代谢疾病糖尿病基因工程

1糖尿病hissymbolhasbeenusedtorepresentdiabetessinceMarch2006糖尿病（diabetesmellitus)古称消渴病，是由多种病因引起的代谢紊乱疾病，特点是慢性高血糖，伴有胰岛素分泌不足和/或作用障碍，导致碳水化合物、脂肪、蛋白质代谢紊乱，造成多种器官的慢性损伤、功能障碍衰竭。临床表现：“三多一少”：多尿、多饮、多食、消瘦2糖尿病症状多尿：机体试图清除尿中过多的葡萄糖，从而用水来进行urineFrequentUrination口渴，饮水量增多

Excessivethirst疲劳：因为葡萄糖没有被转化成能量Fatigue体重减轻：Lossofweight酮症食欲增加Increasedappetite视力模糊：BlurredvisionExcessiveThirst免疫力降低，易感染，感染后难以痊愈3糖尿病的诊断标准诊断条件静脉(全血)毛细血管静脉(血浆)糖尿病空腹≥6.1≥6.1≥7.0

服糖后2小时≥10.0≥11.1≥11.1糖耐量受损空腹<6.1

<6.1

<7.0

服糖后2小时6.7～10.07.8～11.17.8～11.1空腹血糖受损空腹5.6～6.1

5.6～6.1

6.1～7.0

服糖后2小时<6.7

<7.8

<7.84糖尿病发病率567Insulinisproducedbythepancreasandactsasakey.Itattachestoinsulinreceptorsonyourbloodcellsandletsyourbloodcellsknowitistimetoopenupandlettheglucosein胰岛素的作用8促进肝脏、脂肪、肌肉等靶组织的糖原与脂肪的储存glycogen

synthesisglycolysis9糖尿病的分型Type

1diabetes胰岛素依赖型糖尿病:

resultsfromthebody‘sfailuretoproduceinsulin,andpresentlyrequiresthepersontoinjectinsulin.Type

2diabetes非胰岛素依赖型糖尿病:

resultsfrom

insulinresistance,aconditioninwhichcellsfailtouseinsulinproperly,sometimescombinedwithanabsoluteinsulindeficiency.Gestationaldiabetes:

妊娠糖尿病10Type

1diabetes发病率低，仅占糖尿病患者的5%年龄主要是幼年及青少年，较瘦小

患者胰岛B细胞由于病毒、自身免疫等原因遭到破坏，引起胰岛素完全不分泌或分泌胰岛素量不足，使得机体细胞无法利用葡萄糖治疗需要每日注射胰岛素1112Type

2diabetes在糖尿病患者中，2型糖尿病所占的比例约为95%2型糖尿病多见于中、老年人，其胰岛素的分泌量并不低，甚至还偏高，临床表现为机体对胰岛素不够敏感，即胰岛素抵抗(InsulinResistance，IR)。胰岛素抵抗是指胰岛素作用的靶器官对胰岛素作用的敏感性下降，即正常剂量的胰岛素产生低于正常生物学效应的一种状态IR是1型与2型糖尿病的重要区别1314Whenthecellsbecomeinsulinresistant,theydon'tlettheglucosein.Thenthecellsbecomestarvedforenergyandyourbloodsystembecomestoofullofsugar并发症-糖尿病足15糖尿病足是指因糖尿病神经病变，未梢神经感觉障碍及植物神经损害，下肢血管病变——动脉硬化引起周围小动脉闭塞症，或皮肤微血管病变以及细菌感染所导致的足部疼病、足部溃疡及足坏疽等病变糖尿病的药物治疗I型糖尿病---定期注射胰岛素或新型的胰岛素吸入剂II型糖尿病----口服药物

