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糖尿病（diabetes mellitus，DM）是以持续性高血糖为主要特征的一种慢性全身性代谢紊乱疾病，其主要是由于体内胰岛素分泌绝对或相对不足，或由于组织对胰岛素敏感性降低（胰岛素抵抗）所导致。目前，全球糖尿病患者有近3亿，仅中国就超过1个亿的患者，已成为世界糖尿病第一大国。近年来，随着全球老龄化、城市化进程的加快以及人们生活方式的变化，糖尿病发病率呈现逐年上升趋势且发病人群向年轻化发展。糖尿病已成为严重威胁人类健康的慢性流行疾病，严重影响患者生活质量及寿命，但糖尿病的发病原因至今仍未被完全阐明。因此，尽快揭示2型糖尿病的发病机理，发现治疗糖尿病的有效靶点，研发标本兼治的糖尿病治疗药物，是学术界亟待解决的重要课题。 表观遗传对生物体各类细胞的生长及分化至关重要，并随着年龄的增长发生规律性变化。如果环境因素的影响使这种正常的变化规律被打破或异常改变，就可能引发各种复杂疾病。许多研究表明，表观遗传修饰可能是2型糖尿病发生发展过程中连接环境和基因相互作用的桥梁，或是揭示2型糖尿病发生机制的关键所在。组蛋白修饰是表观遗传学的一个重要内容，组蛋白密码被一系列蛋白复合物识别并翻译成特定的染色质状态，具有十分重要的基因转录调控功能。然而组蛋白修饰在2型糖尿病发生过程中是否起到了关键性作用，如何影响糖尿病相关基因的表达，以及它们之间是否存在内在联系等问题目前尚不十分清楚。 本研究通过采用高脂高糖饲料饮食辅助腹腔注射小剂量链脲佐菌素（STZ）对C57BL/6J小鼠进行造模，成功诱发了2型糖尿病小鼠模型，模拟人类2型糖尿病发病过程，成模后的小鼠再经艾塞那肽（Exentide-4）治疗，小鼠的各种生理指标都得到了改善。至此，将实验动物分为正常组（Con组），糖尿病组（T2D组）以及治疗组（Ex-4组）进行后续分子实验。 肝脏和胰腺是糖代谢的重要器官，本研究通过Western Blot检测了组织总组蛋白H3的表观修饰情况，结果表明与正常组相比，糖尿病组小鼠肝脏中组蛋白H3的H3K23Ac和H3K9Ac水平均明显下降（P<0.01），治疗组H3K9Ac的水平显著升高（P<0.01），而H3K23Ac的水平持续下调，且差异显著（P<0.01）；与之相反，与正常组相比，H3K4Me和H3K9Me2水平在糖尿病小鼠中均显著上调（P<0.01），经治疗后H3K4Me和H3K9Me2水平明显下调（P<0.01），已接近正常组的水平。胰腺组蛋白修饰情况与肝脏不同，与正常组相比，糖尿病组小鼠的H3K23Ac和H3K9Ac水平均明显上升（P<0.01），治疗组H3K23Ac、H3K9Ac的水平显著下调（P<0.01、P<0.05），且差异显著；与之相反，与正常组相比，H3K4Me水平在糖尿病小鼠中显著下调（P<0.05），治疗组小鼠组蛋白H3K4Me水平有所上升，但差异不显著；相反，糖尿病小鼠的H3K9Me2水平比正常组明显上升（P<0.05），治疗后又显著下降（P<0.05）。表明糖尿病小鼠的确出现了肝脏、胰腺组蛋白乙酰化及甲基化修饰异常，而经过治疗后，这种异常修饰能够得到不同程度的矫正或恢复，推测肝脏、胰腺的表观遗传修饰水平变化可能与2型糖尿病的发病有关。 应用实时定量PCR检测了肝脏、胰腺中与糖尿病相关的基因表达量，结果表明，与正常组相比，肝脏Glut-2，Gck，Pklr在糖尿病组鼠中的表达量均显著下调（P<0.01），经艾塞那肽治疗后Glut-2和Pklr的表达量显著上调（P<0.01），Gck也有所上调（P<0.05）。Ppargc1a的表达量在糖尿病组中下调，经治疗后有所上升。与正常组相比，Insr在糖尿病组中的表达量下调（P<0.05），治疗后有所上调。与正常组相比，糖尿病组小鼠胰腺Pdx1表达量显著下调（P<0.01），治疗后得到显著上调（P<0.01）；糖尿病小鼠Ins1基因的表达量也明显下调（P<0.05），治疗后又出现明显的上升（P<0.05）。同时Pax4基因在各组中的表达量与Pdx1及Ins1一致，但差异均未达到显著水平。Bcl2和Caspase3在各组的表达量恰好相反，与正常组相比，糖尿病小鼠Bcl2表达量明显降低（P<0.05），治疗后显著上调（P<0.01）；而Caspase3在糖尿病组中的表达量是显著上调的（P<0.01），治疗组中该基因的表达水平有所下降。这些结果表明，高脂高糖饮食结合注射STZ诱发2型糖尿病的小鼠肝脏、胰腺中出现了相关基因的表达异常，治疗后病情缓解的情况下这些异常又表现出不同程度的恢复。此外，本研究选择了胰腺组织检测组蛋白表观修饰酶基因的表达情况。结果表明，小鼠胰腺组蛋白乙酰化酶P300，去乙酰化酶Sirt1、HDAC2，组蛋白甲基转移酶SUV39h2以及去甲基化酶Kdm3a基因在各组中的表达量与胰腺整体组蛋白在各组中的修饰水平相吻合。 最后选取小鼠肝脏和胰腺中表达量变化较大的基因Glut2和Pdx1，利用ChIP技术检测了其启动子区组蛋白的修饰水平。结果显示糖尿病组小鼠肝脏Glut2基因启动子区H3K9Me2和H3K4Me的富集均比正常组上升（P<0.01），经过艾塞那肽治疗后，富集程度均下降（P<0.01）；组蛋白H3Ac水平在糖尿病组中显著低于正常组（P<0.01），治疗后H3Ac的富集程度明显上升（P<0.05）；相反，组蛋白H3K9 Ac的富集在糖尿病组中有所升高（P<0.05），治疗后H3K9Ac的富集程度在持续上升（P<0.01）。同时，2型糖尿病小鼠胰腺中Pdx1基因启动子区H3K9Me2的富集与正常组相比显著上升（P<0.01），经治疗又明显下降（P<0.01），相反，H3K4Me的富集在糖尿病组中显著下降（P<0.01），而治疗组H3K4Me的水平又明显上升（P<0.01）；Pdx1启动子区H3Ac和H3KAc水平在糖尿病组中均显著低于正常组（P<0.01），治疗后二者的富集程度均明显上升（P<0.05）。H3K9Me2修饰抑制相关基因表达，而H3K4Me以及组蛋白的各种乙酰化修饰则促使相关基因的表达上调，这与Glut2、Pdx1基因在各组表达水平变化趋势基本吻合。 本研究通过研究小鼠诱发糖尿病过程中组蛋白表观修饰模式变化，阐明组蛋白表观修饰与糖尿病发病关键基因表达存在一定联系，且艾塞那肽治疗基本上恢复或矫正了组蛋白修饰和某些2型糖尿病相关基因的表达，表明组蛋白H3的表观修饰水平可能与2型糖尿病的发生发展关系密切。