光生物医学BP_chapter3

第三章人类基因组学基因组指一个生命体的全套遗传物质。

从基因组整体层次上研究各生物种群基因组的结构和功能及相互关系的科学即基因组学。

基因组学的研究内容包括三个基本方面，即结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。

人类基因组计划(HGP)是20世纪90年代初开始，由世界多个国家参与合作的研究人类基因组的重大科研项目。

其基本目标是测定人类基因组的全部DNA序列，从而为阐明人类全部基因的结构和功能，解码生命奥秘奠定基础。

人类基因组计划的成果体现在人类基因组遗传图，物理图和序列图的完成，而基因图的完成还有待大量的工作。

后基因组计划(PGP)是在HGP的人类结构基因组学成果基础上的进一步探索计划，将主要探讨基因组的功能，即功能基因组学研究。

由此派生了蛋白质组学，疾病基因组学，药物基因组学，环境基因组学等分支研究领域，同时也促进了比较基因组学的展开。

后基因组计划研究的进展，促进了生命科学的变革，可以预见会对医学、药学和相关产业产生重大影响。

HGP的成就加速了基因定位研究的进展，也提高了基因克隆研究的效率。

基因的定位与克隆是完成人类的基因图，进而解码每一个基因的结构和功能的基本研究手段。

一、基本纲要1.掌握基因组，基因组学，结构基因组学，功能基因组学，比较基因组学，基因组医学，后基因组医学的概念。

2.熟悉人类基因组计划(HGP)的历史，HGP的基本目标；了解遗传图，物理图，序列图，基因图的概念和构建各种图的方法原理。

3.了解RF1P,STR和SNP三代DNA遗传标记的特点。

4.熟悉后基因组计划(PGP)的各个研究领域即功能基因组学、蛋白质组学、疾病基因组学、药物基因组学，比较基因组学、生物信息学等的概念和意义。

5.了解基因定位的各种方法的原理。

6.了解基因克隆的三种研究策略。

7.了解全基因组扫描的策略和方法。

8.熟悉基因组医学与遗传病研究的关系。

9.熟悉基因组医学与个体化治疗的关系。

二、习题（一）选择题（A型选择题）1.人类基因组计划仍未完成的基因组图为OA.遗传图B.物理图C.序列图D.连锁图E.基因图2.下列不属于基因组学分支学科的是oA.基因组文库B.环境基因组学C.疾病基因组学D.药物基因组学E.比较基因组学3.HGP的任务是oA.构建遗传图B.物理图C.确定DNA序列D.定位基因E.以上都是4.HGP是美国科学家在年率先提出的。

光生物调节在糖尿病中的应用研究进展（完整版）光生物调节（photobiomodulation，PBM）是将细胞或组织暴露于低水平激光或发光二极管，诱导细胞内的光化学反应来调节细胞活性的治疗方法[1]。

可见的红色和近红外光将非热能和光子能量传递到组织和细胞，在暴露部位产生不显著的温度变化[2]。

目前研究最广泛临床应用最多的PBM疗法是低强度激光治疗（low leval light therapy，LLLT）其他还有发光二极管（light-emitting diode，LED）和碳光子等。

PBM在临床中有许多应用，如减轻疼痛、增加循环血量及促进组织修复[3]等。

本综述主要总结PBM在糖尿病中的应用，提高内分泌科医师对PBM的认识，进一步推广PBM在临床中治疗糖尿病及其并发症的应用。

一、PBM与炎症胰岛素抵抗和2型糖尿病（T2DM）的发病机制与全身性炎症密切相关，炎症信号通过激活Toll样受体（Toll like receptor，TLR）和肿瘤坏死因子受体（tumor necrosis factor receptor，TNFR）直接干扰胰岛素受体功能，抑制细胞内胰岛素信号传导[4,5]，有效调控炎症信号传导通路在代谢综合征的管理及治疗中具有重要意义。

PBM通过调控促炎因子和抗炎因子发挥作用，可升高促炎细胞因子如TNF-α、白细胞介素（interleukin，IL）-1b及抗炎细胞因子（IL-10）的水平（P<0.05）[6]，LLLT也可降低TNF-α、IL-1b水平[7,8]。

