攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]呼吸是一種節(jié)律運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)階段研究認(rèn)為呼吸節(jié)律是通過呼吸中樞呼吸神經(jīng)細(xì)胞群的產(chǎn)生，參與呼吸節(jié)律的調(diào)節(jié)與改善，共同實(shí)現(xiàn)機(jī)體的正常呼吸運(yùn)動(dòng)。由于器官損傷如心肺衰竭、氣管堵塞、氣胸、腦壓過高對(duì)二氧化碳敏感度降低等多種可能原因，呼吸節(jié)律受到破壞，出現(xiàn)淺而快呼吸、過深過慢呼吸、呼吸暫停、潮式呼吸、嘆息樣呼吸等，會(huì)導(dǎo)致呼吸性酸中毒、堿中毒、呼吸停止死亡等嚴(yán)重后果。傳統(tǒng)的治療方法中，作用的靶點(diǎn)主要是延髓呼吸中樞、大腦皮層、主動(dòng)脈體和頸動(dòng)脈外周化學(xué)感受器，以及膈肌。
[0003]延髓是生命中樞，調(diào)節(jié)控制機(jī)體的心搏、血壓、呼吸和消化等重要功能，此部分的受損或受壓會(huì)危及生命，因此針對(duì)此靶點(diǎn)的藥物使用必須嚴(yán)格掌握劑量，過量往往會(huì)引起驚厥、中樞抑制、昏迷甚至死亡。皮層作為調(diào)節(jié)呼吸的靶點(diǎn)往往引起中樞興奮癥狀、失眠，大量中毒可致驚厥。中樞興奮藥物作用于以上靶點(diǎn)，主要用于對(duì)抗中樞抑制藥中毒或某些傳染病引起的中樞性呼吸衰竭。他們的選擇性一般都不高，安全范圍小，興奮呼吸中樞的劑量與致驚厥劑量之間的距離小。主動(dòng)脈體和頸動(dòng)脈外周化學(xué)感受器只有根據(jù)大腦CO2濃度變化才能夠更為精確地調(diào)節(jié)呼吸。膈肌起搏器的作用是興奮膈神經(jīng)，促進(jìn)膈肌收縮，加快呼吸，促進(jìn)肺泡二氧化碳排出。但是，有部分呼吸疾病并不是由于呼吸衰竭引起，如呼吸中樞過度興奮導(dǎo)致呼吸短促導(dǎo)致的呼吸性堿中毒，還有嘆息樣呼吸(表現(xiàn)為在一般正常呼吸節(jié)律中插入I次深大呼吸并常伴有嘆息聲的呼吸)，都不在膈肌起搏器的治療范圍之內(nèi)。此外，持續(xù)刺激膈神經(jīng)可導(dǎo)致膈肌疲勞，長久之后呼吸通氣量減少，仍然會(huì)造成呼吸通氣不足，對(duì)于之前的癥狀改善效果不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用，該調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于與丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用，可有效地減緩呼吸頻率，使得呼吸更為均勻；可有效改善潮式呼吸、嘆息樣呼吸等呼吸節(jié)律不穩(wěn)等相關(guān)疾病，可控制機(jī)體平穩(wěn)攝入氧氣適量不至于氧氣過多二氧化碳過少，保證呼吸中樞始終興奮，提前預(yù)防以避免呼吸暫停現(xiàn)象，安全可靠。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于與丘腦前核中Y -氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用。
[0006]優(yōu)選地，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于興奮所述丘腦前核中谷氨酸能神經(jīng)元。
[0007]優(yōu)選地，所述編碼光敏感離子通道蛋白基因?yàn)榫幋aChR2的基因或編碼與ChR2具有相同功能的基因。更優(yōu)選地，所述編碼與ChR2具有相同功能的基因?yàn)榫幋aChR2-310的基因、編碼Chop2的基因或編碼Chop2-310的基因。
[0008]優(yōu)選地，所述攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維表面表達(dá)ChR2。
[0009]優(yōu)選地，所述ChR2受到20HZ頻率的藍(lán)光刺激時(shí)興奮Y -氨基丁酸能神經(jīng)纖維釋放Y-氨基丁酸神經(jīng)遞質(zhì)，所述Y-氨基丁酸神經(jīng)遞質(zhì)作用于所述丘腦前核中谷氨酸能神經(jīng)元上的Y -氨基丁酸受體，使谷氨酸能神經(jīng)元在暫短的抑制之后產(chǎn)生興奮反應(yīng)。
[0010]優(yōu)選地，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物通過注射的方式進(jìn)入哺乳動(dòng)物的丘腦前核中與所述Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用。
