高度近视的遗传学研究

高度近视的遗传学研究（精选7篇）

高度近视的遗传学研究 篇1

攻击性行为, 是指“导致另一个体受到伤害的行为”, 是反社会行为的一种, 严重的攻击如暴力犯罪、自杀、恐怖主义等, 有较大的社会危害[1]。长期以来, 人类和动物的攻击一直是心理学和社会学重要的研究课题。随着分子生物学研究的发展, 关于攻击行为和暴力攻击行为与基因表达之间的关系也成为目前研究的热点。近年来, 国内外学者在攻击行为的分子遗传学方面进行了大量的探索, 取得了一系列成果, 综述如下。

1 五羟色胺 (5-hydroxytryptamin, 5-HT)

在攻击行为的神经生物学机制中, 5-HT是一种最具特异性的神经递质。国内外大量证据表明, 5-HT异常与冲动攻击行为、自杀和各种行为异常有关。

1.1 5-HT受体多态性

在动物实验中, 耗竭5-HT后的大鼠会出现咬死小鼠的攻击行为;而提高5-HT能传递的药物, 如选择性5-HT 1A 或5-HT 1B受体激动剂似乎能特异性地降低大鼠的攻击行为。法国Saudou等[2]设计不同类型的5-HT转基因鼠发现, 缺乏5-HT 1B受体的实验鼠攻击性增强。一项5-HT 2C和色胺酸羟化酶受体的多态性与反复自我伤害关系的研究发现, 有冲动人格特质与男性5-HT 2C和色胺酸羟化酶表型部分相关, 与反复自我伤害无关[3]。

1.2 5-羟色胺转运体基因启动子区多态性

近年来研究显示, 五羟色胺转运体基因启动子区 (the serotonin transporter gene-linked polymorphic region, 5-HTTLPR) 的一个插入/缺失多态性 (5-HTTLPR) 与多种精神疾病的攻击行为有关联[4]。

五羟色胺转运体基因位于17q11.2上, 对调节5-羟色胺的代谢有重要作用, 而在其启动子区转录起始点的-1415 nt到-888 nt的区段存在2种分别为14或16个重复单位的等位基因, 即为5-HTTLPR。前者称为短等位基因, 即S型;后者称为长等位基因, 即L型。其中S具有低转录活性, 能使5-HT重吸收率降低, 因而和数种精神障碍及人格特质有关。

国内外研究显示, 5-HTTLRP等位基因可能与疾病暴力有关, 但结论不一致。如Sukonick等[5]用病例对照研究方法研究伴攻击行为和不伴攻击行为的Alzheimer病患者的5-HTTLPR的多态性, 结果显示, 5-HTTLRP长等位基因和长纯合子基因型的Alzheimer病患者易于发生攻击行为。而Kim等[6]的研究发现, 携带S等位基因的有攻击性的精神分裂症患者更具易愤怒的相关特征。另一项研究发现, 有自我攻击行为个体的S/S与L/L基因型的OR值达到3.63, 提示自我攻击行为与5-HTYLPR多态性的关联[7], 然而Kotler等[8]研究30例伴有凶杀的精神分裂症患者与415例正常对照组及非暴力精神分裂症比较, 未发现与5-HTTLPR有关。

国内左素娥等[9]研究96例无攻击行为的非精神疾病组、89例有攻击行为的非精神疾病组、87例无攻击行为的精神疾病组和70例有攻击行为的精神疾病组, 发现有攻击行为、或有攻击行为的精神疾病人群的S型基因分布频率较低, 但差异无统计学意义。郭建雄等[10]的研究也未见5-HTTLPR多态性与精神分裂症患者的攻击行为存在关联, 进一步性别分层讨论结果也显示与5-HTTLPR多态性攻击行为没有关联。

基于目前研究结果的不一致性, 5-HTTLPRPR与攻击行为的联系以及联系是直接的还是间接的尚无定论。再者, 现有研究的样本例数不大, 也没有重复性的研究加以探讨, 因此, 完善的大样本相关研究需要进一步开展。

1.3 色氨酸羟化酶基因多态性

色胺酸羟化酶 (tryptophan hydroxylase, TPH) 与苯丙氨酸羟化酶 (phenylalanine hydroxylase, PAH) 、酪氨酸羟化酶 (tyrosine hydroxylase, TH) 一样是芳香族氨基酸羟化酶大家族的一员。TPH在5-HT合成过程中起着重要作用, 它催化L-色氨酸转化为5-羟色氨酸, 是5-HT生物合成开始、也是5-HT合成过程中的限速酶。因此TPH活性是5-TH合成的前提, 在描述神经细胞特征方面比5-TH本身的含量更有价值。

自20世纪90年代初, 有多项研究均提示, TPH基因内含子7中A218C多态性与脑脊液中5羟吲哚乙酸 (5-hydroxyindoleacetic acid, 5-HIAA) 水平有关, 并与自杀未遂史、自杀次数及自杀企图有关[3,11,12,13,14]。一项Meta分析也发现, TPH的7号内含子A218多态性与自杀行为有关。但也有一些研究显示, 精神疾病患者的TPH基因A218C多态性与患者的自我攻击行为——自杀无关联[15]。Hong等[16]研究了TPH基因内含子7 A218C多态性与精神分裂症之间的关系, 结果提示精神分裂症与该基因多态性的基因型关联, 但是未发现其与精神分裂症攻击行为的关联。国内有关研究也未见TPH基因A218C多态位点基因型或等位基因频率与精神分裂症患者的攻击行为相关联。

2 儿茶酚胺氧位甲基转移酶 (catechol-O-methytransferase, COMT) 多态性

COMT有可溶型 (S-COMT) 和膜结合型 (MB-COMT) 2种异构体, 在S-COMT的第108个密码子和MB-COMT的第158个密码子处, 一个单核苷酸的替代 (G→A) 产生一个缬氨酸 (Val) 到一个甲硫氨酸 (Met) 的替代, 导致不同的酶活性和热不稳定性, 表现为低活性Met/Met (A/A) 、中等活性Val/Met (G/A) 和高活性Val/Val (G/G) 3种。多项研究显示, COMT不同活性等位基因的分布存在地域和种族差异。

多项研究均认为, COMT低活性等位基因 (COMT-A) 分别与精神分裂症、分裂情感样障碍的暴力行为有关, 高活性等位基因 (COMT-G) 有保护效应[17,18,19,20,21]。而另一些研究认为是高活性的COMT等位基因 (COMT-G) 与暴力攻击行为相关, 为危险因素[22,23]。

姜红燕[24]研究88例精神分裂症患者的攻击行为与其COMT基因型及基因型频率的分布情况, 结果未发现攻击行为与非攻击行为患者各基因型及基因型频率的分布有差异;但性别分层分析显示, 低活性等位基因158Met与男性精神分裂症的攻击行为显著相关, 可能是男性精神分裂症患者攻击行为的易感基因。然而, 刘文英等[25]的研究结果显示, 伴发暴力行为精神分裂症和未伴发暴力行为精神分裂症组之间的COMT基因频率分布无显著性差异。不同COMT基因型强迫症的言语攻击行为分、对物品的攻击行为分、对自身躯体的攻击行为分、对他人的攻击行为分和攻击行为总分差异无统计学意义, 因而推测有无伴发暴力行为精神分裂症与COMT基因多态性无关联。黄雄等[26]的研究也得出了一致的结论。

3 单胺氧化酶A (MAOA) 基因多态性

MAOA是去甲肾上腺素、5-羟色胺和多巴胺的降解酶, 参与这三者的代谢, 而这些神经递质与暴力攻击行为也有关联。MAOA的编码基因位于X染色体的短臂上 (Xp11.23-p11.4) , 现已发现MAOA基因多态性与攻击行为有关[16]。

国外研究发现, MAOA转基因幼鼠成年后, 其行为较之正常鼠具有明显的攻击性。与MAOA转基因小鼠类似, 人类中也有相似的情况, Brunner[27]研究一个具有异常的攻击性大家族发现, 患者MAO底物升高, 而产物生成减少, 因而推断该家系异常行为可能是MAOA功能缺陷所致。进一步遗传连锁分析发现, 在MAOA结构基因的第八外显子的936号核苷酸位置出现C突变为T, 终止密码子替换原有的谷氨酰胺密码子, 引起MAOA的结构改变, 导致其生理功能异常。因此, MAOA缺陷和这个家庭的冲动攻击行为相关联[27]。Caspi等[28]对一组男性儿童样本的纵向研究发现, 有儿童期虐待史并且有MAOA低活性基因型的男人更具有反社会行为。Meyer-Lindenberg等[29]使用磁共振成像比较功能性MAOA基因多态性对有攻击行为精神分裂症患者和健康受试者脑结构和功能的影响, 结果发现MAOA启动子区可变数目重复序列多态性的基因型对暴力和攻击行为的影响在男性中更显著。然而也有研究显示, 未发现MAOA启动子区可变数目重复序列多态性与攻击行为有关联[30]。

