糖尿病是一种以血糖升高为特征的代谢紊乱综合征，其发病率高，危害严重，已成为严重威胁人类健康的第三大疾病，其慢性并发症遍及全身各个器官和组织。其中，糖尿病脑病是严重的糖尿病微血管并发症之一，主要表现为认知障碍和神经生理功能的缺失。近年来，糖尿病对中枢神经系统的影响已引起人们的广泛重视。然而，引起脑损伤的发病机理以及潜在的代谢机制尚不清楚。因此，研究糖尿病脑病发展演化过程中的代谢变化对糖尿病脑病的预防、诊断和治疗都具有重要的意义。　　核磁共振波谱(MRS)是目前少数可以用作活体无损伤的检测细胞水平代谢变化的非侵入性技术，能够检测人体多种器官、组织代谢以及生化变化等。对了解多种疾病的病理生理变化、发病机制以及疾病的早期诊断都具有极其重要的应用价值。核磁共振氢谱(1H NMR)可以观察到组织代谢物中的氢质子，包括三羧酸循环中间产物、糖酵解产物、氨基酸类神经递质等多种小分子代谢物。同时，为了得到更多关于代谢途径和代谢区间的细节信息，越来越多的研究者使用注射13C标记底物的核磁共振碳谱(13C NMR)方法研究中枢神经系统疾病。利用活体注射无放射性特征的13C稳态同位素标记底物的13C NMR技术，可以检测到13C标记底物进入脑以后，经过特定代谢途径产生的代谢中间产物及其特定位置被标记的量。根据代谢物13C标记位置和标记丰度反映13C标记底物经历的代谢途径。并且根据不同标记底物引起的不同的神经递质标记模式，可以分析得到疾病状态下胶质细胞与神经元间的代谢相互作用。此外，应用核磁共振磷谱(31P NMR)可以检测到组织中磷脂代谢情况、能量代谢状况以及细胞内pH值等方面的信息。　　本文第一章应用基于1H NMR的代谢组学技术对链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病1周和15周大鼠脑组织代谢物含量进行检测，寻找与糖尿病脑病发生发展相关的生物标志物。同时，通过活体注射13C稳态同位素标记底物([1-13C]葡萄糖和[2-13C]醋酸)的13C NMR方法，分析糖尿病1周和15周大鼠脑组织代谢物的标记模式和标记丰度，找出糖尿病脑病发生发展过程中一些特定的代谢途径及其细节代谢信息。并且，根据注射的不同标记底物引起的代谢物13C标记模式变化，分析糖尿病脑病发生发展过程中脑中神经胶质细胞和神经元两个代谢区间的相互作用。本文第二章应用31PNMR方法对糖尿病1周和15周大鼠脑组织中能量相关的代谢产物进行检测，并且测定了细胞内pH值的变化。　　实验结果表明，糖尿病1周大鼠脑中神经递质谷氨酸(G1u)、谷氨酰胺(Gln)和γ-氨基丁酸(GABA)含量未发生显著性改变，这与胶质细胞线粒体代谢增强以支持Glu能和GABA能神经元功能正常进行有关。此外，丙酮酸再生途径增强，生成的丙酮酸以乳酸形式提供给神经元作为能量底物进入三羧酸循环。而Glu能和GABA能神经元代谢失衡。当糖尿病发展到15周的时候，神经递质Glu、Gln含量明显降低。Gln-Glu循环代谢紊乱，即神经元与神经胶质细胞间的相互作用发生改变。而丙酮酸再生途径降低，表明神经胶质细胞向神经元提供能量底物受到抑制。31P NMR结果显示，糖尿病1周大鼠脑中并没有发生膜性结构的改变，而磷酸肌酸(PCr)做为能量缓冲底物维持能量平衡。此外，pH值的降低表明糖尿病1周大鼠脑中细胞内环境改变。当糖尿病发展到15周的时候，大鼠脑中磷脂膜代谢和能量代谢紊乱。　　本课题应用磁共振波谱(MRS)方法揭示了糖尿病不同时期脑组织代谢物的变化，特定代谢途径的变化以及神经元与胶质细胞相互作用的变化，从机体的代谢及能量的病理改变中发现疾病的早期信息，从而为MRS方法在临床上的应用奠定良好的基础。