代谢组学是一门系统研究在外界刺激或遗传修饰下机体代谢应答及其随时间变化规律的学科。代谢物组是蛋白质组、转录组和基因组总体表达的结果,直接反映组织的生化状态,能够较灵敏地刻画生命体生理病理状态的变化,对于阐明生命复杂系统具有极为重要的意义。作为崭新的方法学,代谢组学已在医药学、生物学等众多领域得到广泛应用。因此用代谢组学的方法来研究复杂疾病包括代谢性疾病,对于疾病的早期诊断、预防、药物干预具有重要的指导意义。Ⅱ型糖尿病又称非胰岛素依赖性糖尿病,是一种以高血糖为特征的慢性代谢紊乱疾病,约占糖尿病患者的90%。目前全球已诊断的Ⅱ型糖尿患者已达1.3亿,在我国,2007年糖尿病的患病人数已超过3980万,其中Ⅱ型糖尿病占93.7%,并且正随着人民生活水平的提高、人口老化及生活方式的改变而不断增加。本研究建立模拟人类Ⅱ型糖尿病发病机制的实验型糖尿病大鼠模型,并采用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC/MS)、核磁共振(NMR)等代谢组学分析技术测定了对照、高脂和Ⅱ型糖尿病模型大鼠血清、尿液及粪样的代谢物谱。采用多元统计分析及模式识别方法寻找出与Ⅱ型糖尿病相关的生物标记物,为临床上Ⅱ型糖尿病的诊断提供依据。研究了给予降糖药盐酸二甲双胍、阿卡波糖和盐酸米格列奈后Ⅱ型糖尿病大鼠血清、尿液及粪样代谢物谱的变化,探讨了这三种降糖药物的作用机制,为新药研发提供参考。一、Ⅱ型糖尿病大鼠模型的建立Wistar大鼠经高脂高糖饲料喂养六周后,小剂量(30mg／kg)注射链脲佐菌素(STZ)诱导Ⅱ型糖尿病大鼠模型。结果表明仅高脂高糖饲料喂养后的大鼠血清中空腹血糖水平未见明显升高,而血清中甘油三酯水平明显增高、胰岛素水平降低。说明给予高脂高糖饮食喂养可导致胰岛素抵抗的发生。高脂高糖饲料喂养后,再给予链脲佐菌素诱导后大鼠空腹血糖明显增加,成功建立了Ⅱ型糖尿病大鼠模型。所建立的Ⅱ型糖尿病模型与文献报道的方法相比成模率较高(80%),死亡率减少。二、Ⅱ型糖尿病模型大鼠给药前后血清代谢物谱的UPLC/MS分析建立了适用血清代谢物谱研究的超高效液相色谱-质谱联用法(UPLC/MS)并用于对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型大鼠血清代谢物谱的分析。采用主成分分析方法(PCA)等模式识别方法对对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型大鼠血清代谢物谱进行分类并从血清中寻找与Ⅱ型糖尿病相关的生物标记物。所建立的方法能将三组大鼠完全分离,糖尿病模型组大鼠血清中16：0、18：0、18：2溶血磷脂酰胆碱和苯丙氨酸水平相对于对照大鼠显著增加。将所建立的分析方法应用于抗糖尿病药物盐酸二甲双胍、阿卡波糖、盐酸米格列奈干预后的Ⅱ型糖尿病模型大鼠血清代谢物谱研究,结果给予三种降糖药物干预后,Ⅱ型糖尿病模型大鼠血清中溶血磷脂酰胆碱和苯丙氨酸水平均有所降低。血清中溶血磷脂酰胆碱水平可能与氧化应激有关,糖尿病模型大鼠及给予抗糖尿病药物治疗后的模型大鼠血清中溶血磷脂酰胆碱水平的变化体现了体内氧化应激的改变。三、Ⅱ型糖尿病模型大鼠给药前后尿液代谢物谱的UPLC/MS分析建立了适用于尿液代谢物谱分析的UPLC/MS法并用于对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠尿液代谢物谱研究。采用主成分分析法等模式识别技术对对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠尿液代谢物谱进行分类并从尿液中寻找与Ⅱ型糖尿病相关的生物标记物。所建立的方法能将对照、高脂和模型组大鼠成功区分,Ⅱ型糖尿病模型大鼠尿液中肌酸酐、柠檬酸盐、马尿酸盐、苯乙酰甘氨酸明显降低而鹅去氧胆酸、去氧胆酸和胆酸明显升高。抗糖尿病药物盐酸二甲双胍、阿卡波糖、盐酸米格列奈治疗后这些代谢物均有向正常恢复的趋势。Ⅱ型糖尿病模型大鼠及给予抗糖尿病药物治疗后的模型大鼠尿液中肌酸酐、柠檬酸盐、马尿酸盐、苯乙酰甘氨酸、鹅去氧胆酸、去氧胆酸和胆酸水平的变化提示可能存在胆汁酸代谢、能量代谢和肠道菌群代谢的改变。四、Ⅱ型糖尿病模型大鼠给药前后粪样代谢物谱的UPLC/MS分析建立了适用于粪样代谢物谱分析的UPLC/MS法并用于对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠的粪样代谢物谱研究。采用主成分分析法等模式识别技术对对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠粪样代谢物谱进行分类并从粪样中寻找与Ⅱ型糖尿病相关的生物标记物。所建立的方法能将对照、高脂和模型组大鼠成功区分,糖尿病模型组大鼠粪样中熊去氧胆酸、胆酸、苯丙氨酸明显增加。将所建立的分析方法应用于抗糖尿病药物盐酸二甲双胍、阿卡波糖、盐酸米格列奈治疗后的Ⅱ型糖尿病模型大鼠粪样代谢物谱研究。给予抗糖尿病药物治疗后的大鼠粪样中熊去氧胆酸、胆酸和苯丙氨酸均有所降低。Ⅱ型糖尿病模型大鼠及给予抗糖尿病药物治疗后的模型大鼠粪样中胆汁酸和苯丙氨酸水平的变化表明大鼠体内胆固醇代谢和营养代谢的变化。五、Ⅱ型糖尿病模型大鼠给药前后尿液代谢物谱的NMR分析建立了适用于尿液代谢物谱研究的NMR法并用于对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠的尿液代谢物谱研究。采用主成分分析法等模式识别技术对对照大鼠、高脂大鼠及Ⅱ型糖尿病模型组大鼠尿液代谢物谱进行分类。所建立的方法能将对照、高脂和模型组大鼠成功区分,测得Ⅱ型糖尿病模型大鼠尿液中葡萄糖和牛磺酸浓度显著增高,柠檬酸盐、肌酸酐、乳酸盐和醋酸盐浓度显著降低。采用NMR技术对尿液代谢物谱进行研究,既得到了与UPLC／MS法相同的标记物又得到了新的标记物。研究表明采用多种分析技术进行代谢组学研究能更全面深入的了解Ⅱ型糖尿病的发病机制及降糖药物的作用机制。六、健康志愿者给予二甲双胍前后血浆代谢物谱的UPLC/MS分析将所建立的测定血清代谢物谱的UPLC/MS法用于研究服用二甲双胍前后的健康志愿者的血浆代谢物谱的变化,能准确地将服药前与服药后的健康志愿者分离,所得到的标记物与采用Ⅱ型糖尿病模型大鼠进行研究的标记物相同。表明所建立的分析方法可成功应用于临床研究。