2型糖尿病(Type2Diabetes Mellitus,T2DM)是以高血糖为特征的慢性代谢疾病,占所有糖尿病发病率的90%以上,它是由机体在胰岛素抵抗背景下胰腺β细胞分泌胰岛素相对不足引起的。T2DM患者通常必须承受由高血糖引起的一系列并发症,从某种意义上说,并发症恶化是导致糖尿病患者死亡的最直接原因。越来越多的研究表明,众多动植物及真菌来源多糖具有明显的改善糖尿病症状的作用,且几乎无副作用。多糖是杂豆的主要活性成分之一,具有抗氧化和免疫调节等多种生物活性。本论文从红豆(Vigna angularis)、绿豆(Vigna radiata)、豇豆(Vigna unguiculate)和豌豆(Pisum sativum Linn)中提取纯化获得多糖,利用T2DM模型小鼠比较其降血糖活性,筛选出具有较好降血糖活性的红豆多糖(ABP)。借助T2DM大鼠模型,考察ABP对大鼠糖脂代谢和胰岛素抵抗的改善作用、对肝脏和肾脏损伤的保护作用及其对糖尿病改善作用的机制。通过UPLC-Triple-TOF/MS分析鉴别T2DM大鼠血清中的代谢标志物,考察ABP对代谢标志物的影响和涉及的代谢通路。本论文主要研究内容和结果归纳如下:(1)筛选降血糖效果较好的杂豆多糖。从红豆、绿豆、豇豆和豌豆中提取纯化多糖,分别得到红豆多糖(ABP)、绿豆多糖(MBP)、豇豆多糖(CPP)和豌豆多糖(PP),测定其分子量和单糖组成。通过高脂饲料喂养加腹腔注射链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM小鼠模型,经口给予四种杂豆多糖(400mg/kg·bw/d),研究它们对T2DM小鼠空腹血糖(FBG)、血清胰岛素(FINS)、肝糖原含量、血清总甘油三酯(TG)、血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、胰岛素敏感指数(ISI)和胰腺组织病理学的影响。结果表明四种杂豆多糖的分子量和单糖组成存在明显差异;ABP可以显著降低T2DM小鼠的FBG、TG和LDL-C,提高肝糖原储备量和ISI,抵抗胰岛β细胞凋亡;CPP可以显著降低T2DM小鼠FBG,提高ISI,保护胰岛β细胞。四种杂豆多糖的降血糖效果由强到弱依次为ABP>CPP>PP>MBP,因此选择ABP作为深入研究降血糖效果及作用机制的对象。(2)研究ABP对2型糖尿病大鼠糖脂代谢的影响。高脂饲料喂养与尾静脉注射 STZ 诱导 T2DM 大鼠模型,研究低(100 mg/kg·bw/d)、中(200 mg/kg·bw/d)、高(400 mg/kg·bw/d)剂量ABP对T2DM大鼠糖脂代谢的影响,主要考察指标有体重、FBG、TG、TC、LDL-C、HDL-C、肝糖原、糖基化血清蛋白(GSP)、葡萄糖耐受、血清游离脂肪酸和粪便短链脂肪酸(SCFAs)等。研究发现低、中、高剂量的ABP均能降低T2DM大鼠的FBG、GSP和血清游离脂肪酸含量,中、高剂量的ABP能有效提高T2DM大鼠肝糖原储备量、降低血清TG含量,高剂量的ABP可以改善T2DM大鼠的葡萄糖耐受、提高T2DM大鼠粪便中多种短链脂肪酸含量和短链脂肪酸总量。以上结果表明ABP可以显著改善高血糖引起的T2DM大鼠糖脂代谢紊乱。(3)研究ABP对T2DM大鼠胰岛素抵抗的改善作用。胰岛素抵抗(IR)是导致T2DM的最主要原因,通过测定T2DM大鼠血清FINS、计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IRI)、胰腺组织病理学观察及免疫组化测定胰腺Bax和Bcl-2蛋白的表达评价ABP对胰岛素抵抗的改善效果和胰腺的保护作用。结果显示ABP能有效减少T2DM大鼠高血糖引起的血液胰岛素代偿性增加,改善胰岛素抵抗指数(HOMA-IRI),提高单位胰岛素的降血糖效价。另外,ABP可以通过上调糖尿病大鼠胰腺Bcl-2蛋白的表达、下调Bax蛋白的表达,维持胰岛结构的完整性,对抗胰岛β细胞的凋亡。(4)研究ABP对T2DM大鼠肝脏和肾脏的保护作用。糖尿病会造成多器官损伤,其中肝损伤和肾损伤常见。研究通过测定T2DM大鼠的脏器指数、血清谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、谷草谷丙比(ALT/AST)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLO)、尿素氮(BUN)和肌酐(SCr)评价各组大鼠的肝功能和肾功能,通过HE染色和油红O染色观察肝脏和肾脏受损伤情况。实验结果表明经灌胃ABP的糖尿病大鼠肝指数和肾指数显著降低,ALT和AST活性明显下调,ALT/AST降低,血清BUN、SCr、TP、ALB和GLO含量升高,血清肝功能和肾功能指标显著改善。组织病理学切片发现ABP可使糖尿病大鼠的肝损伤和肾损伤得到一定程度的修复,减少肾脏脂肪的积累。因此,ABP对糖尿病大鼠的肝脏和肾脏具有较好的保护作用。(5)从氧化应激和胰岛素信号转导层面探讨了 ABP改善T2DM的作用机制。ABP干预后,T2DM大鼠体内超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性升高,丙二醛(MDA)含量降低,表明ABP可通过改善氧化应激水平促进活性氧的清除进而减轻胰岛素抵抗。ABP在转录水平和蛋白表达水平上调了 T2DM大鼠体内胰岛素受体(INSR)、胰岛素受体底物1(IRS-1)、磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(AKT)和葡萄糖转运蛋白2(GLUT-2)的表达,表明ABP改善糖尿病症状的作用与激活胰岛素/PI3K/AKT信号通路并促进其调节糖原合成和葡萄糖代谢相关酶活性有关。(6)通过代谢组学分析方法研究ABP对T2DM大鼠血清代谢物的影响。利用UPLC-Triple-TOF/MS分析鉴别出T2DM大鼠血清中15种标志性代谢物,其中1-甲基组氨酸(1-Methylhistidine)、5-羟基-6-甲氧吲哚葡萄糖醛酸(5-Hydroxy-6-methoxyindole glucuronide)、柠檬酸(Citric acid)、半胱氨酸硫酸酯(Cysteine-S-sulfate)、脱氧胞苷(Deoxycytidine)、甲酰-5-羟基脲胺(Formyl-5-hydroxykynurenamine)、乙酰乙酸(Acetoacetic acid)、吲哚乙酸(Indolelactic acid)、溶血磷脂胆碱[LysoPC(22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z))]、十四烷二酸(Tetradecanedioic acid)和血栓素 B2(Thromboxane B2)在 T2DM 大鼠体内显著上调,羟基丁酸肉碱(Hydroxybutyrylcarnitine)、赖氨酸(L-Lysine)、溶血磷脂酰乙醇胺[LysoPE(20:0/0:0)]和硬脂酸(Stearic acid)浓度则低于正常组大鼠。代谢通路分析发现ABP主要通过酮体的合成与降解通路(synthesis and degradation of ketone bodies)、戊糖和葡萄糖醛酸转化通路(pentose and glucuronate interconversions)、丁酸代谢通路(butanoatemetabolism)和三羧酸循环(Citrate cycle)改善T2DM大鼠的代谢。