糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢性疾病,随着其发病率持续增高,糖尿病及其并发症已成为本世纪重大公共健康卫生问题之一,严重影响人类的健康。目前,糖尿病的防治手段以胰岛素注射及口服降糖药等方式为主,这些方法不能阻止病程的进展,还会出现低血糖等常见副作用,因此急需寻找预防和治疗糖尿病的新方法。中医药具有多成分、多靶点、作用温和等特点,可以从整体上调节疾病状态,在糖尿病的治疗中具有一定的优势。而气虚型糖尿病病证结合动物模型既体现中医气虚证候,又具有现代医学糖尿病的病理特征,是研究中医药防治糖尿病较为理想的实验动物模型。人参作为“草药之王”,在中国有2000多年的入药历史,已被证明对糖尿病和气虚证均具有一定的干预作用,但人参治疗气虚型糖尿病的药效和相关机制尚不清楚。基于此,本论文从病理生理学、代谢组学、肠道微生物组等方面研究人参不同活性组分抗气虚型糖尿病大鼠的药效作用及作用机制,并通过血清药物化学和PK-PD关联分析进一步探究人参总皂苷和总多糖组分联合使用抗气虚型糖尿病的物质基础和潜在机制,为人参进一步开发利用提供新的依据。主要研究内容及结果如下:1.气虚型糖尿病大鼠模型的建立与评价目前,气虚型糖尿病动物模型的建立方法和评价体系尚不完善,建立可靠、准确的动物模型是中药药效和作用机制研究的重要基础。本章采用高脂高糖饮食喂养联合力竭游泳及小剂量链脲佐菌素诱导的方法建立气虚型糖尿病大鼠模型,并从病理生理学、代谢组学和肠道菌群等多个方面评价气虚型糖尿病大鼠模型特征。结果显示,与空白组相比,气虚型糖尿病大鼠毛发光泽度降低、喜聚堆、倦怠嗜睡、出现溏便、食欲下降;游泳耐力、能量代谢、免疫功能及血常规指标显著降低（p＜0.05）和氧化应激损伤显著加重（p＜0.05）;同时还出现高血糖、高血酯和胰岛素抵抗等糖尿病症状。与糖尿病大鼠比较,气虚型糖尿病大鼠游泳耐力、RBC、HCT、HGB、LDH、ATP、Ig M水平和SOD活性显著下降（p＜0.05）,MDA水平显著增加（p＜0.05）,但FBG、TC、TG和INS水平未见显著差异（p＞0.05）。代谢组学结果发现,空白组与气虚型糖尿病大鼠组间存在显著差异的32种生物标志物同时涵盖了糖尿病和气虚相关的生物标志物,而且这些生物标志物在气虚型糖尿病大鼠体内的相对含量变化比2型糖尿病更为显著。肠道菌群分析结果显示,与空白组相比,气虚型糖尿病大鼠厚壁菌门、拟杆菌门、乳杆菌属和颤螺旋菌属丰度显著降低,放线菌门、双歧杆菌属、Turicibacter和Allobaculum丰度显著增加（p＜0.05）;与2型糖尿病大鼠相比,气虚型糖尿病大鼠放线菌门、双歧杆菌属和Allobaculum丰度显著增加,拟杆菌门和颤螺旋菌属显著降低（p＜0.05）。结果表明气虚型糖尿病大鼠模型成功模拟了气虚证和2型糖尿病的双重病理生理状态,且出现比2型糖尿病大鼠更严重的病理损伤,病症结合模型建立成功。同时,气虚型糖尿病大鼠与2型糖尿病大鼠的代谢轮廓和肠道菌群组成存在显著差异,气虚证加重了糖尿病病程。基于病理生理学-代谢特征-肠道菌群评价体系可系统全面地评价气虚型糖尿病大鼠模型。2.人参不同活性组分抗气虚型糖尿病大鼠的药效评价为了准确评价不同人参活性成分抗气虚型糖尿病的药效作用,本章基于气虚型糖尿病大鼠模型,以二甲双胍作为阳性药（ME）,考察人参总多糖（GP）、总皂苷（GS）、水提物（GE）及皂苷加多糖（1:1）混合物（GPS）干预后气虚型糖尿病大鼠在病理生理学方面的变化情况。结果显示,各给药组对气虚型糖尿病大鼠的干预作用表现在不同的方面;阳性药二甲双胍可显著降低大鼠血糖、血脂水平和改善葡萄糖耐受（p＜0.05）,但对气虚相关指标的调节作用明显弱于各人参组;GP在调节气虚证相关指标中表现出一定的优势,尤其是在改善游泳耐力和增强免疫功能方面,但对LDH、FBG、INS、葡萄糖耐受能力和TC的调节无显著性差异;GS可显著改善大鼠游泳时间、血常规指标、胸腺指数、MDA、葡萄糖耐受、TC和TG水平,但对脾脏指数、Ig M、Ig G、LDH、SOD和FBG无显著性调节作用;GE仅对大鼠游泳时间、RBC、胸腺指数、Ig M、SOD、MDA、TC和TG具有显著调节作用;GPS则在调节血常规、能量代谢和氧化应激损伤方面效果最显著,同时可显著增强免疫功能、降低高血糖,改善葡萄糖耐受,降低INS、TC和TG水平（p＜0.05）。