[0011]優(yōu)選地，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于減緩哺乳動(dòng)物的呼吸節(jié)律。
[0012]優(yōu)選地，所述表達(dá)載體為質(zhì)粒、病毒載體或非病毒載體。
[0013]優(yōu)選地，所述病毒載體為慢病毒載體，選自人體免疫缺損病毒、乳多空病毒、腺病毒、牛痘病毒、腺相關(guān)病毒、皰疫病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒中的一種或幾種。
[0014]優(yōu)選地，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物由具有光敏感離子通道蛋白和攜帶所述光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體中的一種或幾種與藥用載體組成
[0015]優(yōu)選地,所述藥用載體為水性溶劑、非水性溶劑、懸液或乳劑。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供了攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用，具有以下有益效果:
[0017]該調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于與丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用，可有效地減緩呼吸頻率，使得呼吸更為均勻；可有效改善潮式呼吸、嘆息樣呼吸等呼吸節(jié)律不穩(wěn)等相關(guān)疾病，可控制機(jī)體平穩(wěn)攝入氧氣適量不至于氧氣過多二氧化碳過少，保證呼吸中樞始終興奮，提前預(yù)防以避免呼吸暫?，F(xiàn)象，安全可靠。
【附圖說明】
[0018]圖1為Vgat轉(zhuǎn)基因小鼠腦片的熒光顯微鏡圖。
[0019]圖2為在Vgat轉(zhuǎn)基因小鼠給予藍(lán)光刺激后測(cè)定的呼吸頻率示意圖。
[0020]圖3為Vgat轉(zhuǎn)基因小鼠呼吸頻率與藍(lán)光刺激的關(guān)系示意圖。
[0021]圖4為Vgat轉(zhuǎn)基因小鼠呼吸頻率與藍(lán)光刺激的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例提供了攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用，所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于與丘腦前核中Y -氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用。
[0024]所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于興奮所述丘腦前核中谷氨酸能神經(jīng)元。
[0025]所述編碼光敏感離子通道蛋白基因?yàn)榫幋aChR2的基因或編碼與ChR2具有相同功能的基因。所述編碼與ChR2具有相同功能的基因?yàn)榫幋aChR2-310的基因、編碼Chop2的基因或編碼Chop2-310的基因。
[0026]所述攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維表面表達(dá)ChR2。
[0027]所述ChR2受到20HZ頻率的藍(lán)光刺激時(shí)興奮Y -氨基丁酸能神經(jīng)纖維釋放Y _氨基丁酸神經(jīng)遞質(zhì)，所述Y-氨基丁酸神經(jīng)遞質(zhì)作用于所述丘腦前核中谷氨酸能神經(jīng)元上的Y -氨基丁酸受體，使谷氨酸能神經(jīng)元在暫短的抑制之后產(chǎn)生興奮反應(yīng)。
[0028]所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物通過注射的方式進(jìn)入哺乳動(dòng)物的丘腦前核中與所述Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用。
[0029]所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于減緩哺乳動(dòng)物的呼吸節(jié)律。
[0030]所述表達(dá)載體為質(zhì)粒、病毒載體或非病毒載體。
[0031]所述病毒載體為慢病毒載體，選自人體免疫缺損病毒、乳多空病毒、腺病毒、牛痘病毒、腺相關(guān)病毒、皰疫病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒中的一種或幾種。
