妊娠期糖尿病（Gestational diabetes mellitus,GDM）在全球范围内发病率逐年上升,带来了严重的经济及公共卫生问题。相对于快速增长的发病率,GDM的临床治疗药物却十分有限。而近几年,微生态分子技术的发展使得人们对肠道菌群研究更为深入,提出将肠道微生物作为GDM医学营养治疗的新靶点。菊粉作为一种益生元,由于其特殊的β-（2,1）-糖苷键结构,使得菊粉在口腔、胃、小肠中均不会发生消化分解,只能在结肠中被肠道微生物作为底物分解产生少量的热量,这一特殊的性质使得菊粉具有许多突出的生理功能。研究表明菊粉具有调节肠道菌群平衡、降糖降脂、预防癌症、促进矿物质和维生素吸收、缓解便秘等作用。但菊粉对GDM的作用目前还知之甚少,缺乏相关基础研究。因此本研究通过创建GDM小鼠模型,研究菊粉对GDM小鼠糖脂代谢及妊娠结局的影响和可能机制。本文比较了高脂高糖饮食诱导和STZ诱导这两种建立GDM动物模型的方法,观察了菊粉对GDM孕鼠糖脂代谢和妊娠结局的影响并分析了可能的分子机制。同时,将肠道微生物这一“生理器官”引入治疗GDM的研究中来,使用16S r RNA测序的方法探讨了高脂高糖饮食情况下菊粉添加对C57BL/6J小鼠肠道菌群的影响。研究内容分为三个部分:第一章妊娠期糖尿病小鼠模型的建立目的:比较高脂高糖饮食诱导和STZ诱导C57BL/6J小鼠两种建立GDM动物模型的方法,以期获得更稳定、可靠且与人类妊娠期糖尿病相似的动物模型。方法:高脂高糖饮食（high-fat/sucrose diet,HFD）诱导模型分为HFD1组和HFD2组:HFD1组交配前用普通饲料喂养4周,HFD2组交配前用高脂高糖饲料喂养4周,交配后HFD1组、HFD2组均以高脂高糖饲料继续喂养至实验结束。STZ诱导模型分为STZ高、中、低剂量造模组:所有组别交配前后均采用普通饲料喂养,妊娠成功后,称量妊娠0天（Gestational age of 0 day,GD0）孕鼠体重,分别给予STZ高、中、低剂量组孕鼠一次性腹腔注射60 mg/kg、45 mg/kg、30 mg/kg STZ溶液。定期监测C57BL/6J小鼠妊娠前后体重及空腹血糖（Fasting Blood Glucose,FBG）,于妊娠14天（Gestational ageof 14 day,GD14）实施孕鼠口服葡萄糖耐量试验（Oral Glucose Tolerance Test,OGTT）、妊娠18天（Gestational ageof18 day,GD18）空腹6 h后测量FBG和空腹胰岛素水平（Fasting Insulin,FINS）以及解剖孕鼠,对其生理指标进行对比,以确定GDM小鼠模型成功。结果:（1）HFD1组妊娠后给予高脂高糖饮食喂养,自GD 14开始,HFD1组较正常饮食对照（Normal Control Diet,NCD）组体重有所增高,差异具有统计学意义;FBG亦有所升高,但差异并无统计学意义;GD18的FINS、HOMA-IR显著高于NCD组;说明C57BL/6J小鼠代谢缓慢,高脂高糖饮食诱导可使其在短期内出现肥胖和轻度的胰岛素抵抗,但并未出现高血糖症状。HFD2组孕鼠自GD 10开始较NCD组体重显著增加,且该组小鼠在GD10的FBG、GD14的OGTT各个时间点血糖值、GD18的FBG、FINS、HOMA-IR均明显高于NCD组。（2）STZ60 mg/kg组孕鼠的胰岛β细胞被大量破坏,胰岛素分泌明显减少,血糖升高迅速,但由于空腹血糖增加过高过快,孕鼠“三多一少”症状显著,大部分孕鼠因不能够耐受高血糖而发生流产,甚至死亡,死亡率高达46.7%;STZ30 mg/kg组血糖升高不明显,持续时间短,稳定性较差,模型构建失败;STZ45 mg/kg造模组自GD10开始孕鼠FBG升高,持续时间较长且较稳定,孕鼠耐受情况良好,孕鼠死亡率为20%,较60 mg/kg组明显降低,但GD18的FINS水平较NCD组却明显下降;故本实验中,45 mg/kg组是STZ诱导GDM小鼠模型的较好剂量,但仍伴有较高的孕鼠死亡率和流产率,且该组GD18的FINS、HOMA-IR均低于NCD组,这与临床上GDM患者的FINS、HOMA-IR明显高于与非GDM孕妇的情况不符。因此,本实验后续未选择STZ药物诱导的方法来建立GDM实验动物模型。结论:孕前4周开始持续给予高脂高糖饮食诱导建立的GDM小鼠模型能够模拟出GDM病程中胰岛素抵抗的基本病理生理变化,接近GDM的发病特点,是一个较为成功的动物模型。第二章菊粉对妊娠期糖尿病小鼠糖脂代谢、妊娠结局的影响及潜在机制研究目的:观察菊粉对GDM孕鼠糖脂代谢和妊娠结局的影响并分析可能的分子机制。