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超过90％以上的糖尿病患者均属于Ⅱ型糖尿病，其主要特征是胰岛素抵抗以及胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降，特别表现在骨骼肌中。骨骼肌组织及其细胞的生物化学研究可以为揭示糖尿病和胰岛素抵抗的内在分子机制提供重要的线索。尽管有关骨骼肌脂类代谢情况与胰岛素抵抗密切相关已见于报道，但是观察的角度和推演的结论多有冲突。一般认为，骨骼肌内脂类代谢的主要场所是骨骼肌细胞的线粒体，而它的主要代谢通路是脂肪酸β-氧化。在本项目中，我们假设Ⅱ型糖尿病骨骼肌线粒体中脂肪酸β-氧化可能发生了异常，因此，与此通路相关的蛋白质丰度、代谢通路活性、代谢的产物均与正常组织有异。为此，采用了db/dbⅡ型糖尿病小鼠模型，利用靶标蛋白质组和代谢组技术，对骨骼肌的脂代谢产物和线粒体蛋白质展开了系统研究。 采用8周龄的db/dbⅡ型小鼠模型，并严格跟踪小鼠生长过程中的基因型稳定性以及血糖水平。同时处死10只db/dbⅡ糖尿病鼠和10只同龄的正常小鼠，随即分离其骨骼肌和制备线粒体以及萃取代谢产物。根据脂肪酸β-氧化通路的蛋白质和线粒体蛋白质的质谱扫描数据，选择了整条脂肪酸β-氧化通路中的18个相关蛋白酶作为靶标，建立了MRM检测(Multiple Reaction Monitoring)的方法。该方法靶向性地检测上述蛋白质对应的52个肽段、260个transitions、至少2～3个特异肽段/蛋白质、3～5个子离子/肽段。MRM测定结果显示:18个脂肪酸β氧化相关的蛋白之中，只有2个蛋白质丰度（含5个肽段）体现了显著差别，它们分别是ACAD9和CPT1B，前者是催化长链脂肪酸脱氢反应的酶，后者则是脂肪酸β-氧化的限速酶。这两个酶的丰度变化预示Ⅱ型糖尿病骨骼肌线粒体中脂肪酸β-氧化通路可能出现异常。 为了评估骨骼肌中脂肪酸β-氧化通路的活性，我们发展了一套基于质谱靶标技术测定酰基肉碱的方法。我们构建了针对不同碳链长度酰基肉碱的MRM方法，优化了酶活反应条件，获得了高质量可重复性的质谱信号。结果表明，在同等底物下和反应时间内，db/dbⅡ型糖尿病小鼠骨骼肌中大部分酰基肉碱尤其是长链酰基肉碱）的丰度显著高于正常组小鼠，指示糖尿病模型中脂肪酸β-氧化通路活性增强。 进一步跟踪内源性脂类代谢物在骨骼肌中丰度分布。选择33种酰基肉碱作为骨骼肌内源性脂类代谢产物的代表，并采用MRM技术测定和比较它们在db/dbⅡ型糖尿病小鼠和正常小鼠骨骼肌中含量。测定结果显示，所有选择的酰基肉碱均能在小鼠骨骼肌中被检测;统计分析表明，70％（18种靶标分子）的酰基肉碱在db/dbⅡ型糖尿病小鼠中的含量明显异于正常小鼠，其中主要是长链酰基肉碱含量在骨骼肌中含量较低。内源性酰基肉碱含量低下意味着线粒体脂肪酸β-氧化通路活性较高，这个结果与体外测定小鼠骨骼肌线粒体脂肪酸β-氧化通路活性的结果是一致的。 本研究聚焦db/dbⅡ型糖尿病小鼠的脂肪酸β-氧化通路的评估，系统地比较了正常小鼠在该通路中相关蛋白丰度、活性、代谢物与糖尿病小鼠的异同，发现这几项生物化学参数在两种小鼠骨骼肌中有显著差异，从而证明了我们的假设:Ⅱ型糖尿病骨骼肌线粒体中脂肪酸β-氧化的情况与正常骨骼肌组织线粒体中有显著的区别。