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医学中心

一、中心简介

  北京脑重大疾病研究院低氧医学中心依托首都医科大学低氧医学研究所、低氧适应转化医学北京市重点实验室的科研与临床团队在低氧适应关键机制原理及创新技术研发方面的大量研究成果积累,立足于低氧适应从基础到临床的转化研究,围绕神经系统、心血管系统、呼吸系统疾病,如慢性脑缺血、急性脑血管病、脑小血管病(微出血、脑白质高信号等)、烟雾病、无法手术或术后复发的心脑血管狭窄与闭塞、脑血管病后神经功能康复、血管性痴呆等的防治研究、新技术研发、康复手段创新等方面开展高水平临床医学研究和转化研究。低氧医学中心致力于探索基于内源性神经保护的脑卒中防治新技术、创建老年心脑血管病药物及非药物防治新方法、培养临床与基础研究的骨干人才和学科带头人,进一步提高难治性心脑血管疾病的医疗救治水平,减少疾病发生率、致残率及死亡率。

二、中心优势及特色技术

  低氧医学中心在低氧适应和远隔缺血适应的基础研究和临床转化中,取得了具有国际影响力的一系列重大成果,获得了教育部和国家科技进步奖。同时中心还在其它脑重大疾病和心血管疾病的研究和治疗中开发了新技术和新疗法,开创了远隔缺血预适应的临床转化研究,创建了低氧与缺血适应技术体系,研发了“远隔”脑保护专用仪器,建立了“远隔”脑保护应用推广体系,深入探索了低氧与重要器官损伤机制,研发了低氧相关疾病的诊疗手段。

三、中心科研方向

 (一)低氧的生物学效应

 ?1.探究急性和慢性低氧状态下重要系统及不同器官的生物学效应

  建立急性和慢性低氧处理的动物模型,利用转录组、蛋白质组、表观遗传组、代谢组以及宏基因组等方法,着重关注能量代谢、氧化应激、炎症反应、线粒体功能、自噬等方面,深入探究急性低氧对神经系统、心血管系统、呼吸系统、免疫系统的影响。从单细胞层面研究急性低氧状态下动物模型重要器官的转录表达及调控模式,构建动物模型在急性低氧状态下的单细胞图谱,描绘广泛组织和细胞类型在急性低氧状态下的分子信息,揭示急性低氧状态下不同器官生物学效应的异质性,为研究急性低氧损伤的分子机制提供指示意义。

 ?2.机体低氧感知和适应缺氧环境的机制研究

  缺氧诱导因子是机体感知和适应缺氧环境的最重要的调节因子,但对于其在不同组织器官中的调控规律和作用的分子机制的认识有限。因此,中心通过揭示不同类型细胞和效应器官中缺氧诱导因子通路的调控规律,阐明其上下游调控的分子机制,鉴定调节机体快速适应缺氧环境的关键分子,发展有效的干预策略。同时开展以线粒体为中心的信号整合机制及其在低氧损伤和低氧适应中作用的研究。探讨低氧条件下线粒体参与的代谢平衡,中间代谢产物生物学功能的研究。利用心、脑、肺等重要代谢器官来源的细胞,建立缺氧诱导能量代谢变化的细胞模型;利用蛋白质组学、修饰组学、代谢组学以及相互作用组学等分析在缺氧调节细胞能量代谢过程中,关键缺氧信号分子的翻译后修饰,鉴定相互作用蛋白,绘制不同效应细胞中缺氧信号调控能量代谢的相互作用网络,并阐明调控规律,发现潜在干预靶点。

 (二)低氧在重大疾病中作用和机制

 ?1.低氧在急性脑卒中的作用机制及干预靶点

  通过啮齿类动物及非人灵长类动物,探讨神经再生及血管新生在低氧/缺血适应介导的神经功能恢复中的作用机制。并深入探讨低氧/缺血适应影响脑储备功能的分子机制检测和分析脑血流储备功能异常的动物模型、肢体远隔缺血适应干预、正常动物的脑血管、脑组织、血液中蛋白/基因的表达差异。探讨低氧/缺血适应与激光、电针、运动、常压高浓度氧及亚低温等非药物疗法的协同增效的作用;探讨低氧/缺血适应与阿替普酶等药物协同增效的作用。开展多中心随机对照临床试验。针对颅内动脉狭窄的病人,探讨低氧/缺血适应对脑卒中再发及脑血流的影响;针对脑小血管病变,开展多中心随机对照临床试验,探讨低氧/缺血适应对认知障碍的影响;针对心脑血管联合病变患者,开展多中心临床随机对照试验,探讨低氧/缺血适应对临床预后的影响,进一步论证低氧/缺血适应临床应用的安全性和有效性,制定低氧/缺血适应治疗的临床路径。

 ?2. 心血管疾病中低氧适应和耐受的分子机制

  建立心肌梗死动物模型,在疾病模型建立的不同时间点上,通过转录组、蛋白组、代谢组以及单细胞转录组学等检测解析疾病发生发展的规律,探究缺氧信号通路在上述疾病模型中的变化及机制,发现关键的信号通路或分子,从而明确在心血管疾病中低氧适应与耐受的分子机制;利用缺氧诱导因子或上述研究中所发现的关键分子的转基因或敲除动物,再次建立心肌梗死动物模型,通过对实验动物表型、病理改变、关键信号通路或分子的评估,从而进一步明确低氧适应和耐受在心血管疾病中的作用及机制。针对心血管疾病的低氧,寻找治疗靶点,开发治疗性药物和联合治疗方法,利用新型小分子药物进行单独治疗或联合治疗、或与现有临床常用药物联合治疗后,通过对实验动物表型、病理改变、关键信号通路或分子的评估,从而为心血管疾病提供新的治疗靶点和治疗策略。

