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糖尿病是一类由于胰岛β细胞胰岛素分泌不足和/或胰岛素生物作用受阻而引起的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病。糖尿病不仅给人类健康造成了严重危害,同时也给社会带来了巨大的经济负担。大量研究表明多糖具有预防和改善Ⅱ型糖尿病的功效。葡甘聚糖主要由葡萄糖和甘露糖组成,在自然界分布广泛,铁皮石斛、魔芋和芦荟为其重要植物来源。研究表明铁皮石斛、魔芋和芦荟这三种不同来源的葡甘聚糖的差异主要在于分子量、甘露糖与葡萄糖的摩尔比、乙酰基取代位置和乙酰基取代度。多糖结构与其生物活性密切相关。基于本实验室前期对这三种葡甘聚糖结构解析的基础,本论文结合生物化学、病理学、代谢组学、脂质组学、蛋白质组学和微生物组学技术研究比较这三种不同来源的葡甘聚糖对Ⅱ型糖尿病的影响,并在此基础上进一步研究魔芋葡甘聚糖的抗糖尿病机制,主要研究内容及结果如下:（1）通过高脂饮食结合链脲佐菌素诱导建立Ⅱ型糖尿病大鼠模型,研究比较三种不同来源葡甘聚糖的降血糖、降血脂作用。实验共分为6个组包括正常组、模型组、二甲双胍阳性对照组、铁皮石斛葡甘聚糖组、魔芋葡甘聚糖组、芦荟葡甘聚糖组,连续灌胃4周。结果表明,灌胃3种葡甘聚糖均能显著改善糖尿病大鼠的多饮、多食、体重减轻等症状,增强糖尿病大鼠的葡萄糖耐受能力;显著改善糖尿病大鼠的高血糖症状,降低血清血糖、糖化血清蛋白、血清胰岛素浓度,增强胰岛素敏感性;显著降低血清中总胆固醇、总甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇和游离脂肪酸浓度以及升高高密度脂蛋白胆固醇水平;改善胰岛β细胞功能,降低脂肪组织脂肪细胞增殖及糖蛋白沉积症状。通过比较分析,魔芋葡甘聚糖的降血糖、降血脂功效优于铁皮石斛和芦荟葡甘聚糖。多糖结构与糖尿病相关生理指标之间相关性分析结果表明葡甘聚糖的分子量与降血糖、降血脂功效呈正相关,甘露糖与葡萄糖摩尔比值呈负相关。此外,葡甘聚糖的乙酰基取代度与降血糖和降血脂功效无显著相关性,但是乙酰基取代度值的增加不利于提高糖尿病大鼠的葡萄糖耐受能力。（2）基于UPLC-triple-TOF/MS的代谢组学和脂质组学技术,研究比较了三种葡甘聚糖对Ⅱ型糖尿病大鼠血清代谢物的影响。结果表明正常大鼠与糖尿病大鼠血清差异代谢物主要为肉毒碱、吲哚、胆汁酸、糖类、氨基酸、嘌呤、嘧啶类、酰基脂肪,甘油脂,甘油磷脂,鞘脂,固醇脂类。差异代谢物参与氨基酸代谢,牛磺酸和次牛磺酸代谢,戊糖和葡萄糖醛酸相互转换、视黄醇代谢、脂质代谢等。糖尿病大鼠中胆酸、肉毒碱、单糖、双糖、氨基酸、酰基脂肪,甘油脂类,甘油磷脂类,鞘脂类,固醇脂类等的浓度高于正常大鼠。灌胃三种葡甘聚糖显著改善糖尿病大鼠血清中氨基酸、糖、肉毒碱、胆酸、吲哚及嘌呤、嘧啶等的代谢紊乱;显著降低糖尿病大鼠血清中酰基脂肪、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂和固醇的含量,改善糖尿病大鼠的脂质代谢紊乱病症。三种葡甘聚糖在改善糖尿病大鼠血清代谢整体方面无显著差异。（3）基于生物化学、病理学、UPLC-triple-TOF/MS代谢组学和MicroLC-triple-TOF/MS蛋白组学技术,研究比较了三种葡甘聚糖对糖尿病大鼠肝脏的保护作用。