時間:2023-06-29 17:09:10
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇基因治療的基本策略,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】 六味地黃丸/藥理學 肝腫瘤/中西醫結合療法 腫瘤/病理學 細胞凋亡 基因療法 自殺基因
疾病模型,動物; 小鼠
肝癌的基因治療,特別是自殺基因治療,在控制腫瘤的增殖、預防和延緩復發和轉移,以及提高病人生活質量方面具有獨特的優勢,成為肝癌治療活躍的研究領域[1-3]。從已有的研究結果來看,單純自殺基因治療仍難以達到完全根治腫瘤的目的。因此,尋找自殺基因療法的增效方法是目前各種腫瘤自殺基因治療的研究熱點之一。
免疫機制是旁觀者效應產生的重要機制[4-5],改善自殺基因療法作用的炎癥免疫微環境是自殺基因療法增效的主要途徑[6-7]。六味地黃丸具有增強機體免疫功能和直接抗腫瘤作用[8-13],我們前期的研究結果顯示其對小鼠移植性肝癌HSVtk/GCV自殺基因治療具有增效作用[14],本文旨在觀察其療效的病理學機制,現將結果報道如下。
1 材料和方法
1.1 主要試劑與儀器 細胞培養瓶、培養板、濾膜、凍存管等為美國Corning公司和丹麥NUNC公司產品;Polybrene和G418為Sigma公司產品;DMEM、RPMI1640、胎牛血清為Gibco公司產品;新生牛血清為杭州四季青公司產品。主要儀器為BNA3210型CO2培養箱(日本ESPEC),億鳴200病理圖像分析系統(中國億鳴)等。
1.2 動物 昆明種小鼠,18~22g,雄性占2/3,雌性占1/3,健康,清潔級,由廣州中醫藥大學實驗動物中心提供(合格證號:2003A008)。
1.3 細胞株 病毒包裝細胞PT67購自美國Clontech公司,已于前期將重組pLXSNtk質粒轉染入PT67細胞內記為PT67/tk[15];小鼠肝細胞癌細胞株H22購自中山大學實驗動物中心細胞庫。
1.4 藥物及配制 六味地黃丸為北京同仁堂產品(批號:4030098),于無菌室內用消毒研缽加少許消毒蒸餾水研磨后,配成濃度為500g/L的藥液,小鼠給藥劑量為生藥10g·kg-1·d-1;丙氧鳥苷(GCV)為麗珠集團湖北科益藥業有限公司產品(批號:040701),于無菌室以注射用生理鹽水25mL溶解,濃度為10g/L,小鼠給藥劑量為100mg·kg-1·d-1。
1.5 小鼠肝細胞癌細胞株H22的感染及GCV體外殺傷效應的觀察 復蘇包裝細胞PT67/tk,吸取其培養上清液,加入H22的培養液中,上清液病毒感染H22細胞后用G418(800mg/L)篩選,獲得抗性細胞克隆,命名為H22/tk,將H22/tk和野生型H22細胞分別以2×103、3×103、5×103個/孔接種96孔板,同時加入不同濃度的GCV使終濃度分別為0.01、0.1、1、10、100mg/L,以不加GCV的細胞孔作對照,每一個濃度設4個復孔,于倒置顯微鏡下觀察殺傷效應。
1.6 造模及治療
1.6.1 小鼠移植性肝癌的造模 將H22/tk和野生型H22按1:4混合(模擬臨床體內病毒感染腫瘤細胞比率10%~20%)。混合后的細胞制備成1×1010個/L的細胞懸液,臺盼藍活細胞計數>90%;按0.2mL/只(含2×106個腫瘤細胞)細胞懸液接種于小鼠的皮下。
1.6.2 分組及治療 昆明種小鼠90只,隨機分為5組:正常對照組、模型對照組、六味地黃丸治療組、自殺基因治療組、聯合治療組(自殺基因聯合六味地黃丸),正常對照組10只,其他組各20只。正常對照組右前肢腋下注射生理鹽水0.2mL,其他各組右前肢腋下接種肝癌細胞懸液0.2mL。正常對照組和模型對照組第2~16天蒸餾水灌胃每天0.5mL/只,第6~16天腹腔注射生理鹽水每天0.25mL/只;六味地黃丸治療組第2~16天六味地黃丸懸液灌胃每天0.5mL/只,第6~16天腹腔注射生理鹽水每天0.25mL/只;自殺基因治療組第2~16天蒸餾水灌胃每天0.5mL/只,第6~16天腹腔注射GCV每天0.25mL/只;聯合治療組第2~16天六味地黃丸懸液灌胃每天0.5mL/只,第6~16天腹腔注射GCV每天0.25mL/只。
1.7 療效觀察及病理學機制
1.7.1 腫瘤質量及抑瘤率 實驗結束后處死動物,用眼科剪分離剝取腫瘤,萬分之一電子天平稱質量,記錄結果。計算抑瘤率[16]:p抑瘤/%=(mmodel-mtreatment)/mmodel×100%。
1.7.2 病理學觀察及半定量分析 腫瘤用體積分數10%中性甲醛固定,常規石蠟切片,蘇木素-伊紅(HE)染色,光鏡觀察腫瘤細胞的密度、腫瘤壞死、間質反應,并采用盲法評分。腫瘤細胞密度:根據腫瘤細胞大小及密集程度分為+、++、+++3個等級。壞死分為+:灶狀壞死;++:網狀多灶狀壞死;+++:大片狀壞死。纖維結締組織根據腫瘤間質內及瘤周纖維的增生情況由低到高依次分為+、++、+++3個等級。腫瘤細胞核分裂像計數方法為每張HE染色切片隨機取5個非壞死區域高倍視野,對核分裂像進行計數。
1.7.3 增殖核抗原(PCNA)免疫組化染色及陽性細胞計數 采用免疫組化SP法。切片脫蠟至水,入體積分數1%過氧化氫溶液20min;磷酸鹽緩沖液(PBS)漂洗,5min×3次;滴加封閉液,20min;滴加增殖核抗原抗體,37℃濕盒,60min;PBS漂洗,5min×3次;滴加生物素標記二抗,30min;PBS漂洗,5min×3次;滴加辣根過氧化物酶標記鏈霉卵白素,60min;PBS漂洗,5min×4次;聯苯二胺(DAB)顯色,10min,Mayer蘇木素復染5s,干燥后中性樹膠封片。胞核呈棕黃色為陽性細胞,每張切片隨機取5個非壞死區域高倍視野,計數陽性細胞個數并取平均值。
1.7.4 腫瘤細胞凋亡的檢測 采用原位末端標記(TUNEL)法。切片脫蠟至水;蛋白酶K消化10min;PBS漂洗,5min×3次;滴加反應液,37℃濕盒,60min;PBS漂洗,5min×3次;加入體積分數0.3%的過氧化氫,20min;PBS漂洗,5min×3次;滴加辣根過氧化物酶標記的鏈霉卵白素,30min;PBS漂洗,5min×3次;DAB染色10min,Mayer蘇木素復染,干燥后中性樹膠封片。以胸腺組織為陽性對照,不加末端脫氧核苷酸轉移酶作為陰性對照。細胞核呈棕黃色為陽性細胞,每片隨機選取5個非壞死區域高倍視野,計數陽性細胞的個數,以同一視野內陽性細胞占總細胞的百分比表示細胞凋亡指數:p凋亡/%=(n陽性細胞/n總細胞)×100%。
1.8 統計學處理 計量資料采用SPSS10.0統計軟件進行單因素方差分析;等級資料采用Ridit分析。
2 結果
2.1 體外殺傷效應 鋪板48h后,H22/tk100mg/L濃度孔中細胞開始死亡,表現為胞膜不完整,輪廓模糊,不透亮,形狀不規則,并且碎裂成小粒狀;10mg/L以下組僅見極少數細胞死亡,且增殖明顯。野生型H22細胞均呈現明顯的細胞增殖。72h后,H22/tk的GCV100mg/L以上濃度孔中絕大部分細胞碎裂成小粒狀,孔內基本無活細胞生存;其他包括野生型H22細胞孔均呈現明顯的細胞增殖。表明體外病毒感染肝癌細胞成功,病毒攜帶的外源性自殺基因已表達且具有生物學活性,可用于體內治療的實驗研究。
2.2 腫瘤質量及抑瘤率 表1結果表明,各治療組腫瘤質量均較模型對照組輕,其中聯合治療組與模型對照組比較,差異有顯著性意義(P<0.05)。
2.3 病理學觀察及半定量分析 各組腫瘤細胞均表現為大小不一,核大深染,形狀不規則,腫瘤間質內及瘤周有不同程度的纖維結締組織增生,腫瘤組織內均可見不同程度的大片壞死。模型對照組與六味地黃丸治療組均見腫瘤組織內細胞密度較大,自殺基因治療組與聯合治療組見腫瘤組織內細胞密度較低,僅自殺基因治療組腫瘤細胞密度與模型對照組比較差異有顯著性意義(P<0.05),見表2,圖1。
2.4 腫瘤細胞的增殖與凋亡 六味地黃丸治療組和聯合治療組核分裂像明顯少于腫瘤模型組和自殺基因治療組,其中聯合治療組核分裂像最少。增殖核抗原陽性細胞著色部位位于細胞核,呈黃褐色,六味地黃丸治療組與聯合治療組陽性細胞數均少于其他兩組,以聯合治療組陽性細胞數最少。各治療組腫瘤細胞凋亡較模型對照組明顯增多,以聯合治療組最明顯,見表3,圖2-4。表1 各組小鼠腫瘤質量及抑瘤率比較表2 各組病理分析統計結果表3 各組腫瘤細胞增殖與凋亡檢測結果
3 討論
自殺基因是指在一定條件下,可以引起細胞自動死亡的基因。目前常用的自殺基因是通過編碼病毒或細菌的酶介導敏感性,而這些酶能把藥物的無活性形式轉化為毒性代謝產物,從而抑制核酸合成,導致細胞死亡[16]。
HSVtk/GCV為目前研究最深入、最具有應用前景的腫瘤自殺基因治療系統之一,已廣泛應用于各種惡性腫瘤的治療,并已進入Ⅲ期臨床實驗。HSVtk基因在腫瘤細胞內表達胸苷激酶,可催化核苷類似物,如丙氧鳥苷(GCV)等形成單磷酸化產物,并在細胞內磷酸激酶作用下形成三磷酸產物,干擾細胞分裂時DNA合成,從而導致細胞死亡[17]。
自殺基因治療由于存在旁觀者效應(bystander effect)的獨特機制已成為惡性腫瘤基因治療的研究熱點和最具有應用前景的腫瘤基因治療方法。所謂旁觀者效應是指導入了自殺基因的腫瘤細胞加入前體藥物后,不僅自身被殺死,其鄰近未導入自殺基因的細胞也被殺死的現象[18]。由于存在旁觀者效應,自殺基因療法對腫瘤細胞的殺傷作用被有效地放大。旁觀者效應形成機制的假說主要包括[18]:(1)"縫隙連接"機制;(2)免疫介導機制;(3)"細胞凋亡"機制;(4)介質機制;(5)抗腫瘤血管生成機制,等等。
由于免疫介導機制在體內自殺基因療法旁觀者效應中的重要作用。改善自殺基因抗腫瘤作用的炎癥免疫微環境是提高自殺基因療法療效的重要策略。現代藥理學研究結果表明,滋陰補腎代表復方六味地黃丸(湯)對機體細胞免疫和體液免疫均有明顯的增強效應;能明顯改善荷瘤機體的免疫狀態,并具有一定的直接抗腫瘤作用。我們以六味地黃丸的免疫藥理作用與腫瘤自殺基因療法旁觀者效應的免疫介導機制之內在聯系為研究的切入點,以實驗性肝細胞癌為治療對象,比較研究了自殺基因療法聯合六味地黃丸治療與單純自殺基因治療或單純六味地黃丸治療的抗腫瘤效果。研究結果顯示:聯合治療組對腫瘤生長的抑制作用較單純自殺基因治療組或單純六味地黃丸治療組更為明顯[14]。
在進一步的病理學研究中,雖然病理學觀察表明自殺基因治療組與聯合治療組的腫瘤組織內細胞密度較低,各治療組纖維組織增生均較明顯,但通過盲法對腫瘤的病理定量分析研究則顯示腫瘤細胞密度、腫瘤壞死、間質反應各組間差異均無統計學意義。造成這種現象的原因最有可能是觀察者不能很好地把握分級標準,以及病理半定量分析的不夠精確,這有待于通過多次的重復實驗及增加樣本量或運用更為精確的分析方法(如圖像分析等)來解決。 腫瘤的生長速度與腫瘤細胞的增殖與凋亡速度相關。PCNA與細胞核分裂像均為評價細胞增殖能力的重要指標。本實驗結果顯示:聯合治療組與六味地黃丸治療組的PCNA陽性細胞數及核分裂像數均少于模型組、自殺基因治療組,其中聯合治療組與模型組、自殺基因治療組比較,差異均有顯著性意義(P<0.05),結果說明六味地黃丸可能具有一定的抑制腫瘤增殖的作用;其他各組間的差異均無統計學意義,而自殺基因治療組從絕對值看略高于模型對照組,其結果與文獻報導自殺基因治療后殘存腫瘤細胞會加速增殖相符。同時,從本實驗結果來看,各治療組腫瘤細胞凋亡均有增多,聯合治療也顯示了更明顯的誘導腫瘤細胞凋亡的效果。
本研究結果提示:腫瘤細胞增殖抑制和腫瘤細胞凋亡增多都與六味地黃丸對肝癌自殺基因治療的增效作用有關。其機理可能是在六味地黃丸的參與下,不僅發揮了直接抑制腫瘤細胞增殖和誘導腫瘤細胞凋亡的功效,而且通過對機體整體與局部的抗腫瘤免疫的調節或其他機制(如"縫隙連接"機制等),使得自殺基因治療的旁觀者效應在力度上得以增強,在時限上得以延續,從而更好地發揮了自殺基因療法的抗腫瘤作用。
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【關鍵詞】 系統觀 腫瘤 綜合治療
腫瘤是機體中正常細胞在不同始動與促進因素長期作用下,所產生的增生與異常分化形成的新生物。隨著疾病譜的改變,腫瘤已成為目前導致死亡的常見原因之一,隨著現代科學技術的發展和突飛猛進,給科學技術方法研究帶來革命性變化,腫瘤逐漸地被看成為一種全身性疾?S紗碩矗琢鮒瘟乒勰畋惴⑸嗣饗緣淖潁琢鱟酆現瘟葡低徹塾υ碩<創酉低徹鄣慕嵌雀薟∪說幕遄純霾±聿∑謨敕⒄骨魘?有計劃地、合理地綜合應用現有的各種治療手段,以期較大幅度地提高病人的生存率,改善病人的生存質量。
1 腫瘤發生、發展的系統觀
所謂系統是指若干要素按一定的結構相互聯系組成具有特定的功能的有機整體,而這個整體本身又是它所從屬的一個更大系統的一個組成部分。系統科學的觀點,就是要求把研究對象視為系統,把事物的普遍聯系和永恒運動看成一個整體過程,全面的把握和控制,綜合的探索系統中要素與要素、要素與系統、系統與環境、系統與系統的相互作用和變化規律,把握住對象的內環境與外環境的關系,以便有效地認識和改造對象[1]。任何系統都是開放的系統,每一個系統的存在都有整體性、層次性及動態平衡性等基本特征。一個生物學意義上的人,也完全可以看成是一個開放系統。這一系統本身就由各個子系統(循環、呼吸、消化等系統)組成,各系統之間并非獨立存在,有相互影響、相互制約的作用關系,這一大系統和外界進行不斷的物質和能量的交換,借以維持自身的穩態,達到功能的最優化,即生存質量最佳化。所以有學者認為:決定疾病發生發展的,不僅僅在于器官、組織、細胞、基因等各種要素的性能,更重要的是要素和要素之間,系統和環境之間的相互聯系和作用,考察疾病的本質,必須把注意和焦點放在相互聯系和相互作用上[2]。上述說法就是從系統水平進行考察,而不同局限于單個細胞或基因的功能行為。那么,在腫瘤的發生學上,是否肯定“基因決定論”的觀點呢?近幾年的研究提出,細胞基因的缺失、突變等導致的細胞生長失控、惡變是發生腫瘤的主要機制。從分子水平看,腫瘤的病因主要有癌基因的激活和抑癌基因的失活,細胞周期調控基因的改變,前者是發病的基礎,并通過后者發揮作用。但對于這么一個子系統(核酸系統)的考察,并不能完全解釋腫瘤的發生。核酸系統之間,核酸與蛋白質系統之間,核酸與神經-內分泌系統之間,核酸與內、外環境之間均存在著千絲萬縷的聯系。癌基因的激活和抑癌基因的失活并不會無緣無故發生,研究已表明,腫瘤的發生和發展是一個多基因、多步驟、多因素的漸進過程。環境污染致癌因素的刺激,化學致癌因素如苯、氯霉素、亞硝酸胺的影響,物理致癌因素,腫瘤的病毒病因,其他如人體內分泌失調、遺傳、慢性刺激和創傷均可致瘤。而且單因基因突變而產生的腫瘤細胞也未必能發展成腫瘤,在人體這樣一個復雜的系統中,神經-內分泌-免疫等內環境隨時進行警惕的監視,只有整個大系統紊亂,監視功能障礙,腫瘤細胞才能逃脫系統監視,才能進一步發展。而真正發展到器官的癌變,往往要經歷數年甚至幾十年的時間,因為一旦系統的功能恢復正常,腫瘤細胞可被機體清除,只有在內外環境的反復作用下,機體各系統功能的紊亂無法再協調一致,才使得腫瘤得以發展甚至轉移。綜上所述,腫瘤的發生和發展并非“基因決定論”可以完全解決,相反的,只有從系統的整體的水平去考察外界環境和機體的作用,機體自身各個子系統的相互作用,每個子系統內部各要素的相互關系,才能很好地認識其病因和發病機制。
2 系統方法論原則對腫瘤治療的思路指導