郭建雄等[16]研究显示, MAOA基因可能与攻击行为有关。MAOA基因T1460C多态位点的等位基因分布在有和无攻击行为的精神分裂症患者间差异有统计学意义, 尤其是男性有C等位基因的患者是有T等位基因者发生攻击行为风险的2.18倍, 而女性患者中未见同样的阳性结果。提示MAOA基因可能与攻击行为有关, 而且MAOA基因对不同性别的攻击行为影响可能不同, 但是亦不排除本研究女性样本偏少的影响。

4 离子型谷氨酸受体-6 (ionotropic glutamate receptor 6, GluR6) 基因多态性

离子型谷氨酸受体-6 (GluR6或GRIK2) 是红藻氨酸盐受体家族的一员, 基因定位于与精神分裂症易患连锁的染色体区域6q21。汪作为等[31]研究20例有攻击行为的精神分裂症患者和20例无攻击行为的精神分裂症患者的GluR6基因多态性rs6922753和rs2227283, 首次发现了汉族人群GluR6基因多态性可能与攻击行为发生有关, 携带rs2227283A等位基因者发生率增加, 提示谷氨酸系统功能紊乱亦可能参与了攻击行为发生的病理机制。

5 细胞核受体2E1 (nuclear receptor subfamily 2, group E, member 1; Nr2e1) 基因

Nr2e1的研究对这一观点提出了挑战。Nr2el是一种核受体基因, 其位置在鼠第10号染色体上, 在人6号染色体6q21。该核受体作为配体激活转录因子, 调节靶基因的表达, 影响脑的结构和神经发育。

Young等[32]的研究表明, Nr2e1基因敲出小鼠的视神经和视网膜发育异常、大脑皮质及边缘区畸形, 出现认知缺陷, 并且表现出高于正常小鼠的攻击性, 于是将此类小鼠称为“凶猛”小鼠;“凶猛”雌性小鼠嗅脑和边缘脑减小, 与正常小鼠相比缺乏母性本能。进一步检测表明, 雌鼠血清睾酮水平并无异常增高, 生育率与正常小鼠没有差别, 因此推测其攻击性变化很可能是由其异常的脑结构直接引起的。Abrahams等[33]为探究人类Nr2e1是否与小鼠Nr2e1基因具有相同的作用, 用人类Nr2e1基因序列填补“凶猛”小鼠缺失基因, 结果发现, 转基因小鼠的脑结构异常和眼畸形得到改善, 更重要的是其攻击行为与正常小鼠差异无统计学意义, 从而证实Nr2e1基因敲出小鼠行为异常的机制同样适用于人类的暴力攻击行为, 即Nr2e1基因与人类攻击行为有关。Kumar等[34]通过病例对照研究发现, Nr2e1基因变异导致人类精神疾病和行为异常的易感性增加, 是Ⅰ、Ⅱ型双相情感障碍、精神分裂症和冲动性攻击的危险因素, 同时证实该基因在正常成人大脑内的表达集中在前脑, 包括大脑皮质部、枕极、额叶、颞叶和豆状壳核。

尽管攻击行为的相关基因研究取得了部分进展, 但由于攻击行为的多基因决定性、外显不全性和表型模糊性阻碍了对其遗传机制的深入研究, 并未取得预期结果。另外, 现有研究尚存在以下局限性:研究样本量不够大;研究对象多为精神疾病患者;研究方法多为群体的关联研究。因此, 有关青少年攻击行为的分子遗传学机制还有待深入探讨。

高度近视的遗传学研究 篇2

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析鞍山博爱眼科医院2014年4月~2015年4月收治的70例高度近视进行眼内屈光手术的患者,男30例,女40例,年龄18.60~65.10岁,平均年龄(35.59±10.66)岁。根据手术方法的不同分为实验组和治疗组,各35例。

1.2 治疗方法

实验组采用透明晶状体摘除植入折叠人工晶状体治疗,在手术开展过程中,开展超声诊断检测,采用超声乳化仪实施透明晶状体摘除手术,采用倍诺西进行表面麻醉处理,用量为4 g/L[1],患者的麻醉药物生效后,选择切口位置,选用透明角膜,实施水分离环形撕囊操作,之后将超声乳化吸出,进一步完成植入晶体操作,放置到囊袋内,术后做好常规护理工作,服用抗生素药物,避免引起感染症状,对患者产生不良影响,影响了患者的有效康复。治疗组采用有晶体眼的人工晶状体植入手术疗法,对于前房型晶状体植入手术开展时,需要医护人员在患者开展手术治疗前进行常规散瞳,在上方角巩膜边缘隧道选择切口位置,然后注射一定量的粘弹剂到切口内,之后沿着切口位置植入虹膜夹持型人工晶状体[2],将多余的粘弹剂有效吸出,之后沿着虹膜周围完成手术切除过程。术后做好常规护理工作,服用抗生素药物,避免引起感染症状,对患者产生不良影响,影响了患者的有效康复。对于后房型晶状体植入手术开展时,需要医护人员在患者开展手术治疗前0.5个月,将虹膜激光周围全部有效清除,选择透明角膜隧道式无缝切口,之后注射一定量的粘弹剂到切口内,之后沿着切口位置植入虹膜夹持型人工晶状体,将其送往前房,通过采用显微虹膜恢复器将人工晶状体四角移入睫状沟内,之后进行旋转操作,将多余的粘弹剂有效吸出,完成手术切除过程。术后做好常规护理工作,服用抗生素药物,避免引起感染症状,对患者产生不良影响,影响了患者的有效康复。

1.3 观察指标对比两组患者治疗后的矫正视力、裸眼视力、屈光度、参差度。

1.4 统计学方法

采用SPSS19.0统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差(±s)表示,采用t检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组矫正视力比较

治疗组治疗前后的矫正视力分别为(0.73±0.14)、(1.24±0.25),实验组分别为(0.73±0.15)、(1.23±0.24),组内治疗前后比较差异均具有统计学意义(P<0.05),组间治疗前后比较差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.2两组裸眼视力比较治疗组治疗前后的裸眼视力分别为(0.13±0.06)、(0.93±0.15),实验组分别为(0.13±0.05)、(0.91±0.14),组内治疗前后比较差异均具有统计学意义(P<0.05),组间治疗前后比较差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.3 两组屈光度、参差度比较

治疗组治疗前后的屈光度分别为(-11.31±0.25)、(-1.25±0.50)D,参差度分别为(4.39±0.42)、(0.69±0.33)D;实验组治疗前后的屈光度分别为(-12.03±0.41)、(-1.26±0.47)D,参差度分别为(4.56±0.38)、(0.69±0.34)D;组内治疗前后比较差异均具有统计学意义(P<0.05),组间治疗前后比较差异均无统计学意义(P>0.05)。

3 小结

近视度数>600°后,在临床医学中称为高度近视,高度近视患者最明显的临床症状表现就是眼球突出、玻璃体后脱离、黄斑变性,视力明显下降[4,5]。对于高度近视患者在治疗过程中,采用晶状体人工晶体植入手术是比较广泛的一种手术方式,手术相对安全,尤其是在治疗高度近视患者中,发挥着不可替代的作用。采用手术方式治疗患者中,可以明显对患者治疗后的屈光度、参差度进行调节和改善,进一步改善患者的视力情况,提升裸眼视力和矫正后视力,发挥手术功效,使得患者的眼部病症发生率下降,视力提升,从而改善立体视觉效果。

摘要：目的 探究眼内屈光手术对高度近视患者视功能的影响。方法 70例高度近视进行眼内屈光手术的患者,根据手术方法的不同分为实验组和治疗组,各35例。实验组采用透明晶状体摘除植入折叠人工晶状体手术治疗,治疗组采用有晶体眼的人工晶状体植入手术治疗,对比两组的矫正视力、裸眼视力、屈光度、参差度。结果 两组组内矫正视力、裸眼视力、屈光度、参差度治疗前后比较差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论 高度近视患者采用不同的眼内屈光手术治疗后,均可改善和调节近视情况,达到较好的矫正视力疗效,可以明显对患者的屈光度、参差度进行有效的调节和改善,同时对于调节患者的视觉立体效果方面也发挥着非常重要的作用。