方法:我们利用第一章节中孕前4周开始持续给予高脂高糖饮食诱导C57BL/6J小鼠构建GDM动物模型的方法,在原有高脂高糖饮食基础上给予GDM小鼠不同剂量的菊粉干预。菊粉干预组分为高、低两个剂量组:实验过程中,除了交配期,其余时间高、低两个剂量组分别给予3.33g/kg.d、1.67g/kg.d菊粉双蒸水（dd H2O）溶液灌胃;定期监测不同组别小鼠妊娠前后体重及空腹血糖,并测定各组GD 14的OGTT、GD 18的FBG、FINS以及血脂水平;GD 18解剖孕鼠,对其生理指标进行对比;肝脏和脂肪组织苏木精-伊红（HE）染色观察脂肪变性;RT2 profiler PCR Arrays筛选出与糖脂代谢相关的差异基因,分析验证差异基因在小鼠肝脏、脂肪和胎盘组织的表达,Western blotting检测差异表达最大的基因在糖脂代谢通路上相关信号分子的表达。结果:（1）孕前4周菊粉高剂量干预可以显著降低该组小鼠的孕前体重,且该组小鼠妊娠期间的体重亦明显低于GDM组;菊粉低剂量干预可以降低该组小鼠妊娠中后期（GD10～18）的体重。GD14的OGTT结果提示,菊粉高、低剂量组的FBG较GDM组显著降低,葡萄糖灌胃后各时间点的血糖水平均明显低于GDM组,计算AUC后发现菊粉两个剂量组葡萄糖耐量水平明显改善。此外测定小鼠FBG和FINS,计算HOMA-IR值发现,菊粉干预可以明显改善GDM小鼠的胰岛素抵抗,且呈一定的剂量依赖关系。血脂水平的研究发现,菊粉高、低剂量组小鼠的甘油三酯（Triglyceride,TG）、胆固醇（Total cholesterol,TC）和低密度脂蛋白（Low Density Lipoprotein,LDL）水平显著低于GDM组,而高密度脂蛋白水平（High Density Lipoprotein,HDL）在各组间无明显差异。（2）PCR-Array检测菊粉高剂量组与GDM组肝脏组织糖脂代谢相关通路的基因表达,筛选出12个差异表达的基因:G6pc,slc2a4,pdhb,pgk1,pgm3,pdk2,pfkl,Igfbp5,Retn,pdk4,Prps1,Phka1,通过RT-PCR进一步测定上述差异基因在各组小鼠肝脏、脂肪和胎盘组织里的表达情况,发现Retn（Resistin）在脂肪组织的表达差异倍数最大,利用Western blotting比较胰岛素代谢通路上胰岛素受体底物（IRS）、蛋白激酶B（Akt）和细胞外调节蛋白激酶（ERK1/2）信号分子在小鼠肝脏和脂肪组织中的表达,结果提示GDM组肝脏组织IRS信号分子的磷酸化蛋白与总蛋白比值较NCD组显著下调,菊粉高剂量组肝脏组织IRS、Akt信号分子以及脂肪组织Akt信号分子的磷酸化蛋白与总蛋白比值较GDM组显著增强。结论:菊粉可以改善GDM小鼠的糖耐量异常、胰岛素抵抗,降低其体重和血脂水平,这可能与其降低了GDM小鼠肝脏和脂肪组织Resistin的表达,进而增强了胰岛素信号通路上IRS、Akt信号分子蛋白磷酸化水平有关。第三章菊粉对妊娠期糖尿病小鼠肠道菌群的影响目的:研究GDM小鼠肠道菌群丰度和多样性以及在菊粉干预对其肠道菌群的影响,探索与妊娠期糖代谢紊乱有关的特征性肠道微生物物种及结构变化,为利用肠道菌群靶向治疗GDM提供参考。方法:基于Ion S5TMXL测序平台和技术,采用16S r RNA V4和V5高变区高通量测序的技术手段,全面深入分析GDM小鼠与正常小鼠之间肠道菌群丰度和多样性的变化情况,观察菊粉干预之后,GDM小鼠肠道菌群的恢复情况,通过LEf Se分析,找出干预前后显著性差异物种。结果:高脂高糖饮食诱导产生的GDM小鼠体内厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroides）的比例显著上升,拟杆菌目（Bacteroidales）和瘤胃菌科（Ruminococcaceae）等丁酸盐产生菌的相对丰度显著下降,丹毒丝菌纲（Erysipelotrichia）等革兰氏阴性条件致病菌的相对丰度显著增加。而菊粉的摄入,能够显著降低厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroides）的比例,增加丁酸盐产生菌的相对丰度,同时能够减少条件致病菌的数量。嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）是疣微菌门（Verrucomicrobia）门中定殖在黏液层中的黏蛋白（mucin）降解菌,其相对丰度在菊粉干预后也显著增加。结论:菊粉可以提高GDM小鼠肠道菌群的丰度和物种多样性,增加肠道内益生菌的相对丰度,同时能够减少条件致病菌的数量,改善GDM小鼠肠道菌群结构和紊乱的状态。