生物化学及病理学分析结果表明灌胃三种葡甘聚糖均可降低血清中谷丙转氨酶和谷草转氨酶的浓度,增强肝脏的抗氧化应激损伤能力,减轻肝脏病理损伤。代谢组分析结果表明糖尿病与正常大鼠肝脏中的差异代谢物群主要为肉毒碱、胆汁酸、饱和/非饱和脂肪酸、甘油酸酯、糖类、氨基酸、嘌呤、嘧啶类等。其中模型组中胆汁酸、肉毒碱、饱和溶血性磷脂、饱和溶血性磷脂肉毒碱、单糖、双糖、甘油酯、氨基酸等的浓度高于正常组,灌胃三种葡甘聚糖均可降低这几类化合物在肝脏中的相对峰度。差异代谢物主要参与宿主氨基酸代谢,牛磺酸和次牛磺酸代谢,视黄醇代谢、半乳糖代谢及甘油磷脂代谢等。肝脏蛋白组学分析结果表明糖尿病大鼠肝脏中的差异蛋白主要富集在肝脏氨基酸代谢、三羧酸循环、糖代谢、初级胆汁酸代谢、脂肪酸代谢等代谢通路中,且在糖尿病大鼠中三羧酸循环、氨基酸代谢、脂肪酸降解及初级胆酸的合成通路中的大部分酶的分泌都出现紊乱且呈现分泌增加的趋势,灌胃三种葡甘聚糖在一定程度上可回调差异蛋白分泌紊乱症状。（4）采用16S rRNA测序技术研究比较三种葡甘聚糖对Ⅱ型糖尿病大鼠结肠肠道菌群的影响。结果表明糖尿病大鼠出现明显的肠道菌群紊乱,在门水平上Actinobacteria,Bacteroidetes,Elusimicrobia,Firmicutes,Proteobacteria,Spirochaetes和Verrucomicrobia发生显著变化,灌胃魔芋葡甘聚糖和铁皮石斛葡甘聚糖可以有效降低糖尿病大鼠结肠中Actinobacteria,Bacteroidetes,Elusimicrobia,Proteobacteria以及Spirochaetes的丰度。在属水平上,糖尿病大鼠中 LachnospiraceaeNC2004group,Prevotella9,Citrobacter,Enterococcus,Faecalibaculum,PrevotellaceaeGa6Algrowp 发生显著变化而葡甘聚糖能有效调节差异菌属 LachnospiraceaeNC2004group,PrevotellaceaeGa6Algroup,Prevotella9（升高）和 Citrobacter,Enterococcus,Faecalibaculum（降低）的丰度。比较三种葡甘聚糖,魔芋葡甘聚糖对肠道菌群紊乱的改善效果较优于铁皮石斛和芦荟葡甘聚糖。（5）基于前期对三种葡甘聚糖抗糖尿病功效比较分析的结果,本论文结合生物化学、病理学、代谢组学及16S rRNA测序技术对不同剂量的魔芋葡甘聚糖的抗糖尿病作用及其潜在机制进行了深入研究。实验共分为7个组包括正常组、正常灌魔芋葡甘聚糖组,模型组、二甲双胍阳性对照组及40、80、160 mg/kg魔芋葡甘聚糖灌胃组,连续灌胃4周。生物化学及病理学分析结果表明灌胃魔芋葡甘聚糖显著改善糖尿病大鼠的多饮、多食、体重减轻等症状,提高糖尿病大鼠的葡萄糖耐受能力;显著改善糖尿病大鼠的高血糖、高血脂症状;改善胰岛β细胞功能,降低脂肪组织脂肪细胞增殖、缓解脂肪组织中糖蛋白沉积症状,缓解肝脏非酒精性脂肪肝症状,减轻糖尿病大鼠的肠粘膜病理损伤。代谢组学研究结果表明灌胃魔芋葡甘聚糖可以改善糖尿病大鼠肝脏的胆汁酸、糖类、肉毒碱及脂质等的代谢紊乱。