关键词：眼内屈光手术,高度近视,视功能,影响效果

参考文献

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高度近视的遗传学研究 篇3

1 光遗传学工具的发展史

Crick在《Thinking about the brain》提出神经科学领域面临的最大挑战是需要开发出一种新的控制技术, 希望能够在不改变其它条件的情况下对大脑的某种神经细胞进行操控。因为电刺激信号没有办法对细胞进行精确的靶向刺激, 而特异性的药物起效的速度又相对于点刺激太慢, 所以Crick考虑是否可以利用光对细胞进行控制[1]。由于当时分子生物学刚刚发展起步, 那时还没有人知道如何让某种细胞对光刺激有反应。

实现Crick想法的光遗传学是由斯坦福大学的研究人员开始用于研究小鼠大脑的, 这项技术被称为光遗传学或光刺激基因工程 (Optogenetics, or optical stimulation plus genetic engineering) 。这个技术的关键是光敏感蛋白的外源基因在小白鼠体内表达, 这种基因表达的蛋白能够对不同颜色光的刺激作出敏感的反应, 还能通过自身特性感染类似的细胞。2006年, 斯坦福大学的Deisseroth等[2]指出光遗传学的发展依靠六个方面的进步: (1) 可以对哺乳动物大脑深处的荧光标记的细胞进行成像的单-双光子荧光内窥镜; (2) 在遗传标定的新皮层细胞中对哺乳动物的脑功能图和神经元的形态动力学联合成像; (3) 在活的神经元中可以对亚细胞生化功能通过遗传标定进行成像分析; (4) 神经环路嵌入的荧光标记的由遗传控制生化功能的神经元的转基因小鼠技术; (5) 遗传标定的在行为方面受光学控制神经活性的果蝇; (6) 在哺乳动物神经环路中具高速和基因标定受光控的电活动。

2 光遗传学工具中的光敏感蛋白

在光遗传学中使用的光敏感蛋白是能够被光激活的一大类膜蛋白, 其广泛分布于原核生物、植物以及动物的视觉系统中, 又被称为视蛋白 (opsins) 。视蛋白基因分为两大超家族:Ⅰ型为微生物视蛋白 (Microbial opsins) ;Ⅱ型为动物视蛋白 (Animal opsins) 。这两类视蛋白均为7次跨膜蛋白, 他们的序列的相似度为25 %～80 %。Ⅰ型视蛋白为光敏感离子通道, 光照后离子通道活化, 膜内外离子流动而致膜电位发生改变, 如VChR1、NpHR和ChR2被应用于神经生物学中[3];Ⅱ型视蛋白为光敏感G蛋白偶联受体, 光照后通过激活G蛋白并经第二信使起作用, 如视紫红质、视紫蓝质、视紫质、视青质、黑视素等[4]。

在光遗传学实验中, 实验人员在感兴趣的能调控电信号的靶细胞上表达来自视蛋白的光学门控离子通道 (light-gated ion channels) 。神经生物学实验室中的实验人员把视紫红质通道蛋白2 (channelrhodopsin-2, ChR2) 和嗜盐菌紫质 (halorhodopsin) 一类的视蛋白作为了常用的工具。由于光敏感离子通道是一种光敏感蛋白, 同时它又是一类特殊的膜离子通道, 其感受特定波长光线刺激并开放离子通道, 导致细胞膜电位的变化。用蓝光或红光来刺激 (去极化或超极化) 一系列的经过遗传改造的神经元细胞就可以记录到一类神经细胞膜电位的变化。ChR2是从单细胞绿藻Chlamydomonas reinhardtii上分离的一种光敏感通道蛋白, 是一个7次跨膜的非选择性阳离子通道蛋白, 其活化光谱范围为350～550 nm, 中心波长为470 nm。斯坦福大学Deisseroth研究小组2007年发表的文章中首先将其进行光遗传学实验研究, 将ChR2与CaMKIIalpha的启动区连接后表达于可兴奋细胞[5]。表达ChR2的细胞在波长473 nm的蓝光照射下, ChR2通道激活开放, 其光照的反应极为迅速。ChR2是非选择性阳离子通道, 其对不同二价阳离子的通透性不同。ChR2对阳离子的通透性排列如下:Ca2 +> Sr2 +>Ba2 +> Zn2 +> Mg2 + (≈0) , 二价阳离子在80 mM时会形成100 mV的内向电流, 这时ChR2对Ca2+的通透性最大, 因此, Ca2+是形成光电流的主要二价阳离子[6]。细胞外阳离子进入到细胞内, 就导致细胞去极化。Halorhodopsin (HaloR、NpHR) 是一种黄光驱动氯泵, 是从Natronomonas pharaonis (一种嗜盐古细菌) 上分离而来, 其分子也是一个7次跨膜螺旋结构。Deisseroth研究小组2007年首次阐述了NpHR在神经生物学中的应用。HaloR的活化光谱范围在525～650 nm之问, 中心波长为578 nm。表达HaloR的细胞在578 nm光照射下, 细胞膜上HaloR激活, 氯泵启动, 氯离子由细胞外进入细胞内, 使该细胞产生超极化而抑制。但HaloR可引起细胞内ER蛋白的聚集, 高浓度表达时可产生细胞毒性。已有研究者将NpHR改造为eNpHR, eNpHR具有NpHR的功能, 可以在细胞上高表达而没有NpHR的不良反应。近年来, 斯坦福、哈佛等大学的研究者同时将ChR2和Halorhodopsin表达于神经细胞上, 从而实现了神经活动的双向光控制, 即用470 nm的光照射, ChR2通道开放, 神经细胞去极化而兴奋;用578 nm的光照射, Halorhodopsin通道开放, 神经细胞超极化而抑制。Karl Deisseroth和Peter Hegemann作为共同通讯作者发表了文章, 构建了一个新型的ChR2蛋白-ChETA[7]。这种蛋白的优点是:以40 Hz以上的频率 (又名γ振荡) 刺激神经元细胞可以活化细胞, 这个特性消除了ChR2蛋白的一些弱点。德国柏林Humboldt大学的Peter Hegemann等[8]就Channelrhodopsin的特性进行了讨论, 文章介绍了ChETA突变体有加速光子循环和减少开放状态半寿期特性, 是一种新的光遗传学工具。

3 光遗传学实验过程及在脊髓研究中的应用

光遗传学的一般实验过程主要包括以下步骤: (1) 将视蛋白基因与特定序列连接, 使其表达的融合蛋白在特定部位高效表达和便于检测; (2) 构建表达载体并扩增; (3) 表达载体感染特定的组织或细胞, 并检测其表达情况; (4) 光刺激并记录影像。

2009年Wyart等[9]研究了运动依赖的神经网络 (中枢模式发生器, central pattern generators) 在节律性运动中的作用。研究显示通过光刺激某一类特定细胞就能够产生节律性的摆尾运动, 这类神经细胞是Kolmer-Agduhr (KA) 细胞。虽然KA细胞已经发现了近80年, 但其功能在文章发表时仍不清楚, 通过光遗传学实验Wyart等才确定了其在斑马鱼向前游动中的作用。Sharp等[10]利用ChR2的异构体ChIEF在鸡胚胎脊神经中表达, 通过光刺激可引发胚胎腿的运动或干扰正常的腿部的节律性运动。

4 结语

光遗传学能够在清醒的哺乳动物中激活单一的某种神经元, 并且直接演示出神经元激活表现出的行为结果, 该方法已成为神经生物学领域的研究利器。由于光遗传学方法使得神经生物学领域科研人员获得关于脊髓回路的一些重要信息, 所以其在脊髓研究中必将发挥重要作用。光遗传学研究使用的新技术不仅仅局限于外周神经系统, 还可以推广至所有类型的神经细胞, 比如大脑的嗅觉和听觉等细胞。光遗传学开辟了一个崭新的研究领域, 可使神经生物学研究人员挑选出一种类型的细胞进行研究并确定其功能。因此利用光遗传学工具作为研究手段, 将为人类揭示复杂的神经系统做出重要的贡献。