進入20世紀之后,醫學漸漸進入理性階段。隨著對腫瘤本質認識的不斷深入,更由于腫瘤局部治療方法的停滯不前,局部治療后預后不佳,使更多的學者意識到局部治療的弊端。20世紀80年代,惡性腫瘤的治療方式有手術、放療、化療、生物治療,其中以根治性手術為主,對失去手術機會的中晚期惡性腫瘤只通過單一的放療或化療來延長生存期,有效率低,易于復發,治療手段單一。80年代后期,由于化療藥物的不斷推陳出新,腫瘤學理論的不斷完善,化療的地位日益被重視,發展了誘導化療、術后化療、放化療、熱化療等各種綜合治療模式,手術方式也由根治性手術向保守性手術、保留器官功能方向發展,因此,21世紀的腫瘤治療更注重強調根據病人的身體狀況、腫瘤的病理類型、侵犯范圍(病期)和發展趨向,有計劃合理地應用現有的治療手段,以期較大幅度的提高治愈率,改善病人的生活質量,腫瘤治療觀念由此發生了根本性的轉變,腫瘤綜合治療應運而生[3]。所謂腫瘤綜合治療是指:根據病人的機體狀況,腫瘤的病理類型,侵犯范圍(病期)和發展趨勢,有計劃地、合理地應用現有的治療手段,制定個體化治療方案,以期大幅度地提高治愈率,改善病人的生存質量[4]。可以說,腫瘤治療學研究顯示出多學科的合作與補充,腫瘤的治療也已進入綜合治療的時代。按照系統論整體性原理來講即系統論中各組分相加的和大于各組分的代數和。惡性腫瘤綜合治療個體化的決策,將手術、化療、放療、中醫中藥治療及生物基因治療,依照不同病例特點,進行有機組合,以期達到最佳的治療效果[5]。但它不是將各種治療手段的簡單疊加或隨意輪番應用,孰先孰后,孰輕孰重,均要因人而異,要經過多學科的充分討論協商后決定。在決策過程中,既要注意盡量避免盲目一味強調某一學科在腫瘤治療中的重要性和單一治療方法在腫瘤治療中的過分擴大應用,又要注意各個學科之間的密切合作,相互配合,互補應用,共同來承擔對患者的綜合治療。這就要求無論是哪一個學科的醫生,都要做到不僅能夠了解自己本學科治療手段的特點和不足,還要了解其他相關學科治療手段的特點和不足,真正做到心中有數。要能夠善于應用其他相關學科的成果和特長來對自己本學科的治療加以充實、完善和提高。特別是在科學技術迅猛發展和技術更新速度不斷加快的今天,及時了解并掌握專業技術的發展動態和引進先進技術并加以應用與創新,以跟上時代和科技發展的步伐。當前,越來越多的腫瘤病人首診時都選擇到腫瘤內科,主要是因為腫瘤內科的醫生能夠善于接受和利用新的醫學研究成果,以病人利益為重,改變過去誰先接診誰收治的不規范醫療行為,在對腫瘤病人的診斷以及設計和規劃總體治療策略上起到了主導作用,不僅能夠使腫瘤病人真正享受到現代腫瘤綜合治療模式與治療方案個體化所帶來的益處,而且也充分體現了社會的文明進步與人文關懷[6~13]。 我們在臨床工作中必須要按照醫學倫理學“ 醫乃仁術”和“ 循證醫學”,謹慎、準確和明智地應用當前所能獲得的最好的研究證據,結合個人的專業技能和多年的臨床經驗,考慮病人的經濟承受能力和意愿,并將此結合最優化的原則來作出具體的治療決策。例如目前放化療綜合治療的臨床應用多集中于頭頸部癌、食管癌、乳腺癌以及肺癌中,通過放化療綜合治療所獲得的較高的局控率和較晚發生遠處轉移,為我們提供了一條中晚期惡性腫瘤治療的新途徑。靜脈化療起到了全身治療的目的-在于徹底清除微小轉移灶,放療作為一種局部治療,二者聯合應用的優點不言而喻,中晚期惡性腫瘤傳統的單一治療模式已遠遠不能適應目前臨床要求,放化療綜合治療不僅提高生存率,對延緩發生遠處轉移也顯示出了不可比擬的優越性,尤其是同期放化療的應用將中晚期惡性腫瘤的治療帶上一個新的臺階[14]。
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隨著分子生物學技術的發展,作為生物醫學前沿的人類基因組計劃研究步入實質性階段,基因治療腫瘤成為熱門。基因治療能否給人類帶來巨大的革命,已成為現代醫學大家的研究方向。所謂基因治療是指把目的基因導入靶細胞和宿主體內,通過基因組合,成為宿主遺傳物質的一部分,糾正錯誤的基因表達和基因表達的錯誤,以達到治療的目的[15]。通常包括四方面的內容:基因修正-糾正缺陷基因的突變堿基序列;基因置換-由正常基因換掉疾病基因;基因修飾-將目的基因導入病變細胞的基因,其表達產物用以修飾缺陷基因導致的細胞功能異常,或使正常功能得以加強;基因失活-應用反義技術封閉不該表達的基因,以抑制有害基因,或直接抑制有害基因的表達。雖然就基因治療的概念來說,體現的是分子水平的基本理論和原則,但其治療的目的是為了抑制腫瘤的生長或達到逆轉、殺死腫瘤細胞,所以在治療過程中仍需考慮所作用的個體系統,如外界的環境因素,機體的內環境和免疫功能的影響等。因為將基因導入細胞,使正常基因得以表達,或使病變基因不表達,或誘導已有的腫瘤細胞分化、凋亡,都不是單單一個分子水平可以解決的。例如將反義基因導入細胞,以封閉有害基因的表達,在體外實驗中,所要觀察的指標限于細胞水平,如基因轉染的百分率,對腫瘤細胞生長和抑制率等。但一旦進入體內實驗階段,就不能不考慮機體的整體性,如反義核苷酸對腫瘤細胞有抑制作用,那么對正常細胞或組織器官是否有毒性作用呢?在體內,在各種調節機制的作用下或各種核酸酶等水解酶的作用下,反義核苷酸是否能成功地進入細胞封閉有害基因呢?再如用逆轉錄病毒載體介導的基因轉移有效性高并容易獲得穩定表達,但這一插入突變是否會引起潛在的癌基因激活,從而又引發新的腫瘤呢?顯然,在腫瘤的基因治療的研究中,在體外細胞水平中有良好的效應,但進入機體系統中,其效果不一定良好,而且歷史上也有基因治療失敗的例子。這正是因為人體是一個復雜的系統,各個子系統之間有復雜的相互關系,而腫瘤的發生和發展也并非由基因單獨決定,如果單從基因這一方面去考慮,而忽略了治療所處的整體環境,忽略了治療應采取的整體措施,往往會導致實驗的失敗。任何對腫瘤疾病的治療方法需經過人體內試驗,要從系統和整體的水平觀察治療有效性和可能存在的副作用,腫瘤基因治療也需遵循系統觀點,用整體性、動態性、聯系性的原理,達到最佳的預期效果。但在實際工作中,尚有許多疑難問題,對于這些問題解決離不開系統科學觀的支持,我們不能忽視機體的整體性,不能用局限、部分、分子細胞水平來以偏概全,只有用系統的環境中解決這些難題,才會有實用價值和臨床價值。所以從腫瘤的綜合治療可以看出,綜合手術、化療、放療及生物基因治療、中醫中藥治療、內分泌治療等手段,依據具體情況具體分析的原則,針對具體的病例,制訂相應的個性化的治療方案,最終達到最佳綜合療效,在某些領域已顯示了令人鼓舞的前景。隨著人類基因組計劃的完成,人類表觀基因組協會(humnan epigenome consortium, HEC)在2003年10月正式宣布開始實施人類表觀基因組計劃(human epigenome proiect, HEP) ,通過大規模檢測人類基因組,基因組學研究進入一個新的階段,也為解開生命奧秘及征服腫瘤等疾病帶來了希望[16]。人類攻克癌癥近在咫尺,但仍有很長的路要走,尚有不少難題有待在今后實踐中予研究解決。讓我們記住著名的系統科學家拉茲洛教授的話:“今天我們正目睹一場思維方式的轉化:轉向嚴謹精細而又整體的理論。這就是說:要構成擁有它們自己的性質和關系集成的集合體,按照同整體聯系在一起的事實和事件來思考。”[17]。
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[關鍵詞]RNAi;dsRNA;siRNA
[中圖分類號]R394[文獻標識碼]A[文章編號]1673-7210(2007)10(b)-007-03
RNAi(RNA interfering,也稱RNA干擾)是利用小雙鏈RNA特異阻斷特定基因的表達,并促使靶mRNA降解,從而使細胞表現出某種特定基因缺失表型的現象。由于RNAi對基因表達的阻斷具有高效、特異性,已迅速發展成為代替基因敲除的遺傳工具。
1 RNAi的分子作用機制
經過眾多學者的研究,現已基本闡明了RNAi的作用機制。在不同生物中RNAi的作用機制各有不同,主要分為兩種:大于30 nt(核苷酸,nucleotide,nt)的長雙鏈RNA的非特異效應和21~23 nt的短雙鏈RNA的特異效應[1]。RNAi的特異效應作用機制是在轉錄水平、轉錄后水平、翻譯水平等多個不同的水平上實現的。其中以siRNA轉錄后水平的RNAi研究最為深入,應用最為廣泛,下文將做主要介紹(圖1)。
1.1 轉錄后水平的RNAi機制
轉錄后水平的RNAi機制是在對線蟲、果蠅等生物體進行研究而進一步推導得出來的。不同研究領域的學者相繼提出了多種RNAi機制的模型,這些模型大致都將RNAi分為兩個階段:起始階段和效應階段。
起始階段包括:①dsRNA的導入:包括由外源導入或由轉基因、轉座子、病毒感染等各種方式引入的dsRNA;②dsRNA在細胞內被一種命名為Dicer的酶切割成21~23 nt長的小分子干擾RN斷(short interfering RNA, siRNA)。
效應階段包括:①在siRNA反義鏈指導下,雙鏈siRNA與一個不同于DICER的RNA酶結合形成沉默復合物RISC。②siRNA雙鏈解旋,正義鏈被釋放出來,RISC被激活。③活化的RISC通過堿基配對識別互補的靶mRNA,siRNA反義鏈與mRNA復合體中換位,并在距siRNA的3'末端12 nt處切割靶mRNA,從而實現了對mRNA的降解。降解位點多為尿嘧啶。
某些學者認為RNAi過程中還具有自身循環放大機制,并將其歸為模型的第三階段――循環放大階段,其機制大致如下:
在效應階段,活化的RISC結合mRNA后,內切核酸酶將mRNA切割成12~23 nt的片段,特異性地抑制了靶基因的表達。同時,釋放出來的siRNA可以作為一種特殊引導物,在RNA依賴的RNA聚合物(RdRP)作用下,以靶mRNA為模板合成新的dsRNA,后者又被降解為新的siRNA,進入上述循環,呈放大效應。此過程又稱為隨機降解性多聚酶鏈式反應(PCR)[2]。
1.2翻譯水平的RNAi機制[1]
翻譯水平上的RNAi是抑制相應mRNA的翻譯,使相應的蛋白質表達受阻,其中起重要作用的是stRNA (small temporal RNA),它是由長度約70 nt的RNA形成的莖環樣前體,經Dicer酶作用后形成長約21~23 nt的dsRNA, 通過RISC結合在相應mRNA的3'末端非翻譯區上,進而阻斷mRNA的翻譯。
1.3轉錄水平上的RNAi機制[1]
該機制是通過siRNA與互補的DNA直接發生作用,激發同源DNA甲基化的加強,使目的基因轉錄受限,表達關閉,進而加強了基因沉默。有報道dsRNA可誘導組蛋白H3及相應DNA區域甲基化。如果甲基化出現在啟動子區域,則轉錄就不能進行,如甲基化出現在編碼區,則轉錄進行,但在轉錄后水平上沉默。
1.4 非特異效應
許多研究表明,當向哺乳動物轉染大于30 nt的長雙鏈RNA(dsRNA)時,由于dsRNA激活雙鏈RNA依賴的蛋白激酶(dsRNA dependent protein kinase, PKR)途徑[3],使EIF-2α因子磷酸化,進而非特異性地抑制翻譯,從而使細胞內發生全面的細胞沉默。
1.5 RNAi過程所涉及的主要因子
siRNA:是RNAi作用賴以發生的重要中間效應分子。它是長約21~23 nt的雙鏈RNA小分子,與靶mRNA序列具有同源性。此外,siRNA每條單鏈 的3'末端均有2~3個非配對的堿基[4]。
Dicer酶:Dicer酶(在果蠅中發現)是一種RNaseⅢ家族中的一種識別dsRNA的酶,據報道其結構含有1個PAZ結構域,1個氨基螺旋酶結構域,2個RNaseⅢ模體及2個dsRNA結構域。在dsRNA導入后,Dicer酶以ATP依賴的、持續方式連續切割dsRNA。在對dsRNA進行切割時,Dicer以二聚體形式參與,每個二聚體包括4個活性中心,在降解RNA時其中的2個要失活,從而使降解過程每隔一定間隔進行,這個間隔正好為22個核苷酸,即每隔22個核苷酸Dicer酶將dsRNA降解一次。而Dicer酶結構上的微小改變將會引起間隔的改變,所以不同的物種產生的siRNA長度也略有不同[1]。
RdRP:許多實驗證明,RdRP是RNAi所必需的。RdRP目前僅知其主要是在單鏈siRNA指導下擴增RNA而加速RNA的過程。由于RdRP的存在,使RNAi能在低濃度下高效快速地進行。
ATP[5]:ATP在siRNA介導中起重要作用,dsRNA被降解為siRNA的過程需要ATP;siRNA解旋,反義鏈與RISC前體結合形成RISC的過程也依賴ATP。研究還發現,RNAi過程中外源性ATP不能起促進作用。
2 RNAi的特征
高穩定性:以3'末端突出的TT堿基的dsRNA尤為穩定,無需象反義核酸那樣進行進行廣泛的化學修飾以提高半衰期[6]。
高效率:在低于反義核酸幾個數量級的濃度下,就能使目標基因的表達降到極低水平甚至完全抑制,從而產生缺失突變體表型[7]。
高特異性:siRNA除正義鏈3'末端突出的2個堿基在序列識別中不起主要作用外,其他單個堿基的改變均可能使RNAi效應大大減弱。而針對同源基因共有序列的RNAi則導致同源基因共同失活[5]。
高傳遞性:RNAi抑制基因表達的效應可以穿過細胞界限,在不同細胞間長距離傳遞和維持,在某些生物中RNAi還可以傳遞到后代中去。
3 RNAi應用過程需要解決的幾個問題
避免非特異性效應:前述已闡明,在哺乳動物中,當大于30 nt的dsRNA被導入時,可激活PKR途徑而導致非特異性抑制。這就要求在設計dsRNA時必須考慮該dsRNA導入時能否避免非特異性效應的出現。多數實驗表明,以21~23 nt為最佳選擇。
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干涉dsRN段的獲取和導入:在實際應用中,siRNA的長度、結構、組成及其觸發的效果基因、種屬、序列、細胞類型、甚至實驗體系的不同而有變異。目前,siRNA的獲取大多數仍舊是生化合成,其設計仍處于試驗階段,能否成功地設計出合理實用的siRNA對其能否廣泛應用起決定性作用。對RNAi效應的調控:目前對RNAi的研究還限于以雙鏈干涉片段抑制特定基因的表達,對其調控的干涉較少。但大量的研究表明,dsRN段的大小、潛在靶位、活性片段濃度等都是RNAi有效性發揮的影響因素。Yang等還證實RNAi現象可被過剩的不相關的dsRNA競爭性抑制,深入的研究表明,甚至過剩的正義鏈與反義鏈也可競爭性抑制RNAi效應。
4 RNAi的應用及前景
4.1遺傳學研究的應用
4.1.1 穩定轉座子RNAi缺陷可引起內源性轉座子的移動。轉座子的重要特征之一是具有反向重復序列,生物體通過此序列可以產生dsRNA發夾,啟動PTGS效應,所以抑制轉座子的移動有利于遺傳穩定,防止遺傳損害。因此人們認為RNAi的一個自然功能就是轉座子沉默[8]。
4.1.2 基因功能分析人類基因組計劃中的基因測序已經完成,人類將進入后基因組時代。其主要任務是確定基因的功能,因此迫切需要建立有效、經濟的分析基因的技術。
盡管目前對RNAi機制并未完全弄清,但其高效、特異阻斷基因的表達已在某些研究中開展。RNAi克服了傳統基因功能分析技術要求高,過程繁等缺點,已吸引了越來越多學者的重視。可以預見,RNAi將成為新一代基因組功能研究的有力工具。
4.2 臨床應用
4.2.1 抗病毒David等認為在動物中RNAi代表一種古老的抗病毒反應,與植物的PTGS(轉錄后的基因沉默)一樣可抵抗病毒的感染,目前這一觀點已被普遍認可。
目前,利用體外培養人類細胞研究抗病毒感染,主要限于單鏈 RNA病毒,包括人類免疫缺陷病毒、流感病毒、丙型肝炎病毒和脊髓灰質炎病毒等。Novina[9]等用針對CD4的siRNA轉染Magi-CCR5細胞,產生了對CD4受體表達特異性抑制達75%,Northern雜交發現CD4分子的mRNA明顯降低了8倍,從而阻斷了HIV-1病毒細胞。Kapadie等[10]用針對HCV的siRNA與表達HCV的質粒共轉染人的肝癌細胞株Huh-7細胞,2 d后,Northern雜交檢測顯示:HCV的RNA含量下降,證明了HCV特異的siRNA抑制了病毒的復制[9]。
RNAi在針對其他病毒,如呼吸道合胞病毒、SARS病毒、脊髓灰質炎病毒,豬瘟病毒等均顯示出抑制病毒復制的作用。最近有文獻報道RNAi在研制抗SARS藥物中顯示出特殊的作用。
從當前的這些研究結果可以看出,siRNA通過序列特異性干擾作用,能封閉病毒基因在體內的復制,RNAi成為控制病毒在細胞內復制的重要工具,為病毒治療提供了新的思路。
