糖尿病(Diabetes mellitus, DM)是由遗传因素、环境因素和行为因素等多种致病因素共同作用而引起的以高血糖为特征的内分泌代谢性疾病,其发病机制主要是胰岛素抵抗和胰岛β细胞受损。胰岛素的分泌绝对或相对不足,导致糖代谢的紊乱,使血糖过高,出现糖尿,糖尿病的症状主要表现为多饮、多食、多尿、消瘦等症状。糖尿病主要分为四种类型：1型糖尿病(T1DM)、2型糖尿病(T2DM)、妊娠期糖尿病和其它类型糖尿病,虽然每种类型的糖尿病的症状都是大体相同的,但是导致疾病发生的原因却不相同,每种糖尿病在不同人群中的分布也不相同。不同类型的糖尿病都会导致胰腺中的β细胞不能产生足量的胰岛素以降低血糖的浓度,导致高血糖症的发生。1型糖尿病又被称为胰岛素依赖型糖尿病,一般是由于产生胰岛素的β细胞遭到自身免疫系统的破坏,多发生于儿童和青少年,也可发生于各种年龄。1型糖尿病发病比较急剧,体内胰岛素分泌不足,容易使患者发生酮症酸中毒,必须要用胰岛素治疗才能获得满意疗效,否则会有生命危险；2型糖尿病又被称为非胰岛素依赖型糖尿病,是由于组织细胞产生了胰岛素抵抗、胰岛β细胞功能衰退或者其它原因引起的,多发生于成年人和老年人,95%以上的糖尿病患者为2型糖尿病；妊娠期糖尿病的发病机制和2型糖尿病相似,也是因为细胞产生了胰岛素抵抗,不过妊娠期糖尿病产生的胰岛素抵抗是由于妊娠期妇女分泌的激素造成的。其他型糖尿病是指除了1型、2型和妊娠型糖尿病以外的各种糖尿病包括胰腺疾病造成的糖尿病、内分泌疾病造成的糖尿病、各种遗传病伴发的糖尿病以及药物导致的糖尿病,等等。其他型糖尿病种类繁多,但患病数远不及2型糖尿病。随着社会经济的快速发展,城市化进程有了很大的提高,人们体力劳动强度明显降低,静坐工作方式明显增加,生活饮食方式也发生了很大的改变,高热量饮食增加,而且全球很多国家出现人口老龄化趋势,糖尿病的患病率和发病率日益增高,根据国际糖尿病联盟统计(IDF)统计,在20世纪90年代,全球糖尿病患者约为1亿人,到2007年,全球已经有2.46亿人患有糖尿病,预计到2025年,全球糖尿病患者人数将会增至3.8亿人,糖尿病已经成为21世纪世界性的公共卫生问题。根据中华医学会糖尿病学会在2010年全国调查显示,我国目前大约有9240万成人糖尿病患者,中国糖尿病的患病率从1980年的0.67%上升至1993年的3.21%,在不到20年的时间内,我国已经从糖尿病低患病率国家上升到糖尿病中等患病率国家行列。目前我国的糖尿病患者总数仅次于印度,成为世界糖尿病流行中心。由于糖尿病患者需要接受长期的治疗,加上糖尿病带来的各种并发症,使患者承受着很大的精神压力和经济压力。根据我国糖尿病治疗费用统计资料显示,直接花在糖尿病上的治疗费用已经远远超过了同期的平均国民生产总值,并且在2004年已经达到了19.9%,在慢性疾病中高居第二位。2型糖尿病及其并发症给患者带来病痛的同时,也给国家带来了巨大的经济压力和社会压力。由于在全球糖尿病患者中,90%以上为2型糖尿病患者,要想找到有效的措施去控制以及减少糖尿病的发病率,其关键就是在于如何有效的控制2型糖尿病的发病率。2型糖尿病是由环境因素和遗传因素共同作用的结果,其发病机制至今还没有完全阐明。但目前认为胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷是2型糖尿病发病机制的两个基本因素。2型糖尿病在发病早期非常隐蔽,其潜伏期可以达到9-12年,很多患者在发病初期并无明显的临床症状很大一部分患者在确诊后,已经出现了脑、心、眼以及肾等重要器官的并发症,这也是导致糖尿病致残率和致病率居高不下的主要原因,无论是对患者本身还是对其家庭均带来了很大的负担。所以,寻找预防和治疗2型糖尿病的方法是医务人员和科研工作者急需解决的难题。