参考文献

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高度近视的遗传学研究 篇4

1 动物遗传学教学中普遍存在的问题

1. 1 教学内容增多,教学学时严重不足

遗传学是一门极具生命力的学科,其纵向发展可谓日新月异,横向也向多个分支学科渗透,它的分支几乎渗透到了生物科学的所有领域,已经成为生物科学的核心。在教学过程中,必须及时补充遗传学研究的新进展,但教学内容的剧增导致学时的严重不足,一些教学内容很难展开,而多媒体的使用在短时间内向学生灌输了大量的知识,给学生理解、消化该课程也增加了难度。

1. 2 学习态度呈现两极化

遗传学中的很多知识点在高中生物、大学生物化学中都有讲授,很多学生在接触重复的内容后就失去了学习的兴趣,忽视了动物遗传学的重要性; 因此,在动物遗传学教学的过程中出现了两级分化: 一部分学生孜孜不倦,勤学好问,求知欲很高; 另一部分学生则学习积极性不高,课堂上很难集中注意力。实际上高校的动物遗传学是一门专业基础课,授课的内容也是结合本专业的培养方案而调整的,虽然在知识框架上与高中生物相似,但是理论知识的侧重点及深度又有别于高中生物。

2 提高动物遗传学教学质量的几点建议

目前,遗传学都是多媒体教学,该方式灵活多变,内容丰富多彩,直观形象,但是教学速度快,学生记笔记很难,复习也很困难。遗传学的内容丰富,既有抽象的理论,又有推理、计算等,针对如何将枯燥的知识生动地讲述出来,让学生们乐于接受,将笔者多年的教学经验介绍如下。

2. 1 教学与发展前沿、专业紧密结合

在动物遗传学的教学中,由于学生掌握了很多基础知识,往往对学科最前沿的研究进展有着浓厚的兴趣; 因此,在授课中适当介绍一些相关的知识背景和现代分子遗传学的新进展、新技术,介绍在遗传学发展史中有杰出贡献的科学家们的生平及业绩,激发学生学习的兴趣,学生精力集中,课堂气氛也就活跃,提高了课堂教学效果。另外,动物遗传学的教学一定要与动物科学专业紧密结合,理论内容尽量选择动物实例讲解,并结合科研情况,做到理论联系实践、指导实践,有助于学生灵活应用动物遗传学理论解决动物科学生产实践中的问题。

2. 2 多种教学方法的灵活运用

传统的教学模式是灌输式的,课堂上大部分时间是教师讲授、学生听,学生处于被动的地位[1]。20世纪80 年代以来,我国高校进行了前所未有的深化改革,由应试教育向素质教育转变,教学模式也发生了诸多变化。动物遗传学的教学改革也必须把培养学生的分析能力和创新能力放在首位。目前,笔者在动物遗传学教学中常常将多种教学方法联合运用,其中案例教学和PBL教学法的应用有效激发了学生学习的兴趣。

2.2.1案例教学法

案例教学法是教师在教学过程中选择典型案例引导学生自己依靠其知识结构和背景,在这种案例情境中发现、分析和解决问题[2]。案例教学容易引起学生的学习兴趣,通过案例分析会对学生产生强化和巩固基本知识的作用,同时也有利于学生对基本理论的记忆; 因此,在遗传学课程的备课过程中,笔者有意识地引用生活中的一些案例,收到了良好效果。例如: 在讲授伴性遗传时,通过讲述维多利亚女王传奇一生,讲解血友病在欧洲皇室的传播,使学生掌握了伴性基因的遗传规律,同时也理解了近亲结婚的危害。通过案例分析,学生印象深刻,而且兴趣浓厚。

从生活实例出发,把教材内容与生活现实有机结合起来,让学生在学习枯燥无味的理论知识的同时,深深感受到遗传学知识贴近生活,从而激发学生学习动物遗传学的兴趣。

2.2.2 PBL(problem-based learning)教学法

PBL教学强调以学生为主体,教师提出问题引导学生主动思考、分析、获得需要的知识并最终解决问题。在教学的过程中,学生带着问题学习,就会变被动学习为积极主动学习,充分发挥学生的主体作用[3,4]。例如,在讲解剂量补偿效应时,让学生思考: 为什么剂量补偿效应存在,但是XO、XX、XXX和XXY核型表型却不一样? X染色体的失活究竟是什么时候发生的呢? 学生通过各种学习渠道,如网络、文献资料等等,寻找问题的答案,使学生在学习的过程中能积极思考,充分调动了学生的学习积极性和主动性。最后学生终于明白,二倍性生物的剂量补偿效应只是部分染色体的失活,在失活的染色体上仍有幸存的基因,这种失活是在胚胎发育过程中发生的,学生自己去查阅相关文献解决问题,从而培养学生的参与意识,提高学生分析问题的能力,这是提高课堂教学质量的一种有效方法,而且缓解了动物遗传学教学内容增多与学时有限的矛盾。

教学方法的使用并不是独立的,在实际教学中常常综合加以运用,还有很多的教学方法在动物遗传学教学中发挥了重要作用,如归纳总结法。遗传学内容繁多,在每堂课前几分钟都对上一堂课的知识点进行提问或归纳总结,帮助学生理解和记忆。无论哪种教学法都要注重教与学的互动,引导学生积极思考、积极参与教学。

2. 3 结合练习,加强对知识点的理解

动物遗传学是一门理论性很强的学科,很多学生反映遗传学越学越难,笔者在教学过程中密切关注学生对知识点的掌握情况,而不是以完成授课内容为目的,一味照本宣科。在动物遗传学的授课过程中,每章结束,都用10 ~ 20 min做练习或者留一些课外作业。通过习题练习一方面可以了解学生对知识点的掌握情况,加深学生对知识点的理解; 另一方面也能活学活用,提高学生利用遗传学理论分析和解决问题的能力。

2. 4 加强实验环节,提高学生创新及动手能力

在动物遗传学的教学中,实验课是必不可少的,是更好地掌握理论知识所必需的,也可能是激发学生创新能力的环节。在实验过程中,学生自己设计实验方案,独立思考实验过程中出现的问题,有利于锻炼学生的创新能力和动手能力,分析和解决问题的能力。很多学生在大一的时候就开始参加大学生创新性试验,或者自己找导师,跟随导师做力所能及的课题研究,这些学生在实验过程中也充当了小老师的角色,指导本组学生的实验,使实验课真正成为动物遗传学课堂教学的一个补充和延伸。

3 总结与展望

在动物遗传学的讲授过程中,笔者应该灵活掌握教学的每个环节,要善于激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性,活跃课堂气氛,同时还要不断提高自身的教学水平,不断完善教案及PPT,这样才能全面提高动物遗传学的教学质量,培养创新以及实践型人才。德国教育家第斯多惠曾说过,教学的艺术不仅在于传授本领,更重要的是善于激励、唤醒和鼓舞。教师只有激发了学生的热情,使学生处于兴奋状态,学生才能全身心投入到学习中来。

摘要：动物遗传学是动物科学专业的基础课,也是生命科学领域的奠基石,该课程具有较强的理论性和实践性。为了培养应用型及创新型的本科人才,文章针对动物遗传学教学过程中存在的问题进行了分析,并从教学内容、教学方法等方面提出了相应的改进措施和对策,以激发学生的学习热情,提高动物遗传学课堂教学的质量。

关键词：动物遗传学,应用型,创新型,教学质量,措施与对策

参考文献

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[2]朱金玲,刘英芹,张虎,等.案例教学法在医学遗传学教学中的应用[J].黑龙江医药科学,2011,34(3):41-42.

[3]崔炳权,何震宇,王庆华,等.PBL教学法的研究综述和评价[J].中国高等医学教育,2009(7):105-106.