4.2.2 抗腫瘤利用RNAi的高效率和高度特異性,我們可以設計特異siRNA分子,沉默目標基因,而正常基因不受影響。這是用RNAi抗腫瘤的基本思路。從現階段研究的進展看來,RNAi有望成為新一代研究抗腫瘤的重要工具,發揮重要作用。
腫瘤是多因素、多基因的疾病,單個癌基因的抑制難以達到治療效果,用基因敲除等方法進行治療研究就造成了時間和經費的浪費。RNAi技術可同時抑制多個基因,且抑制效果互不干擾,并且RNAi識別可以精確到單個核苷酸,對由野生型突變形成的癌基因,如ras、p53等,能產生準確有效的封閉效果,而野生型不受影響[11]。Wilda等針對bcr/abl基因融合位點設計了一段21 nt長的dsRNA分子,特異性沉默了該融合基因,并使表達該融合基因的細胞凋亡,而對不表達該基因的腫瘤無任何作用。最近,Linsl等把針對bcl2基因的mRNA-cDNA雜交體轉染到人前列腺癌lncap細胞中,產生了長時期的阻抑bcl2表達效應,這一效應與體外培養的前列腺癌細胞中的RNAi非常相似。
5 結語
RNAi的發現改變了人們對細胞基因調控的傳統思路,提供了特異性阻斷基因表達的新工具和評價基因功能的新策略,為人類基因功能研究和疾病基因治療開辟了一條革命性的新領域。盡管其機制仍未完全弄清,但RNAi技術在病毒、腫瘤等尚未根治的疾病提供了新的治療方案,并帶來根治的希望。目前RNAi在各方面的研究已經日新月異,可以相信,不久的將來,將會出現基于RNAi的基因治療藥物,RNAi技術也將成為未來生命研究的重要工具。
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(收稿日期:2007-08-23)
[關鍵詞] 地中海貧血;孕期;預防與治療
[中圖分類號] R556.6[文獻標識碼]A [文章編號]1673-7210(2009)01(b)-030-03
The study of mediterranean anemia for screening methods and prevetion and treatment during pregnance
WANG Zhi-hui
(The MCH Hospital of Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province, Guangzhou510000, China)
[Abstract] Objective: To evaluate the value of the screening methods and the preventions and treatment of mediterranean anemia in pregnant women. Methods: Choosing 700 out-patients from 2005 to 2007 who participated in examination before delivery. Then divided them into three groups refering to the level of Hb. After being given vitamins and folic acid and regulated the food patients take. Checked the biochemiacal exams after 3 weeks. Results: The MCV and MCH in mediterranean anemia group(MA) were significant lower than controlled group and non-MA group (P
[Key words] Mediterranean anemia; Pregnant period; Prevention and treatment
地中海貧血(mediterranean anemia)是一組遺傳性溶血性貧血,其共同特點是由于珠蛋白基因的缺陷使血紅蛋白中的珠蛋白肽鏈有一種或幾種合成減少或不能合成,導致血紅蛋白的組成成分改變[1]。地中海貧血不僅是一種發病率較高的血液系統疾病,而且全球約18億人為無明顯癥狀的攜帶者,每年出生100萬缺陷患兒,在我國,地中海貧血的高發區位于南方各省份。地中海貧血與妊高征、流產、畸胎及死胎的發生有相關關系,嚴重影響了優生優育,因此早期預防,及時進行臨床干預是非常有必要的[2]。本研究提選擇2005年1月~2007年1月在我院婦產科門診進行常規定期產前檢查,首次產前篩查,確診為地中海貧血的患者病歷共700例,進行為期2周的臨床干預,現報道如下:
1資料與方法
1.1一般資料
選取2005年1月~2007年1月在我院婦產科門診進行常規定期產前檢查、孕28周前在本院常規產檢并住院分娩病例共700例。依據首次產前檢查時血常規及血紅蛋白結果分為3組:Hb>100 g/L及血紅蛋白電泳正常者185例作為對照組;Hb
其中,地貧組240例均囑男方查血細胞分析及血紅蛋白電泳,如雙方為同型地貧,則需基因診斷,孕婦α地貧組164例,其中,男方同型4例地貧,2例同為(4,2)型缺失雜合子,(--/aa),2例同為1基因缺失雜合子,即標準型α地貧。均孕24、28周彩超排除巴氏水腫胎。孕婦β地貧組76例,β及α地貧組2例,男方均無同型地貧,可以排除胎兒重度地貧,不需進一步檢查胎兒臍帶血。
1.2檢測方法
1.2.1血細胞分析用SystemKX-21自動血細胞分析儀(日本產)檢測血常規,包括紅細胞計數(RBC)、血紅蛋白濃度(Hb)、紅細胞平均容積(MCV)、紅細胞平均血紅蛋白量(MCH)、紅細胞平均血紅蛋白濃度(MCHC)等15項。
1.2.2血紅蛋白電泳美國Helena公司的SPLFECOMBO血紅蛋白電泳儀,做HbA2定量測定,異常Hb測定、HbF定量測定及不穩定Hb檢查。血紅蛋白電泳篩查指標:HbA2正常范圍為2.5%~3.5%,HbF正常范圍為0.5%~2%。
1.2.3基因診斷對篩查陽性的α地貧和β地貧攜帶者采用地貧診斷基因芯片(Thala Chip)進行地中海貧血的檢測,由深圳亞能生物技術公司提供基芯片及技術支持。Thala Chip有24個探針,可同時檢測--SEA、-α3.7、-α4.2 3種常見缺失型α珠蛋白基因和21種β珠蛋白基因的突變。用常規方法提取患者DNA,通過PCR技術和PCR結合反向點雜交(RDB)技術擴增α珠蛋白基因或β珠蛋白基因含突變點DN段,瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產物。根據DNA標記反應和雙鏈雜交反應的特異性,針對野生型及不同突變型設計特異性雜交探針,然后用特異性熒光染料標記PCR產物。將標記產物和雜交液混合,與玻片上的探針進行雜交,洗滌后用熒光掃描儀掃描玻片,根據雜交結果顯示探針的位置及熒光類型判斷野生型或不同的突變位點。本研究采用基因診斷確診為輕型地中海貧血者為地貧組。
1.3臨床處理
地貧組孕28周及孕32周予補充葉酸、維生素E、復合維生素B,各2周,并指導孕婦均衡飲食。孕足月入院待產時復查血常規RBC、Hb、MCV、MCH。
1.4統計學分析
將收集到的數據輸入計算機建立EXCEL數據庫,用SPSS 13.0統計軟件進行數據整理和分析。統計方法采用秩和檢驗和χ2檢驗。P
2結果
依據首次產前檢查時血常規及血紅蛋白結果分為3組,孕婦的血細胞分析結果見表1。
表1 各組孕婦的血細胞分析結果比較
表中除對照組和非地貧組的MCH外,各參數在各組間差異均有顯著性差異(P
在給予孕28周及孕32周的地貧組予補充葉酸、維生素E、復合維生素B,各2周,并指導孕婦均衡飲食,兩周之后再次復查血常規RBC、Hb、MCV、MCH結果見表2。
表2 地貧組予補充葉酸、維生素E、復合維生素B后
與先前的血常規比較
由表2可見,在給予葉酸、維生素E、復合維生素B后,28周及孕32周的地貧組孕在血常規RBC、Hb、MCV、MCH與初檢時有統計學差異(P
3討論
3.1地中海貧血的概況
地中海貧血(mediterranean anemia)也稱海洋性貧血(Thalassemia)、珠蛋白合成障礙性貧血、庫勒(Cooley)貧血。1925年Thomas Cooley和Pear Lee首次描述這種發生在意大利兒童的遺傳性、溶血性貧血病,按受累基因、血紅蛋白鏈位置分為α、β、γ和δ等4種類型,其中以β和α地中海貧血較為常見,廣泛發生于熱帶和亞熱帶國家,我國以長江以南發病率高,無明顯癥狀的攜帶者超過人群的20%[3]。
地中海貧血是一組常染色體不完全顯性遺傳性慢性溶血性疾病,是因珠蛋白基因缺陷使血紅蛋白中的珠蛋白肽鏈有一種或幾種合成減少或不能合成,引起血紅蛋白的組成成份發生改變而導致的溶血性疾病。
重型地貧胎兒基本不能妊娠至足月,大多在妊娠28~34周胎死宮內、死產或出生后不久夭折,不能長大成人,故臨床上成年地貧患者均為輕型,輕型地中海貧血常無臨床癥狀,其外周血中RBC和Hb也可以是正常的[4]。目前,臨床上篩查輕型地中海貧血的方法主要有血紅蛋白電泳、紅細胞脆性檢測等。近些年來文獻報道輕型地貧患者外周血中RBC、MCV、MCH等血細胞參數發生明顯變化,而且有診斷意義[5]。隨著臨床檢驗技術的提高,基因診斷的出現很大程度提高了地貧診斷的準確性。
3.2地中海貧血的預防
自20世紀70年代后期以來,在歐洲、中東和地中海的一些地區開展了高危人群地貧的前瞻性篩查,對象主要為育齡婦女及其配偶。Cao等[6]在地中海地區進行了近20年的地貧遺傳預防計劃,已經取得顯著的效果。Hsia等[7]在夏威夷實施了控制地貧計劃,包括對高危人群進行篩查、教育公眾重視地貧的預防方法、采用最優的篩查策略等。在我國南方,地貧是發病率高、影響較大的疾病之一。如廣東的地貧檢出率為1.08%~1.16%,廣西和海南更高。地貧的預防最關鍵要從婚檢著手。
3.3地中海貧血的治療
目前地中海貧血還沒有很高效的治療方法,在臨床上常用的方法可以分為兩大類:藥物治療和基因矯正。藥物治療包括早期的5-氮胞苷、羥基脲和丁酸鹽類藥物。基因矯正包括補償策略的珠蛋白基因治療以及造血干細胞移植治療。
本研究在臨床確診的基礎上,結合患者的初診的血常規和血紅蛋白分析,在孕期通過補充葉酸、維生素E、復合維生素B,各2周。葉酸、維生素E、復合維生素B是骨髓造血與修復所必需的物質,同時指導孕婦均衡飲食,攝入機體必需的微量元素與營養。通過以上的臨床干預臨床癥狀得到改善,并且也為優生優育奠定了基礎。
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[關鍵詞] 冠狀動脈;支架;再狹窄;研究進展
[中圖分類號] R541.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721(2013)08(b)-0029-03
冠狀動脈支架置入術自20世紀80年代應用于臨床以來,得到了迅猛的發展,并已經成為心肌血運重建的主要手段,但支架置入術后仍有10%~50%[1]的患者發生支架內再狹窄(in-stent restenosis,ISR),以術后3~6個月為高峰期,6個月后的發生率明顯降低,這嚴重影響了支架置入術的療效和患者的長期預后。因此,解決支架內再狹窄是當今冠心病介入治療領域的難點與重點之一[2]。
ISR是指支架置入術后6~9個月冠狀動脈造影發現其管腔凈丟失率≥50%。Mehran等[3]利用血管內超聲顯像技術(intravascular ultrasound,IVUS),將ISR分為4型,Ⅰ型:局限病變型,位于支架內或支架邊緣,病變長度10 mm,但不超過支架的邊緣;Ⅲ型:增生型,病變長度>10 mm并超過支架的邊緣;Ⅳ型:完全閉塞型,造影劑不能通過。
1 ISR的病理學
支架置入所致的急性血管損傷程度決定新生內膜增生的程度。研究表明[4],由于支架置入使病變血管擴張而引起血管內皮的損傷,血管彈性層的破壞進而延伸到動脈外膜,血管的損傷導致血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells,VSMC)向損傷部位遷移增殖以及血栓的形成,從而引起ISR。而IVUS研究表明,ISR則完全是新生內膜的結果[5-7],而新生內膜主要是由增殖的VSMC和細胞外基質組成[8]。血管壁重構在時間上分兩個階段,其作用也是雙向性的:早期是適應性重構,大約距支架置入1~2個月,此時內膜組織增生并不壓迫支架改變其內徑且能在一定程度上減輕支架置入后管腔橫截面積的丟失;晚期主要發生在支架置入6個月以后,血管壁重構的程度與血管損傷輕重相關,會加重血管壁的硬化并引起ISR。
ISR的形成可分為以下幾個過程[9]:①支架置入后,血小板在支架表面的聚集和激活導致血栓的形成;②接下來的幾天到數周,大量白細胞聚集在血管損傷部位并分泌細胞因子對治愈的組織產生影響;③炎癥反應階段,可能持續幾個月,在這個過程中血管壁將重新組織,VSMC發生增殖反應,導致新生內膜大量增生從而引起ISR。
2 ISR的機制
ISR的發生機制尚未完全闡明,一般認為由多因素參與。目前多數學者認為,ISR是一個損傷反應后新生內膜增殖與血管重構的過程,其中血管內皮細胞的損傷及炎癥反應是ISR的啟動因素,VSMC的過度增殖與遷移,血管新生內膜的過度增生是其形成的中心環節[10],并且血栓形成也起一定的作用。
2.1 血小板激活血栓形成
無論是球囊預擴張還是支架置入,都可能造成動脈粥樣硬化斑塊與正常組織連接部位的破裂,并可深達中層,使內皮組織暴露并造成抗凝因子的釋放,如一氧化氮、前列腺素等,激活血小板并形成血栓,5~7 d附壁血栓達到高峰。研究表明,支架置入后最有可能刺激血栓形成的是組織因子的暴露[11],血小板活化后可釋放諸如血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)等,刺激中層VSMC的遷移和增殖,導致一系列血管損傷后的修復反應,引起血管狹窄。
2.2 炎癥反應
Kornowski等[4]觀察到血管損傷程度和炎癥反應程度明顯相關,炎癥反應程度又與新生內膜增生程度明顯相關。球囊擴張和支架置入損傷血管內膜,并且支架作為異物必定會引起機體的免疫應答,特別是支架損傷血管中膜層后[12],循環中的炎性細胞如T淋巴細胞、單核巨噬細胞,遷移并黏附于損傷部位,引起冠狀動脈炎癥。而且支架置入后持久牽拉血管,可導致血管中層持久的慢性炎癥反應,刺激內膜增生[13]。實際上炎癥細胞尤其是巨噬細胞在ISR的各個階段都能觀察到。炎癥可能是ISR發生的重要機制[14]。
2.3 血管內膜增生與血管重構
目前公認的ISR主要原因是置入支架局部的內膜過度增生[15],一直認為內膜剝脫、中膜損傷后平滑肌細胞過度增殖、遷移,是ISR病理改變的主要環節,故平滑肌細胞是增生內膜的主要成分。對支架而言,內膜增生分布于其全長,程度基本均等,僅在支架中心部位稍明顯,但未達到統計學差異。支架置入后的內膜增生并不只限于支架內表面,在支架外表面和血管壁支架也可有內膜組織的增生,并且可以影響支架置入部位血管壁重構的過程。ISR形成的晚期主要是由血管壁中層大量纖維組織增生引起的血管重構。血管重構包括負性重構和正性重構,ISR是由負性重構引起的。
3 ISR的影響因素
3.1 年齡
年齡每增加10歲,發生ISR的相對危險度增加1.14,而據Kasaoko等[16]報道年齡每增加10歲,受損血管處發生狹窄的相對危險性增加14%~19%。
3.2生活方式
吸煙是冠狀動脈粥樣硬化的危險因子,參與并加速了動脈粥樣硬化的發生及發展。Sahara等[17]的研究發現,吸煙者發生局灶性冠狀動脈ISR和彌漫性ISR的比率高達76%~85%,但新的研究卻顯示,吸煙與ISR關系不大[18]。Niroomand等[19]研究表明,每周飲酒≥50 g的患者較每周飲酒
3.3代謝因素
胰島素依賴型糖尿病是支架置入術后ISR發生的獨立危險因素[16,20],這可能是由于胰島素抵抗致內皮功能不全并導致平滑肌細胞增殖,造成冠狀動脈內膜增生,導致ISR的發生。有報道稱,高尿酸血癥亦與ISR有關[21]
