糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一种以高血糖为主要特征，伴随胰岛素分泌绝对不足或相对不足的代谢紊乱综合征。全球范围内，糖尿病患病率逐年递增，并且往往患有严重而又广泛的并发症，涉及全身各个器官和组织。近年来，糖尿病中枢神经系统损伤日益引起人们的广泛关注。其中，糖尿病认知功能损伤主要表现为认知障碍和神经生理功能的缺失，已经严重影响到了糖尿病患者的生活质量。已有的机制研究主要涉及氧化应激，晚期糖基化终产物产生增多，线粒体功能障碍等。然而糖尿病相关认知损伤的发病机制十分复杂，目前的研究仍未明确。神经元和星形胶质细胞作为中枢神经系统内结构和功能的基本单位，各自在中枢神经系统的正常运行中发挥着不可替代的作用，二者共同维持脑代谢和脑功能。因此，深入探讨高糖刺激神经元和星形胶质细胞的代谢特征有利于进一步揭示高血糖造成的中枢神经系统功能紊乱。　　故首先分别进行了神经元和星形胶质细胞的原代提取培养和纯化工作，掌握了相对成熟的提取培养方法，获得了较纯净的原代神经元和星形胶质细胞。继而运用核磁共振代谢组学技术分别检测高糖刺激星形胶质细胞和原代神经元的体外模型中细胞内外整体的代谢特征，全面理解高糖对中枢神经系统的代谢影响。　　对于星形胶质细胞的代谢特征研究发现，高糖刺激导致星形胶质细胞增生。代谢组学结果表明星形胶质细胞经高糖培养72h后，胞内乳酸产生增多且持续释放到胞外。亮氨酸，异亮氨酸，甲硫氨酸和酪氨酸是星形胶质细胞在高糖环境下消耗最多的四种氨基酸。此外，渗透压调节底物牛磺酸，肌醇，甜菜碱等的含量均明显高于正常培养组；而细胞膜合成底物胆碱和磷酸胆碱的含量均显著低于正常培养组。因此，我们的这部分实验主要阐明了高糖环境下，星形胶质细胞的多条代谢通路发生紊乱，其中包括糖酵解活性增强，三羧酸循环活性减弱，渗透压调节需求和生物合成途径均显著增强。　　通过进一步对神经元的代谢特征研究发现，高糖刺激会诱导原代神经元凋亡。代谢组学结果表明原代神经元经高糖培养72h后，吸收外源性的必需氨基酸（异亮氨酸，缬氨酸，苯丙氨酸）的能力减弱，导致胞内水平降低，无法满足细胞内正常代谢的需求。而且，生理状态下代谢物之间密切的相关性在高糖刺激下明显减弱。此外，原代神经元在高糖培养下，能量相关代谢产物发生了显著的变化，高能磷酸化合物等储能物质的水平显著升高，如肌酸，磷酸肌酸，三磷酸腺苷，二磷酸腺苷和一磷酸腺苷。因此，我们推测能量代谢与糖尿病认知功能减退的发生发展密切相关。　　结合上述实验结果，我们对高血糖对中枢神经系统的损伤有了如下认识：在星形胶质细胞中由于糖酵解过程增强产生了更多的三磷酸腺苷，而在神经元中主要经三羧酸循环产生了更多的三磷酸腺苷，共同导致脑内三磷酸腺苷的异常升高。此外，星形胶质细胞在高糖环境下代谢产生更多的乳酸和醋酸，并向胞外转运，而在神经元中则吸收更多醋酸到胞内。渗透压调节物质仅在星形胶质细胞中检测到，并呈现出渗透压调节增强的现象。此外，星形胶质细胞在高糖刺激下利用必需氨基酸的能力增强，相反，神经元利用必需氨基酸的能力减弱。本文运用核磁共振代谢组学技术从全面的视角去研究高血糖对中枢神经系统的代谢影响，为课题组前期体内研究提供了更完善和准确的补充，也为糖尿病认知损伤机制研究提供了新的有价值的参考。