В работе представлены результаты изучения в условиях экспериментального дисбиоза, обусловленного применением антибиотика широкого спектра действия, корреляционных взаимосвязей как среди количественных показателей микробиоценоза толстой кишки, так и в совокупности с биохимическими показателями колоноцитов в норме, а также в условиях коррекции. Определено взаимное варьирование количественного состава микроорганизмов в муциновом слое толстой кишки, активности ферментов антиоксидантной защиты (супероксиддисмутаза и каталаза) колоноцитов и плазмы крови, содержания продуктов перекисного окисления липидов (ацилгидроперекисей и малонового диальдегида) с использованием дискриминантного анализа. Установлена целесообразность применения антиоксидантного препарата мексидол для коррекции показателей прооксидантно-антиоксидантного баланса животных в условиях экспериментального антибиотик-ассоциированного дисбиоза. С использованием методов многомерного статистического анализа (корреляционного, кластерного и дискриминантного) теоретически обоснована схема комбинированной коррекции дисбиоза антиоксидантным препаратом мексидолом и пробиотиком бактистатином.