3.4冠狀動脈病變相關因素
國內陳韻岱等[22]認為,左前降支、開口病變是預測ISR的危險因素。冠狀動脈ISR發生率與原血管病變長度、大小呈正相關[18,23],可以將10 mm病變長度作為ISR的一個高危界限。同時在小血管(血管直徑
3.5置入支架相關因素
一次置入多個支架是ISR的顯著危險因素[24],30 mm的長病變[22],以及因ISR而在此再次置入支架者,其ISR發生率很高。
3.6 與介入操作相關的因素
①術者對支架及支架長度的選擇;②經球囊高壓擴張,但置入支架的對稱性不好;③冠狀動脈旁路移植手術后在移植橋血管內置入支架;④置入支架時無IVUS指導;⑤兩次介入的操作時間間隔≤90 d。
4 ISR的防治對策
對于ISR,除了改變不良生活習慣、加強口服藥物治療,臨床上也出現了一些新的技術用于ISR的預防和治療,諸如切割球囊、定向冠狀動脈斑塊旋切術、基因治療及放射治療等。
4.1盡可能減少ISR的危險因素
冠狀動脈病變患者的臨床特點及病變的臨床特征是無法改變的,臨床醫生應盡量嚴格掌握手術適應證并根據病變選擇合適的支架,術中盡量減少血管內膜的損傷。
4.2 口服藥物治療
血管緊張素受體拮抗劑具有保護內皮功能,抑制平滑肌細胞增生和向內膜遷移,阻止新生內膜增生,從而延緩和抑制ISR的血管壁增厚,改善損傷反應的形成。他汀類藥物除降脂作用外,還有抗炎、抗增殖、抗氧化應激、抑制新生血管形成等多重作用,保護受損血管內皮細胞,干預ISR的多個環節,是可以用于降低ISR的發生率[25]。另有小規模的動物實驗和臨床研究證實口服雷帕霉素可以降低冠狀動脈金屬裸支架置入后的再狹窄率[26],但尚未得到大規模臨床實驗的證實。
4.3 藥物涂層支架
藥物涂層支架(drug eluting stent,DES)是將抗血栓和抗增殖藥物包被于冠狀動脈支架上,置入冠狀動脈后藥物在局部以“洗脫”方式緩慢釋放,既增加局部藥物濃度,又減少全身不良反應,從而降低再狹窄率[27]。①抗血栓藥物以肝素膜為代表,主要作用是降低血栓的發生,據報道可使支架置入后ISR降到12%~22%[28];②抗增殖藥物以雷帕霉素和紫杉醇為代表,雷帕霉素抑制細胞從G1期向S期過渡,而紫杉醇可使細胞發育受阻于M期,均可以一直VSMC的增殖,減少再狹窄的發生。大規模臨床實驗證實此兩種藥物涂層支架均可明顯降低支架置入后ISR。
4.4 內皮細胞種植
內皮細胞種植能在較短的時間內使受損的血管壁重新內皮化,迅速恢復內皮細胞的完整性及其生物學功能,維護了血管局部的正常生理環境,能夠減少急性、亞急性血栓形成和再狹窄的發生。
4.5 基因治療
基因治療被認為是防止ISR較理想的方法,主要是把帶有細胞毒性基因、細胞穩定基因、抗遷移基因的支架置入病變處,可抑制VSMC增殖和遷移并促進內皮細胞增生及血栓溶解。用于防止ISR的基因主要分為5類[28]:①抗血栓形成的基因;②血管活性物質的基因;③生長因子的基因;④癌基因與抑癌基因;⑤細胞周期調節基因。
4.6 切割球囊
切割球囊被證明能有效防治ISR,臨床應用有效而安全。Chen等[29]根據IVUS檢查發現切割球囊主要機制是顯著減少斑塊面積但對血管面積無明顯增加,這提示它對血管的損傷小,是其降低ISR的主要機制。
4.7 冠狀動脈內放射治療
冠狀動脈內放射治療(intracoronary radiation therapy,ICRT)由導管介導,將β射線源或γ射線輸送到靶血管,借助電離輻射的作用來干預血管成形術后的病理生理反應,降低ISR。主要作用機制是抑制VSMC的遷移,誘導平滑肌細胞出現G1期阻滯,進而抑制其增殖,從而減少內膜增生。
4.8 斑塊消融治療
斑塊消融技術可以清除支架置入術后的殘余斑塊及新生內膜組織,在理論上是有效的,但都是與單純PTCA相比較的結果,并沒有與支架置入術后進行對照。目前應用較多的有定向冠狀動脈斑塊切除術(directional coronary atherectomy,DCA)、冠狀動脈斑塊旋磨術(rotablata)、冠狀動脈內激光成形術(excimer laser coronary angioplasty,ELCA)等。
4.9 超聲治療
已有實驗證實,超聲可抑制平滑肌細胞的黏附、遷移和增生,從而干預損傷血管修復過程,防止平滑肌細胞的過度增生[30]。但其對ISR的防治作用,仍有待于進一步研究。
4.10 再次支架置入
支架內支架可以得到良好的影像學結果,是一種安全有效的治療ISR策略,其遠期療效也令人滿意[31]。
5 小結
綜上所述,ISR是一個十分復雜的問題,近年來隨著對ISR發生機制的深入研究,各種針對其發病機制的防治措施不斷發展。DES的出現曾一度使冠狀動脈介入治療領域看到了消除ISR的希望,但近年來隨著DES的廣泛應用,特別是在左主干、分叉病變及小血管的應用,發現其ISR也在逐漸增高。目前,在患者規律口服藥物治療、術中盡量減少ISR的危險因素的同時,一旦發生ISR,應用何種治療方法最有效且長期療效如何,仍需要大規模的臨床實驗提供循證醫學證據。相信,隨著新藥物的臨床應用、新技術的不斷進步以及新一代支架的問世,ISR這個困擾冠狀動脈介入治療領域的難題終將被攻克。
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提要 尋找與高血壓以及血壓調節有關的基因,已成為當前心血管領域的研究焦點之一,一些屬于單基因遺傳病的繼發性高血壓的致病基因已被識別。原發性高血壓是一種多基因遺傳病,其發病系遺傳與環境因素共同作用的結果,這為高血壓易感基因研究帶來很大困難。迄今大多用候選基因法進行高血壓相關基因研究。在人和動物模型的研究中,有關高血壓候選基因多態性的報道已有四十多種,但各家結果不一致。近年來用微衛星標記進行全基因組掃描和連鎖分析,它已成功地用于多基因病相關基因的定位克隆研究。應用該技術對原發性高血壓易感基因的定位研究正在進行中。
Gene studies in hypertension:State-of-art
Abstract The search for genes influencing blood pressure or hypertension has become one of the focal point of cardiovascular research. A few disease genes causing secondly hypertension,as a result of a single gene defect, have been identified. However,essential hypertension is a polygenic disease and both genetic and environmental factors play important roles in its development. This fact makes the identification of its susceptibility genes more difficult. So far most studies to reveal the genes related to essential hypertension have employed a candidate gene approach.Using this strategy,the associations between polymorphisms of over forty genes with essential hypertension have been reported in human or in animal models.However,the results are not consistent .Recently,a genome-wide scan and linkage analysis using microsatellite markers becomes a useful approach in the positional cloning of genes in polygenic diseases.Its application for mapping susceptibility genes of hypertension is ongoing.
Key words essential hypertension;gene;candidate gene approach;genome-wide scan
和平利用原子能、登月和人類基因組計劃(HGP)是本世紀最重要的三大科技成就。1990年啟動的美國HGP的研究目標是在2005年最終闡明人類基因組DNA的全序列、發現所有人類基因、完成它們在染色體上的定位。目前人類基因組遺傳圖和物理圖已經完成,大規模測序技術和生物信息學獲得迅速發展,提前達到HGP研究目標已成定局。在“結構基因組學”獲得巨大進展的推動下,一個以破譯基因功能信息為目標的“功能基因組學”已應運而生。為應對激烈的國際競爭和日新月異的科技進步,我國科學家率先提出了“疾病基因組學”這一新概念,從而確立了我國人類基因組研究的重點和特色。在“863”計劃等相關項目的研究基礎上,集合了國內一批一流研究單位,一項以創立“疾病基因組學”理論和技術體系為目標和“國家重點基礎研究發展規劃”研究項目,已于今年初正式啟動,這標志著我國疾病基因研究已經跨入積極參與大規模國際競爭的時代。
1 繼發性高血壓基因研究現狀與展望
在高血壓基因研究方面,迄今已有10多種屬于單基因遺傳病性質的繼發性高血壓的致病基因已被定位或克隆。它們是:與腎上腺皮質激素代謝有關的基因:如醛固酮合成酶基因與11β羥化酶基因形成嵌合基因,導致糖皮質激素可抑制性醛固酮增多癥;與離子轉運有關的基因:如已查明Liddle綜合征系上皮細胞鈉通道β.γ亞單位突變所致;一些因兒茶酚胺產生過量導致高血壓的常染色體顯性遺傳疾病,它們的致病基因已被識別。此外,某此類型的多囊腎致病基因也已被定位。需要指出單基因性質的高血壓基因研究
并未結束,可能還有一些尚未認識的新病種有待發掘,如在土耳其發現一種以嚴重高血壓伴短指畸形為特征的常染色體顯性遺傳病,新近其基因已被定位。此外,闡明致病基因在高血壓發病中的分子生物學和病理生理機制、探索基因治療等方面有待進一步研究。
2 原發性高血壓基因研究現狀與展望
單基因病致病基因的識別,猶如池塘中的魚已釣一個少一個;而多基因病易感基因卻似深海中的魚,若隱若現、深不可測。當前疾病基因的研究重點從單基因病轉向多基因病已成趨勢,但難度也越來越大。原發性高血壓(EHT)是一多基因遺傳病,其發病率高、危害性大、家系樣本收集相對比較容易,因此已成為當前多基因病研究的重點和熱點之一。
EHT發病是遺傳因素與環境因素共同作用的結果,一般認為,人群中血壓變異的30%~60%是由遺傳因素決定的。遺傳因素賦予個體對于EHT的易感程度,因此與EHT發病相關的基因稱為易感基因而不是致病基因。
自90年代起識別EHT相關基因的研究開展得十分活躍,目前最常用的方法為候選基因法,其基本策略和步驟為:以參與血壓調節機制的蛋白為對象,確定候選基因;進行遺傳連鎖分析,確定該候選基因座位與高血壓是否連鎖;篩查該候選基因的各種突變體;基因多態性與高血壓間的關聯研究,以確定該基因突變體是否與EHT相關。相關基因識別后到最終確定為EHT易感基因還有很多工作要做。
在已研究過的所有EHT候選基因中,以血管緊張素原(AGT)基因的研究最為深入。多數報道指出AGT基因與EHT相連鎖,不少研究發現AGT基因的M235T變異體(即基因突變導致AGT第235號氨基酸由甲硫氨酸轉變為蘇氨酸)與高血壓相關聯,235T純合個體的血漿AGT水平顯著高于235M純合個體。但也有一些研究無法證實AGT基因M235T多態性與高血壓有關。血管緊張素轉化酶(ACE)基因存在插入型(Insertion,I)或缺失型(Deletion,D)多態性。目前一般認為ACE基因這一多態性與高血壓關系不大,但似與心、腦、腎等靶器官損害有關。盡管薈萃分析結果支持這一觀點,但ACE基因的DD基因型是否為心腦血管病的危險因子,需待前瞻性研究加以證實。一組意大利學者對α-adducin基因與高血壓關系進行過系列研究,提出α-adducin基因突變是鹽敏感性高血壓的遺傳基礎之一,從而引起廣泛重視,但目前多數報道不能證實這一結果。目前已經研究過的EHT候選基因不下四、五十個,不能一一介紹。但迄今為止用這一方法未能肯定哪個基因與EHT相關。盡管如此EHT候選基因對象仍在擴大,對于已研究過的候選基因尋找新的變異體,并探索它們與EHT間的關系還將繼續。另一方面,候選基因多態性的民族和地區差異的研究,尤其對于基因多態性分型用于指導臨床的可能性探討正越來越受到重視。
近年來應用微衛星引物進行基因組掃描的技術已經成熟,多色熒光標記的微衛星DNA引物已經商品化。用300多對覆蓋整個基因組的微衛星引物,選擇大樣本的EHT家系或同胞對進行連鎖分析,有可能將EHT相關基因位點定位到某一染色體區域內,分辨率可達10cM。進一步用區域內DNA多態標記進行精細定位,如能將范圍縮小到1cM以內,便可直接大規模DNA測序,分離并克隆出EHT相關基因。全基因組掃描的應用,在個別多基因遺傳病基因定位中已有成功報道。目前國內外一些實驗室正采用此技術進行EHT相關基因的染色體定位研究,但迄今尚未見正式報道。
患者對藥物的反應、藥物副作用以及藥物在體內的代謝,都存在明顯的個體差異,這種差異都有一定的遺傳背景。如能在基因水平上闡明有關機制,將有可能通過檢測某個或某一組基因的多態性,預測藥物療效、減輕甚至避免副作用。“藥物基因組學”的出現為實現高血壓個體化治療帶來了希望。
關鍵詞 惡性腫瘤 整體治療 個體化治療
中圖分類號:R730.5 文獻標識碼:C 文章編號:1006-1533(2013)04-0003-03
我們離徹底征服腫瘤還有多遠?1971年美國總統尼克松宣布要發動一次“癌癥大戰”,目標是在10年內根除癌癥。30年過去了,在全球范圍內惡性腫瘤的發病率仍在逐年上升,而常規治療對惡性腫瘤的總體療效并無大幅提高。據最新統計,我國每年新增惡性腫瘤患者200萬人,每年因腫瘤死亡的患者達到150萬人以上;在我國的某些區域,腫瘤已成為第一死因。據WHO預測,在21世紀惡性腫瘤將成為人類的頭號殺手。
近幾十年來,隨著科學技術的發展,大量高科技的診斷設備應用于腫瘤的診斷,大量的早期腫瘤被發現,同時,比以往多幾倍甚至幾十倍的社會資源被應用于腫瘤的治療。然而,對惡性腫瘤的總體療效仍不盡如人意,究竟癥結何在?一部分思想開放、率先拋棄行業偏見的腫瘤專家開始反思傳統的腫瘤治療理念,提出了在腫瘤治療中應以“整體治療”取代“單純的腫瘤治療”[1]。
1 惡性腫瘤整體治療觀
何為腫瘤的“整體治療”?這要從我們現有的腫瘤治療理念談起。傳統的腫瘤治療醫師認為:惡性腫瘤是人體內已形成的、且在不斷增長擴散的毒瘤,腫瘤細胞一旦形成就不可逆轉,腫瘤和宿主完全是你死我活的對立關系。要治療腫瘤,就必須徹底移除腫瘤(手術切除),故標準的手術切除被稱為“根治術”,切除范圍越大,療效越好;一切術后復發均歸咎于切除范圍不夠大;當腫瘤侵犯范圍大,無法進行手術切除時,才考慮其它治療,這些方法被稱為“保守治療”或“姑息治療”;而療效評估基本以腫瘤體積的消長為唯一標準,根治的標志就是無瘤生存。
顯而易見,這些傳統的腫瘤治療理念并不都是正確的,不正確的治療理念在臨床上的應用一定會影響最終療效。
試想有兩位基本情況完全相同的腫瘤患者:在原發病灶周圍已存在微小轉移灶。患者甲一心只想根治,堅決要求手術,結果腫瘤切下來了,但3月后腫瘤發生了全身擴散轉移,很快危及生命;而患者乙的醫師認為手術難度較大,術后腫瘤殘留的可能性很大,故對患者實施了創傷較小的局部消融治療,結果腫瘤還留在體內,雖在不斷增長,但速度很慢,若干年后,患者乙仍存活,且生活質量不差。這種讓我們困惑不解的病例在臨床上決非少見,為何根治術不根治?姑息治療反而能使腫瘤患者長期存活?