16S rRNA测序结果表明灌胃魔芋葡甘聚可改善结肠肠道菌群紊乱,在门水平上魔芋葡甘聚糖可以有效降低糖尿病大鼠结肠中Actinobacteria,Proteobacteria,Deferribacteres 以及Spirochaetes 的丰度,增加Tenericutes和TM7的丰度。在属水平上魔芋葡甘聚糖可有效降低Blautia,Dorea,Turicibacter,Bifidobacterium的丰度,同时增加Lactobacillus的丰度。关联分析发现血清中甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和游离脂肪酸浓度的升高可能会导致机体氧化应激损伤增加,胰岛素敏感性降低,胰岛素抵抗增强,表明魔芋葡甘聚糖可通过降低血清中血脂及游离脂肪酸的含量,增强糖尿病大鼠的抗氧化能力及胰岛素敏感性。糖尿病相关生理指标与菌群相关性分析结果表明 Bacteroidetes/Firmicutes,Actinobacteria,Bacteroidetes,Deterribacteres和Proteobacter ia菌门丰度的增加不利于宿主的血糖和血脂的调节,而Firmicutes,Tenericutes及 TM7 则相反。在属水平上Allobaculum,Bifidobacterium,Dorea,Blauti,Streptococcus,Turicibacter丰度的增加不利于宿主的血糖和血脂的调节,而Lactobacillus,Parabacteroide则相反,综合魔芋葡甘聚糖对相关菌群丰度调节的结果可得魔芋葡甘聚糖可通过调节肠道菌群的丰度改善宿主的糖脂代谢和胰岛素敏感性。代谢组与16S rRNA测序结果关联分析结果表明肝脏和结肠内容物中胆汁酸、磷脂酰乙醇胺、不饱和脂肪酸、芳香族氨基酸、嘧啶、碱性氨基酸及支链氨基酸都发生显著变化,且差异代谢物和基因都富集在了苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸代谢,苯丙氨酸代谢,甘油磷脂代谢,戊糖、葡萄糖醛酸转换,酪氨酸代谢,精氨酸和脯氨酸代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢8条通路中,魔芋葡甘聚糖灌胃可维持肠粘膜完整性、降低氨基酸、脂多糖及次级胆汁酸代谢紊乱的相关功能基因的丰度,表明魔芋葡甘聚糖可通过调节肠道菌群紊乱,维持正常的肠道屏障功能,降低糖尿病大鼠结肠中氨基酸、脂多糖及胆汁酸相关合成菌群的丰度和有害代谢物的透过率,进而维护宿主的代谢平衡。综上所述,本论文较为系统的研究比较了三种不同来源葡甘聚糖的抗糖尿病活性。结果表明三种葡甘聚糖均具有较好的抗糖尿病活性,显著降低糖尿病大鼠的血糖及血脂浓度,提高糖尿病大鼠的胰岛素敏感性和糖耐受能力,显著改善糖尿病大鼠血清及肝脏中氨基酸、糖类、胆汁酸、嘌呤、嘧啶等代谢物的代谢,调节糖尿病大鼠的肠道菌群紊乱。比较三种葡甘聚糖,其中魔芋葡甘聚糖的降血糖、降血脂及菌群调节功效较优于铁皮石斛葡甘聚糖和芦荟葡甘聚糖。通过研究不同剂量的魔芋葡甘聚糖的抗糖尿病机制可得出魔芋葡甘聚糖可通过改善糖尿病大鼠糖、脂代谢,降低氧化应激损伤,维持功能组织结构和功能的完整性,调节宿主氨基酸、胆汁酸、糖类、脂类、肉毒碱等的代谢紊乱肠道菌群紊乱等途径发挥抗糖尿病作用。比较三个剂量的魔芋葡甘聚糖,80 mg/kg灌胃剂量在降血糖、降血脂及提高结肠菌群丰富度、多样性及基因多样性功效方面较优于40,160 mg/kg灌胃剂量。