酸的含量上调。提示大鼠的能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和肠道菌群宿主共代谢都受到扰乱，而且在自然恢复后并没有得到纠正。经过参苓白术散干预后，造模引起的部分代谢紊乱得到纠正，而且高剂量参苓白术散的治疗效果优于低剂量。
3.16SrRNA基因测序结果表明，参苓白术散干预后的菌群结构比自然恢复后的菌群结构更接近于正常菌群。和正常组相比，恢复组中毛螺菌科、脱硫弧菌科和瘤胃球菌科的相对丰度下调，而螺杆菌科、脱铁杆菌科、普雷沃氏菌科、乳酸杆菌属、Mucispirillum和Akkermansia的相对丰度上调。而参苓白术散干预可调节造模后紊乱的肠道菌群，主要上调毛螺菌科、脱硫弧菌属、草酸杆菌属和双歧杆菌属的相对丰度，而下调肠球菌科、螺杆菌科、脱铁杆菌科、普雷沃氏菌属、乳酸杆菌属、Mucispirillum和Akkermansia的相对丰度。说明造模后大鼠经参苓白术散干预后可增加短链脂肪酸产生菌含量，改善供能情况，即可改善FD的胃肠动力不足症状，同时Akkermansia的-减少也能增加热量摄入。经参苓白术散干预后，益生菌双歧杆菌增加，致病菌肠球菌科和螺杆菌科减少，同时黏蛋白产生菌减少。
功能分析结果显示，与正常组相比，恢复组的致病机理过程通路明显上调，而丙酮酸代谢、赖氨酸代谢、丙酸代谢、脂肪酸生物合成、初级胆汁酸以及次级胆汁酸生物合成等代谢通路收到扰乱，说明恢复组的基础代谢发生了紊乱。而FD大鼠参苓白术散干预后，其相关指标均往正常组方向回调，说明紊乱的功能得到了一定的改善。
结论:
本文完善了药物干预后的“肠道菌群-宿主代谢”分析方法，发现功能性消化不良伴随着肠道菌群-宿主共代谢紊乱，而参苓白术散干预对FD的代谢紊乱和肠道菌群紊乱有一定恢复作用，为功能性消化不良的发生与发展机理研究提供了新思路，也为参苓白术散治疗功能性消化不良的作用机制提供了一定的理论基础。
功能性消化不良(Functional dyspepsia, FD)是一种广泛流行的胃肠道功能紊乱(Functional gastrointestinal disorders，FGIDs)，其发病机制尚不明确。越来越多的证据表明，FD是一种代谢性的疾病而且与肠道菌群有密切的关系，但是FD引起的肠道菌群改变与宿主内源性代谢物的变化之间的关系仍不明确。参苓白术散是治疗脾气虚型功能性消化不良的古方，有着良好的临床疗效，但是其对肠道菌群和宿主代谢的影响尚不明确，因此研究肠道菌群和宿主整体代谢之间的相互关系对探究参苓白术散的药理作用和探索FD的发生机制具有重要的意义。
方法:
1.FD相关生理生化指标检测
本文通过复合因素诱导建立FD大鼠模型，并给予不同剂量的参苓白术散进行干预。在造模后和药物干预后收集各组的血清、血浆和胸腺样品，造模前中后期、药物干预中后期的大鼠粪便和尿液样品。测定血清肌酸磷酸激酶(Creatine phosphokinase,CPK)活性，尿液D-木糖排泄率、血清胃泌素(Gastrin, GAS)及血浆胃动素(Motilin,MTL)含量。
2.基于NMR的参苓白术散干预对粪样与尿样代谢组的影响
采用基于NMR的代谢组学技术对粪样和尿样进行分析，探究大鼠代谢组在造模和药物干预过程中的变化。通过多元统计分析筛选差异代谢物。利用MetaboAnalyst和KEGG进行代谢通路分析，解释差异代谢物的生理意义。