 ?3.睡眠呼吸暂停中低氧相关的生物标志物及低氧耐受的分子机制

  建立睡眠呼吸暂停动物模型,在疾病模型建立的不同时间点上,通过转录组、蛋白组、代谢组以及单细胞转录组学等检测解析疾病发生发展的规律,探究缺氧信号通路在上述疾病模型中的变化及机制,发现关键的信号通路或分子,从而明确在睡眠呼吸暂停中低氧适应与耐受的分子机制;利用缺氧诱导因子或上述研究中所发现的关键分子的转基因或敲除动物,再次建立睡眠呼吸暂停动物模型,通过对实验动物表型、病理改变、关键信号通路或分子的评估,从而进一步明确低氧适应和耐受在睡眠呼吸暂停中的作用及机制。

  同时中心应用野生型动物和转基因或敲除动物,建立睡眠呼吸暂停动物模型,观察机体其他重要系统损伤情况,如神经系统和心血管系统,以评估睡眠呼吸暂停造成的低氧在其他重大疾病发生发展中的作用和机制。在神经系统中,重点关注睡眠呼吸暂停后低氧对脑血管结构和功能、神经发生、神经退化、突触可塑性等方面的影响。在心血管系统中,重点关注睡眠呼吸暂停后低氧对心血管结构和功能、心肌细胞功能、心肌再生等方面的影响。

 (三)低氧适应转化医学研究

 ?1.低氧适应医疗设备开发与临床方案建立

  针对“远隔缺血适应发挥保护修复的关键分子,尤其在氧化应激、凋亡、血管重构等信号通路中的调控作用不清楚”这一关键科学问题,进行外周血基因、蛋白和代谢多组学同步分析,明确发挥保护作用的关键分子,揭示远隔缺血适应的保护修复机制。观察远隔缺血适应对外周免疫状态和免疫细胞功能的影响;分析远隔缺血适应前后外周血中细胞因子水平变化,寻找关键的临床血液生物标记;检测远隔缺血适应对中枢小胶质细胞的激活的影响,分析远隔缺血适应通过免疫调控促进蛋白质修复和轴突再生的机制,制定远隔缺血适应疗效的临床血液学评价方法;构建远隔缺血适应保护信号通路网络。综合基因-蛋白-代谢水平的数据进行多组学关联分析,构建互作网络,以揭示远隔缺血适应防治低氧损伤的保护机制。开展细胞、小动物、恒河猴、健康人和患者长期系列缺氧适应保护研究:优化团队设计的远隔缺血适应治疗仪并实现产业化,开展远隔缺血适应防治低氧损伤的临床试验。

 ?2.基于人工智能的低氧损伤防治干预设备的开发

  基于低氧与缺血适应技术,研发新型智能化防治干预设备,结合大数据平台和人工智能可以实现对高危人群进行筛查、居家干预、数据处理的目的,有效降低低氧损伤相关疾病的发生及复发率,改善预后;研发智能化高低氧联合适应训练仪,通过呼吸面罩给患者提供间歇性的低氧环境,以不同的低氧浓度,不同的时长和频率吸入,激发体内的保护物质,作为一种有别于传统药物的手段,通过高低氧交替适应训练,提高肌体的耐缺氧或低氧能力,防止严重的缺血性事件的发生。

 ?3.适宜技术培训与推广应用

  针对急进高原地区军队、川藏铁路建设援建人员,建立耐低氧能力训练,提升受训人员体能、反应速度、睡眠质量,改善其心肺功能,助力我国高原国防建设与西部开发建设。加强低氧医学技术在提升特殊人群体能和创伤救治能力等方面的研究。针对进藏旅游与援建人员,开展高原低氧专项体检业务,深度查体对全面了解援建人员心脑肺关键健康指标的作用;高原环境对常驻和旅居高原人群心脑肺储备功能影响的深入研究;耐低氧能力提升训练对减轻急性高原反应的保护机制作用;快速耐低氧能力训练对急性高原反应的治疗作用机制作用等,为援建人员、高原旅游人员与心脑血管高危人群提供健康保障。

四、中心研究团队

  低氧医学中心立足首都医科大学,以低氧损伤、适应及保护为主攻方向,组建创新团队,主要组成人员为我校从事低氧医学基础和临床研究的学科/学术带头人,研究队伍包括分子生物学、细胞生物学、免疫学、病理学、遗传学、呼吸内科学、神经内科、心内科等学科的人才,他们在各自研究领域中有深厚的专业技能,形成一支由院士、万人计划、长江学者、国家杰出青年、北京学者等领衔的协同创新能力强、梯队结构合理的研究团队。

  低氧医学中心成员:

序号 姓名 职称 工作单位
1 吉训明 主任医师 北京脑重大疾病研究院
2 赵恒 教授 北京脑重大疾病研究院
3 任长虹 教授 首都医科大学宣武医院
4 郭秀海 主任医师 首都医科大学宣武医院
5 尹志臣 教授 首都医科大学宣武医院
6 严君 教授 北京脑重大疾病研究院
7 刘佳 副教授 北京脑重大疾病研究院
8 刘利强 副主任医师 北京脑重大疾病研究院
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