STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血清與腦內(nèi)代謝途徑的研究.pdf

1、糖尿病(DM)是一種常見的代謝性疾病，以慢性高血糖、伴隨因胰島分泌不足或作用缺乏引起的糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝紊亂為特點。Ⅰ型糖尿病是一種以胰島素B細胞破壞，進而以胰島素生成不足為特征的自身免疫性疾病，已成為全世界共同面臨的主要公共健康問題之一。糖尿病并不可怕，可怕的是糖尿病并發(fā)癥，它對患者的健康和生命構(gòu)成威脅，可導(dǎo)致殘廢和早亡。目前糖尿病仍然沒有根治的方法，但如果能夠早期發(fā)現(xiàn)，可以進行有效的控制，因此早期檢測方法的探索一直是糖尿病研究中的

2、一個熱點。以前的研究主要是利用分子生物學(xué)和生物化學(xué)等方法，通過檢測單個或少數(shù)幾個成分的變化來獲得疾病的相關(guān)信息，忽略了整體器官中動態(tài)的代謝變化，很難了解生物體的整體紊亂，因此，需要尋求新的方法來獲得糖尿病生物體內(nèi)的整體信息。
　　代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后在科學(xué)界新發(fā)展起來的學(xué)科，通過評價組織和其他生物體液中內(nèi)源代謝物的變化情況來反應(yīng)疾病或者治療狀況。1H NMR的代謝組學(xué)方法可以利用生物體內(nèi)小分子代謝物的豐富

3、信息，研究它們所揭示的生物學(xué)意義，反映機體在內(nèi)外因素的影響下整體代謝的變化規(guī)律。對于糖尿病的機理研究及臨床治療非常有必要。
　　本文第一部分中，采用基于核磁共振的代謝組學(xué)結(jié)合多變量數(shù)據(jù)分析方法研究鏈脲霉素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病1周和9周的血樣，以年齡相匹配的正常大鼠作對照組。并對血清樣本做了臨床生化分析用以確證代謝組學(xué)方法分析得到的代謝物變化。血中的苯丙氨酸主要在肝臟等組織中經(jīng)代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槔野彼?，后者與某些激素、神經(jīng)遞質(zhì)的形成密切相

4、關(guān)。若代謝失調(diào)，則引起多種疾病，特別是對神經(jīng)系統(tǒng)的損害。因此第二部分，我們應(yīng)用核磁共振代謝組學(xué)方法檢測糖尿病1、5、9和15周大鼠海馬代謝物的濃度變化。結(jié)合模式識別分析方法，得到相關(guān)的特征代謝物，建立基于1H NMR代謝組學(xué)研究疾病發(fā)生發(fā)展規(guī)律的實驗方法。同時為了研究糖尿病大鼠海馬相關(guān)空間學(xué)習(xí)記憶受損情況，我們還進行了Morris水迷宮實驗，從行為學(xué)及生物學(xué)代謝物即宏觀和微觀兩方面綜合探討糖尿病腦部病變可能的的發(fā)病機制。
　　代謝

5、組學(xué)結(jié)果表明，血清和海馬組織中主要代謝物的濃度發(fā)生顯著性變化并在糖尿病發(fā)生演變過程中呈現(xiàn)規(guī)律性變化。首先血清樣本的PLS-DA結(jié)果表明糖尿病組代謝物變化水平明顯區(qū)分于正常組。同樣，糖尿病1周和9周的代謝模式也明顯不同。比如丙酮酸、乳酸、檸檬酸、丙酮、乙酰乙酸、甘油和纈氨酸這些代謝物在糖尿病大鼠中具有時間依賴性，這表明糖尿病演變過程中所涉及的體液循環(huán)有糖酵解、三羧酸循環(huán)、脂肪酸β氧化、生酮作用、支鏈脂肪酸代謝和酪氨酸代謝。第二章中，Mor

6、ris水迷宮實驗發(fā)現(xiàn)糖尿病大鼠在8周時，空間位置感和方向感（空間定位）的學(xué)習(xí)記憶能力已經(jīng)開始減退。在12周時已很明顯。這說明海馬完整性已受損。海馬PLS-DA模型，1、5、9、15周四個時間點的糖尿病代謝模式彼此不同并分別區(qū)分于各自對照組，表明隨糖尿病病程的發(fā)展，糖尿病大鼠腦部代謝輪廓發(fā)生了顯著變化。乳酸、肌醇、牛磺酸代謝上調(diào)，而氮-乙酰天門冬氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸代謝下調(diào)。其他幾種代謝物在不同的時間點有不同的變化，如甘氨酸、琥珀酸、膽

7、堿。這表明在糖尿病腦部病變發(fā)生發(fā)展過程中能量代謝紊亂、神經(jīng)遞質(zhì)、細胞膜和神經(jīng)元受損及滲透調(diào)節(jié)失衡。而行為學(xué)實驗表明，在STZ造模8周后，糖尿病大鼠海馬的認知功能和記憶功能出現(xiàn)障礙。
　　綜合以上研究結(jié)果表明，糖尿病不同病程大鼠與其匹配的正常大鼠的血樣和腦組織的代謝組分均存在明顯差異，并且伴隨糖尿病病程的延長出現(xiàn)規(guī)律性變化。這些特征性代謝物有助于擴展對糖尿病腦部并發(fā)癥的發(fā)病過程和發(fā)病機制的研究。同時本文揭示了基于核磁共振的代謝組學(xué)可