有文献报道高脂高热量饮食8周后的小鼠，照射组在4周内，用843 nm的发光二极管（5.7 J/cm2，每期19 mW/cm2）进行6次照射，结果显示：未照射组炎症面积几乎是照射组的5倍（P<0.001）[9]。

实验证明低水平的光照比高水平的抗炎效果更好，具有50 mW的LLLT相比于100 mW在调节炎症介质（IL-1b、-6）和炎性细胞（巨噬细胞和中性粒细胞）上更有效[10]。

Unit3.Biochemistry and Human DevelopmentBiochemistry is the application of chemistry to the study of biological processes at the cellular and molecular level. It emerged as a distinct discipline around the beginning of the20th century when scientists combined chemistry, physiology and biology to investigate the chemistry of living systems. In a sense, biochemistry is both a life science and a chemical science. It uses the methods of chemistry, physics; molecular biology and immunology to study the structure and behavior of the complex molecules found in biological material andthe ways those molecules interact to form cells, tissues and whole organism. It covers a broad range of cellular functions from gene transcription to the structure and function of macromolecules.生物化学是在细胞和分子水平上运用化学技术研究生物过程的科学。

在20世纪初，当科学家联合化学,生理学和生物化学研究的生命系统时，开始出现这门独立学科。

国际光能杂志（International Journal of Photoenergy, 2009~2010年SCI影响因子1.494）光生物调节作用专刊征文（/journals/ijp/si/pbm/）光生物调节作用（photobiomodulation, PBM）是一个正在发展的生物医学研究领域。