从整体上看GE作用最弱,GP在调节气虚相关指标中发挥关键作用,GS则在调节血糖和血脂方面起主要作用,而GPS对气虚型糖尿病的病理改变均有良好的调节作用且效果突出。以上结果表明人参更利于从整体上改善气虚型糖尿病大鼠的病理损伤,且皂苷和多糖联合使用具有一定的协同作用,其机制可能与多糖和皂苷通过多途径和多靶点发挥治疗作用有关。3.人参不同活性组分对气虚型糖尿病大鼠血清代谢物的影响为了探究皂苷和多糖联合使用抗气虚型糖尿病的作用机制,本章采用基于UPLC-Q-TOF/MS技术的血清代谢组学和脂质组学研究了GS、GP和GPS对气虚型糖尿病大鼠血清中代谢物的影响。结果显示,人参不同活性组分均可显著降低气虚型糖尿病大鼠体内胆汁酸、类花生酸、甲酚类和类维生素A的含量,调节氨基酸、不饱和脂肪酸、吲哚类含量及脂质代谢紊乱;同时,人参不同活性组分对气虚型糖尿病大鼠体内代谢物和脂质紊乱的调节作用具有差异性,GS和GPS对血清代谢物的干预效果比GP更明显;其中GPS效果最显著,改善的差异代谢物种类最多,且从整体来看,其对代谢物和脂质相对含量的调节程度较GP和GS的更大;涉及的主要代谢通路包括脂肪酸代谢、胆汁酸代谢、花生四烯酸代谢、脂质代谢、氨基酸代谢和视黄醇代谢等。结果表明皂苷和多糖联用抗气虚型糖尿病的作用与调节血清代谢物和脂质代谢紊乱有关,其中皂苷成分发挥主要作用。4.人参不同活性组分对气虚型糖尿病大鼠肠道菌群及其代谢物的影响为了探究人参皂苷和多糖联合使用对气虚型糖尿病大鼠肠道菌群及代谢物的影响,本章采用基于UPLC-Q-TOF/MS的粪便非靶向代谢组学,结合基于UPLC-TQ/MS的大鼠粪便胆汁酸靶向代谢组学方法,研究大鼠肠道代谢物变化情况;同时利用GC/MS测定粪便短链脂肪酸含量,并采用16S r RNA测序研究大鼠肠道微生物组的变化,考察人参各组分对气虚型糖尿病大鼠肠道菌群及代谢物的干预作用。结果显示,人参各活性组分对气虚型糖尿病大鼠粪便代谢紊乱具有显著的调节作用,主要涉及花生四烯酸代谢通路,不饱和脂肪酸的生物合成途径,胆汁酸的生物合成途径,亚油酸和亚麻酸代谢通路以及视黄醇代谢等。胆汁酸定量结果发现,人参各组分可显著改善气虚型糖尿病大鼠体内出现的胆汁酸代谢紊乱,GPS比GS和GP表现出更显著的调节作用。短链脂肪酸定量结果显示,人参各组分能够调节多种短链脂肪酸的含量,使其更加趋近于正常水平,GPS对短链脂肪酸的调节作用更明显。肠道菌群分析结果显示,GP和GPS在一定程度上改善了气虚型糖尿病大鼠菌群紊乱,而GS对肠道菌群的调节作用较弱。以上结果表明人参各活性组分抗气虚型糖尿病大鼠作用机制可能与调节肠道微生物结构及其代谢物紊乱有关。皂苷和多糖联合使用更利于改善胆汁酸和短链脂肪酸代谢紊乱,说明皂苷和多糖抗气虚型糖尿病的协同作用与其中的多糖成分对肠道菌群的调节作用密切相关。5.人参皂苷和多糖联用抗气虚型糖尿病的物质基础研究通过分析人参皂苷体内外物质组初步明确了人参皂苷抗气虚型糖尿病的活性物质,借助药物代谢动力学分析多糖对皂苷体内药代动力学行为的影响,并结合PK-PD关联分析进一步阐述皂苷和多糖联合使用抗气虚型糖尿病的物质基础和作用机制。结果显示,在气虚型糖尿病大鼠体内发现9种PPD型人参皂苷Rd、Rc、Rb1、Rb2、Rb3、F2、Rg3、Ra1、Ra2及2种PPT型人参皂苷Rg1和Re原型成分。同时,药代动力学结果发现多糖可影响人参皂苷活性成分Re、Rb1、Rc、Rb2、Rb3和Rd在气虚型糖尿病大鼠体内的药代动力学行为,主要表现为增加皂苷成分的Cmax和AUC值,同时缩短Tmax和MRT。PK-PD关联分析发现药效物质与药效指标间呈复杂的相互关系和药效延迟作用,药效物质可以改善大鼠体内代谢物紊乱。以上结果表明11种入血成分可能是人参皂苷抗气虚型糖尿病的药效物质,多糖可以通过促进皂苷活性成分在大鼠体内吸收进而发挥与皂苷的协同作用,皂苷和多糖通过多途径多靶点调节胆汁酸、氨基酸和不饱和脂肪酸代谢发挥抗气虚型糖尿病的作用。综上所述,基于气虚型糖尿病大鼠模型评价人参不同组分的药效作用结果更可靠,不同的人参组分对气虚型糖尿病大鼠均具有不同的干预作用,皂苷加多糖联合使用具有协同作用。其中总皂苷组分在调节血清代谢物和脂质紊乱中发挥主要作用,总多糖在调节肠道菌群及其代谢物中起关键作用,而二者联合使用时多糖可以通过改善肠道菌群结构和促进皂苷活性物质吸收增强皂苷对内源性物质的调节作用。本论文结合先进的分析技术手段,探讨人参抗气虚型糖尿病的作用机制和物质基础,为阐明人参皂苷和多糖抗气虚型糖尿病的整体作用机制提供理论依据,同时也为中药作用机制的系统研究提供了新的借鉴方法。