整體抗癌理念認為,宿主(機體)和腫瘤的比勢是決定腫瘤患者預后的關鍵,在腫瘤的局部治療中,減少創傷,保持機體的抗病能力與清除滅活腫瘤細胞同等重要,尤其在已有播散可能(腫瘤的生物學邊界不易確定)的腫瘤病例中。
2 手術范圍越大不一定療效越好
手術目前仍是實體腫瘤的首選和主要治療手段[2],其曾被當作唯一“可能根治腫瘤的手段”。然而外科手術也并非適用于所有的腫瘤患者。一般而言,對于較早期的局限性腫瘤,手術切除可達到滿意的療效,有的甚至可以達到根治(長期無瘤生存)的目的;而對于中晚期或已有擴散、轉移的腫瘤病例,手術不但不能根治腫瘤,所導致的創傷反而會刺激殘留的腫瘤細胞加速生長轉移。現代科學證實,腫瘤不是單純的局部病變,其是機體在長期的致癌因素作用下產生的全身性疾病,也是一種基因水平的疾病。
既使在早期的腫瘤患者中,血液中也可能存在散在的腫瘤細胞,只不過這些細胞尚未成瘤,也未在它處落戶。這時,再徹底的外科手術也不能消除體內全部的腫瘤細胞,充其量是減瘤手術,術后殘留下來的腫瘤細胞最終被機體的免疫系統識別、殺滅。但不幸的是,幾乎目前所有的腫瘤常規治療(如手術,化、放療)都以損害機體正常的組織功能或器官的完整性為代價,在消滅了部分腫瘤細胞的同時,也無一例外地損害了機體的抗腫瘤免疫功能。因此從整體治療觀念上看,腫瘤治療的最終療效不能單純看殺滅了多少腫瘤細胞,而應以殺滅腫瘤和保存宿主抗瘤功能的綜合結果為根據進行判斷,單純以擴大手術范圍來強調徹底根治不一定能獲得較好的綜合結果。腫瘤外科在近100多年的發展中經歷了從標準根治術到擴大根治術,目前的發展趨勢是由微創手術向保全器官及其功能的局部治療的過渡[3]。
3 目前尚無一種治療能單獨作為腫瘤的根治手段
由于目前的腫瘤總體治療療效不盡如人意,各種治療手段又存在各自的局限性,所以綜合治療己成為當今公認的腫瘤合理治療模式。隨著近年來工程技術尤其是計算機科學和材料科學的迅猛發展,各種高科技的腫瘤治療手段應運而生,如多彈頭射頻消融、微波消融、氬氦冷凍治療、光動力細胞毒治療、抑癌基因治療、放射性粒子瘤內植入和高強度聚焦超聲(HIFU),上述的治療手段都有以下特征。
3.1 科技含量高
不單純依賴臨床醫師的手術技術,而在腫瘤綜合治療、腫瘤治療最新進展的理解和把握方面對治療醫師要求更高。
3.2 技術發展歷程較短
這些技術發展歷史較短,有的僅為幾年,多數腫瘤醫師對此不甚了解,有些采取觀望態度。
3.3 技術上存在傳統手術不可比擬的優勢
這些治療手段雖尚未歸入主流的腫瘤治療,但和傳統的治療手段相比,至少在某一方面或幾方面有不可替代的優勢。
因此大量的新型的腫瘤治療手段和己有的常規治療方法共同組成了腫瘤綜合治療的大家庭,各類手段可互相進行優勢互補,形成腫瘤整體治療的優勢。
4 腫瘤治療應強調個體化治療[4-5]
由于腫瘤病情的發展千變萬化,患者的個體化差異也很大,臨床治療中對同一類疾病要有具體問題具體分析的態度,既使對同一名患者,在疾病的不同階段,也不能“以不變應萬變”,用一成不變的固有模式應對。如對一個早期的腫瘤,毫無疑問手術是首選,其它治療是輔助。然而對一個術后腫瘤復發或多發轉移的患者,手術已無用武之地。因而,對現有的各類腫瘤治療手段,不能籠統地人為分為“首選治療”和“輔助治療”,臨床醫師應看到各類技術的本質,包括其優勢和局限、合理應用、避免單兵種作戰,以期達到最佳療效。
5 根治和控制
腫瘤治療的最高境界當然是根治,以往對根治的理解是“無瘤生存”,很顯然手術切除是必經之路。但眾所周知,手術刀是一把雙刃劍,臨床所見通過手術而能夠根治的患者畢竟是少數,更多的患者無法手術或術后復發、轉移,這類患者在傳統意義上已失去了根治機會,以后的所有治療都被稱為姑息治療。
然而,如通過各種微創的新型治療手段能明顯阻止腫瘤的發展,或減緩腫瘤的發展速度,使腫瘤和機體和平共處相當長時間,這雖不能算腫瘤“根治”,但的確是對腫瘤實施了控制。對腫瘤的“長期控制”和“根治”有何差別?這是對腫瘤治療策略的最新理解:一次解決腫瘤不現實,將腫瘤變為類似高血壓或糖尿病一樣的慢性病,嚴密監控,有效控制才是更有現實意義和實用價值的治療方案。我國特有的中醫藥治療在此方面已積累了大量的成功病例,而幾近無創,又能適形消融,且可重復應用高強度聚焦超聲(HIFU),作為最新的腫瘤局部治療技術,也為大量的中晚期腫瘤患者帶來了新希望。
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關鍵詞:干細胞研究;中醫藥理論;理論研究
干細胞是具有自我更新與增殖分化能力的細胞,能產生表現型和基因型與自己完全相同的子細胞,近年來,隨著干細胞研究的深入,干細胞移植在轉基因治療、組織工程、病因病機等方面顯示良好前景。中醫學作為研究人體的一門系統理論,對干細胞的存在形式及功能如何認識,如何通過干細胞研究,加快中醫藥理論的發展,是目前中醫學者面臨的重大課題。
1 干細胞研究進展
干細胞(Stemceli)即起源細胞,是能無限自我更新、又能定向分化生成一系列組織的原始細胞,其有兩個基本特征:一是具有自我增殖能力。通過對稱分裂產生與自身完全一樣的子代;二是具有分化潛能。通過不對稱分裂產生所屬類的子代細胞。Friedensteint在1970年從小鼠中分離出胚胎干細胞并在體外進行培養成功,1998年Thomason和Shamblot先后建立了人類胚胎干細胞系,為干細胞的研究奠定基礎,Shamblott發現人類胚胎干細胞能隨培養條件的不同,在體外分化為各種組織干細胞、造血干細胞、心肌干細胞和神經干細胞等。另外干細胞還具有“橫向分化特點,如腎髓干細胞除含有造血干細胞外,還可分化生成肌細胞、腎細胞、神經細胞和脂肪細胞等多種成體細胞。目前,干細胞按其分化能力可分為:個能干細胞(如胚胎干細胞等)、多能干細胞(如神經干細胞等)和專能干細胞(如膠質前體細胞等);按其來源可分為胚胎源干細胞和成體干細胞。
研究表明,成體干細胞廣泛存在于各種組織中,當終末分化細胞死亡后,它們能自動分化替代死亡細胞,成體干細胞的這個生物學特征和生理分化特點為干細胞體外研究和治療疾病提供了可能。干細胞用于疾病的治療應具有以下屬性:①自我維持和自我更新的能力;②具有分化為所屬類型細胞的能力;③具有增殖分裂能力;④自我更新和多分化潛能可以維持相當長時間,甚至終生;⑤具有對損傷和疾病反應能力。因此,在臨床和動物實驗上應用干細胞研究主要有兩種策略:一是在體外通過誘導培養全能干細胞,使其分化發育成新組織或器官;二是通過調控培養干細胞,在體內定向分化成所需成體干細胞,使靶器官局部干細胞達到充分的數量。研究顯示,自身成體干細胞移植是干細胞治療疾病的最理想選擇,成體干細胞能分化形成各種類型的組織細胞。且自身成體干細胞移植不存在免疫排斥的問題,治療時可避免長期應用免疫抑制劑對患者的傷害,當前成體干細胞移植在腎髓間充質干細胞、內皮祖細胞等研究已取得一定的成功。
成體干細胞移植治療心肌損傷研究開展早,尤其是通過動員自體腎髓干細胞修復壞死心肌的方法,具有無創傷性。不必在體外分離擴增受到廣泛關注。研究發現,急性心肌梗死后有少量腎髓干細胞能自行遷移到心肌損傷部位,參與壞死心肌組織的再生,但是外周血循環的腎髓干細胞數量極少,對壞死心肌的自我修復作用有限,通過應用干細胞動員劑可提高外周血中的腎髓干細胞數量,促進心肌再生以加快修復過程,但是,干細胞移植的療法仍需要進一步臨床驗證。
2 促進中醫臟象理論的研究
藏象理論是中醫基礎理論的核心內容,它是研究人體各臟腑的生理功能、病理變化及其相互關系的學說,雖然國內學者借助現代科學技術,在治法、理論、臨床等各個層面對臟象理論的實質展開研究,如通過系統論、控制論對臟象理論進行推演、探討臟腑辨證的內涵、解釋某些臟腑虛證和實證的微觀基礎,但仍不能揭示中醫臟象理論的全貌。近年來,隨著干細胞理論的成熟與完善,通過探討中醫藥對細胞生長、分化、發育等基本生命規律的影響,揭示中醫臟象理論的實質,已成為醫家研究的重點。
中醫學認為,“先人之精”是指父母的生殖之精,它是構成胚胎發育的原始物質,在胚胎成形后藏之于腎,在脾胃運化生成的水谷精氣和各臟腑化生的精氣的充養和資助下,發揮其生理效應,調控機體的生長、發育和生殖等整個生命過程。從干細胞角度來看,干細胞的生長、增殖、凋亡構成了機體的生長、發育、生殖和衰老的全過程,其中胚胎干細胞具有分化的全能性,既可向神經細胞分化,亦可向血液細胞分化,同時將其注入去核卵母細胞內,可在假孕母體內形成新的個體,因此,“先人之精”的功能大部分是干細胞功能體現,說明作為先人之精的干細胞,與中醫學的“精”有共同屬性,這為中醫“腎藏精”理論提供充分的依據。另肺與大腸均由胚胎干細胞發育過程中原腸的前腸分化,呼吸道上皮和腺體由原腸內胚層分化,肺、氣管與腸的結構來源是相同是否是藏象學說一肺與大腸相表里的微觀基礎?劉柏炎等訓認為胚胎干細胞與先天之精氣有關;張進認為干細胞與中醫學的先天之精相關,二者都決定人體的生長、發育、衰老等基本過程,并提出干細胞是先天之精在細胞層次的存在形式的假說。補腎藥能影響在體和離體生殖干細胞分化能力及分化終末細胞的活力,這為研究腎中真精化生氣的理論提供思路;具有行氣活血作用的中藥,能促血管生成而治療心肌缺血,這與“氣血相關”、“行氣通脈”、“補氣活血”的中藥理論相吻合。因此,干細胞研究為中醫臟象理論發展提供了機遇,通過在體外培養胚胎干細胞定向誘導為其他組織細胞,并施加一定的中醫因素,分析細胞基因組學或蛋白組學的變化,將宏觀辨證與微觀研究相結合,促進中醫臟象理論研究的深入。
3 促進中醫經絡理論的研究
中醫經絡理論認為,人體通過經脈的絡屬形成臟與腑的表里關系,將四肢百骸、五關九竅、筋肉皮毛等表皮組織器管與臟腑聯系起來,但是,經絡的這種所屬的關系的客觀基礎是什么?雖然眾多學者借助于現代科學手段,從不同的層面深入的研究經絡理論,并建立很多客觀指標,仍不能闡釋經絡理論的本質,因此,通過針灸對組織中成體干細胞及定向干細胞構成的影響、內源性干細胞分子機制和針灸對干細胞分化、增殖和遷徙規律的研究,已成為揭示經絡理論實質的關鍵切入點。
人體組織中均有成體干細胞及其定向干細胞的存在,各國科學家尚無歸納出成體干細胞及其走向干細胞在組織中循行分布的基本規律,主要根據胚胎發育的先后順序來確定組織中成體干細胞的富集點――干細胞巢,存在著相當大的隨機性與盲目性。研究證實,電針可以使成體神經生發中心的干細胞增殖增強,使生發中心局部神經營養因子表達增強,并且使其遷移路徑增加,呈“立體”模式遷移。“有學者”采用全腦缺血模型,持續電針刺激足三里發現能促進室管膜細胞的分裂,使其分層、增殖旺盛;而電針“合谷”穴不僅引起干細胞陽性細胞數量增加,還引起組織形態學變化,這說明電針能促進細胞增殖。因此,將干細胞研究和經絡理論結合起來,通過經絡路線探討干細胞增殖、遷移和分化規律,以及干細胞移植后在宿主組織中的存活、分
化調節機制,為探討經絡理論本質提供新的研究方向。
4 促進中醫治療理論的發展
研究表明,中藥既可以直接作用于體內的干細胞,促進其增殖、分化,也可以影響其微環境,促進其存活與功能建立,或者調整機體的免疫功能,減輕或消除免疫排斥反應。如中藥復方活血湯可改善骨髓造血微環境,改善骨髓基質細胞與造血干細胞之間的連接,促進造血干細胞的分化增殖和造血干細胞移植后免疫重建、減少移植物抗宿主疾病;有學者在造血干細胞移植基礎上,發現使用中藥能降低并發癥,促進造血機能恢復,并可通過對相關細胞因子的影響,增加單個核細胞和血管再生細胞因子的數量、提高其免疫活性。陳圖剛等證實補氣藥人參皂苷能促進造血干細胞的增殖,誘導定向分化,具有類生長因子和協同生長因子的作用;陳東風等發現龜板對局灶性腦缺血后神經干細胞有促進增殖的作用等;胡軍祥等發現中藥“腦復聰”對中樞神經系統功能有明顯保護或調節作用,該方劑能提高小鼠海馬齒狀回陽性細胞,說明該方劑對神經的保護作用,不僅在于減少神經損傷,還可促進新的細胞增殖;蔡光先研究發現地黃多糖具有抗氧化保護神經細胞作用,還能拮抗衰老小鼠胸腺及脾臟的萎縮,提升免疫細胞數,促進骨髓間充質干細胞誘導分化為神經樣細胞,揭示中醫學腎與腦關系。
不同治則中藥對干細胞在不同階段作用效果不同j張艷軍等發現具有清熱瀉火作用中藥黃芩、梔子的提取物可誘導神經干細胞特異性分化成非成熟神經元,與具有活血化瘀作用三七總皂苷及補氣作用黃芪皂苷聯合應用,可提高成熟神經元比例。中藥具有類似干細胞動員劑的作用,能將腎髓干細胞“驅趕”到外周血中,使外周血干細胞達到治療數量,利用干細胞。自發”地向損傷組織“歸巢”的作用,在特定的組織微環境作用下分化為受損組織細胞的特性,達到修復缺血損傷的作用,因此,通過探討中藥在干細胞移植中的治療機理,尋找高效的誘導分化劑,加快成年干細胞或胚胎干細胞誘導分化成理想細胞的成功率,是中醫治療理論創新的時代要求。
5 促進中醫歸經理論的研究
中醫歸經理論是中藥對人體結構的選擇性作用和中藥的定向、定位功效與臟腑經絡理論相結合。但隨著中醫學的發展,中醫歸經理論不能完全解釋中藥在不同的給藥時間,對機體機能的影響和中藥歸經作用對象的形態結構基礎,不能指導中藥的全部時效作用,另外,大多數中藥均可直接或間接通過血腦屏障分布于腦,但中藥無歸經于腦的理論,因此,加強中藥歸經理論的研究和創新已是推進中藥現代化的迫切課題。
隨著干細胞培養體系的建立,為借助于干細胞研究中藥歸經理論建立了平臺。研究發現,動物灌服中藥后,提取血清用于體外實驗可反映藥物中可吸收部分的自接作用,也可以反映藥物在機體內形成代謝產物和藥物誘生機體內源性物質;能解釋某些中藥單體、中藥或中成藥有效地誘導干細胞分化的機制。陸兵勛發現通心絡可促進腦缺血再灌注損傷大鼠神經干細胞增殖分化能力,增加腦缺血后神經元及神經膠質細胞數量,促進腦缺血后神經功能重建;張維燁發現紅景天苷不僅促進神經干細胞增殖,而傾向于促進神經干細胞向神經方向分化;陳蔚文報道以健脾益氣的中藥提取組分通過調節細胞內鳥氨酸脫羧酶活性和多胺生成,對小腸上皮干細胞的增殖、遷移、分化、吸收功能起到促進或抑制作用,提示小腸隱窩細胞是健脾益氣中藥的主要藥理作用靶點。
因此,通過離體干細胞模型,進一步研究中藥單體或復方對內源性干細胞增殖與存活機制的影響,探討中藥單體或復方對于細胞多靶點、多環節的作用機理,揭示中藥歸經理論與干細胞靶向治療機制的關系,闡釋中藥歸經理論的內涵,并在該理論的指導下,篩選能調節干細胞不同發育階段的中藥新藥、根據疾病所在病位及經絡,合理使用引經藥,增強其靶向性,提高中藥或復方對干細胞移植的臨床療效。
6 促進中醫現代化和中西醫結合理論的研究
借作于干細胞理論,將中醫基礎理論研究提高到細胞、亞細胞乃至基因水平,以闡明人體臟腑器官的代謝特點及生理病理規律,在細胞水平探索中醫基礎理論的科學內涵已成可能。以前由于科學水平與認識能力的限制,中醫學有許多理論尚不能以現代科學來闡述或理解分析,因此,將不斷發現的生命科學新觀點,與中醫基礎理論相互結合,已成為促進中醫現代化的必然途徑。