高度近视的遗传学研究 篇5

1 动物免疫遗传学基础

1.1 抗原遗传

1936年, P.A.戈勒用兔抗小鼠红细胞血清检出小鼠的4种红细胞抗原。他使抗原Ⅱ阳性小鼠品系与抗原Ⅱ阴性小鼠品系杂交, 再使子代与抗原Ⅱ阴性的小鼠品系回交, 回交子代或是抗原Ⅱ阳性或是阴性。将抗原Ⅱ阳性小鼠的肿瘤移植给抗原Ⅱ阴性子代则肿瘤被排斥;移植给抗原Ⅱ阳性子代则肿瘤不被排斥。研究表明, 抗原Ⅱ是一种组织相容性抗原 (H-2) , 由单一基因所控制。研究还发现, 组织相客性抗原的特异性可以在淋巴细胞上检出, 开创了对白细胞抗原的研究。随后的研究表明, 小鼠的组织相容性抗原并不是由单个基因而是由若干紧密连锁的基因所控制。这些基因构成主要组织相容性复合体 (MHC) , 位于小鼠第17号染色体上, 分为K、I、S、G、D/L、T 6个区。人体的主要组织相容性复合体称为人白细胞抗原 (HLA) , 决定人白细胞抗原的复合座位在 6号染色体短臂上, 已知有A、C、B、D/DR几个座位, 每个座位都有很多共显性复等位基因。猴和狗的相应基因复合体分别称为 RhLA和DLA。

1.2 抗体遗传

抗体分子是免疫球蛋白, 由2条轻链和2条重链组成。轻链和重链都可按氨基酸顺序变异的程度划分为可变区 (V) 和恒定区 (C) 。高等动物和人体能够产生大量的不同特异性的免疫球蛋白。是不是每个个体都有这么多的轻链基因和重链基因呢?伯内特的克隆选择学说在细胞水平上回答了这个问题。按照这一学说, 每个浆细胞只能产生一种或少数几种抗体, 每个个体无数的浆细胞合在一起就可产生出无数种类的抗体分子。

1.3 主要的抗性基因

1.3.1 主要组织相容性复合体

主要组织相容性复合体是指存在于脊椎动物某个染色体上的一组紧密连锁的基因群, 其编码的产物 (主要组织相容性抗原) 与特异性免疫应答的发生密切相关。主要组织相容性复合体是在研究小鼠的移植排斥反应时发现的, 它是由紧密连锁的高度多态基因位点组成的染色体上的一个遗传区域[1], 在动物的免疫系统中发挥着非常重要的作用。小鼠主要组织相容性复合体定位于第17号染色体, 人类主要组织相容性复合体位于第6号染色体。主要组织相容性复合体可分为3类基因群。Ⅰ类基因:对于人类而言包括 3 个基因位点, 即A、B、C, 其编码产物为主要组织相容性复合体Ⅰ 分子或抗原。Ⅱ类基因:分为DP、DQ、DR 3个亚区, 其编码的经典产物为主要组织相容性复合体Ⅱ 类分子或抗原, 能够结合外来抗原并在抗原递呈中发挥着重要的作用。 Ⅲ类基因:编码产物为主要组织相容性复合体Ⅲ 类分子或抗原。

1.3.2 主要组织相容性复合体与抗病性

主要组织相容性复合体在遗传上的稳定性及多态性使它很有可能成为一个良好的遗传标记而被应用于动物育种及血缘关系鉴定等方面。同时, 主要组织相容性复合体与许多疾病的抗性、易感性有密切关系, 对抗病起着重要的作用, 因此分析鉴定并克隆出与疾病抗性相关的基因从遗传上控制疾病, 将会促进抗病转基因动物的研制开发[2]。此外, 研究主要组织相容性复合体与疾病的相关性及探索某些疾病发生的免疫遗传机制对疾病的预测及早期预防也有着重要的意义。

1.3.3 干扰素基因

1957年, Isaacs 在进行鸡胚细胞流感病毒感染试验中首次发现一类能干扰和抑制病毒复制的可溶性细胞分泌物, 故取名为干扰素 (IFN) 。免疫活性细胞经丝裂原或抗原刺激后, 产生一类对酸敏感的干扰素, 称为免疫干扰素[3]。目前, 依据干扰素对酸的敏感性通常分为Ⅰ型干扰素 (酸敏感型) 和Ⅱ型干扰素 (耐酸型) 2 类。几乎所有脊椎动物均可产生这2 类干扰素, 根据产生干扰素细胞种类的不同, Ⅰ型干扰素至今已发现 6 种类型, 而Ⅱ型干扰素迄今为止仅发现1种。干扰素具备的广谱、高效抗病毒功能及其对免疫系统的关键调节作用, 成为当今免疫学、遗传学和分子生物学研究的热点。大量试验结果表明, 猪干扰素对于传染病病毒具有防御和抑制作用。一系列体外试验结果表明, 用IFN- γ处理感染猪繁殖与呼吸综合征病毒 (PRRSV) 的猪巨噬细胞, 可抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒增殖;用重组干扰素处理Marc-145 细胞后, 可抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒野毒株和细胞适应性毒株增殖;猪IFN-α/β能有效抑制口蹄疫病毒的活力;猪重组IFN- γ可抑制感染传染性胃肠炎冠状病毒的猪上皮细胞和肺巨噬细胞中的病毒复制, 也可抑制感染猪瘟病毒的单核细胞和肺巨噬细胞的病毒复制。动物体内试验的结果表明, 同时注射猪瘟疫苗和干扰素, 可增强对猪瘟病毒的防御能力。

1.3.4 天然抗性相关的巨噬蛋白 (Nramp)

Nramp1 基因是Nramp基因家族的一员, 该家族至少包括2个成员。目前, 研究最多的是Nramp1 基因。最初发现小鼠对细胞内病原微生物侵染所具有的抗性或敏感性是受1号染色体上显性基因Bcg、Ity或Lsh 控制的, 由此将该类基因命名为天然抗性相关的巨噬蛋白。作为一个较为保守的基因, Nramp1 基因主要在吞噬细胞 (巨噬细胞和嗜中性粒细胞) 及外周血细胞中特异表达, 影响动物的固有免疫, 与沙门杆菌及多种胞内寄生病原菌的抵抗作用有关, 对疾病的抗性是非病原特异性的, 所以可作为畜禽综合抗病力的良好候选基因。1995年, Vidal 等在通过对病菌侵染具有抗病性和易感性小鼠的研究中发现, 由于Nramp1 基因突变导致该基因功能丧失的小鼠只在感染早期免疫力低下, 在感染后期免疫功能正常。说明 Nramp1基因在巨噬细胞与寄生虫互作的早期免疫阶段发挥重要作用[4]。研究表明, Nramp1基因高度保守区的SNP 的多态性与青年鸡SE疫苗接种及病原攻击后的免疫应答相关。由此推测Nramp1基因或相邻的基因控制SE 疫苗的应答性状。研究还发现, Nramp1 基因可影响小鼠分枝杆菌疫苗引起的体内T淋巴细胞免疫应答和体外巨噬细胞活性水平。有人用体细胞杂交方法将 Nramp定位于猪的第 15 号染色体的q23～26之间, 在第1 外显子到第3 外显子的1.6 kb的基因组 DNA 上用HinfⅠ酶切开发了一个 RFLP 标记, 从11个品种84头猪的群体中发现 3 个等位基因。研究表明, Nramp1与猪的15号染色体标记的S0088、S0149 和S0284 连锁。对小群体的研究表明, 所测试品种中的等位基因频率差异很大, A 等位基因只在母系 (色) 中存在, 相应的C等位基因只在公猪 (有色) 品种中发现。猪的不同Nramp1 基因型与抗病力差异之间的关系值得进一步研究。吴宏梅等[5] 采用 PCR-RFLP 法对165 头大白猪和109 头松辽黑猪 Nramp1基因第6 内含子多态性与免疫功能 (中性粒细胞还原力和单核细胞细胞毒百分率) 的相关性进行了研究, 结果表明品种内不同Nramp1基因型与免疫功能间存在着显著相关 (P<0.05) , Nramp1 基因可作为抗病力性状的一个主要候选基因。

1.4 抗病力、免疫应答与生产性状的关系

抗病力、免疫应答能力和生产性能之间关系的试验研究还很缺乏, 结果也不一致。研究发现, 马立克病和产蛋性能间的关系呈负相关。同时, 有人还发现生长率与接种了支气管败血巴氏杆菌商品疫苗或伪狂犬病毒疫苗后的免疫应答呈负相关, 具有肠道K88受体的猪生长较快, 饲料利用率较优。猪的SLA基因与多种生产性状均有连锁, 并与生长和繁殖性状呈正相关, 所以SLA基因应该是今后抗病育种的首选基因。Mallard等在经过8代选择形成的猪高免疫应答 (H系) 和低免疫应答 (L系) 品系中发现高免疫应答系比低免疫应答系早10 d达到上市体重。

