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第一章基于多模态MRI的双相障碍患者脑影像学改变目的:利用基于体素的形态学测量方法（voxel based morphometry,VBM）探究双相障碍患者（bipolar disorder,BD）脑结构改变,利用低频振荡振幅（amplitude of low frequency fluctuations,ALFF）和功能连接（functional connectivity,FC）探究BD患者脑局部功能活动改变与功能连接改变,为BD患者的早期识别和干预提供理论依据。材料与方法:采用三维大脑容积成像（3D-BRAVO）采集全脑结构像数据,采用静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-f MRI）对42例BD患者及33例健康对照（Healthy control,HC）组扫描。应用matlab平台上基于SPM12的VBM软件包进行预处理,预处理后的图像被分割为灰质、白质和脑脊液,其中灰质图像用于体素水平的统计分析。对功能数据进行预处理,并计算常规频段（0.01-0.1Hz）的ALFF值,采用双样本t检验进行组间常规频段ALFF比较,将组间ALFF存在统计学差异的脑区存为掩模,计算掩模与全脑其他体素时间序列的相关矩阵得到该脑区与全脑其他体素的FC,将组间灰质体积（gray matter volume,GMV）、ALFF和FC差异存在统计学意义的脑区的时间序列与患者临床信息进行偏相关分析。结果:1、与HC组比较,患者组左侧小脑后叶、左侧额中回、左侧颞上回、左侧顶下小叶及右侧额中回、右侧尾状核、右侧岛叶、右侧枕中回GMV值较HC组减低。2、患者组常规频段双侧壳核的ALFF值增高。3、右侧壳核与左侧壳核功能连接增高,左侧壳核与左侧壳核、左侧岛叶功能连接增高。4、患者组左侧额中回GMV减低值与HAMA、HAMD评分呈负相关,与YMRS评分呈正相关。右侧岛叶GMV值减低与24-HAMD评分呈负相关、与YMRS评分呈正相关。左侧顶下小叶GMV值减低与HAMD评分呈负相关（P＜0.05）。ALFF值与其临床信息未见显著相关性（P＞0.05）。患者组右侧壳核-左侧壳核FC值增高与HAMA评分呈负相关。结论:1、本研究结果表明:BD组差异GMV脑区主要来源于小脑、边缘系统及多模脑区灰质体积的差异,这提示我们小脑、边缘系统和多模脑区参与了BD的病理生理学的结构基础;2、BD患者壳核局部功能活动异常;且壳核内部、壳核与岛叶之间功能连接异常,提示了BD患者突显网络内部功能活动及连接的破坏;3、岛叶为BD结构、功能改变的共同基础,在BD发病病理生理机制中起到重要作用。第二章双相障碍患者脑影像学改变与肠道菌群多样性和相对丰度及基因功能通路的相关性研究目的:我们拟采用16S r RNA测序方法比较BD患者与HC肠道菌群微生态结构差异及肠道菌群失调特征,为下一步研究神经影像学与肠道菌群水平相关性方面的研究建立基础,进一步揭示肠道菌群在双相障碍发病中的作用机制。材料与方法:纳入BD患者42例（病例组）,HC组33名（对照组）。收集所有受试者粪便标本提取基因组DNA进行PCR技术及生物信息学分析。应用16S r RNA测序技术获得组间肠道菌群多样性。使用QIIME软件计算各组物种Alpha多样性的指数;通过LEf Se软件应用线性判别分析方法（linear discriminant analysis,LDA）进行组间差异物种筛选。基于在线PICRUSt的分析预测正常人群与BD患者的肠道菌群在不同的KEGG信号通路上基因的表达水平。将组间差异菌群多样性、丰度、信号通路与患者临床信息和脑影像学改变进行偏相关分析。结果:1、病例组肠道菌群的物种α多样性、β多样性较对照组高。2、病例组与对照组组间比较:病例组在放线菌门、厚壁菌门、互养菌门及TM7相对丰度均较对照组高;而在拟杆菌门的相对丰度较对照组低。3、与对照组有差异的菌群功能通路中,BD组较对照组表达较高的5种通路为色氨酸代谢、赖氨酸降解、丙酸代谢、脂肪酸代谢、抗坏血酸和醛酸代谢通路,D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢通路为BD组较对照组表达较低。4、α多样性指数与其临床信息未见显著相关性（P＞0.05）。在门水平上,菌群相对丰度与其临床信息未见显著相关性（P＞0.05）。在科水平上,脱硫弧菌与发作次数、YMRS评分呈负相关,肠杆菌与YMRS评分呈负相关（P＜0.05）。在属水平上,嗜胆菌属丰度与发作次数、YMRS评分呈负相关,埃希氏杆菌属丰度与YMRS呈负相关,萨特氏菌属丰度与发作次数呈正相关（P＜0.05）。D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢通路与本次病程、YMRS评分呈正相关,抗坏血酸和醛酸代谢通路与YMRS评分呈负相关（P＜0.05）。5、BD患者α多样性香浓指数与左侧额中回GMV减低呈正相关。BD组左侧小脑后叶GMV值减低与脱硫弧菌科相对丰度呈负相关。左侧额中回GMV值减低与厚壁菌门、艰难杆菌科、瘤胃球菌属相对丰度呈正相关。右侧额中回GMV值减低与瘤胃球菌属相对丰度呈正相关。右侧尾状核、右侧枕中回GMV值减低与艰难杆菌科相对丰度呈正相关。右侧岛叶GMV值减低与脱硫弧菌科、放线菌科、放线菌属、嗜胆菌属相对丰度呈负相关,与毛螺菌属相对丰度呈正相关。左侧颞上回GMV值减低与放线菌属、嗜胆菌属相对丰度呈负相关,与罗氏弧菌属相对丰度呈正相关。BD组双侧壳核ALFF值与巴氏德菌科相对丰度呈正相关。BD组右侧壳核-左侧壳核FC值与肠杆菌科、巴氏德菌科相对丰度正呈相关。BD组右侧壳核-左侧壳核FC值与色氨酸代谢通路、赖氨酸降解呈正相关。以上比较均为P＜0.05。结论:1、BD患者肠道菌群多样性、丰度、代谢功能通路上与对照组存在差异,主要体现在厚壁菌门、变形杆菌科、属水平,这表明BD患者厚壁菌门、变形杆菌科、属相对丰度和色氨酸、赖氨酸代谢通路的改变可能影响BD的发病;2、BD患者VBM值、ALFF值以及FC值与菌群多样性香浓指数、肠道菌群相对丰度计数、代谢通路均存在一定的相关性,提示肠道菌群及相关代谢上调或下降对神经元结构、功能自发活动水平有影响,进一步印证岛叶结构以及壳核、岛叶等脑区的自发神经元活动参与到BD的病理生理过程当中。