目前,中西醫結合已從“證明性研究”進入“創新發展研究”,雖然中醫和西醫是兩種不同的醫學科學,存在觀察層次、理論視角和認識方式的差異,但二者差異不是先進與落后,而是各具特點與不足,在不同層次相互補充,因此,通過建立在臟腑生理病理變化的干細胞研究,以藥測證的基因調控網絡,從基因和整體、宏觀與微觀促進中西醫理論的結合,將是末來醫學體系發展的方向。
1.1心衰的中西醫病因病機研究
中醫傳統文獻中無“心衰”之名,根據其臨床特征,涉及中醫“喘證”、“水腫”、“心悸”、“怔忡”、“痰飲”、“心痹”等范疇。大多數研究認為,本病屬本虛標實、虛實夾雜之證,以心之氣陽虛衰為本,血脈瘀滯、水飲內停、痰濁不化為標。中醫一般認為“心主血脈”,心力衰竭的發生及心之氣陽虛衰關系最密切。心氣虛是心衰發病的始動因素并貫穿于心衰發生發展的全過程。現代醫學則認為心力衰竭的發生和病情惡化涉及一系列的細胞分子生物學、功能和形態的進行性改變。目前認識到,心室重塑是心力衰竭發生發展的基本機制,是導致心力衰竭不斷進展的病理生理基礎。心室重塑的結構基礎是心肌細胞和細胞外基質的變化,包括心肌細胞肥大和凋亡、胚胎基因和蛋白質的再表達及心肌細胞外基質量和組成的變化。臨床上表現為心室腔擴大、室壁肥厚和心室形狀改變。整體來說,西醫學中對心力衰竭的發病機制分析主要包括:神經-內分泌細胞因子的激活(交感神經系統激活、腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活、血管加壓素、肽類信號系統、炎性細胞因子激活等)、心肌重塑和心室重塑等。
1.2中西醫對心衰的臨床治療證治情況研究
1.2.1中醫對于心力衰竭的臨床治療研究
辨證論治始終是中醫診療特色,盡管目前辨證各有千秋。辨證分型主要有:(1)心肺氣虛——益氣養心——養心湯,生脈散,歸脾湯加減。代表醫家史載祥,許心如,成啟予等。(2)氣陰兩虛——益氣養陰——生脈散合炙甘草湯加減。代表醫家:顧景琰等。(3)陽虛水泛——溫陽利水——真武湯,苓桂術甘湯,五苓散加減。代表醫家:陳鼎祺,鄧鐵濤,韓子江,廖家楨,馬連珍,刑月朋,趙錫武,秦伯末等。(4)血瘀水阻——活血利水——桃紅四物湯合五苓散,血府逐瘀湯加減。代表醫家:湯益明,李介鳴,劉家駿等;(5)陽氣虛脫——回陽救逆——參附龍牡湯,四逆湯加減。代表醫家:柯雪帆,周次清,任繼學等。根據馬術明臨床治療研究總結有以下幾點:(1)心衰早期多以心肺氣虛為主,晚期以心腎陽虛為主,故益氣補陽為常用方法,參芪桂附為主治之藥。(2)心衰乃心主血脈失常之病,無論陽虛、氣虛或停痰蓄水,均有淤血的表現,故活血化瘀之藥常可加用,可提高療效。(3)由于心病發展致心衰多時日已久,故治療時守方守法,方可取得較好療效。(4)中醫有“勞則耗氣”之說,此病尤為突出,心衰一經確診,務要病人做到體力、腦力同時休息,以利元氣恢復。水腫重者,囑令其斷卻鹽味。中醫在治療心衰上治法多樣,藥味眾多,副作用較小,療效可靠。中藥在糾正心衰癥狀的同時,還可以增加心肌供血,增加心肌營養性血流量,營養心肌,改善心肌代謝,如人參、黃芪等。同時在中醫藥治療的基礎上,如聯合西藥對癥處理,常得到事半功倍的結果。
1.2.2西醫對于心力衰竭的臨床治療研究
傳統的心衰的治療原則是“強心、利尿、擴血管”。新的心衰治療指南目的是改善患者的生活質量以及延長患者的壽命,大量事實證明舊的治療原則雖能暫時改善患者的癥狀,但對患者的生存率沒有太大的意義。實驗證明現代治療心衰的新理念是從防到治的全面策略,從以往的短期血液動力學、藥理學措施轉變為長期的修復性的策略。目的是有力地改變衰竭的心臟的生物學性質。新的常規治療或標準治療是以神經內分泌拮抗劑為主的ACE-I類,β受體阻滯劑,利尿劑,地高辛。其中改善癥狀的有ACE-I類、利尿劑、地高辛,β受體阻滯劑,硝酸酯類、螺內酯;改善預后的有:ACE-I,β受體阻滯劑,螺內酯。心衰的生物學治療就是抑制與心肌重塑有關的刺激——介導因素,從而改善心肌的生物學功能。這些介導因素包括去甲腎上腺素(NE)、血管緊張素Ⅱ(AⅡ)、機械刺激、內皮素(ET)等。慢性心力衰竭治療的其他新進展還包括內皮素受體拮抗劑、腦利鈉多肽、基因治療、心臟移植、人工心臟及心室機械輔助裝置等。
2.心衰患者實施中醫養生指導的情況
2.1養生的定義
養生一詞最早見于道教書籍,是在《莊子》內篇。養生,又有攝生、道生、養性、衛生、保生、壽世等的意思。所謂生,就是生命、生存、生長的意思;所謂養,即保養、調養、補養的意思。總之,養生就是根據生命的發展規律,達到保養生命、健康精神、增進智慧、延長壽命的目的的科學理論和方法。
2.2心衰患者中醫養生指導情況
祖國醫學源遠流長,積累了十分豐富的防病治病經驗,在此基礎上構建了以整體觀念為主導思想,以臟腑經絡學說為核心內容,以辯證論治為診療特點博大精深的理論體系,同時注重防病于未然的“治未病”的思想,中醫養生學是一個巨大的寶庫,有著豐富的養生理論和獨特多的養生方法,有助于人類的身心康復。因患者知識層次,掌握疾病支持和信息程度的不同,宣教的個體化顯得極為重要,可對患者進行一對一的指導,耐心準確回答并解釋患者提出的問題,特別是對文化知識缺乏,理解力相對差的患者更應將宣教個體化。可建議性的為患者制定養生處方,從四時,飲食,情志等方面給予患者參考。在健康教育的基礎上結合養生學的知識,制作通俗易懂,簡明扼要的宣傳手冊或是對患者或其家屬進行宣教,內容可涵蓋養生學的八個要訣:說情志、戒私欲、遠房室、適四時、節飲食、常運動、順性情、服藥餌。并結合心衰患者的特點“本虛標實、虛實夾雜”,重點講授如何強心。可具體提出養生方案,如囑患者保持心情愉快,每天讀書看報、聽聽音樂,注意休息等。利用走廊宣傳欄或醫院宣傳欄定期介紹養生的方法。豐富飲食療法,遵循目前國際健康教育領域主要理論基礎——知信行理論,將其關于衛生知識和信息是建立積極、爭取的信念與態度,進而改變相關行為的基礎,而信念和態度是行為改變的動力的理論結合養生學的攝生康復之道,設計健康評估表,結合宣教達到提高患者生活質量,減少發病率的目的。現代中醫學對于心力衰竭的研究基本形成了完整的體系,對患者的健康教育也有一定的研究,中醫養生學從順應四時,養神全形,調暢情志等方面重視疾病的整體調節,有著鮮明的特色的優勢,尤其是結合現代醫學及健康教育理論后,對與患者身心及社會諸多方面保持一種良好的狀態,減少發病率,提高生活質量等方面有著非常重要的意義。
3.西醫對心衰患者進行健康教育的開展情況
健康教育是一種有計劃、有目的、有評價的系統的教育活動,通過健康教育幫助患者形成正確的行為和觀念。多數內科疾病與生活方式密切行館,患者對于相關教育內容的掌握程度直接影響疾病的康復、預后。
3.1西醫對心衰患者健康教育的重點對象及主要內容
以下四類別那個人為反復教育的對象:(1)日常生活能力顯著下降者(2)身體健康狀況較差,自護能力較低者(3)住院次數多且自認為疾病知識有較多了解者(4)對疲勞等癥狀易于忽視的病人及家屬。心衰患者健康教育內容要因人而異,根據患者具體需要確定方案并注意隨時評估,不斷調整,才能做到有的放矢,成效突出。
3.2 心理健康教育
心血管疾病的發病、病情發展及轉歸與心理、情緒、社會刺激等因素有密切相關,患者能否維持健康及生活質量提高有重要的相關性,同時還應教會家屬提供情感支持,給予患者理解和關心。
3.3避免誘發因素教育
據統計有80%~90%患者病情復發是由誘發因素誘發的,對防治心力衰竭有重要意義。要教會患者如何做好防感染、防體力勞動過度、限制鈉鹽攝入、忌暴食暴飲、做好避孕措施并堅持服藥。
3.4服藥指導
指導患者應定期復診,不能麻痹大意,按時服用強心藥,教會患者自測脈搏和觀察洋地黃毒性反應表現。間斷使用利尿劑以及必要時加用擴血管藥等。掌握各種服用方法、劑量、副作用及注意事項,定期復查。
3.5癥狀和體征的自我監測指導
指導患者每天測體重、計尿量,評價水腫消退情況,定時測量血壓,同時應教會其對急性發作處理、如何改善睡眠、防改變跌倒的具體方法。根據心臟功能合理制定活動計劃,逐步提高活動量,維持和提高心臟代償功能。
3.6培養患者自我護理能力
心力衰竭的主要特點有:長期性、反復發作性、疾病復雜性、預后差、直接影響日常生活,消耗一定費用。因此培養心力衰竭患者自我護理的能力,調節生活習慣,實施自我管理疾病有著重要的意義。教會患者自我護理知識和技術有助于患者主動參與,積極配合治療和護理,控制疾病發展,預防并發癥,減少傷殘程度,促進功能恢復,力求最好的預后。
一、合作學習,互補優缺
課堂教學實際上就是一個需要互相交流的活動。一個好的老師,可以很好地引導師生之間、生生之間的合作。可見合作學習是學生自主學習的重要策略。常見的合作學習有師生合作和生生合作兩種。
1.生生合作學習。
主要形式有:①小組學習。把學生分成若干小組,每一組學生分工學習,然后組內交流,形成結論;②討論。就是把學生分成兩人、四人、六人一組,圍繞同一個或幾個問題進行討論;③實驗。采用兩人或四人組讓學生進行實驗,通過實驗來觀察現象,尋找規律。
2.師生合作學習。
在學生小組自學的基礎上,組織學生交流學習的體會,并提出學習過程中的疑難問題,根據問題的具體情況,由教師點撥或學生互相啟發,加強教師與學生之間的溝通與交流,形成師生之間的知識、情感等信息的多向交流。
二、差異教學,面向全體
“世界上沒有兩片相同的樹葉”。差異是指學生個體之間穩定的個性特點的不同。不同的學生有不同的理解能力、基礎、學習方式、興趣愛好,以及生活經歷。差異是客觀存在的,它呈現多層次的狀態,所以要使學生的主體性獲得發展,必須尊重主體之間的差異,才能更好地使每一個學生得到發展。
學生也都是各具特點的獨立個體。在培養學生自主學習能力上,更重要的是對學生個體的差異指導,這需要教師對學生有充分深入的了解,應更多地與學生溝通,在教學指導中立足學生的差異,滿足學生的不同需要,讓每一個學生都能在原有基礎上得到發展。這是我們每一位教育者的教育理想。
首先,教師要對每一位學生進行認真細致的調查了解,對其個體差異做到心中有數。備課時,不僅要備教材和教法,而且要以學生的特點和發展作為備課的前提,圍繞學生的發展來安排教學內容,設計教學方法。要根據個體的基礎水平,找準其近期可能會達到的目標后,再確定教學目標。對每一個學生的要求不一定要一致,爭取使每一個學生都“跳一跳能摘到桃子”。讓他們在學習中能體會到成功的喜悅,對不同層次學生可確定如下教學目標:“差生”能掌握教材最基礎的知識,具有初步技能,基本完成課堂教學的學習任務;中等生能較好地掌握基礎知識和基本技能,能夠獨立思考,具有一定的分析問題和解決問題的能力;優生則要求進一步拓寬視野,發展思維,提高能力,創造性地完成學習任務。
其次,備課時要備學生,即要求教師在課堂教學中既要考慮學生的共性,又要考慮學生的個性,考慮到一個學生的差異,實行分層教學和個別指導。如在設計課堂提問時,要注意對不同發展水平的學生設計不同的問題,盡可能給不同層次的學生創造主動參與的機會,加強其成功體驗。
最后,作業要分層練習。作業的布置在其質或量上都應有不同的要求,“差生”做基本練習題,中等生多做幾道自選題,優生還可以多做課外鉆研題。這樣使后進生“吃得了”,中等生“吃得飽”,優等生“吃得好”,使不同類型的學生都得到不同程度的提高。
三、多樣教學,激發興趣
有效的學習需要學生的興趣,培養學生的學習興趣能更好地促進學生的自主學習動力。教師要在思想上重視培養學生主動參與學習的過程,挖掘教材的內容,巧妙運用各種策略,在課堂上營造學生主動參與學習的氛圍,讓生物課堂高效,具有人文魅力,也讓學生在學習過程中提高學習興趣。
1.多媒體教學激發興趣。
多媒體集文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影視等多種信息傳輸手段為一體,能創設情境,有很強的表現力和感染力,使學生動情入境,有利于激發他們對新知識的強烈興趣和渴望探索的動機。能調動學生多種感官參與,給學生自己探索提供了充足的感性認識,也為其自學創造了條件,能使其積極主動地投入到學習過程中,以取得良好的學習效果。
2.課后探究活動激發興趣。
生物學具有很強的綜合性,易受多種因素的影響,很難想象,不進行大量的、持續的探究活動就很難獲得研究成果。另外,生物學作為人類認識自然的偉大成果,一直是人類文明進步的主要文化力量,同時人類文化的進步又極大地促進了生物科學的發展。所以說,探究性學習是有利于培養學生可持續學習能力的有效媒介。新教材中加入了很多課后繼續探究的內容,比如在學習完基因的自由組合定律后,學生已經從課上了解到紅綠色盲為伴性遺傳。教師可指導學生到當地的醫院,學校醫療所等機構去收集相關的數據,調查紅綠色盲的發病率與性別的關系。而學完一節新知識后,教師針對性地提出探究問題不僅可以提高學生的學習興趣,而且可以對所學知識獲得更深刻的記憶。
3.擴展閱讀。
閱讀理應成為學生最經常、最重要的課外活動。新教材中有很多關于視野拓展的內容,這些內容可以作為學生很好的閱讀材料,另外教師可以指導學生從橫向和縱向上進行擴展閱讀。如學習了染色體變異后,可以讓其閱讀一些關于變異的病例,還可以開一個染色體變異的研討會。在學習基因治療,轉基因技術等一些知識點時,教師也應指導學生開展課后閱讀,并交流自己所獲得的知識。
4.關注學生情感,發掘閃光點。
在教學中,關注學生的情感,適時對學生進行激勵,可以增強學生的自我效能感。首先,教師應注意多表揚、少批評,尤其對那些學習有困難,自卑感很強的學生,要多觀察,努力發現其身上的閃光點并及時表揚鼓勵,幫助其樹立自信心,激發其奮發向上的動機,讓學生在學習中經常有成功的體驗;其次是激勵,教師應關愛每一個學生,相信他們會取得學習上的成功。
四、先學后講,步步為營
【關鍵詞】 炎癥性腸病;潰瘍性結腸炎;克羅恩病;治療
[abstract]innammatory bowe1 discases(ibd) is still not entirely clear. thus it is lack of specific therapy. its pathogenesis and immune,genetic,environmental,microbial infection and other factors are closely linked. after years of exploration and summary,ibd therapy is increasing,and treatment continuously improving,and treatment programs are also taking shape.
