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目的:癫痫是一种由于大脑内异常放电活动导致的神经系统常见病,目前仍有许多癫痫患者病因及致病机制未明。本研究从肠道菌群分析及脑脊液代谢组学两个方面探讨癫痫致病机制。肠道菌分析中以16S r DNA高通量测序在分子层面鉴定菌到属水平,统计与健康对照组的菌群构成丰度与种类差的差异。应用培养组学技术在体外培养分离肠道菌,其优势为可以鉴定菌到株水平。通过非靶向气相色谱与质谱联用方法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)探究癫痫患者与对照人群脑脊液中代谢物轮廓,寻找差异代谢物及代谢通路。方法:1、纳入2019年3月至9月在大连医科大学附属第一医院确诊的癫痫患者12例为疾病组(A组),14例健康人为对照组(C组),留取受试者粪便样本。一方面将样本接种于培养皿,同时将样本混入肉汤培养液后转入血培养瓶增菌,在需氧及厌氧条件培养分离、纯化菌株,应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Tine of Flight Mass Spectrometry,MALDI-TOF-MS)技术鉴定,最后比较组间各菌检出率。另一方面,基于Illumina Nova Seq PE250 16S r DNA检测平台对菌群测序,进行多样性分析,描述门、科、属水平物种分类及丰度,基于LEf Se分析及秩和检验统计方法寻找显著差异物种。2、纳入2019年4月至9月在医大一院确诊的癫痫患者23例为疾病组(ES组),无癫痫发作仅头痛或肢体麻木患者13例为对照组(NS组),留取脑脊液样本。采用非靶向GC-MS鉴定样本中代谢物,单维检验(t检验)与多维检验(OPLS-DA分析)结合的方式筛选显著差异代谢物,富集分析筛选差异代谢通路。结果:1、培养组学:癫痫疾病组及健康对照组皆以埃希菌属、克雷伯菌属、链球菌属等检出为主。大肠埃希氏菌在各样本中均有检出。癫痫组蜡样芽孢杆菌、产气荚膜梭菌检出率高;肺炎克雷伯氏菌、粪肠球菌检出率低。2、16S r DNA测序:两组肠道菌群Alpha多样性无明显差异(p>0.05),Beta多样性存在一定差异(R=0.018,p=0.267)。物种分类示门水平癫痫组厚壁菌门、拟杆菌门相对丰度升高,变形菌门、放线菌门、疣微菌门相对丰度降低;癫痫组拟杆菌科、毛螺菌科、韦荣球菌科相对丰度升高,肠杆菌科、普雷沃氏菌科相对丰度降低;癫痫组拟杆菌属、粪杆菌属、巨单胞菌属相对丰度升高,埃希氏菌属、普雷沃菌属相对丰度降低。LEf Se分析见癫痫组Coprobacter属与Anaeroglobus属显著降低(LDA SCORE>2)。秩和检验得到11个差异OTU,经物种注释后可知癫痫组中Butyricicoccus属、布劳特菌属、Paraprevotella属显著富集,梭菌属IV、Coprabacter属、埃希氏菌属相对丰度显著降低(p<0.05)。3、脑脊液代谢组学:36例脑脊液样本共得到146种代谢物。单维检验以p<0.05得到3种差异代谢物为甘氨酸2、α酮基异己酸1、木糖1;多维检验以VIP>1得到56种差异代谢物,其中VIP>1.5的差异代谢物为甘氨酸等共21种。同时满足p<0.05与VIP>1的差异代谢物共3种,即α酮基异己酸1、木糖1表达在癫痫组显著上调,甘氨酸2表达显著下调。根据3种差异代谢物得到8条差异代谢通路,综合考虑富集分析和拓扑分析,其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、乙醛酸和二元酸代谢、谷胱甘肽代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解、初级胆汁酸生物合成这5条代谢通路在两组间差异相对显著。结论:1、癫痫患者肠道菌群构成与健康人群存在差异,癫痫患者Coprobacter属、Anaeroglobus属、梭菌属IV、埃希氏菌属相对丰度显著降低,Butyricicoccus属、Paraprevotella属、布劳特菌属相对丰度显著升高。2、癫痫患者脑脊液代谢物与代谢通路与对照组存在差异,癫痫患者脑脊液中α酮基异己酸1、木糖1表达上调,甘氨酸2表达下调,由此引发5条代谢通路明显受到扰动。3、肠道菌群改变和中枢神经系统代谢异常均参与癫痫的发病。