美国基因与细胞治疗协会（The American Society of Gene and Cell Therapy）将基因治疗（Gene therapy）定义为使用遗传物质改善细胞功能。也就是将某些遗传物质转移到患者体内，使其在体内表达，最终达到治疗某种疾病的方法。基因治疗的安全性、有效性和稳定性是人们常担心的问题，因此目前主要用于治疗威胁人类生命的疾病或缺少常规治疗方法的先天性或后天疾病。但随着基因治疗的安全性逐渐提高，基因治疗的适应症扩大到了治疗风湿性关节炎、神经系统疾病、视神经炎、帕金森综合症、下尿路功能障碍等。

　　自1990年美国食品和药物管理局（FDA）正式批准第一个基因治疗临床试验起，全球共进行了约1785个基因治疗的临床试验，其中用于治疗恶性肿瘤的临床试验方案占首位，约为1155例，治疗单基因疾病为151例，治疗心血管疾病为150例，治疗传染性疾病为142例，治疗36例神经系统疾病，治疗眼科疾病为26例。目前只有1个基因治疗临床试验用于下尿路功能障碍，该临床试验评价最大K通道（ maxi-K channel ）基因治疗绝经后妇女OAB。其中424例基因治疗临床试验的基因导入载体为腺病毒，逆转录病毒为365例，逆转录病毒337例，牛痘病毒为146例，脂质体110例，痘病毒95例，腺病毒相关病毒86例，单纯疱疹病毒（HSV）为58例，其中63例试验进入临床III期，2项进入临床IV期。

　　下尿路主要有储尿和排尿两大功能，中枢神经、外周神经、神经递质及受体参与调控。近些年，随着人们对下尿路功能障碍的研究深入，临床上研发的多种新药用于治疗下尿路功能障碍。但是临床上仍存在不少药物难以治疗或控制症状的下尿路疾病。基因治疗从多层次，多方面为临床治疗下尿路功能障碍提供新方法、新途径。本文对目前国内外的文献中的基因治疗在下尿路功能障碍的应用及基因导入载体的种类及优缺点进行综述。

　　一、抑制性神级递质

　　1、谷氨酸脱羧酶

　　在中枢神经系统，谷氨酸是一个重要的兴奋性神经递质。而甘氨酸和γ-氨基丁酸（GABA）是常见的抑制性神级递质。谷氨酸脱羧酶(GAD)催化谷氨酸生成GABA,它对正常和脊髓损伤的大鼠排尿有重要作用。脊髓损伤的动物腰骶部脊髓和膀胱的传入神经GAD的表达水平降低。Miyazato M等发现大鼠脊髓损伤后出现逼尿肌过度活动，而膀胱而使膀胱有效排空的逼尿肌收缩减少，当膀胱灌注GABA受体拮抗剂后，大鼠的逼尿肌过度活动明显减少 。

　　随后，Miyazato M等将携带编码GAD基因的单纯疱疹病毒（HSV）注入大鼠膀胱壁，发现膀胱传入通路及脊髓GABA水平上调，逼尿肌过度活动得到抑制。此外，该基因治疗的方法可以降低尿道压，增加排尿期膀胱收缩力，缓解逼尿肌-括约肌协同失调。上述研究说明单纯疱疹病毒携带编码GAD的基因的治疗方法可能会成为一种治疗逼尿肌过度活动及逼尿肌-括约肌协同失调的新方法。

　　2、阿片类物质

　　阿片肽(包括内啡肽、脑啡肽、强啡肽，等)与 IL-1、促肾上腺皮质释放因子等协同限制炎症扩大和缓解痛觉。阿片类药物模拟内阿片肽，与不同部位的阿片受体结合发挥镇痛作用 ,是临床上广泛应用的镇痛药。IC患者常有剧烈、顽固、反复的耻骨上区疼痛等症状，临床上常用长效阿片类药物改善患者疼痛等症状。但是阿片类药物极易产生耐药性 ,为了维持原有的药效 ,必须反复用药并不断加大用量而导致药物滥用 ,进而产生依赖。

　　脑啡肽属于内源性阿片类物质，表达于大脑、脊髓、膀胱传入和传出通路，有抑制尿频的作用。早在1985年，Dray A等发现向骶髓注射外源性的脑啡肽或阿片类药物可以抑制大鼠的膀胱收缩。随后有学者将携带可以编码脑啡肽的HSV注射于灌注辣椒素大鼠的膀胱壁，HSV成功感染体细胞，膀胱组织脑啡肽水平升高，抑制了膀胱过度活动，减轻了膀胱疼痛，同时没有影响大鼠正常排尿。这些研究使人们对阿片类物质有了更深的了解，同时为临床医师治疗OAB和IC提供了新的思路。

