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首家数字化能量代谢监测平台成立

发布时间:2021/11/12 新闻 浏览:221

昨天,上海交通大学医学院附属瑞金医院转化医学大科学设施宣布成立全球首家数字化能量代谢监测平台。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,主要分布在北美洲、欧洲和亚洲。而位于瑞金医院的智慧代谢研究中心是集成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。

可与受试者双向互动

与其他代谢舱单一功能、单向接收受试者的代谢指数相比,瑞金医院智慧代谢研究中心的代谢舱,还能接收生理参数、生化指标乃至心理参数,能通过改变环境因素,施加刺激条件,实现与受试者的双向互动。

人体能量代谢舱是一个相对封闭的空间,被测者可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,引起人体呼出二氧化碳和吸入氧气,其含量的微弱变化被精准采集、分析后,可利用间接热量法测定人体动态代谢率。

该中心代谢舱体按照功能可分为标准代谢舱、静息代谢舱以及环境模拟代谢舱,可满足各种科研需求。其中,标准代谢舱面积约10平方米,体积为30000升,受试者可在舱内自由活动,进餐、睡眠、运动过程中,通过无感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至72小时。

静息代谢舱又称“食物热效应代谢舱”,面积4平方米,体积10000升,可快速检测人体微弱代谢率变化,一般实验时长为半小时到2小时;环境模拟代谢舱是目前全球首台低氧代谢舱体,除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。

代谢与慢病密切相关

能量代谢是什么?据悉,它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,机体内营养物质被氧化而产生能量的过程称为能量消耗。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)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。

国家代谢性疾病临床医学研究中心主任、瑞金医院内分泌代谢科主任王卫庆介绍,瑞金医院能量代谢监测平台实现人体高维度的数据采集和高精度的时序队列分析。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等,能实现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全新阶段。

在精准量化的模拟环境下,通过色、声、香、味、触、法多模态精准刺激机体的眼、耳、鼻、舌、身、意,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,多项创新技术已申请专利。

海量数据服务大健康

据悉,目前瑞金医院能量代谢监测平台已开展多项智慧代谢研究,如已完成中国人群代谢测量标准1.0版,建立早期疾病预警模型,为探索疾病发病机制奠定基础,更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。

王卫庆介绍,代谢与糖尿病密切相关,长期以来,大众知晓遗传、生活方式等对糖尿病有重要影响,但根据覆盖全国16个省、20个社区、近20万人的多中心前瞻性研究,团队挖掘并验证了6种全新脂质预测因子可进一步提高糖尿病预测率,较传统指标预警模型提升18%。团队量化了三大血糖指标作用,提出“餐后血糖对糖尿病及心血管并发症预测价值更高”的观点,揭示中国人群糖尿病的发病主因。

有了数据,最终目标是让大众身体更健康。为此,团队首次提出清淡少油的“传统江南饮食”概念,被评为全球4大抗炎饮食代表之一,与地中海饮食、日本和食、北欧饮食并列对冲西方炎性饮食的代谢危害,这一概念被2021年《中国居民膳食指南》推荐。此外,团队创新提出肠道菌群干预肥胖、糖尿病的新方案,研究发现,通过现有药物可影响居民肠道菌群,增加益生菌丰度,并减少腐败菌丰度。

一个个全新的数学模型正在代谢舱提供的海量数据中被建立。据透露,航天、极地科考、运动等领域专家也抛出合作橄榄枝,瑞金医院能量代谢监测平台在医学之外承担了更多关乎全人类的探索。迄今已有几百名受试者体验过代谢舱环境,“过午不食引起的代谢变化”与“减重手术与节食”两项与全人群健康密切相关的课题正在进行,“相关数据将与标准化代谢性疾病管理中心(MMC)结合,最终,一套精密的代谢监测数据下沉复制到社区卫生服务中心与全国县域中心,帮助广大慢病患者管理健康,让更多民众懂得如何吃、如何瘦。”