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    糖尿病是由遺傳和環(huán)境因素共同參與并相互作用而引起的因胰島素分泌缺陷或作用障礙所致的以高血糖為基本特征的多因子進(jìn)展性復(fù)雜病，目前尚無法根治。因此，有必要探尋新的治療途徑。而基因靶向治療正以其特有的優(yōu)越性日益受到關(guān)注。所謂基因靶向治療，是指將目的基因通過載體系統(tǒng)導(dǎo)入機體，并特異性地在組織細(xì)胞中以可調(diào)控的方式表達(dá)，達(dá)到治療疾病的作用而不影響其他正常細(xì)胞、組織或器官的功能。在此，本文就糖尿病的基因靶向治療研究進(jìn)展介紹如下。

    一、1型糖尿病的基因靶向治療

    1型糖尿病的基因靶向治療研究目前主要涉及替代基因治療、免疫基因治療和調(diào)節(jié)基因治療。

    （一）替代基因治療： 通過將能分泌胰島素的基因片段導(dǎo)入患者體內(nèi)，以彌補和糾正胰島素分泌的缺陷，這就是糖尿病的替代基因治療。由于1型糖尿病患者的β細(xì)胞數(shù)量已經(jīng)很少，因此，選擇能產(chǎn)生成熟胰島素并釋放入血的合適靶細(xì)胞非常重要。

    1. 肝細(xì)胞：肝細(xì)胞具有與β細(xì)胞類似的一些特點，能夠表達(dá)β細(xì)胞分泌胰島素時所需的特異性葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白和葡萄糖激酶，且肝細(xì)胞在中間代謝和代謝產(chǎn)物的儲存方面均能發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此肝細(xì)胞是較常選用的靶細(xì)胞。Jun等將人胰島素原的C肽側(cè)鏈用一個七肽短鏈（Gly-Gly-Gly-Pro-Gly-Lys-Arg）代替，并將編碼這一胰島素類似物的基因?qū)胩悄虿∈蟾渭?xì)胞內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此胰島素類似物具有正常胰島素20%～30%的生物學(xué)活性，可以有效降低血糖達(dá)40 d。Ren等使用慢病毒載體將弗林蛋白酶裂解過的胰島素基因?qū)腈滊迕顾卣T導(dǎo)的1型糖尿病大鼠肝臟中，從注入之時起，治療組的糖尿病大鼠血糖即迅速下降，到注入5 d時，胰島素基因轉(zhuǎn)染組的大鼠血糖已趨于正常，并且持續(xù)了500 d。除血糖外，治療組的大鼠體重僅在135～175 d 時略微下降，其他時間均無明顯異常。而對照組的糖尿病大鼠血糖持續(xù)維持在30 mmol/L左右，且體重不斷下降直至死亡。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因或許與胰島素基因表達(dá)誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生胰島素并調(diào)節(jié)胰島素的釋放有關(guān)。

    此外，研究還證實這一治療可以刺激相關(guān)β細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子如PDX1、Neurod1、INS1等的表達(dá)。更令人欣慰的是，治療組的大鼠肝功能較正常大鼠并無明顯變化[AST （38.4±6）U/L vs. （44.2±16） U/L，ALT （26.9±5） U/L vs. （19.1±7） U/L]。盡管具體的機制尚待進(jìn)一步研究，但這一實驗為肝細(xì)胞作為糖尿病替代基因治療的靶細(xì)胞奠定了基礎(chǔ)。

    2. 腸道K細(xì)胞：腸道K細(xì)胞與胰島β細(xì)胞共同起源于前腸內(nèi)胚層，在原始細(xì)胞階段具有同源性，因此腸道K細(xì)胞具有轉(zhuǎn)化為β細(xì)胞的潛能。K細(xì)胞還有與β細(xì)胞類似的葡萄糖反應(yīng)性分泌作用，故K細(xì)胞在糖尿病的替代基因治療方面具有很好的發(fā)展前景。Niu等將包含人類胰島素基因的殼聚糖載體導(dǎo)入糖尿病鼠胃腸區(qū)的K細(xì)胞中，結(jié)果顯示導(dǎo)入4 d后血糖水平即明顯降低，而血漿胰島素的水平則明顯升高。研究認(rèn)為引起該現(xiàn)象的原因有兩個方面，其一是K細(xì)胞可以產(chǎn)生蛋白原轉(zhuǎn)化酶2和蛋白原轉(zhuǎn)化酶3，使前胰島素轉(zhuǎn)化為成熟胰島素；其二是K細(xì)胞引起葡萄糖依賴性促胰島素激素的分泌，既刺激β細(xì)胞釋放胰島素，又可促進(jìn)β細(xì)胞增殖。因此，K細(xì)胞可能也是治療糖尿病替代基因治療較理想的靶細(xì)胞。

