题目：生物再生生命保障系统人体肠道微生物的变化及改善

空间飞行器、空间基地、舰船等空间狭小密闭，了解在这样特殊的生活环境中人体肠道菌群的变化，研究宿主饮食、心理水平、健康状态等变化与肠道菌群的关系有助于全面理解肠道菌群与宿主的因果关系，为建立改善乘员健康的措施机制提供重要依据。

生物再生生命保障系统是长时间远距离载人空间活动必须的技术，在这样的系统中，乘员的食物基本来自于系统内循环再生。这样的系统同样是密闭狭小的环境，在系统中人体肠道菌群的状况尚不清楚。本论文在北京航空航天大学建立的生物再生生命保障地基综合实验系统“月宫一号”进行105天密闭实验期间，对三名志愿者肠道微生物的动态变化开展了研究，采用平板活菌计数法、变性梯度凝胶电泳和Miseq高通量测序的方法对“月宫一号”三名志愿者在密闭实验期间不同时间阶段进行肠道菌群动态监测，分析肠道微生物和宿主饮食及心理变化的关系。

基于活菌计数法对“月宫一号”三名志愿者在密闭实验期间的肠道菌群分析结果发现，三名志愿者在密闭实验期间，与实验前和实验结束后相比，体内益生菌乳酸杆菌和双歧杆菌，致病菌肠球菌或条件致病菌大肠杆菌数量无显著差异。

基于DGGE的方法对“月宫一号”三名志愿者在密闭实验期间肠道菌群的研究发现，三名志愿者在密闭实验期间，肠道菌群结构较稳定。从实验前和实验结束后肠道菌群的DGGE图谱可以看出，实验前和实验结束后肠道菌群结构更相似，其相似性大于实验中期的肠道菌群结构。

基于高通量测序的方法对“月宫一号”三名志愿者在密闭实验期间的肠道菌群研究表明，三名志愿者的肠道菌群在门的水平上被鉴定划分为11个门的细菌，其中厚壁菌门 (Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)占菌群总数的99%。厚壁菌门与拟杆菌门的比值(F/B)可以反映人体肠道菌群构成，三名实验志愿者的F/B分别为1.513、1.853、和2.651，平均值为1.875。在属的水平上，三名志愿者在肠道内含量最高的三个属的细菌分别是Faecalibacterium（栖粪杆菌属，20.96%）、Prevotella（普氏菌属，14.62%）和Bacteroides（拟杆菌属，12.88%）。本研究中有14个OTU存在于所有样品中，经过鉴定，这些OTU分别属于Roseburia、Parabacteroides、Blautia、Faecalibacterium、Bacterioodes、Incertae_Sedis和Coprococcus。出现频率在90%以上的26个OTU的读长占到了测序总量的43%。出现频率最高的50个OTU的读长占到了测序总量的71.63%。人体肠道核心菌群数不多，但是它们在人体肠道中大量存在，而且不可替代。

密闭实验期间，在不改变能量摄入的前提下，调整了三名志愿者肉类的摄入量，研究发现，一定范围内，实验志愿者肉食摄入减少对厚壁菌门和拟杆菌门的丰度都有促进作用，并且对厚壁菌门细菌的促进作用大于对拟杆菌门细菌的促进作用，对实验志愿者肠道菌群的α-多样性和F/B影响不显著。饮食结构的改变可能增大了厚壁菌门细菌的代谢选择压力而获取非动物性能量。结合视频监控和心境状态量表（简式POMS）问卷调查对实验志愿者在密闭实验期间心理状态分析，结果提示，纷乱情绪和人体肠道菌群的关系呈现不同方向的变动可能和性别有关，也可能和实验对象在处理负面情绪时养成的生活习惯有关。本论文研究结果提示，适当调整肉类摄入量调整饮食结构和对心理进行积极的调节有利于促进肠道菌群结构的优化。