2 抗病育种的途径

2.1 对抗病力的直接选择

研究表明, 在相同感染条件下, 有的个体发病, 有的不发病, 不发病的个体表明具有抗病遗传基础, 将这种个体选出繁殖, 久而久之可使抗性个体增多, 抗病基因频率增高。该方法具有直观简便的优点, 可以综合考虑所有抗病性或易感性性状的选择。但由于抗病性的遗传力往往较低, 直接选择的效果一般较差, 且世代间隔长, 后裔测定难度大, 费用高。有些疾病性状呈杂合阳性, 有的甚至不表现稳定特征, 难以进行准确选择。此外, 有些抗病性状和生产性状存在负相关, 难以进行选择。

2.2 利用免疫应答进行抗病育种

免疫应答的遗传机制已在家禽中得到了最广泛的研究, 结果表明免疫应答的遗传控制存在于所有畜禽品种中。

2.3 标记辅助选择

现代免疫学证实了有1组基因即主要组织相容性复合体与抗病力和免疫应答密切相关。有3类蛋白质分子 (Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类) 可被主要组织相容性复合体译成密码, Ⅰ类极具多态性, Ⅱ类抗原的形态较少, Ⅲ类分子仅显示出有限的多态性。标记辅助选择因方法简单, 准确性高, 成本低, 可进行早期选择, 是当前育种中较实用的方法。采用标记辅助法可进一步提高选择的准确性, 从而加快遗传进展。

2.4 基因工程育种

通过克隆特定病毒基因组中的某些编码片段, 对其加以一定形式的修饰后转入畜禽基因组, 如果转基因在宿主基因组中得以表达, 那么畜禽对该种病毒的感染应具有一定的抵抗力, 或能够减轻该种病毒侵染时给机体带来的危害。在众多方法中, 反义技术和核酶 (又称基因剪) 途径比较成熟, 其优点不仅可以抑制任何基因的表达, 而且具有很高的特异性, 不干扰别的基因功能, 但缺点是不具有光谱的抗病毒活性, 因此必须根据不同的病毒设计不同的反义或核酶基因。采用上述两种途径的难点是提高它们对基因表达的抑制效应。从20世纪开始, 人们尝试利用转基因工程进行抗病育种, 将外源基因注射到动物体细胞内, 使其在体细胞内表达并获得抗性, 这种抗性不能通过世代交替而延续, 被称为核酸免疫。转基因动物是将部分内源基因或个体重组基因的克隆片段转移到动物体内得以整合表达, 以产生有新的遗传特征或性状的动物, 并能将新的遗传信息稳定传递给后代。较有价值的候选基因包括干扰素基因、干扰素受体基因、抗流感病毒基因、反义核酸基因、核酶、病毒衣壳蛋白基因和病毒中和性单克隆抗体基因, 这些基因的克隆片段可通过细胞显微注射、精子载体法、胚胎干细胞组建、体细胞克隆和逆转录病毒载体法等方法重组于猪的细胞内获得表达, 使猪的抗病功能增强, 培养特定的抗病猪群。现在已培育成功抗流感病毒的转基因猪。

3 展望

开展抗病育种存在着较多的困难和问题, 如抗病性的遗传机制非常复杂, 病原微生物的遗传特性及与寄主动物的关系也十分复杂, 抗病性或易感性指标难以测定, 选择的世代间隔较长等, 在一定程度上限制了动物抗病育种工作的开展。但是, 基因工程等相关学科的飞速发展为抗病育种工作的开展提供了许多新的思路和手段, 并已经取得很多阶段性成果。例如, 抗应激综合征品系猪群、抗马立克病鸡等相继培育成功, 抗沙门杆菌选育和乳牛的抗乳腺炎、绵羊的抗腐蹄病选育等也都取得了初步成功。但总的看来, 畜禽的抗病育种仍处于起始阶段, 特别是转基因法抗病育种, 使重组的具有防御功能的新分子或能阻遏受体致病的分子在抗病育种中发挥作用, 还有许多工作要做。

参考文献

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[3]张丽娟, 许宗运.基因在抗病育种中的应用[J].吉林畜牧兽医, 2006 (4) :15-18.

[4]吴宏梅, 王立贤, 程笃学.猪Nramp 1基因多态性与免疫功能的相关性[J].中国农业科学, 2008, 41 (1) :215-220.

2型糖尿病的遗传学研究进展 篇6

1 2型糖尿病的病因学假说

1.1 环境和遗传相互作用导致糖尿病假说

虽然遗传流行病学的证据提示2型糖尿病的发生具有较强的遗传基础, 但因在最近10~20年内人类的遗传背景不会出现非常大的变化, 糖尿病患病率的显著增高只能用环境因素的变化来解释。目前, 世界各国2型糖尿病患病率明显增高的主要因素为生活方式的变化 (如热量摄入增加和体力活动减少) 所导致的超重和肥胖;在病因学上, 生活方式的改变对糖尿病患病率的影响可归结为环境因素的影响。

1.2“常见基因变异导致常见疾病”假说

在过去的20年中, 人们通过候选基因或定位克隆的研究策略发现了一系列明确导致糖尿病的致病基因。这些基因通过导致明显的胰岛素抵抗或β-细胞功能缺陷而导致高血糖。

人们普遍认为, 导致常见的复杂遗传病的遗传变异是频率较高的基因变异所导致的, 即“常见基因变异导致常见疾病”假说。这一假设与“节俭基因理论”相吻合, 该理论认为, 导致肥胖、胰岛素抵抗、血糖增高的基因变异是在生物进化的过程中, 在特定的环境因素压力 (如食物短缺) 的影响下选择出的对生存有利的基因变异, 在当前的环境下 (如食物的丰富供应) , 这些基因所支配的性状得到放大而出现肥胖和糖尿病, 并对生物的长期生存造成威胁。

1.3 β-细胞缺陷假说

β-细胞分泌的胰岛素是体内维持血糖稳态的重要激素, β-细胞功能的缺陷是2型糖尿病重要的病理生理学特征。该假说认为, β-细胞的遗传缺陷是导致糖尿病发生的最主要原因。在糖尿病自然病程的演变中, β细胞功能的变化是决定糖尿病自然病程的主要驱动力。

1.4 胰岛素抵抗假说

胰岛素抵抗是2型糖尿病重要的病理生理特征, 2型糖尿病中的80%患者具有明显的胰岛素抵抗, 主要与超重和肥胖相关。胰岛素抵抗可呈明显的家族聚集性并受遗传因素的控制。

1.5 胰岛素抵抗和β细胞功能缺陷共同作用假说

正常的β细胞有较强的代偿能力。流行病学研究显示, 许多肥胖的个体虽然有明显的胰岛素抵抗水平, 但他们可以通过分泌更高的胰岛素来代偿这种抵抗而保持血糖水平的正常。

2 2型糖尿病的遗传模式

2.1 单基因模式

即由单个疾病基因引起, 符合孟德尔遗传模式, 如MODY等, 这一模式在2型糖尿病患者中非常罕见。

2.2 多基因模式

因为绝大多数2型糖尿病究竟按哪一种模式遗传, 仍不十分清楚, 目前人们推论可能有两种遗传易感模式:1) 主效基因作用模式, 即一两个主效基因对疾病易感性起主要作用, 且基因在群体中的发生频率较高, 其余的次要基因风险贡献率很小;2) 微效基因作用模式, 即来自多个位点的大多数风险等位基因在群体中的发生频率都很低, 它们之间有相互作用, 通过数量性状的剂量-效应关系, 达到疾病发生的临界域值, 而共同决定了2型糖尿病的遗传易感性.这一模式在大部分患者中已经得到了证明。

3 2型糖尿病的遗传学研究策略

目前对2型糖尿病的研究策略主要有两种:一种策略是基因组扫描与连锁分析;另一种是候选基因策略的遗传关联研究。

3.1 基因组扫描与连锁分析

随着基因组上大量遗传标记的发现, 微卫星标记的人类遗传图已经完成, 这为多基因疾病全基因组连锁分析提供了很好的路标。通过大规模基因组扫描来寻找与2型糖尿病紧密连锁的染色体区域已成为受人关注的一项新技术, 也取得了显著的成果。

3.2 遗传关联研究

3.2.1 常在基因组扫描所确定区域的编码序列中进行

基因组扫描所确定的编码序列往往不止一个, 要对它们进行遗传关联研究以进行确定。首先筛查编码序列的多态性, 在多个无亲缘关系的正常个体与2型糖尿病患者进行统计学比较, 如病例-对照研究。以找到有统计学意义的编码序列。