基因芯片(gene chip),又称为DNA芯片(DNA chip)、DNA微阵列(DNA microarray)、寡核苷酸微芯片(oligonucleotide microchip),是生物芯片的一种,是随着“人类基因组计划”(human genomic project,HGP)的实施和分子生物学相关学科迅速发展而逐渐建立起来的一门高新技术。基因芯片是筛选差异表达基因的一项重要的技术平台,具有高通量和快速测量等优点。基因芯片表达谱是指通过构建细胞或组织的cDNA文库,大规模cDNA测序,收集cDNA序列片段、定性、定量分析其mRNA群体组成,从而描绘该特定细胞或组织在特定状态下的基因表达种类和丰度信息,这样编制成的数据表就称为基因芯片表达谱。随着表达谱芯片技术的迅速发展,产生了大量的、复杂的基因芯片表达谱数据。如何解读基因芯片所蕴含的信息,已经成为限制基因芯片发展和应用的主要“瓶颈”。生物信息学(Bioinformatics)是80年代未随着人类基因组计划(Human genome project)的启动,在现代生物学与医学科学(如细胞生物学、生物化学、发育生物学、基因组学、遗传学、生理学)和生物统计学、计算机科学、信息科学等学科相互渗透并高度交叉形成的一门新兴前沿学科。它通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析,进而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。其研究内容包括了序列和结构比对、蛋白质结构预测、基因识别、分子进化分析、比较基因组学、序列重叠群、药物设计、基因表达谱等方方面面。在当前很多研究中,都涉及到用生物信息学的方法对疾病进行研究。本研究内容主要分为以下三个部分：第一部分：2型糖尿病胰岛组织基因表达谱数据的获得：本研究所采用的一组与2型糖尿病胰岛组织相关的基因表达谱数据,是从美国国立生物信息中心NCBI数据库GEO中下载所得,在GEO Datasets数据库搜索框中以"diabetes, type 2 diabetes mellitus"为检索词,获得由Bugliani M提交的芯片数据GSE25724,所用的实验平台为Affymetrix公司的HG-U133A芯片,总共有13个样本,其中2型糖尿病胰岛组织样本数6例,正常人胰岛组织样本7例。第二部分Qlucore Omics Explorer、Panther、David等多种生物信息学软件的综合分析：利用Qlucore Omics Explorer对13张基因芯片表达谱(正常2型糖尿病胰岛组织样本6例和正常胰岛组织样本7例)进行分析,共得到2型糖尿病胰岛组织和正常胰岛组织间有782个存在差异表达的基因,其中上调表达的基因有41个,下调表达的基因有741个。再对筛选出的差异表达基因进行DAVID、PANTHER、GATHER等多种生物信息学软件的综合分析时,我们发现,在生物学过程中,差异表达基因功能主要集中在细胞凋亡、免疫过程、应激反应等过程。在细胞组分中,差异表达基因功能主要集中在细胞质膜、细胞器膜、核糖体蛋白等。在分子功能中,差异表达基因功能主要集中在核苷酸绑定、ATP绑定、酶调节活性、蛋白质运输活性等。在通路中,差异表达基因主要富集于三羧酸循环信号通路、丙酮酸循环信号通路、脂肪代谢信号通路、细胞凋亡信号通路、Wnt signaling pathway、p53 pathway、氧化应激反应信号通路、胰岛素信号通路及TGF-beta signaling pathway信号通路等。其中三羧酸循环信号通路和胰岛素信号通路具有重要的意义。第三章构建蛋白与蛋白相互作用网络：利用Cytoscape软件对差异表达基因进行蛋白相互作用网络构建,对得到的PPI对用Cytoscape构建蛋白相互作用网络图,对网络图进行节点度和所有节点平均度的计算,得到大于或等于6倍所有节点平均度的节点,即中心节点(核心蛋白)。得到的核心蛋白有ANAPC10、 LAMTOR5、YWHAQ、UBE2D2、RRAGA和RRAGD。这些蛋白质在2型糖尿病相关蛋白质PPI网络中有至关重要的作用。