目的:通过对初步建立的中国地鼠自发性2型糖尿病(T2DM)动物模型进行血糖监测,建立稳定的中国地鼠自发性T2DM动物模型群体,然后应用蛋白质组学和代谢组学分析筛选糖尿病地鼠小肠组织中的差异表达蛋白及血清样本中的差异代谢物,从蛋白质组学层面和代谢角度分析中国地鼠自发性T2DM的分子生物学特征,为中国地鼠模型在T2DM机制研究中的应用提供科学依据。方法:在初步建立中国地鼠自发性T2DM动物模型的基础上,继续对该模型中用于扩群的地鼠进行近亲繁殖产生后代,从地鼠3月龄开始对其空腹血糖值(FBG)进行监测,将FBG≥6 mmol/L的地鼠作为糖尿病组,选择地鼠群体中FBG≤4.5 mmol/L的地鼠作为正常对照组。应用基于质谱的蛋白质组学和代谢组学分析构建糖尿病中国地鼠小肠组织差异表达蛋白谱及血清差异代谢物谱图,通过基因本论(GO)和KEGG通路富集对筛选出的差异表达蛋白进行功能富集分析,在系统水平上通过代谢通路富集分析(MPEA)对筛选出的差异代谢物进行可视化的生物学解释,然后对蛋白质组学和代谢组学结果进行联合分析,并且利用Western Blotting实验验证候选差异表达蛋白PGAM1、PHGDH、CBS、CTH和GATM在糖尿病地鼠小肠组织和正常组地鼠小肠组织中的表达水平。结果:研究结果显示,在中国地鼠糖尿病群体中,从3月龄开始糖尿病地鼠FBG值明显高于正常对照组,12月龄时糖尿病地鼠FBG值趋于稳定且葡萄糖耐量受损,但糖尿病组和正常对照组的体重值未发现显著性差异。通过蛋白质组学和代谢组学分析(P-value<0.05;FC>1.2),在小肠组织中共鉴定到213个差异表达蛋白,其中117个蛋白表达上调,96个蛋白表达下调;在血清样本中共鉴定到14种差异代谢物,包括10种氨基酸、3种有机酸和1种脂肪酸,其中除了4-Hydroxybenzoic acid这1种有机酸的代谢水平在糖尿病组下调外,样本中其余差异物质的代谢水平均为上调。差异表达蛋白的GO和KEGG功能富集显示糖尿病地鼠的代谢异常主要集中在糖脂代谢、胰岛素抵抗(IR)、氨基酸代谢紊乱及炎症等方面,差异代谢物的MPEA分析显示富集到的通路几乎均为氨基酸代谢通路,且这些通路中的氨基酸代谢物与糖尿病IR相关。对两种组学数据进行联合分析,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢(glycine,serine and threonine metabolism)途径中富集到8个差异表达蛋白(PGAM1、PHGDH、PSAT1、CTH、CBS、GATM、GAMT和GCAT)和3个差异代谢物(Glycine、Homoserine和Tryptophan),通过对该途径及其衍生途径进行分析,发现糖尿病地鼠血清样本中鉴定到的氨基酸代谢物可作为IR的生物标志物,而上述差异表达蛋白可对这些氨基酸的代谢过程进行调控。进一步通过Western Blotting实验验证,差异蛋白PGAM1、PHGDH、CBS、CTH和GATM的表达水平在糖尿病地鼠小肠组织中显著上调。结论:本研究应用蛋白质组学和代谢组学对中国地鼠自发性T2DM动物模型小肠组织和血清样本进行了生物信息学分析,发现糖尿病地鼠的分子生物学特征主要集中在糖脂代谢、IR、氨基酸代谢紊乱和炎症等方面。更重要的是,我们对这两种组学的结果进行了联合分析,以氨基酸代谢为线索,在糖尿病地鼠小肠组织中发现了一些与IR相关的候选蛋白,这一发现对于从分子水平理解糖尿病地鼠的IR具有重要意义,为地鼠模型在糖尿病IR方面的后续深入研究奠定了基础,同时也为T2DM发病机制的研究提供了新的思路。