磺酰脲类

双胍类a-葡萄糖苷酶抑制剂

胰岛素增敏剂

血糖调节剂16一注射用普通胰岛素多由猪、牛胰腺提得。其结构有种属差异，虽不直接妨碍在人体发挥作用，但可成为抗原，引起过敏反应。目前可通过重组DNA技术利用大肠杆菌合成Ins，还可将猪Insβ链第30位的丙氨酸用苏氨酸替代而获得人Ins。17药理作用降低血糖:•加速葡萄糖的氧化和酵解•促进糖原的合成和贮存•抑制糖原分解和异生。能促进脂肪合成并抑制其分解，减少游离脂肪酸和酮体的生成，增加脂肪酸和葡萄糖的转运，使其利用增加增加氨基酸的转运和核酸、蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解。18临床应用I型糖尿病。II型糖尿病经饮食控制或用口服降血糖药未能控制者糖尿病发生各种急性或严重并发症者,如酮症酸中毒及非酮症性高渗性昏迷。合并重度感染、消耗性疾病、高热、妊娠、创伤以及手术的各型糖尿病。细胞内缺钾者，Ins与葡萄糖同用可促使钾内流。19不良反应•1.过敏反应可用其它种属动物的胰岛素代替，高纯度制剂或人Ins更好。•2.低血糖症为胰岛素过量所致，严重者引起昏迷、惊厥及休克，甚至脑损伤及死亡。•3.胰岛素抵抗可分两型:(1)急性型:并发感染创伤、手术、情绪激动等所致应激状态时血中拮抗Ins作用之物质增多(2)慢性型:临床指每日需用Ins2OOu以上，且无并发症的糖尿病人。•4.脂肪萎缩见于注射部位，女性多于男性20吸入型胰岛素InhaledInsulin最具革命性的产品，已获FDA批准21TheFDAapprovedthefirstinhaledversionofinsulincalledExuberafromPfizerInc.inJanuary2006胰岛素增敏剂胰岛B细胞功能受损与胰岛素抵抗是临床糖尿病的难题•噻唑烷酮类化合物（thiazolidinediones）是一类新型的胰岛素增敏剂，能改善B细胞功能，显著改善胰岛素抵抗及相关代谢紊乱，对2型糖尿病及其心血管并发症均有明显疗效。•临床上常用的包括罗格列酮、吡格列酮、曲格列酮、环格列酮、恩格列酮等22作用机制该类药物改善胰岛素抵抗及降糖的机制与竞争性激活过氧化物酶增殖体受体γ(peroxisomalproliferatoractivatedreceptorγ,PPARγ)，调节胰岛素反应性基因的转录有关。临床应用

主要用于治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病不良反应

该类药物具有良好的安全性和耐受性，低血糖发生率低。副作用主要有嗜睡、肌肉和骨骼痛、头痛、消化道症状等。值得注意的是该类药物中的曲格列酮对极少数高敏人群具有明显的肝毒性，可引起肝功能衰竭甚至死亡23甲苯磺丁脲甲磺丁脲（甲糖宁)是在磺胺类基础上发展而来，与氯磺丙脲同属第一代磺酰脲类降糖药。若在苯环上接一带芳香环的碳酰胺即成为第二代磺酰脲类如格列本脲(优降糖)及格列吡嗪(吡磺环已脲)，作用可加强数十至上百倍。若在磺酰脲的尿素部分加一个二环杂环，则不仅降血糖，且能改变血小板功能，对糖尿病人容易凝血和有血管栓塞倾向的问题可能有益，此即第三代，代表药有格列齐特(达美康)。24•降血糖作用该类药降低正常人血糖，对胰岛功能尚存的病人有效，而对I型或严重糖尿病病人及切除胰腺之动物则无作用。•对水排泄的影响促进ADH分泌和增强其作用而有抗利尿作用，可用于尿崩症。•对凝血功能的影响为第三代磺酰脲类的特点。能使血小板粘附力减弱，代谢旺盛的血小板数减少，刺激纤溶酶原的合成25三、双胍类

国内常用的有甲福明(metformin，二甲双胍)、苯乙福明(phenformine,苯乙双胍)。糖尿病人用之血糖可较明显降低，但对正常人血糖无明显影响。其作用机制可能是促进脂肪组织摄取葡萄糖，降低葡萄糖等在肠的吸收及糖原异生，抑制胰高血糖素释放等。主要用于轻症糖尿病患者，尤适用于肥胖者，单用饮食控制无效者26阿卡波糖(acarbose）α-葡萄糖甙酶抑制剂机制：在小肠上皮刷状缘与碳水化合物竞争水解碳水化合物的糖苷水解酶（glycoside-hydrolase)，从而减慢水解及产生葡萄糖的速度并延缓葡萄糖的吸收27瑞格列奈(Repaglinide)