　　人阿黑皮素原（POMC）基因可以编码β-内啡肽和内源性阿片肽，其通过激活感觉神经μ-阿片受体减轻疼痛。Chuang YC等给试验组大鼠膀胱壁注射阿黑皮素基因后再灌注乙酸，试验组大鼠只出现了轻度的膀胱过度活动，随后注射阿片类受体拮抗剂纳洛酮，膀胱过度活动较前加重。所以说，能升高膀胱组织阿片类物质水平的基因治疗可应用于治疗膀胱敏感性增加和膀胱疼痛的疾病。

　　二、生长因子

　　1、神经生长因子

　　神经生长因子是促进神经细胞生长、分化的一类蛋白质因子，由敏感神经元的靶组织释放，与特殊受体结合通过逆向轴索转运进入细胞体，具有引起神经元形态学差异，加强神经再生，刺激神经递质表达等生理特征。神经营养因子不仅可减少神经变性阻止疾病进程，而且还具有刺激轴突生长、促进再生的功能。对于维持膀胱正常感觉及交感神经功能必不可少。在下尿路，神经生长因子由尿路上皮及平滑肌细胞产生，由神经轴突传递到达背根神经节(Dorsal Root Ganglion)，参与调节神经分化。糖尿病患者NGF缺乏或减少，使逆向运输至神经元的神经生长因子减少。有研究表明：补充NFG治疗方法对治疗糖尿病膀胱有效。但为改善膀胱功能而以全身给药的方式补充NFG可能对身体多器官产生严重的副作用。

　　Sasaki K等在大鼠膀胱灌注链脲霉素，造成糖尿病膀胱的模型。在大鼠膀胱壁注射含编码β-NGF基因的单纯疱疹病毒，4周后不仅在膀胱壁发现目的基因，还在腰骶部的背根神经节发现。试验组大鼠，对痛觉的敏感性未增加，膀胱容量，残余尿量减少，提示基因治疗改善膀胱感觉；而对照组的膀胱容量，残余尿量增加。

　　与糖尿病患者相反，OAB患者和间质性膀胱炎（IC）膀胱组织的NFG水平升高。伴OAB的良性前列腺增生的患者膀胱NFG水平显著升高，当出口梗阻解除后NFG的浓度下降；OAB大鼠的膀胱组织表达NFG的mRNA增加。Chuang YC等人在大鼠膀胱腔内灌注NFG引起膀胱过度活动。膀胱腔内灌注NFG的拮抗剂结合TAT蛋白的戊糖核酸（PNA-TAT），可以显著缓解因膀胱炎引起的的OAB。因此，通过基因治疗减少NFG的生成很有可能抑制膀胱过度新方法。

　　2、肝细胞生长因子

　　当器官或组织的损伤后胶原蛋白和其他细胞外基质病理性积累，过多的细胞外基质会导致器官纤维化，影响器官正常功能。膀胱出口梗阻也会导致膀胱的细胞外基质异常积累，这种病理的纤维化影响平滑肌的收缩并且最终导致膀胱容量减小。肝细胞生长因子（HFG）参与多种细胞有丝分裂，通过促进血管生成起到抗细胞凋亡的作用，阻止组织纤维化。

　　Ku JH等发现在大鼠膀胱壁注射含表达HFG的裸DNA，膀胱HGF浓度升高，HGF起到了抑制转化生长因子-β1的mRNA及其蛋白，降低了膀胱壁胶原的含量，使膀胱容量增大，过度活动减少。

　　三、细胞因子

　　目前有关间质性膀胱炎（IC）病因的假说有感染、肥大细胞增多、神经源性病因、缺氧、尿液中抗增殖因子的增加、自体免疫等。间质性膀胱炎患者膀胱组织和尿液中IL-2, IL-6, IL-8 和TNF-α显著增加，提示这些细胞因子可以作为IC的特异性标志物。TNF-α是促炎介质，促进免疫系统产生炎症反应，诱导其他细胞因子的产生，活化和表达粘附分子，刺激和促进炎性细胞聚集。此外，Svensson CI等人发现TNF-α抗体可以缓解TNF-α参与的炎症性疼痛和神经性疼痛。