[key words]inflammatory bowel disease; ulcerative colitis; crohn's disease; treatment
炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,ibd)是一組慢性、反復發作性腸道非特異炎癥性疾病,包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,uc)和克羅恩病(crohn,s diseas ,cd),其病因和發病機制尚不清楚,可能是腸道的病因和(或)非病原微生物(如感染、飲食等)環境因素作用于具有遺傳易感人群使腸道免疫反應亢進引起黏膜損傷,并反復發生,最終導致腸道慢性炎癥改變。目前ibd發病率在我國乃至亞洲地區呈增高趨勢,主要治療方法是抗炎和調節免疫反應,近年來隨著對ibd發病機制的深入研究,許多全新的治療方法和新型的藥物制劑開始應用于臨床,如生物療法、細胞和基因療法等,本文現就ibd的治療進展情況作一綜述。
1一般治療
及營養支持治療炎癥性腸病的治療需要患者注意休息、飲食及營養,cd患者一定要戒煙。處于活動期的病人應充分的休息,嚴重者需禁食、或予以完全胃腸外營養,病情好轉之后給予富營養的少渣飲食,部分病人的發病與牛乳的過敏或者耐受差有關,所以需注意限制乳制品的攝入。重癥或者暴發型病人入院后及時的糾正水、電解質平衡的紊亂,注意糾正貧血和低蛋白血癥,謹慎使用解痙藥,并給予心理干預[1]。
ibd患者因攝入不足、腸道吸收障礙、能量消耗及丟失增加而導致營養不良。1932年,crohn氏在其最初報道的所謂“區域性腸炎”時即已指出,肌肉消耗與體重下降等營養不良癥狀是該病的常見臨床表現之一。此后,營養問題即在ibd 的病因學與治療中受到重視[2]。營養支持治療不僅可滿足機體對營養物質的需要,糾正營養不良狀態,又可調節炎癥反應,有助于病變恢復。營養治療方法有腸外營養(pn)與腸內營養(en),由于en具有更多的優點,且pn治療效果并不優于en,因此,pn僅適用于那些有en禁忌證的患者。營養治療既可以作為其他治療的輔助治療[3]。
2傳統藥物治療
2.1氨基水楊酸鹽制劑包括柳氮磺胺吡啶(sasp)和各種5-氨基水楊酸制劑(5-asa)。sasp是治療ibd的基本藥物,其口服后約75% 到達結腸,被細菌分解為磺胺吡啶和5-asa,后者起到主要抗炎作用[4]。目前認為該藥可能通過抑制環氧化物酶,阻斷前列腺素合成控制炎癥,也可能通過抑制脂質氧化酶,減少花生四烯酸及白介素達到抗炎作用。柳氮磺胺吡啶和5-氨基水楊酸都是非選擇性細胞核因子-κb(nf-κb)抑制劑。已證實cd和uc患者結腸中均有nf-κb過度表達。nf-κb是一類具有多向活性的轉錄調控因子,參與多種細胞因子(il-1β、il-2、il-12、tnf等)、細胞表面受體、轉錄因子及黏附分子(icam)的表達和調控,在炎癥及免疫反應、細胞生長增殖、凋亡及感染等方面起重要作用[5]。guidi等研究發現,活動期ibd患者黏膜固有層單核細胞中可檢測到nf-kb增加,也證實了nf-κb 在ibd中調節炎性細胞因子分泌[6]。nf-kb信號系統功能:維持正常的腸上皮黏膜內環境的穩定,又可介導病原特異性應答,對黏膜屏障具有保護和損害雙重作用[7]。sasp是輕、中型uc患者和糖皮質激素治療緩解后的重癥患者的首選治療,不適于暴發型重癥患者,而在cd中僅適用于病變局限在結腸的輕、中度患者。目前臨床上常用其他5-asa有艾迪沙(etiasa)控釋型,彼得斯安(pentasa)緩釋型,奧沙拉嗪(olsalazine),美沙拉嗪(mesalamine),巴柳氮(balsalazide)等[8]。對于局限在直腸、乙狀結腸的病例可用5-asa局部制劑,如栓劑、泡沫和液態灌腸劑,全身不良反應輕微。
2.2糖皮質激素糖皮質激素仍是治療uc和cd的常用藥物,主要用于中、重度活動性ibd以及對5-氨基水楊酸療效不佳的患者,尤其適用于氨基水楊酸類藥物治療無效或暴發型急性發作期患者,有關節炎、結節性紅斑、溶血性貧血等腸外并發癥者也常用激素治療。其作用機制為非特異性抗炎和調節t細胞免疫反應。1955年truelove首先應用強的松龍治療uc取得良好效果[9]。至今皮質類固醇類仍為治療ibd的主要藥物,對控制病情發作和中重度及活動期患者特別有效。傳統的皮質激素有強的松、地塞米松、甲強龍、潑尼松、氫化可的松,但該類藥物長期應用易發生不良反應。現在新合成可局部作用的糖皮質激素(如布地奈德、倍氯美松雙丙酸)等,抗炎作用強,而全身副反應少。對活動性cd療效明確,是目前控制病情最有效的藥物之一,但是只能用于誘導緩解,不能用于維持治療[10]。同時對uc急性發作期有較好療效,主要用于中、重度潰瘍性結腸炎的診療及uc急性發作期、暴發型uc患者和sasp或5-asa療效不佳的患者。糖皮質激素有口服、靜脈滴注、灌腸3種給藥途徑。但目前研究提示該藥可以維持治療并不能預防疾病復發[11]。
2.3抗生素腸道細菌在cd發病機制中所起的作用一直受到重視,特別在有合并癥者(如膿腫、盲襻、梗阻),合并細菌感染或腸道細菌過度生長會促進病情發展[12]。甲硝唑用于結腸cd,與sasp療效相同;對cd的小腸病變或肛周并發癥可能更為有效;但對uc治療療效評價不一,抗生素用于uc,僅作為術前或嚴重及中毒性結腸炎的治療,對較輕的uc或預防復發均無療效[13]。目前臨床上也常用一些廣譜抗生素,諸如環丙沙星、甲氧芐氨嘧啶、頭孢氨芐等,作為輕、中度cd的癥狀療法之一。
2.4免疫抑制劑包括傳統的免疫抑制劑硫唑嘌呤(aza)、巰嘌呤(6-mp)、甲氨蝶呤(mtx)等,主要用于對糖皮質激素治療效果不佳及激素依賴型患者,作為激素的輔助治療,可減少激素用量和不良反應。文獻報道硫唑嘌呤治療uc的總有效率為58%~87%,該藥以緩解50%~80%uc患者的激素耐藥性,減少40%患者的大腸切除率[14,15]。但這類藥物起效緩慢,不良反應較大,包括胃腸道反應、胰腺炎、粒細胞缺乏等,臨床應用受到限制。現已有多種新型免疫抑制劑應用于臨床,如環孢素a、他克莫司、霉酚酸酯。環孢素a能抑制t細胞介導的免疫反應,使t輔助細胞分泌的il-2、il-3、il-4、ifn、tnf-α等細胞因子減少,降低糖皮質激素治療無效的急性暴發型uc患者手術率。該藥起效較aza 和6mp快,國外報道應用劑量為4 mg/(kg·d),約60% ~80% 患者有效[16]。但長期療效不佳,且易發生嚴重不良反應,如肝、腎毒性。環孢素a抑制一氧化氮合酶在人結腸上皮細胞和腸微血管內皮細胞中的表達及一氧化氮的產生,而后者可抑制白細胞的黏附,csa長期療效欠佳可能與此有關。因此csa只能作為長期使用免疫調節治療方案的一種短期輔藥物[17]。他克莫司(tacrolimus,fk506) 其抑制淋巴細胞活性的作用為csa 的10~100倍,肝毒性較csa小,但有神經毒性和腎毒性。目前尚缺乏他克莫司治療ibd的臨床對照試驗以及長期使用的安全性資料,該藥用于治療ibd的最佳血藥濃度尚有待確定,亦無證據支持他克莫司對ibd的療效優于csa。故目前應謹慎使用他克莫司治療ibd,必須密切監控其血藥濃度[18]。霉酚酸酯(mycophenolate mofetil,mmf) 為霉酚酸(mycophenolic acid,mpa)的衍生物,能抑制t、b細胞中嘌呤的經典合成,進而抑制淋巴細胞的增殖。主要不良反應有胃腸道反應、白細胞減少及感染等。與aza比較,其發生嚴重骨髓抑制、肝、腎毒性及癌變的危險性較小[19]。一項前瞻性非對照臨床試驗表明對慢性活動性ibd患者給予mmf(2g/d)療程6個月,第4個月起加用強的松5mg/kg,不能誘導和維持病情緩解。目前認為mmf可應用于不能耐受aza/6-mp治療或療效不佳的cd患者[20]。
3生物免疫治療
隨著分子生物學和免疫學的研究進展,ibd的生物免疫治療顯示出良好療效。生物治療包括針對促炎癥細胞因子、免疫黏附分子、整合素單克隆抗體,重組蛋白質以及反義寡核苷酸等。
3.1抗腫瘤壞死因子 -α(tnf-α )藥物有相關研究表明,腫瘤壞死因子(tnf-α)與ibd的發病有密切的關系[21]。目前治療ibd的抗tnf制劑主要有下面幾種:英夫利昔單抗(infliximab,ifx)、依那西普(etanercept)、阿達木單抗(adalimuma)和聚二醇化西他麗珠單抗(certolizumab)。目前僅抗tnf單克隆抗體infliximab(英夫利昔)對uc的療效和安全性已獲得肯定[22]。2003年并在美國批準用于uc的治療。對于可能需要行手術治療的中至重度潰瘍性結腸炎患者來說,英夫利西可作為一種挽救療法可能使患者免受手術之苦。在一項有安慰劑對照的初步研究中jamerot的研究顯示,71%的激素治療失敗患者經英夫利西治療后在3個月內免除了腸切除術,安慰劑對照組有33%的患者免除了手術(p=0.1017)[23]。英夫利昔單抗治療cd的短期療效較好,也有研究表明,長期使用英夫利昔療效尚可,但仍有爭論[24]。英夫利昔單抗效果不明顯或過敏時,可改adalimuma。
3.2抗炎癥細胞因子il-10是典型的抗炎與免疫抑制性細胞因子,是拮抗thl細胞因子的關鍵,對rhl也有直接作用,使il-2及inf-α的產生降低。在細胞免疫中作為一種重要的負調節因子,il-10能抑制炎癥細胞的活化,對抗炎癥因子引起的損害。il-10缺失可導致由thl細胞介導的類似于cd 的自發性結腸炎。il-10水平降低與cd 的復發密切相關,而uc患者t淋巴細胞中il-10 mrna水平顯著性增高[25]。
3.3黏附分子抑制劑黏附分子(adhesion molecule,am)具有調節白細胞趨化、游走附壁等功能,參與腸黏膜抗原提呈和局部淋巴細胞的活化。ibd患者中大多數黏附分子表達上調,如整合素、細胞間黏附分子(intercellular adhesion mdecule,icam)、黏膜歸巢細胞黏附分子(mucosal addressin cell adhesion molecule,madcam)、血管細胞黏附分子(vascular celladhesion molecule,vcam)等。選擇性細胞黏附分子抑制劑能阻斷活化的淋巴細胞和單核細胞從血管內向組織中移動,可減輕cd患者的腸黏膜炎癥反應。臨床上針對am的靶向治療主要有那他珠單抗(natalizumab)、alicaforsen、mln202等[26]。
4微生態制劑腸道菌群失調所致機會致病菌大量增殖是腸道炎癥的重要因素
隨著對ibd發病機制研究的進一步深入,動物實驗和臨床研究均顯示,腸道菌群失調在ibd的發病上起著重要作用,調節腸道菌群失調的措施對ibd患者有益。微生態制劑包括:益生菌、益生元和合生元三大類,能夠發揮生物拮抗,促進腸上皮屏障功能和調節腸道黏膜免疫的有益作用,日益成為治療ibd的新策略,顯示出良好的應用前景。微生態制劑對ibd患者的癥狀緩解和防止復發均有一定療效。王君麗等人選擇60例經過內鏡及組織學確診為ibd的患者,隨機分為對照組和實驗組,兩組均采用常規治療,給予營養支持,5-氨基水楊酸及腎上腺皮質激素等治療,治療組在上述基礎上給予微生態調節劑培菲康。對照組患者與治療組患者在治療前后的ibd活動指數比較p<0.05,差異具有顯著性,而對照組在治療后的6個月的治療結果,總有效率為20%,治療組患者在治療后的6個月的治療結果,總有效率為90%。結果顯示微生態制劑對ibd有較好的誘導緩解治療作用[27]。在guslandi m[28]等的實驗證實,美沙拉嗪聯合保拉迪酵母維持治療cd的復發率遠低于單用美沙拉嗪,說明保拉迪酵母維持治療可有效地預防cd復發。
5干細胞移植骨髓或周圍血干細胞移植后的強化性
骨髓抑制或骨髓消融性化療用于治療多種自身免疫性疾病(系統性硬化、類風濕性關節炎、多發性硬化癥等)已有較多報道。1993年drakos pe等首先報道cd合并血液系統疾病的患者干細胞移植后,可誘導cd緩解并且能夠長期維持緩解,隨后開始了干細胞移植治療cd的研究[29]。移植的干細胞能夠促使炎癥性腸黏膜修復,代替腸黏膜受損傷的細胞成分,此外干細胞還能夠調節腸道免疫反應,對常規治療無效的急性重癥及反復復發cd有較好的療效[30]。
6中醫藥治療
在臨床治療中,對ibd患者采用中醫辨證施治之法,以清熱解毒利濕、活血化瘀、斂創生肌為主,給予中藥口服、灌腸或中成藥靜脈點滴治療,如給予丹參、或丹參酮靜脈點滴、錫類散或小檗堿灌腸治療,可促進病情緩解,延緩疾病復發。目前尚無證據表明中藥療效較皮質激素效果好,但可以作為ibd患者的輔助治療。7結論及展望隨著對ibd發病機制的不斷研究,目前認為,ibd發生與多因素有關,即在遺傳物質基礎上,由于各種環境因素相互作用,抗原刺激和體內免疫系統激活引起的慢性炎癥[31 32]。 在傳統治療的基礎上,針對細胞因子的生物治療,遺傳基因治療,生物制劑的不斷研制和干細胞移植的開展,使炎癥性腸病穩定或治愈成為可能。