    3. 骨骼肌細(xì)胞：骨骼肌細(xì)胞部位表淺、血流豐富、易于使外緣基因在細(xì)胞核內(nèi)停留，一直是基因治療的良好載體。日本的Oh等將含有弗林蛋白酶裂解過的前胰島素基因的慢病毒載體注入到鏈脲佐菌素（STZ）大鼠的股部肌肉中，結(jié)果顯示治療組的胰島素水平逐漸升高，7周時已達(dá)180 μIU/ml；血糖水平明顯低于對照組但無嚴(yán)重低血糖發(fā)生；體重大幅度改善[（135±15）g vs. 93 g]；存活率也顯著高于對照組。此外，與對照組大鼠酮癥嚴(yán)重多發(fā)相比，治療組酮癥輕微或無酮癥。這一研究提示，骨骼肌細(xì)胞或許也可作為糖尿病替代基因治療較理想的靶細(xì)胞。

    （二）免疫基因治療：1型糖尿病作為一種自身免疫性疾病，早已為人們所熟知。因此，抑制或逆轉(zhuǎn)其免疫反應(yīng)的進(jìn)程有可能在治療方面發(fā)揮較大的作用。早期的研究顯示，使用白介素4治療非肥胖的糖尿病鼠，可以使胰腺的CCL4水平升高，胰島內(nèi)CCR5的表達(dá)減少，并使糖尿病的發(fā)生率下降。既往研究認(rèn)為，胰腺內(nèi)CCL4水平的升高與胰島素B鏈反應(yīng)性調(diào)節(jié)CD4＋T細(xì)胞進(jìn)入胰腺并抑制自身免疫性胰島炎有關(guān)。為此，Meagher等[6]通過皮下基因轉(zhuǎn)移將CCL4基因注入STZ誘導(dǎo)的非肥胖糖尿病鼠中，結(jié)果顯示1型糖尿病的發(fā)生率明顯下降。這一保護(hù)作用被認(rèn)為與胰腺和脾臟的Th2樣反應(yīng)增加，CCR5在CD8＋T細(xì)胞中的表達(dá)減少，從而導(dǎo)致CD8＋T細(xì)胞在胰島的活化減少，并調(diào)節(jié)胰腺淋巴結(jié)中T細(xì)胞的活性有關(guān)。

    （三）調(diào)節(jié)基因治療： 近十年來，糖尿病的調(diào)節(jié)基因治療逐漸走上了歷史舞臺。在胰島素的產(chǎn)生、成熟和釋放的過程中，數(shù)十種調(diào)節(jié)因子參與其中，因此，人們認(rèn)為，針對這些調(diào)節(jié)因子的基因治療也許有效。

    1. 胰腺-十二指腸同源框1基因（pancreatic duodenal homeobox-1，PDX1基因）：PDX1是一種調(diào)節(jié)因子，在胰腺的分化和成熟中具有重要作用，并可促進(jìn)胰島素的分泌和抑制胰高血糖素的分泌。兩年前，以色列的Fodor等用慢病毒載體攜帶的PDX1基因轉(zhuǎn)染肝細(xì)胞后，再將此肝細(xì)胞移植到STZ誘導(dǎo)的糖尿病鼠中，2個月后發(fā)現(xiàn)移植鼠的血糖水平由原來的（30.7±1.3）mmol/L下降到（8.7±3.7）mmol/L；體重則較基線水平恢復(fù)了38%。靜脈葡萄糖耐量試驗也證實，葡萄糖注射入體后1 h內(nèi)的血糖清除率明顯增加。而將移植的肝細(xì)胞去除后，高糖狀態(tài)恢復(fù)。這充分說明PDX1對糖尿病的確具有治療作用。

    2. 肌腱膜纖維肉瘤癌基因同源物A基因（v-maf musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homologue A，MAFA基因）：MAFA是一種具有亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，對胰島素基因起反向調(diào)節(jié)作用。與其他類似因子的廣泛表達(dá)和分布不同，MAFA是惟一一種β細(xì)胞特異性的胰島素基因激活因子。因此，MAFA很可能在糖尿病的治療中發(fā)揮作用。為證實這一假設(shè)，日本的Kaneto等將MAFA、PDX1和Neurod等基因注入到STZ大鼠的肝臟中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MAFA可以有效誘導(dǎo)胰島素基因的表達(dá)，并明顯改善糖尿病鼠的血糖水平，這一特點在與PDX1和Neurod聯(lián)合后更加顯著。這一實驗也為多種調(diào)節(jié)因子聯(lián)合應(yīng)用治療糖尿病開辟了新途徑。

    二、2型糖尿病的基因靶向治療

    2型糖尿病同時存在胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗，其發(fā)病機制十分復(fù)雜，目前主要采用調(diào)節(jié)基因治療的方法來改善胰島素的敏感性，降低肝糖異生和肝糖輸出等。