　　大鼠膀胱腔内灌注仙人掌毒素，引起膀胱上皮组织损伤，出现疼痛和尿频，体内TNF-αmRNA浓度升高，Funahashi Y等将携带TNFasR基因的HSV注入大鼠膀胱壁，TNFasR基因的产物可以中和TNF-α使膀胱组织的TNF-α浓度降低，大鼠疼痛症状和尿频缓解。

　　IL-4是典型的抗炎细胞因子，阻断炎性因子释放。与TNF-α 和 IL-6相反，IC患者尿液中IL-4减少，使用抗过敏药物甲磺司特治疗后患者尿中IL-4的水平升高。研究表明，在大鼠足底皮下注射携带编码IL-4基因的HSV，IL-4成功表达，缓解大鼠的疼痛症状。因此，产生细胞因子的基因疗法可以用来治疗IC等疾病。

　　四、锰超氧化物歧化酶

　　盆腔器官的放射治疗诱导机体形成的超氧自由基，破坏了膀胱黏膜上皮的保护机制，损伤膀胱组织，造成放射性膀胱炎。增强锰超氧化物歧化酶的活性可以消除线粒体中过量的超氧自由基，稳定线粒体膜，阻止线粒体膜去极化，释放细胞色素c和激活的蛋白酶，阻止细胞凋亡。大鼠肺部及食管的锰超氧化物歧化酶可以起到预防射线对肺部和食管的损伤。

　　Kanai AJ等以膀胱灌注的方式使含编码锰超氧化物歧化酶基因的质粒转染尿路上皮，灌注后48小时锰超氧化物歧化酶基因在机体表达，转染了锰-超氧歧化酶基因的尿路上皮能很快从放射损伤中恢复。此外，试验组大鼠在灌注6个月后逼尿肌功能优于对照组。因此，我们认为膀胱灌注的方式使含编码锰超氧化物歧化酶基因的质粒的方法可以预防和治疗放射性膀胱炎。

　　五、Maxi-K通道

　　神经和（或）肌肉过度兴奋可以导致膀胱过度活动。研究表明，抑制钾离子通道的活性可以抑制膀胱的过度活动，尤其是对不同肌细胞的调节收缩和舒张有重要作用maxi-K通道。当细胞激活时，maxi-k通道开放，钾离子从细胞内流向细胞外，细胞发生超极化，降低了L-型电压依赖性钙通道的活性导致流入细胞内的钙离子减少，细胞内钙离子浓度的降低导致肌肉收缩力减弱。Christ GJ等根据该机制，膀胱壁注射hSlo/pcDNA 抑制maxi-K通道的活性，抑制了因膀胱出口梗阻造成的OAB。

　　六、基因导入载体

　　1、病毒载体

　　病毒载体在基因治疗领域的应用广泛，包括各种逆转录病毒、腺病毒、腺相关病毒、疱疹病毒、痘病毒等。这些病毒载体有各自的特点，同时也存在各自的局限性。

　　逆转录病毒能够选择性感染分裂细胞，并整合到宿主细胞DNA上，长期存在于宿主基因组中等特点，使之成为第一个利用病毒进行基因转移的工具。但是，重组逆转录病毒的感染和转导效率较低，外源基因随机插入，可能导致突变。

　　腺病毒载体是基因治疗中最常用的病毒载体，它具有包装容量较大、制备方便且易纯化和浓缩、宿主范围广、感染效率高等特点；但第一代腺病毒有外源基因表达时间短、免疫原性较强、高滴度时有明显的细胞毒性等缺点。近年来对腺病毒载体的改造非常活跃，产生了许多更安全、更有效的载体，如无病毒基因的无肠型腺病毒载体、靶向性病毒载体、复制型腺病毒等。

　　腺相关病毒(AAV)因为不致病、宿主范围广、能够感染分裂与非分裂的细胞、能插入到宿主细胞染色体内或以染色体外串联体DNA的形式长期稳定表达等特点，被认为是目前最好的载体。

　　2、非病毒载体

　　由于非病毒系统导入基因的效率相对较差，故在基因治疗临床试验中的使用率较低；但非病毒载体的生物安全性较好，特别是靶向性的脂质体、靶向性的多聚物，以及脂质体／多聚物／DNA复合物等新产品的出现，结合电脉冲、超声等新技术，明显提高了导入效率和靶向性，是今后非病毒载体发展的重要方向。

　　总之，基因治疗在试验阶段取得了令人鼓舞的结果。随着基因治疗的安全性增加，越来越多的基因治疗进入到I期临床试验，我们相信在不远的将来，基因治疗会成为治疗下尿路功能障碍的新方法。