餐时血糖调节剂作用机制：与胰岛β细胞膜上的特异性受体结合来促进胰岛细胞膜上ATP敏感性K+通道关闭，抑制K+从β细胞外流，使细胞膜去极化，开放电压依赖的Ca2+通道，使细胞外Ca2+进入胞内，促进储存的胰岛素分泌。28胰高血糖素样肽胰高血糖素样肽-1(GLP-1)Glucagonlikepeptide依克那肽（exenatide）29“胃肠-胰岛轴”胃肠内分泌细胞产生的肠促胰岛素类物质，可以引起引起血糖依赖性的胰岛素分泌增加，抑制胰高血糖素的分泌，从而降低血糖醋酸普兰林肽(pramlintideacetate)胰淀粉样多肽类似物–淀粉不溶素Amylin普兰林肽可以延缓葡萄糖的吸收，抑制胰高血糖素的分泌，减少肝糖生成和释放，因而具有降低糖尿病患者体内血糖波动频率和波动幅度，改善总体血糖控制的作用。--第二个批准用于I型糖尿病的药物30Amylin：37-residuepeptidehormonesecretedbypancreaticβ-cellsatthesametimeasinsulin(inaroughly1:100amylin:insulinratio)糖尿病药物筛选实验性糖尿病模型胰腺切除糖尿病模型，切除75%-90%胰化学性糖尿病---用四氧嘧啶或链佐霉素注射破坏胰岛I型：大剂量注射化学毒剂，广泛破坏胰岛II型：小剂量注射化学毒剂，配以高糖高脂饲料免疫性糖尿病：注射抗胰岛素血清，导致胰岛素缺乏312.自发性糖尿病模型1型DM自发性动物模型：包括BB（BioBreeding）鼠、db(diabetes)鼠和NOD(nonobesiwdiabetes)鼠等2型DM自发性动物模型：中国地鼠(Chinesehamster)，GK(CotoKakisakiWistarrats)大鼠和NSY鼠(NagoyaShibataYasuda)。肥胖Zucker大鼠(obeseZuckerrat)则是研究2型DM伴高血压的理想的动物模型3.

转基因模型32血糖测定方法葡萄糖氧化酶法（4-AA-酚显色法）己糖激酶法邻甲苯胺法33调血脂药与抗动脉粥样硬化药34第一节调血脂药1.脂蛋白系统血脂即血浆中所含的脂类。脂蛋白：乳糜微粒（CM）极低度脂蛋白（VLDL）中密度脂蛋白（IDL）低密度脂蛋白（LDL）高密度脂蛋白（HDL)35

血浆中所含的脂类胆固醇（Ch）胆固醇酯（CE）三酰甘油（TG）磷脂（PL）＋载脂蛋白（apo）脂蛋白系统（LPs）血浆总胆固醇TC36二、血浆脂质代谢紊乱：极低密度脂蛋白（VLDL）低密度脂蛋白（LDL）中间密度脂蛋白（IDL）浓度＞正常浓度高密度脂蛋白（HDL）浓度<正常血脂代谢紊乱37三、高脂血症：主要是指血浆中CM（乳糜微粒）、VLDL和LDL高于正常值，1970年世界卫生组织将其分为六型。通常Ⅱ~Ⅳ型均能引起动脉粥样硬化。38动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）