    胰高糖素樣肽-1（GLP-1）具有顯著改善胰島素的敏感性、減少肝糖異生和肝糖輸出、延遲胃排空和抑制食欲等多種作用，因此，其在2型糖尿病的治療中被寄予厚望。然而，由于其半衰期極短（不足2 min），故其功能的發(fā)揮受到極大限制。為解決此問題，Lee等將表達(dá)GLP-1基因的重組腺病毒載體注入糖尿病ob/ob鼠中，使其體內(nèi)持續(xù)表達(dá)GLP-1基因。注射4 d后，治療組糖尿病鼠的空腹血漿GLP-1水平即明顯高于對照組，血糖恢復(fù)正常，并貫穿實驗始終。體重也明顯回升，8周內(nèi)平均增加12 g。甘油三酯和自由脂肪酸的濃度也同時下降。這充分證實了GLP-1基因治療2型糖尿病的有效性。為研究血糖的改善是否與胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的改善有關(guān)，試檢測定了肌肉中胰島素受體底物1（IRS-1）的總量和磷酸化IRS-1蛋白的量，結(jié)果證實肌肉內(nèi)胰島素敏感性的IRS-1蛋白磷酸化作用上調(diào)。進(jìn)一步研究胰島素信號途徑的下游分子發(fā)現(xiàn)，肌肉內(nèi)胰島素敏感性的蘇氨酸蛋白激酶（Akt）磷酸化同樣明顯增加。肝臟中的IRS-1和Akt也表現(xiàn)出同樣特征，而與肝糖異生有關(guān)的葡萄糖6磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸激酶則明顯降低，這也許是GLP-1基因治療糖尿病的關(guān)鍵所在。

    三、糖尿病并發(fā)癥的基因靶向治療

    （一）糖尿病神經(jīng)病變：糖尿病神經(jīng)病變是糖尿病的重要并發(fā)癥，其形式多樣，主要包括周圍神經(jīng)病變、自主神經(jīng)病變等，嚴(yán)重影響了糖尿病患者的生活質(zhì)量。為此，近十年來針對神經(jīng)病變進(jìn)行了一些基因靶向治療方面的研究。

    1. 血管內(nèi)皮生長因子2（vascular endothelial growth factor-2，VEGF-2）基因：2005年，Chattopadhyay等[10]報道，在糖尿病鼠中皮下注射表達(dá)VEGF-2基因的單純皰疹病毒（HSV）相關(guān)性載體，4周后即可抑制感覺神經(jīng)振幅的衰減。糖尿病鼠的神經(jīng)病變會導(dǎo)致熱感覺減退，這可以通過其對熱的反應(yīng)時間延長表現(xiàn)出來，而注射表達(dá)VEGF-2的HSV載體可以顯著改善其反應(yīng)時間，顯示出對感覺的保護(hù)效果。自主神經(jīng)病變是糖尿病神經(jīng)病變的主要形式之一，可以通過注射毛果蕓香堿后刺激汗滴生成來評估，而表達(dá)了外源性VEGF-2的動物，其汗滴生成數(shù)會極大地增加，反映出VEGF-2基因治療具有改善自主神經(jīng)功能的作用。

    2. 神經(jīng)營養(yǎng)因子3（neurotrophin-3，NT-3）基因：2007年，Chattopadhyay等在研究了NT-3基因治療糖尿病神經(jīng)病變后報道，在對糖尿病鼠進(jìn)行了為期6個月的皮下注射表達(dá)NT-3基因的單純皰疹病毒相關(guān)性載體后，治療組的糖尿病鼠感覺和運動神經(jīng)振幅均得到改善，神經(jīng)傳導(dǎo)速度在一定程度上得到恢復(fù)，對熱感應(yīng)的敏感性升高，自主神經(jīng)功能也有所好轉(zhuǎn)。這些結(jié)果均提示，較長期的使用NT-3基因可以保護(hù)神經(jīng)功能，在一定程度上逆轉(zhuǎn)神經(jīng)病變。

    （二）糖尿病視網(wǎng)膜病變：糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病的重要微血管并發(fā)癥之一。近來，針對糖尿病視網(wǎng)膜病變的基因靶向治療研究層出不窮。簡單地說，其基因靶向治療主要圍繞抗視網(wǎng)膜新生血管形成來進(jìn)行。諸多靶基因，包括可溶性血管內(nèi)皮生長因子受體1基因、內(nèi)皮生長抑制素基因、血管生長抑素基因、人金屬蛋白酶組織抑制因子3基因等，均顯示出不同程度的改善新血管形成的作用。

    綜上所述，近十年來，有關(guān)糖尿病基因靶向治療的研究取得了長足進(jìn)步，也積累了寶貴的經(jīng)驗。然而，這些研究還局限于動物實驗，短時期內(nèi)尚難以在臨床治療中發(fā)揮作用。但應(yīng)當(dāng)相信，隨著基因治療水平的總體提高，基因靶向治療糖尿病可能會有光明的未來。（糖尿病基因靶向治療研究進(jìn)展 宋滇平，李斌）