PBM利用低水平/强度/功率的激光或单色光调节生物功能，但没有不可逆的损伤。

1960年激光发明以来，PBM广泛用于镇痛、消除炎症、加快伤口愈合和毛发生长、预防细胞死亡和组织损伤、改善血液循环然而，PBM在主流医学领域还颇有争议。

尽管有大量的实验室和临床研究，PBM的机理依然不是十分清楚。

其中的关键是PBM依赖于实验对象的初始状态。

Karu(1998)年指出，低功率激光对功能正常的细胞没有PBM，只有功能失调的细胞可以产生PBM。

另外，照射强度和照射时间等照射参数的选择也十分复杂。

因为对实验对象的初始状态和光照剂量没有予以足够的重视，很多作者报道了PBM的负面结果，即使是正面结果也包含相互矛盾的数据。

因此，PBM还需要深入的研究。

尽管现状不容乐观，新的令人兴奋的发现正在不断出现。

本专刊邀请作者将原创性实验或机理研究及其应用的综述投稿。

专刊包括以下内容，但不限于以下内容：* 内稳态与光生物调节作用* 线粒体与与光生物调节作用* 信号转导与光生物调节作用* 低强度激光或单色光* 中等强度激光或单色光* 光生物调节作用治疗* 伤口愈合* 激光针灸投稿前请仔细阅读杂志的作者须知（/journals/ijp/guidelines.html），并采用在线投稿（/）：投稿截止日期：2011年10月15日第一轮审稿日期：2012年1月15日发表日期：2012年4月15日客座主编* 刘承宜广州华南师范大学激光运动医学实验室（liutcy@）客座编辑* Tiina I. Karu Institute of Laser and Information Technologieof Russian Academy of Sciences, Troitsk, Moscow Region, Russia* Rui Duan, Department of Molecular Biology and Genetics, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, USA* Lutz Wilden, Privatpraxis für hochdosierte Low-Level-Lasertherapie, Bad Füssing, GermanyPhotobiomodulation Special Issue of International Journal of Photoenergy (2009~2010 SCI IF 1.494) (/journals/ijp/si/pbm/)Call for PapersPhotobiomodulation is a developing biomedical practice in which a low-level/intensity/power laser or monochromatic light is utilized to modulate biological functions without irreversible damage. It has been widely used to reduce pain and inflammation, accelerate wound healing and hair growth, prevent cell death and tissue damage, and improve blood circulation since the invention of lasers in the 1960s.Photobiomodulation remains controversial in mainstream medicine. Despite many laboratory experiments and clinical trials, the cellular and molecular mechanisms of photobiomodulation continue to be elusive. A main reason is that the initial physiological state of the treatment object is critical for the treatment response. For example, as Karu (1998) has pointed out, there are no effects of low-power laser irradiation on the cell whose redox potential is so that the cell normally functions. In addition, recent studies have shown there has been the complexity of choosing from a large number of illumination parameters, such as wavelength and treatment dosage (power density and irradiation time). Many negative reports are confusing because they do not include the dose response or pay attention to the initial state. Even positive results contain conflicting data. Thus, future studies need to be carried out carefully regarding these factors.In spite of these misleading and confusing publications, new and exciting findings are just beginning. In this special issue, we invite authors to present original research articles, as well as review articles, that study the mechanisms of photobiomodulation and its applications. Potential topics include, but are not limited to:* Homeostasis and photobiomodulation* Mitochondria and photobiomodulation* Signal transduction and photobiomodulation* Low-intensity laser irradiation or monochromatic light* Moderate intensity laser irradiation or monochromatic light* Therapeutic photobiomodulation* Wound healing* Laser acupunctureBefore submission authors should carefully read over the journal's Author Guidelines, which are located at /journals/ijp/guidelines/ . Prospective authors should submit anelectronic copy of their complete manuscript through the journal Manuscript Tracking System at / according to the following timetable:Manuscript Due October 15, 2011First Round of Reviews January 15, 2012Publication Date April 15, 2012Lead Guest Editor* Timon Cheng-Yi Liu, Laboratory of Laser Sports Medicine, South China Normal University, Guangzhou 510631, China (liutcy@)Guest Editors* Tiina I. Karu, Institute on Laser and Information Technologies of Russian Academy of Sciences, Troitsk 142190, Russia* Rui Duan, Department of Molecular Biology and Genetics, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA* Lutz Wilden, Privatpraxis für Hochdosierte Low Level Lasertherapie, Wilden, L. Kuralle 16, 94072 Bad Füssing, Germany。

生物医学光子学biomedical photonics 定义：运用光子学原理和技术，为医学、生物学和生物技术领域中的问题提供解决方案即构成生物医学光子学的研究内容。

生物医学光子学涉及对生物材料的成像、探测和操纵。

在生物学领域，主要研究分子水平的机理，监测分子结构与功能，在医学领域，主要研究生物组织结构与功能，能对生物体以非侵入的方式，实现宏观与微观尺度分子水平的疾病探测、诊断和治疗。

研究内容：生物医学是光子学的一个重要应用领域, 两者的交叉形成了新兴学科“ 生物医学光子学”. 主要研究内容包含: 一是生命系统中产生的光子及其反映的生命过程, 以及这种光子在物学研究、医学诊断与治疗方面的重要应用; 二 是医学光学与光子学基础和技术 , 包括组织光学、光与组织相互作用和组织工程、新颖的光诊断和光医疗技术及其作用机理的研究等. 生物医学光子学目前仅具雏形, 但其发展之快引人注目.新进展：近年来, 在国家自然科学基金、省部级基金以及其他基金项目的资助下, 我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展, 尤其是2000年第152 次主题为 “ 生物医学光子学与医学成像若干前沿问题” 、第217 次主题为“ 生物分子光子学” 的香山会议后, 有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作, 并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室, 并在生物医学光学成像( 如optical coherence tomography, 简称OCT, 光声光谱成像, 双光子激发荧光成像, 二次谐波成像, 光学层析成像等) 、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学( 包括成像与分析) 、生物医学光谱、X 射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT 光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果. 发表了许多研究论文, 申请了许多发明专利, 有些已经获得产业化. 国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届, 对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用. 我国近年所召开的亚太地区光子学会议中, 有关生物医学光子学的内容已大幅增加, 成为主要的研讨专题. 我国的生物医学光子学研究方兴未艾, 呈现与国际同步的态势。