主要表现为受累动脉内膜脂质沉积，单核细胞和淋巴细胞浸润及血管平滑肌细胞增生等，形成泡沫细胞、脂纹和纤维斑块，引起血管壁硬化、管腔狭窄和血栓形成，从而导致冠心病、脑血管病和周围血管病。AS的治疗：早期或轻症患者多采用饮食疗法，低胆固醇和低动物脂肪食物，限制热量的摄入，并辅以体力劳动和体育锻炼；上述疗法无效或较重患者可应用药物、介入疗法、外科手术或基因治疗等手段。具有抗AS作用的药物统称为抗动脉粥样硬化药（antiatheroscleroticdrugs）。3940一、主要降低TC和LDL的药物(一)他汀类，HMG－CoA还原酶抑制剂羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶是内源性Ch合成的关键步骤,抑制HMG－COA还原酶则减少内源性Ch合成。是目前治疗高胆固醇血症的新型药物洛伐他汀（lovastatin）辛伐他汀（simvastatin）普伐他汀（pravastatin）氟伐他汀（fluvastatin）阿伐他汀（atorvastatin）洛伐他汀作用机制1.调血脂作用他汀类与HMG-CoA的化学结构相似，且和HMG-CoA还原酶的亲和力高出HMG-CoA数千倍，对该酶发生竞争性的抑制作用，抑制胆固醇合成。本药对肝脏有高度的选择性，口服后能剂量依赖性地降低血浆TC和LDL-C水平，大剂量时可降低血浆TG水平和略升高HDL-C水平，久用可促使动AS斑块消退，减轻冠状动脉狭窄的程度。2．对血管平滑肌的作用Lovastatin能抑制血管平滑肌细胞的增殖、迁移和减少胶原纤维的合成，有助于抗动脉粥样硬化41影响胆固醇吸收和转化的药物胆固醇在体内代谢的主要去路是在肝脏内转化为胆汁酸，其中约95%可被重吸收形成肝肠循环。本类药物作为阴离子交换树脂，口服后不被消化道吸收，在肠道内与氯离子和胆汁酸进行离子交换，形成胆汁酸螯合物，从而阻断胆汁酸的重吸收，间接降低血浆和肝脏中胆固醇的含量，常用药物有

考来烯胺和考来替泊（二）胆汁酸结合树脂类药42

Colestyramine（消胆胺、降脂树脂1号）为碱性阴离子交换树脂，不溶于水，1960年被发现并成功地用于高脂蛋白血症的治疗。

Colestyramine口服后，在肠道内不被吸收，以三甲苯甲铵基发挥离子交换作用。与胆汁酸结合后，阻断胆汁酸的肝肠循环，并增加其在肠道的排泄。可解除胆汁酸对肝细胞微粒体α-羟化酶的抑制，加速胆固醇转化为胆汁酸。因肠道吸收外源性胆固醇必须要有胆汁酸，故其与胆汁酸络合后，也影响了外源性胆固醇的吸收。以上作用均可使血浆和肝脏中胆固醇水平降低。考来烯胺（colestyramine）4344CH7-а-

羟化酶肝..胆汁酸肠道

重吸收.负反馈考来烯胺

肠道

络合物排出体外胆汁酸重吸收

胆汁酸

7-а-羟化酶活性CH转化成胆汁酸肝CH

肠胆汁酸CH吸收Colestyramine是目前最安全的降胆固醇药物。本药主要治疗Ⅱa型高脂蛋白血症，选择用于家族性高胆固醇血症或多因素的高胆固醇血症，降低冠状动脉粥样硬化和心肌梗死的危险性。可与烟酸或HMG-CoA还原酶抑制剂合用，本药对纯合子家族性高脂血症无效。同类药物考来替泊（colesipol），又称降胆宁、降脂树脂Ⅱ号。作用、临床应用同colestyramine。【临床应用】45

常见：恶心、腹部不适、便秘及碱性磷酸酶和氨基转移酶活性暂时增高。干扰脂溶性维生素（如维生素A、D、K）、叶酸及铁、镁、锌的吸收。大剂量可产生脂肪痢、骨质疏松和增加出血的倾向。久用可引起高氯性酸血症。【不良反应】46（三）酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶抑制药

甲亚油酰胺（melinamide）抑制酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶（ACAT)阻滞细胞内胆固醇向胆固醇酯的转化，减少外源性胆固醇的吸收，阻滞胆固醇在肝形成VLDL，并且阻滞外周组织胆固醇酯的蓄积和泡沫细胞的形成，有利于胆固醇的逆化转运，使血浆及组织胆固醇降低。适用于Ⅱ型高脂蛋白血症抑制ACAT可发挥调血脂和抗动脉粥样硬化的效应47二、主要降低TG及VLDL的药物

