附属瑞金医院成立全球最大数字化能量代谢监测平台
2021-11-12 浏览( 来源:瑞金医院 
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11月11日,附属瑞金医院全球最大数字化能量代谢监测平台正式成立。在上海市政府、国家各部委的支持下,作为国家转化医学大科学设施的重要组成部分和国家代谢疾病临床医学中心的重要平台支撑,“交大瑞金-智慧代谢研究中心”成为全球首家智慧代谢监测平台,全球首家环境模拟能量代谢监测平台,全球单体规模最大、最具影响力的智慧代谢舱平台。

据统计,全球现有大约80个研究型代谢舱体供人体代谢研究使用,主要分布在北美洲、欧洲和亚洲。位于附属瑞金医院的智慧代谢研究中心是全球-首家-数字化能量代谢监测平台,集成了10个不同功能的智慧代谢舱体,是单体数量全球第一的代谢研究平台。

与其它代谢舱单一功能、单向接收受试者的代谢指数不同,本中心的代谢舱能接收生理参数、生化指标、乃至心理参数,甚至可以通过改变环境因素,施加刺激条件,实现与受试者双向互动。

“慢性病如何起病?代谢仓为探索人体代谢疾病的发病机制提供了一个很好的研究平台”,附属瑞金医院内分泌代谢病学科主任王卫庆表示,能量代谢(Energy Metabolism)是细胞及机体能量与物质调控的核心生命过程,生命最基本的特征之一。能量代谢与健康息息相关,近年来,多项研究表明,能量代谢失衡与糖尿病、肥胖、心血管疾病、癌症等一系列重大慢性非传染性疾病(慢病)以及老龄化密切相关,加强对机体能量代谢调控机制的基础研究,是应对慢病挑战的关键所在。

人体能量代谢舱是一个相对封闭的空间,被测者可以在相对舒适的舱内自由活动24小时至几天,根据不同外部干预刺激引起人体呼出CO2和吸入O2含量的微弱变化被精准的采集、分析,利用间接热量法测定人体动态代谢率。

此外,该平台实现了人体高维度的数据采集和高精度的时序队列分析。其中包括环境数据、外界暴露刺激数据、人体静态检验检查数据、人体动态生理数据、心理数据以及行为数据。能够实现80余项相关数据的实时采集和精准分析,标志着给予人体能量代谢的临床研究将进入数字化的全新阶段。

本中心代谢舱体按照功能可分为以下三种,以满足不同的科研需求。

一是标准代谢舱:面积约为10平方米,体积为30000升,受试者可以在舱内自由活动,进餐、睡眠、运动,通过无感的方式采集不同状态下的动态代谢率。每个舱体配有环境模拟与控制系统,通过精细调节光照、声音、温度、湿度等参数,模拟海平面各种地域环境,测试其对机体能量代谢的影响。一般实验时长为24-72小时。

二是静息代谢舱:又称为“食物热效应代谢舱”,面积为4平方米,体积为10000升,可快速检测人体微弱代谢率的变化。一般实验时长半小时到2小时。

三是环境模拟代谢舱:这是目前全球首台低氧代谢舱体,除了有标准代谢舱全部功能外,还可通过氧气浓度控制装置,精准模拟不同海拔高度的氧分压状态,从而实现机体在纵向空间环境下能量代谢的相关研究。

人类的健康依赖于机体暴露的环境,但“蝴蝶效应”使环境变化的最终结果存在不确定性,导致我们对环境影响健康的机制知之甚少。本中心构建了一个环境暴露组拓扑网络,展示了一种独特的、连续的机体与环境相互关系的模拟监测系统。在精准量化的模拟环境下,由系统软件自动获取生理、心理、生化及能量代谢动态变化数据,实时计算分析,得到数据间的关联性。多项创新技术申请了专利。

目前,该平台已开展多项智慧代谢研究:已完成中国人群代谢测量标准(version 1.0);建立早期疾病预警模型,为探索疾病发病机制奠定基础;通过智慧代谢检测系统,为疾病的精准诊断和个体化治疗提供依据。

今天正值第15个“世界糖尿病日”,会上,王卫庆主任介绍了附属瑞金医院内分泌代谢病学科近年来的重要成果,进一步助力以糖尿病为代表的代谢疾病的诊疗与干预。

科室提出“传统江南饮食”概念,已有初步研究证明其有助于糖尿病、肥胖的防控,效果不输“地中海饮食”。“传统江南饮食”概念被2021年《中国居民膳食指南》收录,还被西班牙Juan Gambini教授评为全球四个抗炎型饮食代表之一。

科室研究发现不同肠道菌群组成的糖尿病患者,接受降糖药治疗的效果不完全相同,首次提出了肠道菌群分型可用于指导糖尿病的精准治疗,并原创性地筛选出减重降糖优势的中国人阿克曼氏菌菌株,开展临床研究,这项研究的完成将大大推动下一代益生菌的临床转化。

创建于2016年的标准化代谢性疾病管理中心通过一站式、标准化的管理模式,仅通过改变糖尿病的整体管理模式和疾病诊治理念,在5年的管理中,让糖尿病患者的糖化达标率已从基线的18.65%提升至45.46%,代谢综合达标率从基线的6.20%提升至17.94%,接近欧美发达国家的水平(欧美:糖化达标率欧美:50%,代谢综合达标19%)。

“附属瑞金医院内分泌代谢团队‘十年磨一剑’,掌握了中国人发生糖尿病的规律、危险因素,并在此基础上提出该如何保持正确科学的生活方式,这些研究说来简单,推进不易,意义重大,由内分泌团队创建全球首个智慧代谢监测平台,将解开更多疾病发生发展的密码,并由此提出更好的干预对策,助力健康中国的建设。”附属瑞金医院副院长陈尔真说。

 

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