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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展性復雜病，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)越性日益受到關注。所謂基因靶向治療，是指將目的基因通過載體系統(tǒng)導入機體，并特異性地在組織細胞中以可調控的方式表達，達到治療疾病的作用而不影響其他正常細胞、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入患者體內，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細胞數量已經很少，因此，選擇能產生成熟胰島素并釋放入血的合適靶細胞非常重要。

    1. 肝細胞：肝細胞具有與β細胞類似的一些特點，能夠表達β細胞分泌胰島素時所需的特異性葡萄糖轉運蛋白和葡萄糖激酶，且肝細胞在中間代謝和代謝產物的儲存方面均能發(fā)揮關鍵作用，因此肝細胞是較常選用的靶細胞。Jun等將人胰島素原的C肽側鏈用一個七肽短鏈（Gly-Gly-Gly-Pro-Gly-Lys-Arg）代替，并將編碼這一胰島素類似物的基因導入糖尿病鼠肝細胞內，結果發(fā)現此胰島素類似物具有正常胰島素20%～30%的生物學活性，可以有效降低血糖達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導入鏈脲霉素誘導的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。產生這一結果的原因或許與胰島素基因表達誘導肝臟產生胰島素并調節(jié)胰島素的釋放有關。

    此外，研究還證實這一治療可以刺激相關β細胞轉錄因子如PDX1、Neurod1、INS1等的表達。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一步研究，但這一實驗為肝細胞作為糖尿病替代基因治療的靶細胞奠定了基礎。

    2. 腸道K細胞：腸道K細胞與胰島β細胞共同起源于前腸內胚層，在原始細胞階段具有同源性，因此腸道K細胞具有轉化為β細胞的潛能。K細胞還有與β細胞類似的葡萄糖反應性分泌作用，故K細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入糖尿病鼠胃腸區(qū)的K細胞中，結果顯示導入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。研究認為引起該現象的原因有兩個方面，其一是K細胞可以產生蛋白原轉化酶2和蛋白原轉化酶3，使前胰島素轉化為成熟胰島素；其二是K細胞引起葡萄糖依賴性促胰島素激素的分泌，既刺激β細胞釋放胰島素，又可促進β細胞增殖。因此，K細胞可能也是治療糖尿病替代基因治療較理想的靶細胞。

    3. 骨骼肌細胞：骨骼肌細胞部位表淺、血流豐富、易于使外緣基因在細胞核內停留，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，結果顯示治療組的胰島素水平逐漸升高，7周時已達180 μIU/ml；血糖水平明顯低于對照組但無嚴重低血糖發(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，骨骼肌細胞或許也可作為糖尿病替代基因治療較理想的靶細胞。

    （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，抑制或逆轉其免疫反應的進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CCR5的表達減少，并使糖尿病的發(fā)生率下降。既往研究認為，胰腺內CCL4水平的升高與胰島素B鏈反應性調節(jié)CD4＋T細胞進入胰腺并抑制自身免疫性胰島炎有關。為此，Meagher等[6]通過皮下基因轉移將CCL4基因注入STZ誘導的非肥胖糖尿病鼠中，結果顯示1型糖尿病的發(fā)生率明顯下降。這一保護作用被認為與胰腺和脾臟的Th2樣反應增加，CCR5在CD8＋T細胞中的表達減少，從而導致CD8＋T細胞在胰島的活化減少，并調節(jié)胰腺淋巴結中T細胞的活性有關。

    （三）調節(jié)基因治療： 近十年來，糖尿病的調節(jié)基因治療逐漸走上了歷史舞臺。在胰島素的產生、成熟和釋放的過程中，數十種調節(jié)因子參與其中，因此，人們認為，針對這些調節(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是一種調節(jié)因子，在胰腺的分化和成熟中具有重要作用，并可促進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基因轉染肝細胞后，再將此肝細胞移植到STZ誘導的糖尿病鼠中，2個月后發(fā)現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內的血糖清除率明顯增加。而將移植的肝細胞去除后，高糖狀態(tài)恢復。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構的轉錄因子，對胰島素基因起反向調節(jié)作用。與其他類似因子的廣泛表達和分布不同，MAFA是惟一一種β細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，日本的Kaneto等將MAFA、PDX1和Neurod等基因注入到STZ大鼠的肝臟中，結果發(fā)現，MAFA可以有效誘導胰島素基因的表達，并明顯改善糖尿病鼠的血糖水平，這一特點在與PDX1和Neurod聯合后更加顯著。這一實驗也為多種調節(jié)因子聯合應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)病機制十分復雜，目前主要采用調節(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，使其體內持續(xù)表達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，血糖恢復正常，并貫穿實驗始終。體重也明顯回升，8周內平均增加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導途徑的改善有關，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，結果證實肌肉內胰島素敏感性的IRS-1蛋白磷酸化作用上調。進一步研究胰島素信號途徑的下游分子發(fā)現，肌肉內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也表現出同樣特征，而與肝糖異生有關的葡萄糖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鍵所在。

    三、糖尿病并發(fā)癥的基因靶向治療

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

    1. 血管內皮生長因子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VEGF-2基因的單純皰疹病毒（HSV）相關性載體，4周后即可抑制感覺神經振幅的衰減。糖尿病鼠的神經病變會導致熱感覺減退，這可以通過其對熱的反應時間延長表現出來，而注射表達VEGF-2的HSV載體可以顯著改善其反應時間，顯示出對感覺的保護效果。自主神經病變是糖尿病神經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，而表達了外源性VEGF-2的動物，其汗滴生成數會極大地增加，反映出VEGF-2基因治療具有改善自主神經功能的作用。

    2. 神經營養(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病變后報道，在對糖尿病鼠進行了為期6個月的皮下注射表達NT-3基因的單純皰疹病毒相關性載體后，治療組的糖尿病鼠感覺和運動神經振幅均得到改善，神經傳導速度在一定程度上得到恢復，對熱感應的敏感性升高，自主神經功能也有所好轉。這些結果均提示，較長期的使用NT-3基因可以保護神經功能，在一定程度上逆轉神經病變。

    （二）糖尿病視網膜病變：糖尿病視網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膜新生血管形成來進行。諸多靶基因，包括可溶性血管內皮生長因子受體1基因、內皮生長抑制素基因、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，有關糖尿病基因靶向治療的研究取得了長足進步，也積累了寶貴的經驗。然而，這些研究還局限于動物實驗，短時期內尚難以在臨床治療中發(fā)揮作用。但應當相信，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展 宋滇平，李斌）