（一）贝特类(fibrates，苯氧芳酸衍生物）目前常用的贝特类：吉非贝齐（gemfibrazil）苯扎贝特（benzafibrate）非诺贝特（fenofibrate）

（二）烟酸

（三）降低LP（a）的药物48(一)贝特类【药理作用】贝特类既有调血脂作用也有非调脂作用。能降低血浆TG、VLDL－C、TC、LDL－C；能升高HDL－C。但是各种贝特类的作用强度不同，吉非罗齐、非诺贝特和苯扎贝特较强非调脂作用有抗凝血、抗血栓和抗炎性作用等，共同发挥抗动脉粥样硬化的效应。49临床应用与不良反应临床应用：用于原发性高TG血症对Ill型高脂蛋白血症和混合型高脂蛋白血症有较好的疗效亦可用于2型糖尿病的高脂蛋白血症。不良反应主要为消化道反应，如食欲不振、恶心、腹胀等其次为乏力、头痛、失眠、皮疹、阳痿等。50烟酸（nicotinicacid）维生素B3

烟酸为维生素B族之一，大剂量烟酸能降低血清TG，预防实验性动脉粥样硬化，并证明其抗动脉粥样硬化作用与在体内转化烟酚胺的作用无关；烟酸降低血浆TG和VLDL，服后1～4h生效。降低LDL作用慢而弱，用药5～7日生效，3～5周达Emax

与胆汁酸结合树脂伍用，作用增强，升高血浆HDL最近认为烟酸是少有的降低LP(a)的药物51烟酸（nicotinicacid）

除家族性脂蛋白脂酶缺乏者外，可用于各种类型的高脂蛋白血症，降低高VLDL和LDL。对于有严重高甘油三酯兼有V型高脂蛋白血症病人，烟酸是首选药物。长期应用显著降低非致死性心肌梗塞发生率，但不减少总死亡率。烟酸治疗开始时，因烟酸扩张血管常致面红和皮肤瘙痒。52阿昔莫司（acipimox）

•作用类似烟酸，可使血浆TG明显降低，HDL2升高•除用于Ⅱb、Ⅲ和Ⅳ型高脂血症外，也适用高LP•（a）血症及2型糖尿病伴有高脂血症患者。5354三、降低Lp（a）的药物

脂蛋白（a）(Lp（a）)

是血浆中一种特殊的脂蛋白，其理化性质和组成与LDL有很大的共同性流行病学调查证明，血浆LP（a）升高是动脉粥样硬化的独立危险因素，也是PTCA后再狭窄的危险因素降低血浆LP（a）水平，已经成为防治AS研究的热点。55

第二节抗氧化剂

氧自由基（oxygenfreeradical）在动脉粥样硬化的发生和发展中发挥重要作用。已经证明Ox-LDL影响动脉粥样硬化病变发生和发展的多个过程，LP（a）和VLDL也可被氧化增强致动脉粥样硬化作用；具抗动脉粥样硬化效应的HDL也可被氧化,转化为致动脉粥样硬化因素。因此，防止氧自由基脂蛋白的氧化修饰，已成为阻止动脉粥样硬化发生和发展的重要措施。5657普罗布考（丙丁酚）

为疏水性抗氧化剂，抗氧化作用强(为vitE的5-6倍)，进人体内分布于各脂蛋白，本身被氧化为普罗布考自由基，阻断脂质过氧化，减少脂质过氧化物的产生，减缓动脉粥样硬化病变的一系列过程。能抑制HMG－COA还原酶，使Ch合成减少２５％并能增加LDL的清除，血浆LDL－C水平降低

１０－１５％，HDL-C降低30%，.对VLDL、TG影响较少提高HDL数量和活性，增加HDL的转运效率，使Ch逆转运清除加快。58

【作用机制】

普罗布考的抗动脉粥样硬化作用可能是抗氧化和调血脂作用的综合结果。1．抗氧化作用抑制OX－LDL的生成及其引起的一系列病变过程2．调血脂作用

3．对动脉粥