肾移植是终末期肾病的最终治疗方案。近年来随着移植技术的进步和新型免疫抑制剂的使用，移植术后短期存活率有了显著提高。但是排斥反应及缺血再灌注损伤导致的移植物功能丧失、免疫抑制剂毒性仍然是威胁移植患者及器官长期存活的主要原因。众所周知，从发生免疫反应到出现临床症状，期间经历了代谢、器官结构和功能的各种改变。能否通过监测这些变化，从而在临床症状出现前(亚临床期)进行准确、快速、无创的诊断和及时干预，一直是移植领域想要解决的难题。代谢组学的出现为这类科学问题提供了多途径的研究视角和强大的技术支撑。利用代谢组学寻找肾移植潜在的生物标志物，不仅有利于揭示其病理机制，还为术后的早期诊断及预后提供科学基础。另外，近些年的研究发现，疾病状态下机体的肠道菌群也会发生巨大变化，同时肠道菌群与机体代谢之间存在密切的相互关系，这种相互影响形成了共代谢机制，对机体的生理健康有重要意义。因此，拟研究肾移植后患者肠道菌群的结构与宿主代谢表型之间的协同变化，找到其与健康人相比的特异性，并探索其在移植后的病理生理机制中的作用。
　　目的：利用代谢组学检测技术和16s测序技术研究移植患者代谢物水平的差异和肠道菌群结构的改变，并探究二者的相关性。找出关键的菌种和代谢物，通过代谢通路富集分析和菌群功能注释，揭示肠道菌群参与肾移植患者代谢的病理生理机制。
　　方法：本研究从中国人民解放军联勤保障部队第九二四医院招募28名肾移植患者及30名健康人，采集患者同一天的血清和粪便样本，使用超高效液相色谱-四级杆-轨道阱高分辨质谱（UPLC-QE-MS）联用技术对血清和粪便种代谢物进行鉴定，使用Illumina MiSeq技术对粪便微生物16S rDNA基因的V3-V4区进行全面分析，探索肠道微生物结构。通过一系列的质控和数据预处理得到高质量的检测数据，根据多元统计分析筛选差异代谢物和差异菌群，并根据KEGG数据库对代谢物和微生物进行功能注释，分析代谢和微生物水平的变化对机体的影响。进一步根据相关性分析研究机体与肠道菌群的共代谢模式，以及与临床表型的相关性，分析对移植后机体病理生理机制影响较大的代谢物与肠道菌群，及其相互作用。
　　结果：（1）厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）在健康人和移植患者中的丰度之和均超过97%，而变形菌门和拟杆菌门的相对丰度在移植患者种发生较大变化。并在属水平上找到了10个显著差异的菌种可作为潜在的生物标志物。
　　（2）在血清中鉴定到127个显著差异的代谢物（47个在移植组中下调，80个上调），在粪便中鉴定到143个显著差异的代谢物（59个在移植组中下调，84个上调）。
　　（3）在移植组中发现微生物群落的碳水化合物代谢，脂质代谢，异源生物的生物降解和代谢，其他氨基酸的代谢，膜转运和信号转导增强，而辅酶和维生素的代谢，氨基酸代谢，细胞运动和翻译减弱。
　　（4）粪便中变化较大的代谢通路是氨酰tRNA的生物合成、苯丙氨酸代谢、组氨酸代谢等，血清中除了以上代谢通路变化较大外，还包括赖氨酸降解、天冬氨酸代谢等氨基酸代谢。
　　（5）相关性分析显示，在移植患者中，肠球菌（Enterococcus）和瘤胃球菌（[Ruminococcus]_torques_group）对机体代谢的影响范围增加。
　　（6）加权共表达网络分析将127个血清代谢物按照相似的表达模式划分为8个模块，其中两个模块下共计42个代谢物与临床上肌酐、尿酸、尿素氮显著相关（p＜0.05,r＞0.6）。涉及到氨酰tRNA合成、色氨酸代谢、苯丙氨酸代谢等氨基酸代谢。
　　结论：（1）基于多元统计分析，肾移植患者无论是在血清代谢组、粪便代谢组还是肠道微生物组都与健康人显著不同。
　　（2）氨基酸及衍生物、多肽、碳水化合、脂肪酸、磷脂及其他类脂质分子是肾移植患者显著变化的差异代谢物。
　　（3）在肾移植患者中，机会致病菌大量增加，而肠道益生菌的丰度则出现下降，揭示肠道菌群结构异常。
　　（4）KEGG通路分析显示，肾移植患者氨基酸代谢整体异常、能量代谢发生改变，这与肠道菌群功能类似，说明肠道菌群对机体代谢可能存在调控作用。
　　（5）统计学分析表明，移植患者中肠道微生物与代谢物的相互关系较健康人群更为密切，这种差异可能是由肠球菌和瘤胃球菌引导的。肾移植患者具有独特的肠道微生物与代谢物相互作用网络。
　　（6）通过加权共表达网络模型确定了与肾功能相关的42个代谢物，涉及氨酰tRNA的生物合成、苯丙氨酸代谢等氨基酸代谢，并与肠球菌等差异菌群显著相关，提示异常的肠道菌群结构可能加重肾脏不良代谢。