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目的糖尿病和结直肠癌的病因学、临床行为和分子机制都十分复杂。糖尿病与结直肠的发生和发展密切相关,利用自发性糖尿病动物模型研究结直肠癌生物学机制和基因表达谱尤其重要。我们团队首次成功培育自发性糖尿病长爪沙鼠品系。因此,我们应用糖尿病长爪沙鼠建立炎症相关的结直肠癌模型,并探索在糖尿病背景下结直肠癌的基因表达谱。此外,最近的研究表明长链非编码RN A(lncRN A)参与细胞分化、细胞周期和个体发育等许多重要的生命过程,参与调控多种疾病的发生和发展,包括糖尿病及其相关并发症。但关于糖尿病患者血液白细胞lncRNA的表达谱还知之甚少,其表达水平与糖尿病分型和并发症的相关性研究更是十分鲜见。因此本研究的另一个目的是探讨循环血中白细胞的lncRNA表达与糖尿病及其大血管并发症的关系,寻找其作为鉴别糖尿病分型的生物标志物的可能。方法1.采用氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠(AOM/DSS)在糖尿病长爪沙鼠中诱导结直肠癌模型,并通过腹泻和体重变化情况、肿瘤形成和组织病理学评估模型成功率。应用自动生化分析仪和多因子试剂盒检测生化指标和炎症因子的水平。应用Affymetrix Rat Gene 2.0 ST基因芯片检测结肠直肠肿瘤和邻近正常组织基因表达谱,比较分析二者的差异表达基因。2.收集诊断为1型糖尿病、2型糖尿病和伴有大血管病变患者以及健康对照者,抽取空腹静脉血,分离白细胞,在提取总RNA并纯化后进行RNA测序。通过GO分析和KEGG通路分析来注释差异表达lncRNAs和mRNAs的功能。通过编码非编码共表达分析(CNC)来构建lncRNA-mRNA共表达网络。结果1.AOM/DSS诱导的炎症相关的糖尿病长爪沙鼠结直肠癌模型的成瘤率为50%。这一新模型的病理改变表现为结直肠高分化腺癌伴有严重的淋巴细胞浸润。除了反应肾功能的肌酐和反应胰腺功能的血清淀粉酶以及两种炎症因子(IL-2、MIP-1α)外,大多数生化指标和炎症因子在肿瘤组、非肿瘤组和对照组间无显著性差异。通过基因芯片检测,我们发现,与邻近的正常组相比,肿瘤组中有798个上调基因和840个下调基因。这些差异表达基因在许多生物过程中发挥作用,包括调节MAPK信号传导等。KEGG通路分析发现差异基因参与调控265条分子通路,有17条通路被显著富集,其中5条富集通路与糖尿病和结直肠癌均有关。然而,蛋白多糖通路中几个重要基因的表达谱与先前报道不一致,其中包括AKT3通路。2.通过RNA测序,我们发现22个lncRNAs和43个mRNAs在T2DM组和T1DM组之间存在表达差异,其中9个lncRNAs仅在T2DM患者中表达。通路分析和GO分析表明差异表达的lncRNA主要参与JAK-STAT级联反应这一生物过程。此外,通过CNC分析在我们的患者队列中鉴定了 40对共表达的lncRNA-mRNA,有4个靶标mRNAs的表达在两组间有统计学差异,提示差异lncRNA可能通过对这些靶标蛋白的调控在糖尿病的发生中发挥作用。3.与T2DM组相比,糖尿病大血管病变组中有16个lncRNAs和54个mRNAs差异表达,其中9个是新发现的lncRNAs。通路和GO分析表明差异表达的的mRNA与炎症和免疫密切相关,如细胞因子产生、细胞因子介导的信号传导途径、免疫应答和Ⅰ型干扰素。此外,通过CNC分析在我们的患者队列中鉴定出2对相关性较好的 lncRNA-mRNA 共表达对(R>0.9)。lncRNA,MSTRG.11Oxxx 所对应的靶标mRNAs是STX3和ALPK1,我们推断在糖尿病大血管并发症中,这些lncRNA与靶基因间的调控可能起到非常重要的作用。结论1.我们成功构建了自发性糖尿病长爪沙鼠结直肠癌模型,其特殊的基因表达谱为结直肠癌发生的分子机制提供了新的见解。此外,某些差异表达基因可能在糖尿病条件下结直肠癌的发展中起重要作用。2.T1DM与T2DM之间差异表达的lncRNAs可能成为糖尿病临床诊断和分类的新型生物标志物。JAK-STAT信号通路可能在T2DM的发病机制中起重要作用。3.本研究分析了糖尿病相关大血管并发症的lncRNA和mRNA表达谱。lncRNA MSTRG.110xxx表达的显著降低可能引起其靶基因STX3和ALPK1的表达增加,进而增强炎症反应。这表明lncRNAMSTRG.11Oxxx可能作为一种新的调节因子在2型糖尿病相关血管并发症的发生和发展中起作用。