背景:长期西方式饮食模式是导致2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）发生的主要病因,但西方式饮食引起T2DM的作用机制尚不明确。本研究旨在研究高脂高糖（high-fat high-fructose,HFHF）饮食对胰腺形态、功能以及各胰岛亚群细胞转录水平的影响。方法:收集T2DM患者和健康人各50例,通过酶联免疫吸附测定（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）检测其血浆中胰岛素、C肽以及胰岛素前体物质——胰岛素原和完整胰岛素原水平,以评估T2DM对胰岛细胞蛋白处理加工和分泌功能的影响。通过长期HFHF饮食诱导T2DM大鼠模型,并分别于饮食起始、3个月和18个月时解剖大鼠获取组织及血样。通过测定血浆生化指标和炎症因子反映大鼠代谢和炎症水平。通过检测血浆氧化还原酶活性和尿液中核酸氧化标志物（8-oxo-Gsn和8-oxo-dGsn）的水平,评估HFHF饮食对氧化的影响。通过胰腺组织学分析和胰腺血糖调节激素测定,以评估HFHF饮食对胰腺结构和功能的影响。使用10 x genomics 单细胞转录组测序（single-cell RNA sequencing,scRNA-seq）进一步探索长期HFHF饮食和衰老引起的胰腺细胞组成、功能及氧化还原酶基因转录水平的改变。结果:①T2DM患者胰岛血糖调节功能紊乱:T2DM患者的胰岛素、C肽、胰岛素原和完整胰岛素原水平显著高于正常受试者。在验证此前研究结果的同时,也证实胰岛素原和完整胰岛素原可用做后续大鼠实验中指征胰岛beta细胞激素加工处理能力的标志物;②HFHF饮食引起大鼠糖、脂代谢紊乱及组织结构改变:HFHF饮食3个月后,HFHF组大鼠血浆中糖化血清蛋白、丙酮酸、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平即显著高于正常饮食组大鼠。同时HFHF组大鼠肝脏出现严重脂肪空泡样变,胰腺中胰岛体积显著增大。HFHF饮食喂养18个月后,HFHF组大鼠肝脏脂肪变性、肝脏和肾脏炎症及纤维化进一步加剧,同时胰岛体积减小且形态从椭圆形变为不规则。与正常饮食组大鼠相比,HFHF组大鼠的空腹胰岛素、C肽、胰岛素原和完整胰岛素原显著增加,提示HFHF饮食引起大鼠血糖调节及激素加工处理能力障碍;③HFHF饮食引起大鼠氧化和炎症水平升高:大鼠血浆氧化指标（如超氧化物歧化酶、黄嘌呤氧化酶和谷胱甘肽还原酶）和核酸氧化标志物（8-oxo-Gsn）于HFHF饮食3个月后即发生显著升高,与此同时肝脏中氧化核酸清除蛋白MTH1和NUDT5表达水平升高。HFHF饮食18个月后,大鼠血浆中各氧化指标进一步升高,肾脏和胰腺组织中氧化核酸清除蛋白表达水平发生改变,炎症因子如IL-1β、TNF-α等出现显著性升高,提示HFHF饮食在引起机体的氧化水平升高后才进一步诱发炎症;④长期HFHF饮食引起大鼠胰腺细胞组成和转录组改变:胰腺scRNA-seq结果证实多种氧化还原酶转录水平在各胰岛亚群细胞中随年龄增长和长期HFHF饮食而发生不同的变化,GO富集分析也证实氧化应激及炎症相关通路被显著富集于HFHF组大鼠。各胰岛亚群细胞主要血糖调节激素基因的转录水平随着年龄增长升高,而长期HFHF饮食则显著下调其转录水平,但alpha、beta和PP细胞中激素分泌有关通路被显著富集。同时,HFHF饮食引起alpha、delta和PP细胞数显著下降以及免疫细胞数显著上升。结论:长期HFHF饮食引起的T2DM大鼠的胰腺胰岛内分泌细胞数量下降、功能基因转录水平下调和氧化还原酶基因转录的改变是胰岛细胞功能衰退的重要原因,提示长期HFHF饮食引起的氧化应激可能是T2DM的潜在作用机制,为进一步预防饮食诱导的T2DM的发生和发展提供了新的见解。