背景：　　运动与人体健康息息相关，人们通过长期适度运动进行形体塑造、增强体质、缓解压力，从而提高生活质量。长期保持运动的生活方式能够使人体内包括免疫、代谢和微生物-肠-脑轴等多系统产生广泛的分子和生理适应变化，以此增强机体抗炎、代谢能力并有利于提高中枢神经系统功能。相反，“静坐少动（sedentary）”的生活方式是当今慢性疾病发生的危险因素之一，与肥胖、糖尿病和心血管疾病的发生密切相关。　　近期的研究证据显示肠道菌群与宿主间存在着大量生理和病理学上的相互作用关系。肠道微生态失调在代谢及肥胖相关疾病、炎症性疾病、神经系统发育障碍的生理异常等疾病中扮演着重要角色。当前，国际上就肠道菌群对宿主运动功能影响方面的研究已比较广泛，并对其中发挥主要效应的肠道细菌及其代谢产物进行了深入的作用机制研究，但运动对人体肠道菌群影响的研究还多限于菌群构成层面。本研究通过联合肠道菌群结构及其代谢产物探讨运动对人体肠道微生态的影响，初步分析了运动通过肠道菌群影响人体健康的作用机制。　　目的：　　研究长期保持低强度跑步运动对人体肠道菌群构成和功能的影响。　　方法：　　1. 研究对象　　招募年龄、身体质量指数（Body Mass Index, BMI）和近一个月饮食结构类似的志愿者40名，分为运动组（Exersise, n=20）和少动组（Sedentary,n=20）。其中运动组志愿者持续低强度（配速8-9 km/h，距离5-10 km）跑步运动1年以上，平均每周跑步至少3次，每月跑步距离总量60-100 km。少动组志愿者日常上下班以开车为主，工作为伏案工作。研究对象排除标准：罹患胃肠道疾病、自身免疫性疾病，介入性手术治疗史和近半年内使用过抗生素。　　2.肠道菌群16S rRNA基因扩增子测序及生物信息分析　　收集志愿者粪便样本并提取样本中的总DNA，利用基于Illumina HiSeq平台对其中细菌16S rRNA基因的V3-V4可变区基因扩增并高通量测序。原始数据进行拼接和质控，得到clean reads，再进行嵌合体过滤，得到可用于后续分析的高质量reads。对所有高质量 reads 进行聚类，以 97%的一致性（ Identity ）将序列聚类成为可操作分类单元（Operational Taxonomic Units，OTUs），然后对OTUs的代表序列进行物种注释。选用Welch’s T检验、GraPHlAn、LEfSe、Anosim，和PICRUSt等统计分析方法分析运动组和少动组人群的肠道菌群进行差异显著性统计分析和功能预测。　　3.代谢组学研究及数据分析　　为考察长期低强度跑步运动对肠道内环境的影响，利用快速液相色谱飞行时间串联质谱联用技术（LC-Q/TOF-MS平台）检测粪便中的小分子代谢物。利用Mass Profiler软件（Agilent公司）对获得的数据进行预处理，获得保留时间（Retention time，RT）、荷质比（m/z）、观察量（样本）和峰强等数据。将编辑后的数据矩阵导入SIMCA-P 13.0软件进行多元统计分析。　　结果：　　1.所有样本的16S rRNA扩增子测序数据按照最小样本序列数进行抽平，一共获得806个物种分类，其中包括21个门水平物种，33个纲水平物种，70个目水平物种，122个科水平物种，316个属水平物种和516个种水平物种。　　2.α多样性分析显示少动组的物种多样性显著高于运动组，但是物种的均匀度显著低于运动组。运动组和少动组肠道菌群的优势菌种未发生显著性差异，丰度最大的是厚壁菌门（Firmicutes），在运动组和少动组中的丰度分别为76%和71%，另外3种相对丰度较大的优势菌种分别是拟杆菌门（Bacteroidetes），变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）。　　3.科水平的差异物种分析显示，运动组中毛螺菌科（Lachnospiraceae）和拟杆菌科（Bacteroidaceae）的丰度显著高于少动组（p =2.5627e-7，p=0.0001784），普雷沃氏菌科（Prevotellaceae）和韦荣氏球菌科（Veillonellaceae）的丰度显著低于少动组（p=0.00000346，p =0.00001741）。在种水平上，三株可培养的菌株在运动组中丰度显著增加，分别为瘤胃球菌属的Ruminococcus_sp.5_1_39BFAA，双歧杆菌属的 Bifidobacterium_adolescentis 以及丁酸产盐菌属的Anaerostipes_hadrus。　　4.LefSe软件分析结果显示梭菌目（clostridia）可以作为运动组的生物标志物；而普氏菌科（prevotellaceae）则可作为少动组的生物标志物。通过PICRUSt预测肠道菌群功能发现运动与少动组之间共有 21 条差异通路，肠道菌群的代谢通路差异主要集中在磷酸转移酶系统（Phosphotransferase system，PTS）和脂类代谢（Fatty acid biosynthesis）。　　5.基于LC-Q/TOF-MS平台检测在正模式下获得到1206个Features，负模式下获得1340 个Features。结合统计学分析，得到 20 种差异性代谢物，相对于少动组，运动组中有11种小分子代谢物上调，9种代谢物下调。对其参与的代谢通路进行分析显示，这20种代谢产物一共涉及12种KEGG代谢通路，其中涉及最多的代谢通路是糖代谢、氨基酸代谢和胆汁酸代谢。　　结论：　　1.16S rRNA测序结果分析发现：长期低强度跑步运动对人体肠道菌群的核心结构未产生显著的影响，对肠道菌群所起的作用属于微调节作用。保持低强度跑步运动习惯的人群拥有较低丰度的普雷沃氏菌科和韦荣氏球菌科，而毛螺菌科和拟杆菌科丰度增高。运动组与少动组之间存在的差异性肠道细菌在既往研究中与人体健康密切相关，这表明长期低强度跑步运动能够对肠道菌群结构的调整：增加健康菌，抑制有害菌。　　2.代谢组学分析发现：长期低强度跑步运动和少动人群间存在差异性代谢产物，肠道菌群可能通过磷酸转移酶系统增强对碳水化合物的转运与代谢作用；同时，由于低强度跑步运动持续时间长且强度小，机体利用脂肪氧化供能的比例大，结合代谢产物中的胆汁酸类代谢产物降低，进一步说明了通过跑步运动能够增强脂类物质在体内的生物转化，进而对人体健康产生积极的影响。