目的构建一种高稳定性心功能不全合并糖尿病大鼠模型,并借助超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)代谢组学研究平台,对其血清及心肌组织代谢轮廓变化进行分析,从而筛选出差异显著的特征性内源性代谢物,进一步分析其所涉及的代谢通路以及与疾病发生发展的内在联系,以期指导临床相关疾病的早期诊断、干预与治疗。方法取清洁级雄性Wistar大鼠70只,随机分为4组,正常组(Normal),糖尿病组(DM),心功能不全组(AAC),心功能不全合并糖尿病组(AAC+DM),首先将DM组大鼠随机分为5个亚组:DM1~5,分别采用单次腹腔注射40、45、50、55、60 mg/kg链脲佐菌素(STZ)的方法构建糖尿病模型,同期对心功能不全组、心功能不全合并糖尿病组大鼠采用腹主动脉缩窄的方法构建心功能不全模型,缩窄2个月后,对心功能不全合并糖尿病组大鼠采用上述糖尿病造模方法构建心功能不全合并糖尿病大鼠模型。实验过程中动态观察大鼠一般状况及体质量改变,监测链脲佐菌素注射后72小时、4周大鼠随机血糖水平,并于链脲佐菌素注射后1个月,对各组大鼠进行心脏超声及心肌病理改变评价,然后收集各组大鼠血清及心肌组织标本,利用代谢组学超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)平台,采用SIMCA-P+12.0.1.0的模式识别方法构建主成分分析(PCA)及正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型对其代谢轮廓进行初步分析,根据变量投影重要性(VIP)值及变量投影重要性置信区间筛选出潜在的内源性差异性离子,然后利用统计学工具(SPSS 17.0,USA)对所得变量进行非参数检验,排除P>0.05的变量进而筛选出潜在特征离子,并对最终离子进行鉴定,最后对差异性代谢物的变化趋势、代谢通路及其临床应用价值进行分析和探讨。结果对比不同剂量,链脲佐菌素为45 mg/kg时,构建心功能不全合并糖尿病模型稳定性高且成模大鼠一般状况、血糖水平、心脏超声、心肌组织镜下形态学较正常组发生明显变化,符合心功能不全合并糖尿病改变。同时利用代谢组学平台,成功构建了大鼠血清(R2X=53.5%,Q2=6.2%)及心肌组织(R2X=40.4%,Q2=8.9%)的主成分分析及血清(R2X=44.7%,R2Y=73.2%,Q2=36.3%)和组织(R2X=35.1%,R2Y=32.5%,Q2=13.3%)的正交偏最小二乘代谢轮廓分析模型,该模型能够很好地区分正常组、糖尿病组、心功能不全组、心功能不全合并糖尿病组。最终从血清中鉴定出30个差异性特征代谢物,包括溶血性磷脂酰胆碱类(LPC)、溶血性磷脂酸类(LPA)、胆汁酸类、鞘磷脂类等,从心肌组织中鉴定出10个特征代谢物,包括溶血性磷脂酰胆碱类、溶血性磷脂酸类等,经通路分析,血清代谢中鞘脂代谢、甘油磷脂代谢、戊糖与葡糖醛酸转化代谢路径影响权重较大,为主要代谢通路,而心肌组织代谢中甘油磷脂代谢为主要代谢通路。结论采用腹主动脉缩窄2个月后腹腔单次注射45 mg/kg链脲佐菌素的方法诱导心功能不全合并糖尿病动物模型,方法简便可靠,稳定性高。在血清代谢中,心功能不全合并糖尿病组大鼠肾上腺、胆酸类、溶血磷脂酰胆碱类、溶血磷脂酸类、棕榈酸、前列腺素类、鞘胺醇类、肉碱类等物质含量较正常组明显升高,而D-葡萄糖含量明显降低,差异具有统计学意义(p<0.01)。在组织代谢中,溶血磷脂酰胆碱类、溶血磷脂酸类、二氢尿嘧啶等含量较正常组降低,肌醇含量较正常组升高,差异具有统计学意义(p<0.01)。然而,溶血磷脂酰胆碱类、溶血磷脂酸类在心功能不全合并糖尿病大鼠血清和心肌组织代谢中均有涉及,但含量异同,我们推测大量溶血磷脂酰胆碱、溶血磷脂酸的来源并非心肌本身,而是由其它器官或组织远距离产生,通过血液循环,最终靶向作用于心肌组织。最终我们通过metaboanalist路径分析发现,甘油磷脂代谢、鞘磷脂代谢、葡糖醛酸代谢在心功能不全合并糖尿病的发生发展中发挥重要作用(pathway impact>0.20),其中甘油磷脂代谢在血清和心肌组织中均为主要路径,机制主要涉及机体氧化应激、线粒体及细胞膜破坏、能量代谢转移、胰岛素抵抗等多领域。