3.2.2 在代谢途径起关键作用的基因中进行

比较在代谢途径中起关键作用的各个基因的多态性在病例对照研究中的差别有否显著性来筛查可能的关联基因。通过此途径研究的基因较多, 如糖代谢关联基因及脂代谢关联基因。

4 2型糖尿病遗传学研究中的困惑

过去的20年, 人类基因组计划在破译人类基因组的遗传编码和鉴定按照孟德尔遗传规律传递的遗传性状和少见的单基因遗传疾病方面获得较大进展。既往按照寻找孟德尔遗传病基因的模式去寻找复杂遗传病的策略面临着巨大的挑战, 目前, 在2型糖尿病的遗传学研究中存在着以下令人困惑的现象:

4.1 全基因组扫描结果缺乏一致性

按照单基因突变导致疾病克隆的惯例, 只要在染色体上得到明确的连锁信号, 就可以逐步采取精细定位和基因筛查发现致病基因。

4.2 候选基因研究结果重复性差

候选基因的研究策略主要选取在生理学研究中与血糖调节相关 (如IRS-1基因) 或与糖尿病发病的病因学假设相关的基因 (如细胞凋亡相关基因) 内或邻近的基因变异, 采用病例对照的研究方法对候选基因与糖尿病相关的假设进行验证。

5 2型糖尿病遗传学研究的展望

在对过去20年研究进行反思后, 人们提出了以下对复杂遗传病的研究策略, 以提高发现2型糖尿病基因的机会:1) 继续加强对具有极端性状的单基因遗传病的研究;2) 根据相同的遗传背景导致相同性状的假设, 加强对2型糖尿病高血糖外性状的详细研究, 通过收集具有相同性状的2型糖尿病患者来增加研究对象的同质性, 减少研究对象的异质性;3) 加强研究的设计, 在进行相关研究之前首先根据基因的频率和其他的重要指标计算研究所需要的样本量, 减少出现假阳性的机会。

参考文献

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[2]周琦.糖尿病研究及其防治[J].现代医药卫生, 2013, 29 (4) :560-562.

[3]方福德.我国2型糖尿病遗传学研究向何处去[J].中国糖尿病杂志, 2008, 16 (10) :576-579.

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高度近视的遗传学研究 篇7

1 高度近视的矫正方法

对高度近视的矫正方法分为非手术治疗与手术治疗, 矫正高度近视的非手术方法有包括框架镜片、角膜接触镜;手术治疗方法分为角膜屈光手术治疗及晶体屈光手术治疗。

1.1 角膜屈光性手术

如准分子激光屈光性角膜切削术 (PRK) , 准分子激光原位角膜磨镶术 (Lasik) , 是屈光外科医生通常首选的术式, 用于矫正屈光不正。然而, 对这些手术中长期的并发症观察的结果显示其矫正屈光不正的安全范围已逐步缩窄, 特别是在高度屈光不正的情况下进行角膜屈光手术, 所出现的圆锥角膜、角膜混浊、效果回退、干眼症、术后视觉质量差等并发症, 已被证明高度屈光不正激光切削手术可以导致视差的显著增加及视觉效果的下降[1,2,3,4,5,6]。此外, 角膜激光切削手术因其在角膜生物力学的未知和不可预测性而降低了其在高度屈光不正手术矫正的预测性[7]。由此可见, 角膜屈光性手术在超高度近视的矫正的安全性及有效性是难以预测的。当角膜激光切削手术治疗高度屈光不可能时或存在高风险时, 晶体屈光手术已经成为一种安全, 高效和可预见的替代治疗。

1.2 晶体屈光手术

包括透明晶体摘除联合人工晶体治疗及有晶体眼人工晶体植入。透明晶体摘除联合人工晶体植入因存在视网膜脱离、黄斑囊样水肿等风险及术后丧失调节力、可预测性低等并发症使其临床应用受到限制[8]。有晶体眼人工晶体可分为前房和后房型人工晶体, 前房型人工晶体被进一步分为房角支持和虹膜固定两种类型。有晶体眼人工晶体植入其具有不受角膜厚度的限制、矫正度数大、手术具有可预测性及可逆性、术后良好的屈光效果、术后保留晶状体调节功能等优点成为矫正高度近视和超高度近视的最佳手术方法之一。

尽管这样, 作为眼内手术, 尤其是早期前房型人工晶体植入, 它仍具有潜在的风险, 例如瞳孔椭圆化、角膜内皮细胞的损失、慢性葡萄膜炎、色素播散性综合征、瞳孔阻滞性青光眼、散光、白内障、视网膜脱离、眼内炎, 并且并发症临床处理的有效性及安全性难以保证, 而促使了有晶体眼后房型人工晶体的发展[9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27]。

2 有晶体眼后房型人工晶体

目前, 有晶体眼人工晶体治疗使用最广泛的是可植入型后房型人工晶体[28,29]。笔者将对有晶体眼后房型人工晶体发展史、设计类型、临床应用进行总结概述。

2.1 后房型有晶体眼人工晶体发展史

第一个有晶体眼后房型人工晶体的设计由前苏联著名眼科教授Fyodorov开始设计[30], 他所设计的单片式硅胶型人工晶体带有3.2 mm的光区及凹形前表面, 能顺利通过瞳孔注入后房。这款人工晶体用2根触角固定于虹膜的后平面, 总长为8.0 mm。其早期并发症包括角膜接触、偏心、瞳孔阻滞性青光眼、虹膜睫状体炎和白内障形成[31]。随着晶体设计及材质的进步, 出现了几种新的人工晶体, 如The Adatomed p IOL (Chiron Ophthalmics, Inc.) 有5.5 mm的光学直径, 总长达12.5 mm, 屈光力达-25 D, 但由于术后出现晶体皮质浑浊及轴偏, 此类晶体的使用下降[32]。目前使用的有晶体眼后房型人工晶体为:可植入式接触镜 (Implantable Collamer Lens, ICL) (Staar Surgical Co.) 及有晶体眼屈光镜 (Phakic Refractive Lens, PRL) (Carl Zeiss Meditec) 。ICL是目前使用最为广泛的后房型人工晶体, 并且是唯一获得美国FDA批准使用的后房型有晶体眼人工晶体用于中重度近视的矫治。

2.2 目前有晶体眼后房型人工晶体的设计类型

2.2.1 可植入式接触镜 (Implantable Collamer Lens, ICL)

该材料是由具有高度生物相容性材料制成的一种后房型人工晶体。ICL设计有明显的踏板, 叫做触角 (Haptics) , 是用于固定晶状体在后房角处, 并减少ICL与眼内晶状体的接触。ICL是由特有的亲水胶原蛋白 (<0.1%) 羟乙基甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA) 简称为胶原聚合物的柔性材料制成。该材料的最大的特点是能在ICL表面自然沉积一层纤连蛋白, 而纤连蛋白又能抑制蛋白水溶液的整合, 使ICL豁免于眼内的免疫系统[33]。通过一系列的不同临床实验, ICL的设计及材质得到了改良。V (Version) 2 and V3所报道的是在瞳孔阻滞性及色素播散性青光眼的发生率较小。但是, 1~3年的随访病例中5~30%的病例发生后期前囊下晶体混浊, 并归因于ICL和晶状体之间断接触[34,35]。

经过一系列的改良, Visian ICL V4的开发解决了拱顶的问题。因为Visian ICL V4的后表面是凹形, 一个更高的拱顶能够为在ICL和晶状体之间提供更大的空间, 以防止眼部调节状态下ICL和晶体之间的接触, 也考虑到眼内房水的自然循环, 对避免白内障的形成具有十分重要的意义[36]。Visian ICL V4是一个宽为7.5~8.0 mm的矩形单晶体。有4种全长可用, 11.5~13.0 mm用于矫正近视, 每0.5 mm一级。11.0~12.5 mm用于矫正远视, 每0.5 mm一级。近视ICL光学直径在4.65~5.0 mm之间, 矫正的范围为-3.00~23.00 D;远视ICL的光学直径为5.5 mm, 矫正范围为+3.00~+22.00D;环曲面ICL (Toric ICL) 用于矫正近视散光, 矫正范围-3.00~-23.00 D, 矫正散光度数+1.00~+6.00 D, 轴向特制。最新一代的Visian ICL是V4c, 晶体中央的孔状设计通过调节房水流动的顺应性, 尤其是ICL与透明晶体之间的房水流动的顺应性, 来消除术前周边虹膜切除的需要。

2.2.2 有晶体眼屈光镜 (Phakic Refractive Lens, PRL)