3.基于高通量测序的肠道微生态分析
通过16SrRNA测序技术对参苓白术散干预后大鼠粪便DNA的V4区段进行测序，并通过多样性分析和LEfSe分析，探究参苓白术散干预后、自然恢复和正常大鼠肠道菌群的结构变化。通过PICRUSt功能分析其受影响的代谢通路，随后，用鸟枪测序的结果PICRUSt功能预测进行验证，并对肠道菌群的结构变化与宿主粪便和尿液的代谢水平变化进行关联性分析。16SrRNA基因测序和宏基因组测序中所有样品的基因序列已经被NCBISequenceReadArchive收录，序列登录号(Sequence Accession Numbers)为SRP145166。
结果:
1.生理生化指标分析结果提示造模后大鼠存在消化吸收功能障碍和胃肠道功能紊乱，经参苓白术散干预后胃肠道动力不足及吸收功能障碍有所改善，而且参苓白术散高剂量的恢复效果优于低剂量。
2.代谢组学分析结果表明，FD大鼠的三羧酸循环中间产物(柠檬酸、酮戊二酸、琥珀酸、苹果酸)、氨基酸(天冬氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、鸟氨酸、精氨酸、谷氨酸)、核苷酸及其代谢产物(尿嘧啶、腺嘌呤、黄嘌呤和次黄嘌吟)、肠道菌群宿主共代谢物(短链脂肪酸、氧化三甲胺、牛磺酸和亚牛磺酸)的含量发生显著下调，而葡萄糖、缬氨酸、苯丙氨酸、尿囊素、苯乙酸、马尿酸的含量上调。提示大鼠的能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和肠道菌群宿主共代谢都受到扰乱，而且在自然恢复后并没有得到纠正。经过参苓白术散干预后，造模引起的部分代谢紊乱得到纠正，而且高剂量参苓白术散的治疗效果优于低剂量。
3.16SrRNA基因测序结果表明，参苓白术散干预后的菌群结构比自然恢复后的菌群结构更接近于正常菌群。和正常组相比，恢复组中毛螺菌科、脱硫弧菌科和瘤胃球菌科的相对丰度下调，而螺杆菌科、脱铁杆菌科、普雷沃氏菌科、乳酸杆菌属、Mucispirillum和Akkermansia的相对丰度上调。而参苓白术散干预可调节造模后紊乱的肠道菌群，主要上调毛螺菌科、脱硫弧菌属、草酸杆菌属和双歧杆菌属的相对丰度，而下调肠球菌科、螺杆菌科、脱铁杆菌科、普雷沃氏菌属、乳酸杆菌属、Mucispirillum和Akkermansia的相对丰度。说明造模后大鼠经参苓白术散干预后可增加短链脂肪酸产生菌含量，改善供能情况，即可改善FD的胃肠动力不足症状，同时Akkermansia的-减少也能增加热量摄入。经参苓白术散干预后，益生菌双歧杆菌增加，致病菌肠球菌科和螺杆菌科减少，同时黏蛋白产生菌减少。
功能分析结果显示，与正常组相比，恢复组的致病机理过程通路明显上调，而丙酮酸代谢、赖氨酸代谢、丙酸代谢、脂肪酸生物合成、初级胆汁酸以及次级胆汁酸生物合成等代谢通路收到扰乱，说明恢复组的基础代谢发生了紊乱。而FD大鼠参苓白术散干预后，其相关指标均往正常组方向回调，说明紊乱的功能得到了一定的改善。
结论:
本文完善了药物干预后的“肠道菌群-宿主代谢”分析方法，发现功能性消化不良伴随着肠道菌群-宿主共代谢紊乱，而参苓白术散干预对FD的代谢紊乱和肠道菌群紊乱有一定恢复作用，为功能性消化不良的发生与发展机理研究提供了新思路，也为参苓白术散治疗功能性消化不良的作用机制提供了一定的理论基础。