目的本研究旨在利用代谢组学(metabonomics)研究方法,建立糖尿病小型猪和非糖尿病小型猪急性缺血心肌小分子代谢产物的指纹图谱；对指纹图谱进行统计分析,结合临床生理生化指标和网络数据库,鉴定优势变化小分子代谢产物,拟从代谢角度探索更灵敏、准确、特异的糖尿病急性心肌缺血诊断标志物和潜在治疗靶点。方法首先,静脉注射STZ(150mg/kg)方法建立小型猪糖尿病模型,分别在给药前、给药后每天,连续一周采集血液,动态监测空腹血糖、血清胰岛素和C肽水平,空腹血糖持续增高(FBG≥7.0mmol/L)者认为建模成功。然后,利用胸腔镜下微创结扎冠脉左前降支的方法分别建立糖尿病小型猪和非糖尿病小型猪急性心肌缺血模型。冠脉结扎术后观察48h,动态监测心电图。并在冠脉结扎前、结扎后10min、4h和48h采集静脉血液,研究终点(48h)动物实施安乐死,采集缺血区心肌组织,用于代谢组学分析。最后,利用超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC/TOF MS)和核磁(NMR)代谢组学技术检测上述时间点收集的心肌组织匀浆液中葡萄糖、脂肪酸、乳酸、酮体、氨基酸类全部小分子代谢产物指纹图谱,比较糖尿病心肌缺血前后的代谢产物变化情况,并对特定代谢途径的相关代谢产物进行轮廓分析,根据偏离度,进一步找到某个或某组特异灵敏的代谢物,并将这些代谢信息与空腹血糖和胰岛素水平、心脏电生理和心功能变化相联系。结果糖尿病组小型猪在静脉注射链脲佐菌素后24h开始,空腹血糖明显升高,并始终维持在17.7-20.1mmol/L的水平,C肽和胰岛素水平显著降低。与给药前相比,模型组肝肾功能血液指标中总蛋白、丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶和肌酐均无明显改变；尿素氮和白蛋白虽略有降低,但尚未达到显著性水平；血尿酸水平明显降低(P<0.05)。Western blot结果表明,与对照组比较,模型组胰腺、肝和肾小管基底膜细胞葡萄糖转运蛋白2的表达均显著减少。证实,一次性注射高剂量链脲佐菌素可成功建立1型糖尿病小型猪模型,且对模型猪的肝肾功能无显著影响。利用该模型获得的代谢组学研究数据可信度较高。在糖尿病组实验动物血糖稳定1周后,实施胸腔镜下微创冠脉结扎手术(VATS)。两组动物术后4h,血清肌钙蛋白(cTni)和肌红蛋白(MYO)均较术前显著升高(在正常上限的10-100倍范围内),达到心肌梗死的诊断标准(高于正常上限5倍)。超声心动图、MRI和组织病理分析表明,VATS术后两组心肌受累部位均为心尖、左室前壁和室间隔中远段。但糖尿病小型猪的心脏功能相对低下；梗死区/梗死危险区比值更高(糖尿病组18：lvs对照组5：1)；心梗透壁度更重(75%以上),这符合糖尿病心肌缺血耐受性差的疾病特征。所有动物急性心肌缺血病理变化明显,48h后都有病理性Q波形成,糖尿病组QRS评分明显较对照组高(6.9±2.4vs.4.1±1.8,P<0.05)：病理染色结果显示其梗死面积明显比对照组大(29.2±5.1%vs.15.3±3.4%,P<0.05),二者相关系数为0.92。两组动物心肌缺血区组织代谢组学数据Simca-P软件(版本11.0)分别进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘方判别分析(PLS-DA),结果表明,缺血心肌组织中差异性代谢产物有14种,包括1)4种氨基酸,其中2种中性氨基酸(甘氨酸、丝氨酸),1种非极性亚氨基酸(脯氨酸)和1种酸性氨基酸(谷氨酸),分别较非糖尿病对照组下降了1.56倍、1.62倍、2.23倍和3.76倍。4种己糖(葡萄糖、果糖、半乳糖和吡喃半乳糖)略有升高,平均升至对照组的1.4-2.6倍；胆固醇的含量略有下降,降低了近1.7倍。变化最为显著的是必需脂肪酸花生四烯酸,与对照组相比,下降了将近5倍,二组差异具有显著性统计学意义。结论(1)大剂量STZ成功建立了小型猪Ⅰ型糖尿病模型,且对肝肾功能影响不大。(2)VATS手术是一种制备糖尿病小型猪AMI模型的安全、有效方法。(3)糖尿病心肌急性缺血更容易导致心肌组织坏死,梗死面积明显比对照组大;心电图检测判断心梗面积与病理情况下心梗面积相关性良好。(4)代谢组学研究表明,必需脂肪酸花生四烯酸作为心肌细胞膜的重要组成成份,可能成为糖尿病心肌缺血诊治和预后相关标志物的候选分子。