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目前認為ACAID是形成和維持眼免疫赦免狀態的主要部分。其誘導機制的關鍵環節還不完全清楚。一般認為,在局部免疫抑制因子的影響下,眼局部的抗原提呈細胞(antigenpresentingcell,APC)以非經典的形式捕獲抗原,然后經小梁網和靜脈途徑遷移至脾臟。在脾臟內,APC將俘獲抗原提呈給B細胞,而B細胞又將該抗原以耐受原的形式提呈給T細胞,從而誘生ACAID特征的抗原特異性調節性T細胞亞群[6,7]。如果在此期間摘除眼球或脾臟就會消除ACAID的誘導。最近的研究證實,ACAID的誘導與選擇性激活Th2型細胞有著密切的關系。使用抗IL-10抗體處理的受主針對前房接種的抗原將不能誘導ACAID[8]。
2眼免疫調控的研究歷史[1,2]
19世紀70年代,Doorremal發現某些人類腫瘤細胞可以在兔眼前房存活。20世紀40年代,Medawar發現種植于眼前房的移植物可以存活較長的時間。他將此現象稱為“免疫赦免(immuneprivilege)”,其意指移植到該部位的移植物可以不遵循排斥反應的基本規則。他推測:(1)接種于這些部位的外源性移植物與免疫系統發生了隔離;(2)由于處于免疫無視狀態,所以不能激發有效的抗移植物免疫。
在本世紀70年代早期,Kaplan等再次觀察了皮膚和甲狀腺組織在近交系大鼠眼前房內的命運,證實這些同種異體移植物在眼內可以存活相當長的時間。更為重要的是,發現:(1)移植受體的免疫系統可以通過產生抗體識別這些移植抗原并與之發生反應;(2)但移植受體針對移植抗原的細胞免疫反應則受到削弱。這些發現否定了早期Medawar將免疫無視作為免疫赦免基礎的假說。種植于赦免部位的移植物能觸發全身性抗體反應,這提示移植抗原發生了逃逸并被免疫系統所接受。因此,眼局部缺乏淋巴管引流并不意味存在抗原逃逸的屏障。另外,赦免部位的移植受體存在抗原特異性細胞免疫反應的缺陷,這意味著從赦免部位逃逸的抗原改變了免疫系統的反應途徑。因此,免疫赦免的現代概念認為免疫赦免起因于主動的免疫調控,而非被動的抗原隔離。
本世紀80年代,Niederkon等[2]使用表達于腫瘤的移植抗原在大鼠進行的研究進一步證實了Kaplan等人的研究結果。另外,這些研究導致了前房相關免疫偏離(anteriorchamber-associatedimmunedeviation,ACAID)現象的發現。ACAID是指在前房種植抗原后所激發的一種獨特的偏離式免疫反應,表現為(1)抗原特異性介導遲發型超敏反應(delayed-typehypersensitivity,DTH)的T細胞和分泌補體固定性抗體反應的抑制;(2)但卻保留了細胞毒T細胞和分泌非補體固定性抗體的B細胞反應;(3)另外,還產生了抑制DTH誘導和表達的調節性T細胞[3-5]。
3眼的免疫調節機制
3.1光線眼是收集光線并將外界圖像傳輸到大腦的特化器官,從理論上講,光線本身就會造成眼免疫的獨特性。Ferguson等[9]發現眼球所處的光線環境可以決定免疫系統對前房接種抗原的反應性質。將攜帶抗原的脾細胞注入到亮適應小鼠眼可誘導ACAID。與此相反,將同樣的抗原性細胞注入到暗適應小鼠前房則激發經典的全身性免疫反應。初始推測可見光促進ACAID誘導的能力是由眼后節光感受器所決定的。但是,進一步的研究發現:上述現象取決于光線與眼前節之間的交互作用。最近發現,光線控制著房水P物質(substanceP,SP)和血管活性腸肽(vasoactiveintestinalpeptide,VIP)的水平[10]。這2種物質決定著眼內抗原提呈的結局。例如,在亮光下飼養的小鼠,虹膜睫狀體內具有較高濃度的VIP,但SP則較低;而處于暗處飼養的小鼠則消除VIP,但具有高濃度的SP。將VIP受體拮抗肽注入亮光下飼養的小鼠眼,則可消除ACAID的誘導;而注射SP受體拮抗劑則可以恢復暗處飼養小鼠誘導ACAID的能力。
3.2局部的解剖學因素
3.2.1血-眼屏障[11]該屏障限制了血源性免疫效應細胞和分子的進入。與其他部位的血管相比,在正常生理狀態下,支配眼組織的微血管具有顯著限制血源性細胞和分子進入眼內組織的特性。因此,在某種程度上阻斷了免疫反應的傳出弧。
3.2.2眼內腔缺乏淋巴管引流途徑[11]大部分的房水通過小梁網進入眼前節的靜脈系統而引流吸收。如果房水中存在抗原物質,那么這種吸收途徑將使抗原繞過淋巴結,而直接進入脾臟。業已證實,首先與脾臟接觸的抗原將觸發免疫性炎癥相對缺陷的免疫反應,而首先與淋巴結接觸的抗原將觸發細胞介導的炎癥性免疫反應。因此,抗原物質通過小梁網進入靜脈途徑對于ACAID的誘導起著關鍵性作用。
3.2.3APC的獨特分布及其功能[12]角膜上皮層中央缺乏Langerhans細胞或其他骨髓來源的細胞。當實驗性誘導Langerhans細胞向角膜中央發生遷移時,接種于前房的抗原將不能誘導ACAID。而虹膜和睫狀體的上皮和基質層雖然存在類似Langerhans細胞的樹枝狀細胞,但這些細胞不具有正常活化同種異體反應性T細胞的作用。另外,將收集于虹膜和睫狀體的樹枝狀細胞在體外與抗原孵育后,可以產生誘導ACAID的信號。因此,眼內骨髓來源的APC完全不同于其他部位的APC,其功能的偏離導致了眼的免疫赦免。
3.3局部免疫抑制微環境
3.3.1房水的免疫抑制功能[13,14]長期認為眼內微環境具有免疫抑制性,其中房水是主要的抑制成分。業已證實,房水具有強效的免疫抑制功能,主要表現在:(1)抑制淋巴細胞的活化和增殖;(2)抑制活化T細胞分泌γ-IFN;(3)抑制細胞毒T細胞的功能分化;(4)抑制巨噬細胞產生一氧化氮(nitricoxide,NO);(5)阻止NK細胞向靶細胞釋放裂解信號。
3.3.2房水的免疫抑制因子導致房水免疫抑制活性的主要來源是眼組織本身分泌的某些分子,包括細胞因子、生長因子和神經肽。
3.3.2.1轉化生長因子-β轉化生長因子-β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)是首先被鑒定的房水免疫抑制因子[15,16]。房水中存在的TGF-β是同種型TGF-β2,且大部分呈潛活形式。當處于成熟或活性形式時,TGF-β2對T細胞的活化具有顯著的抑制作用,既抑制淋巴細胞的增殖又抑制其細胞因子的產生。另外,TGF-β2的活性形式也可抑制NK細胞對靶細胞的裂解。TGF-β2也可影響APC的功能。當巨噬細胞和樹枝狀細胞在體外與TGF-β2接觸后再添加蛋白抗原則使其喪失活化Th1型T細胞的原始動力;與此相反的是,受刺激的T細胞則發生增殖并分泌Th2細胞因子[17,18]。TGF-β2對APC的影響可能具有多重性:(1)受處理的細胞以自分泌形式分泌大量的成熟型TGF-β2;(2)產生IL-12的量顯著減少;(3)不表達CD40。當APC在TGF-β存在下接觸抗原后,將其通過靜脈途徑過繼轉移至同基因處女鼠,則受體鼠將獲得抗原特異性ACAID的能力。使用房水處理的APC具有同樣賦予受體鼠產生抗原特異性ACAID的能力。因此,房水的許多免疫抑制特性應歸因于存在TGF-β2。
3.3.2.2α-黑色素細胞刺激激素在房水中還存在其他具有免疫抑制性的細胞因子,其中主要的是α-黑色素細胞刺激激素(α-melanocytestimulatinghormone,α-MSH)[19]。然而,房水中α-MSH的正常濃度對T細胞的增殖并無影響,但卻顯著影響T細胞反應的性質。在α-MSH存在下,通過T細胞受體(Tcellreceptor,TCR)刺激的T細胞則失去分泌γ-IFN的能力。同樣,在房水存在下發生活化的T細胞也不能分泌γ-IFN。但是,在這種情況下,反應的T細胞則以自分泌形式分泌TGF-β。有人提出確證,持續接觸α-MSH的T細胞,在接觸TGF-β后可造成該T細胞失去分泌γ-IFN的能力,但卻獲得分泌TGF-β能力。另外,在房水存在下通過TCR活化的T細胞將發生無能化(anergy)。無能化的T細胞即使在無房水存在下再次通過TCR刺激也不能使其活化。更為重要的是,這些“調節性”T細胞分泌的TGF-β可以抑制其他T細胞針對抗原刺激發生的反應[20]。因此,房水通過TGF-β2和α-MSH的聯合作用不僅抑制了炎性T細胞的活化,而且促進產生了新的調節性T細胞群體以抑制其他T細胞。這種“放大”效應對于眼組織遭到共棲微生物或創傷刺激后通過恢復局部免疫抑制狀態以重建局部微環境起著關鍵性的作用。
3.3.2.3神經肽在房水中還存在某些神經肽,如降鈣素基因相關多肽(calcitoningenerelatedpeptide,CGRP)和血管活性腸肽(vasoactiveintestinalpeptide,VIP),但其確切功能尚不完全清楚。目前發現CGRP對活化的巨噬細胞具有強烈的抑制作用,可通過抑制NO合成酶的活性抑制活化巨噬細胞產生免疫性炎癥介質NO[13]。VIP對T細胞的增殖具有顯著的抑制作用[21]。
3.3.2.4其它細胞因子在房水中也存在較高濃度的巨噬細胞遷移抑制因子(migrationinhibitoryfactor,MIF)。最近發現該因子對NK細胞的裂解活性具有強烈的抑制作用,特別是NK細胞與靶細胞接觸4h之內的急性裂解[22]。房水也含有高于血漿的游離性皮質醇,因為房水中僅含有微量的皮質醇結合球蛋白[23]。但是,皮質醇在眼內微環境中的確切作用還不清楚。同樣,在房水中還含有IL-10。IL-10在ACAID的誘導中起著一定的作用。但是,有關IL-10的來源和作用尚有待進一步研究。在房水還含有具有抑制補體活性的分子。最近,在房水內還發現存在一種小分子量(<1000道爾頓)的物質,該分子對抗體依賴性補體活化的早期,即C1q階段,具有抑制作用。另外,在房水中還含有其他既可抑制經典途徑又可抑制旁路途徑的抗補體活性分子[24]。
3.4眼實質細胞表達的表面分子免疫系統除借助可溶性分子(如生長因子、細胞因子、介質和神經肽)作為重要的調節工具外,細胞表面分子在免疫調控中也起著關鍵性的作用。目前發現與眼免疫調控有關的表面分子主要有Fas配體(Fasligand,FasL)、主要組織相容性復合體抗原(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)和膜性補體調控分子。
3.4.1FasLFasL基礎性表達于眼實質細胞:包括角膜內皮細胞、虹膜睫狀體上皮細胞、視網膜色素上皮細胞和神經網膜[25]。該分子是一種膜內在蛋白,在細胞漿區具有“死亡”功能區。當Fas+細胞與FasL+細胞發生交互作用時,就會誘導前者發生凋亡而死亡。靜止的T淋巴細胞屬Fas-細胞,該細胞一旦活化,將轉化為Fas+細胞。Ferguson等[26,27]證實眼組織基礎性表達的FasL可以導致入侵眼組織的Fas+炎性T細胞發生凋亡。通過此種方式,可以刪除攻擊和破壞眼組織的活化性T細胞,從而使眼組織避免發生損傷。最近,Stuart等[28]和Yamagami等[29]使用CD95或其配體缺陷小鼠證實,2種分子對于免除正位角膜移植的排斥反應也起著重要的作用。因此,通過Fas依賴機制刪除攻擊性T細胞也是眼免疫赦免的重要機制之一。
3.4.2膜性補體調控分子眼實質細胞還基礎性表達某些膜性補體調控分子,如CD59、CD46和膜輔助因子蛋白(membranecofactorprotein)[30]。這些分子可能通過與房水中可溶性補體抑制劑協同作用阻斷補體的活化和在眼組織中的沉積,從而避免發生抗體依賴性炎癥反應。
4眼免疫赦免的合理性和復雜性
從表面看,單純地描述和了解眼的免疫赦免現象沒有任何意義,但在這些現象的背后有著極其重要的生理學意義。在過去20a,眼免疫學家逐漸意識到眼的免疫是一把“雙刃劍”。一方面,免疫保護對于維持器官的完整性免受病原體入侵起著關鍵性的作用。另一方面,免疫保護通常通過動員宿主的某些非特異性防御機制來完成。但是,這些非特異性機制常因致炎癥性而造成周圍無辜組織的破壞。然而,對于結構精致的眼組織,細微的破壞就意味著視軸的扭曲或盲眼。因此,在眼局部必須存在某些特殊的免疫調控或限制因素。目前認為,免疫郝免是一種進化適應,由眼和免疫系統共同參與的偏離式反應就是應此目的的重要機制之一[31]。
然而,眼的免疫赦免是由多種因素建立和維持的,將其單純地歸因于某一因素是不正確的。例如,Fas和FasL缺陷小鼠并沒有因為凋亡途徑受阻而出現顯著的眼部異常和淋巴細胞浸潤,也沒有因為具有野生型小鼠同樣水平的可溶性因子而阻斷炎細胞的廣泛擴散[25]。因此,重要的是確立所有參與成分之間的互作機制。總之,從這些研究中可以得出一個結論:免疫赦免并不只涉及物理屏障的被動過程,而且還有通過多重機制及其相互作用來保護眼局部免受劇烈炎癥反應的主動調控過程[3]。
5眼免疫調控機制的未來研究方向
在過去20余年,對眼免疫調控和免疫赦免的特征已進行了許多研究。其中某些細胞和分子機制已得到闡明,但是大多數機制仍然還不清楚。未來的研究工作將可能集中于下述幾個問題:首先,需要闡明負責建立和維持眼免疫赦免的基因是如何激活、表達和調控的;第二,需要了解眼的局部免疫如何與全身免疫反應發生交互作用以及它們之間的相互影響;第三,確立這些研究結論是否能為某些免疫性疾病提供新的治療手段,如基因治療和分子替代療法;第四,通過闡明相關機制為延長角膜、視網膜以及其他器官或組織的長期存活提供新的策略。
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