PRL是由纯硅凝胶制成的单片盘状晶体, 具有柔软、有弹性、疏水的特性, 植入切口为3.2 mm。光学区的双凹形设计用于近视的矫正, 凹凸型设计用于远视矫正。由于PRL的无脚板设计及材质的疏水特性, 它漂浮于后房中, 而不会对透明晶体产生任何压力或与透明晶体的前表面产生接触[37]。

PRL模型有3种:PRL-100和PRL-101用于近视矫正, 光学直径4.5~5.0 mm, 矫正范围-3.00~-20.00 D, PRL-100总长10.8 mm, PRL-101总长11.3 mm.PRL-200用于远视矫正, 光学直径4.5 mm, 总长10.6 mm, 矫正范围+3.00~+15.00 D。

2.3 有晶体眼后房型人工晶体临床应用

2.3.1 可植入式接触镜 (Implantable Collamer Lens, ICL)

多篇关于ICL植入矫正近视、远视、近视散光、屈光参差性弱视及圆锥角膜进行ICL植入术后的长期随访观察, 患者术后均能够获得稳定的屈光效果, 视觉质量佳、有效性、安全性好、可预测, 并发症少。

2.3.1. 1 高度近视矫正

DU等[38]观察48例91眼高度近视患者 (平均等效球镜-12.38 D) , 术后平均随访 (9.54±4.12) 个月, 术后58眼 (64%) 裸眼视力1.0, 69眼 (75.9%) 最好矫正视力提高1行;术后慧差、像差减少, 对比敏感度提高;角膜内皮细胞密度 (corneal endothelial cell density, CECD) 较术前减少, 但差异无统计学意义;2眼 (2.1%) 前房深度减少31%, 13眼术后有一过性高眼压。Zhou等[39]分析1996年6月-2008年12月行有晶状体眼后房型人工晶状体植入术的498例 (993只眼) 高度近视患者的临床资料, 应用方差分析、多因素回归等方法统计分析手术有效性、各种并发症、不良事件发生率及其可能相关因素。结果所有病例均成功植入ICL, 术前检查等效球面屈光度数 (16.23±4.12) D, 末次随访等效球面屈光度数为 (-0.92±1.22) D;术前眼压 (13.58±2.93) mm Hg, 末次随访眼压 (13.90±3.01) mm Hg;随访期间屈光度数、角膜内皮细胞计数、眼压差别无统计学意义, 将患者年龄、晶状体间隙、屈光度数纳入统计学分析, 发现白内障发生与上述因素无明显相关。

2.3.1. 2 远视的矫正

Pesando等[40]报道34例59眼远视患者的10年随访结果, 显示86.5%眼的等效球镜在±0.50 D内;BCVA下降Snellen 1行占1.6%;平均角膜内皮丢失4.7%, 随访期间无持续损害;前房深度减少14.9%, 眼压增加5.3%。

2.3.1.3近视散光的矫正

Kamiya等[41]对28例55眼进行了toric ICL矫正中高度近视散光患者长达3年的随访观察, 术后3年患者Log MAR裸眼视力及矫正视力分别为 (-0.10±0.16) D和 (-0.20±0.07) D;安全指数 (1.16±0.20) , 有效指数 (0.94±0.28) ;随访期间无眼部并发症。

2.3.1. 4 hole ICL的临床应用

Alfonso等[42]对70例138眼患者植入hole ICL (V4c Visian) 术后6个月进行观察, 患者术前平均等效球镜为 (-8.73±2.54) D, 术后6个月 (-0.03±0.19) D;98.5%眼±0.50 D内, 100%眼±1.00 D内;92.1%UDVA和95.0%CDVA达20/20或以上;术后眼压保持稳定, 无瞳孔阻滞, 无有意义的眼压升高, 无继发性白内障形成;平均拱高 (482.7±210.5) μm, 角膜内皮细胞丢失8.5%。Shimizu等[43]报告了20眼植入hole ICL临床观察, 在术后安全性、稳定性、可预测性及有效性方面获得与Alfonso一致的结论。

2.3.1. 5 屈光参差性弱视的矫正

屈光参差性弱视是导致儿童低视力最常见的原因之一。小儿屈光手术为单眼屈光不正形成弱视斜视, 佩戴框架眼镜及角膜接触镜不成功的儿童, 提供了解决途径[44,45]。Lesueur等[46]对高度近视伴有弱视的11名儿童12眼植入ICL, 术后平均随访20.5个月, 所有眼均显示良好的耐受性, 术后无炎症反应、继发性白内障, 眼压及晶体位置正常;平均等效球镜由术前-12.70 D, 术前BSCVA为CF到20/63, 术后BSCVA为20/63, 6名患儿恢复双眼同视, 7名患儿恢复正常眼位, 获得良好满意度。Alió等[47]对患有屈光参差性弱视10例10眼患儿进行PIOL植入 (1例ICL) , 5年随访研究中发现该术式对患儿视功能有确切长期的影响, 在屈光参差性弱视患儿治疗方面有着真正潜力。

2.3.1. 6 对于圆锥角膜的矫治

圆锥角膜由于角膜的进行性扩张, 导致高的近视和散光。Alfonso等[48]对于屈光稳定的25眼圆锥角膜患者 (近视–3.00~-18.00 D, 散光0.5~3.00 D) 进行ICL植入术后12月随访, 所有病例的等效球镜屈光度控制在±1.00 D。Kamiya等[49]对屈光稳定的圆锥角膜植入ICL后的1年随访结果, 患者的屈光不正明显改善, 无眼部并发症。

2.3.2 有晶体眼屈光镜 (Phakic Refractive Lens, PRL)

Koivula等[44]报道了20眼 (14眼近视、6眼远视) 的2年随访观察, BSCVA≥2行, 无有临床意义的角膜内皮丢失。表明PRL植入有高的安全性及有效性。该研究[45]涉及了53眼 (86±21.2) 个月的随访观察, log MAR UDVA术前 (1.37±0.28) 到术后 (0.14±0.19) (P<0.05) ;log MAR CDVA术前 (0.10±0.18) 到术后 (-0.01±0.09) (P<0.05) ;末次随访角膜内皮丢失6.4%;5眼 (9.4%) p IOL轻度轴偏, 1眼 (1.8%) 因严重轴偏导致p IOL取出;4眼 (7.5%) 青光眼;4眼 (7.5%) 因皮质性白内障导致白内障手术治疗;6眼 (11.3%) 出现无临床症状的前囊下型白内障, 2眼3.8%出现视网膜脱离。

2.4 有晶体眼后房型人工晶体的并发症

2.4.1 白内障

后房型人工晶体植入术后白内障的发生率明显高于前房型人工晶体, 最常见的类型为前囊下型白内障, 可能的原因与手术医师的熟练度有关, 随着手术熟练度的增加, 晶体混浊的发生率从19%下降到0%[50,51]。人工晶体与透明晶体之间的间断接触也会导致晶体混浊的发生。其他可能成为晶体混浊的潜在原因为人工晶体与透明晶体之间的营养缺乏、代谢障碍及慢性亚临床炎症有关。目前最新的hole ICL的中央的孔状设计调节房水的流动, 为透明晶体提供充足的营养。植入术后小心使用毛果芸香碱眼液, 避免过多使用皮质类固醇眼液, 被认为能够避免引起白内障。Portaliou等[52]报道了143眼超高度近视PRL植入术后6年随访, 并发症主要包括3眼的晶体前囊下损害, 14眼的短暂性高眼压, 1眼色素播散, 1眼PRL轴偏, 无明显症状的白内障发生。

2.4.2 角膜内皮细胞丢失

后房型人工晶体引起角膜内皮丢失的直接原因手术操作的损害, 主要与手术过程中粘弹剂的使用不充分有关。Fernandes等[50]报道2592眼植入ICL术后潜在并发症的Meta分析, 术后2年角膜内皮细胞丢失9.9%, 术后4年角膜内皮细胞丢失3.7%。术后1~2年丢失最明显, 此后, 渐趋稳定或丢失缓慢。

2.4.3 炫光、光晕

Maroccos等[53]报道了ICL植入术后较前房型人工晶体植入术后有更明显的炫光、光晕。数个文献报道炫光的发生与ICL轴偏>1.0 mm有关。Koivula等[44]也报道了25位植入PRL的2位患者有严重的炫光症状。为避免炫光的发生, 瞳孔直径≥6.0 mm不应植入PRL。虽然, 大泡性角膜病变、慢性炎症、视网膜脱离的发生率低, 但也应引起足够重视。

3 小结