[0032]所述調(diào)控呼吸節(jié)律藥物由具有光敏感離子通道蛋白和攜帶所述光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體中的一種或幾種與藥用載體組成。
[0033]所述藥用載體為水性溶劑、非水性溶劑、懸液或乳劑。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供了攜帶編碼光敏感離子通道蛋白基因的表達(dá)載體在制備調(diào)控呼吸節(jié)律藥物中的應(yīng)用:該調(diào)控呼吸節(jié)律藥物用于與丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維作用，可有效地減緩呼吸頻率，使得呼吸更為均勻；可有效改善潮式呼吸、嘆息樣呼吸等呼吸節(jié)律不穩(wěn)等相關(guān)疾病，可控制機(jī)體平穩(wěn)攝入氧氣適量不至于氧氣過多二氧化碳過少，保證呼吸中樞始終興奮，提前預(yù)防以避免呼吸暫?，F(xiàn)象，安全可靠。
[0035]光遺傳學(xué)刺激實(shí)驗(yàn)
[0036]一種實(shí)時(shí)檢測(cè)氧分壓，并根據(jù)檢測(cè)到的氧分壓發(fā)射對(duì)應(yīng)藍(lán)光刺激丘腦前核中Y-氨基丁酸能神經(jīng)纖維，包括:
[0037]步驟S110，通過紅光和紅外光交替照射哺乳動(dòng)物表面分別獲取被哺乳動(dòng)物組織吸收后的紅光的反射光信號(hào)和紅外光的反射光信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)中，光通過組織和血管時(shí)，非動(dòng)脈成份(如皮膚、肌肉、骨骼、靜脈血等)吸收光信號(hào)是恒定的，經(jīng)過光電接收器后得到直流分量DC ;動(dòng)脈成分(如動(dòng)脈血)對(duì)光信號(hào)的吸收是隨著脈搏搏動(dòng)作周期性變化，經(jīng)過光電接收器后得到交流分量AC。血液中的血紅蛋白對(duì)紅光和藍(lán)光有不同的吸收率，所述血紅蛋白包括氧合血紅蛋白HbO2和還原血紅蛋白Hb，氧合血紅蛋白HbO2對(duì)660nm紅光吸收量較少，對(duì)940nm紅外光吸收量較多；還原血紅蛋白Hb則對(duì)660nm紅光吸收量較多，對(duì)940nm紅外光吸收量較少。因此交替發(fā)射紅光和紅外光，可以獲得紅光的反射光直流信號(hào)和交流信號(hào)，同時(shí)可以獲得紅外光的反射光直流信號(hào)和交流信號(hào)，并且由于血紅蛋白對(duì)紅光和藍(lán)光的吸收率不同，所以獲取得到的所述紅光的交流分量是主要是被還原血紅蛋白Hb吸收后的反射光，獲取得到的所述紅外光的交流分量是主要是被氧合血紅蛋白HbO2吸收后的反射光。
[0038]步驟S120，根據(jù)獲取到的所述紅光的反射光信號(hào)和所述紅外光的反射光信號(hào)計(jì)算血氧飽和度，根據(jù)計(jì)算得到的所述血氧飽和度計(jì)算氧分壓。在計(jì)算血氧飽和度之前，需要對(duì)獲取到的所述紅光的反射光信號(hào)和所述紅外光的反射光信號(hào)進(jìn)行處理。具體實(shí)現(xiàn)中，首先通過光電轉(zhuǎn)換器將獲取到的所述紅光的反射光信號(hào)和所述紅外光的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)化為紅光的電流信號(hào)和紅外光的電流信號(hào)，然后通過電流電壓轉(zhuǎn)化電路將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成紅光的電壓信號(hào)和紅外光的電壓信號(hào)，并對(duì)所述紅光的電壓信號(hào)和紅外光的電壓信號(hào)進(jìn)行過濾放大處理，最后通過AD轉(zhuǎn)換電路將所述紅光的電壓信號(hào)和所述紅外光的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為紅光的數(shù)字電壓信號(hào)和紅外光的數(shù)字電壓信號(hào)，同時(shí)通過交直流分離電路將其處理為紅光和紅外光的直流分量和交流分量。所述紅光的數(shù)字電壓信號(hào)包括紅光的直流分量Vrdc和交流信號(hào)Vrac，所述紅外光的數(shù)字電壓信號(hào)包括紅外光的直流分量Virdc和交流信號(hào)Virac0
[0039]根據(jù)轉(zhuǎn)化得到的所述紅光的數(shù)字電壓信號(hào)和所述紅外光的數(shù)字電壓信號(hào)計(jì)算所述血氧飽和度。具體實(shí)現(xiàn)中，紅光的光強(qiáng)在哺乳動(dòng)物組織中吸收率可以表示為交流信號(hào)Vrac與直流分量Vrdc的比值，紅外