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为什么中风患者的救治总是晚一步?生物标志物研究待突破

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为什么中风患者的救治总是晚一步?生物标志物研究待突破

治疗卒中患者,每一分钟都很重要!

文|火石调研 葛敏洁

本篇内容来自火石数智的智能医学内容中心AIMed,AIMed通过收录国内外的医学文献、指南、专家共识等信息,基于AI技术进行智能解析,提取核心内容,转化为高度结构化数据,以支持医学人员高效获取所需的医学内容及证据。

脑卒中,一个令人闻风丧胆的“狠角色”,具有高发病率、高致残率、高致死率和高复发率的特点。与大脑正常老化的速率相比,严重缺血的大脑如果不接受及时的治疗,相当于每小时老化3.6年。中国内地每年因脑卒中而造成的社会经济负担已超过400亿元。无论对社会还是对家庭以及患者本人,发生脑卒中,从经济到精神都是极大的负担。因此,时间就是大脑!治疗卒中患者,每一分钟都很重要!

脑卒中(stroke),俗称中风、脑血管意外、脑血管病,通常分为缺血性脑卒中(又称为脑梗死)和出血性脑卒中(包括脑实质出血、脑室出血以及蛛网膜下腔出血)两大类,是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞造成血液循环障碍而引起脑组织损伤的一组疾病,具有高发病率和高致残率的特点。

图1,来源:深圳市第三人民院神经内科

脑卒中发病可以可能出现在全天24小时内的任何时间段,不可预测。从发病到救治的时间每延误1分钟,都将有190万个脑细胞死亡,患者轻则偏瘫、失语,重则失去生命。因此,对于脑卒中救治而言,“时间就是大脑”,等不来、缓不得、也拖不起。是缺血还是出血?发生了多长时间?在哪个区域?范围多大?这一类的信息决定了后续的治疗,只有精准地评估个体的病例状况、卒中类型及进展程度等一系列指标,才能正确地制定治疗方案,让救治工作行之有效地开展。所以,如何进行卒中风险预测,如何快速区分脑卒中亚型和阶段,是跑赢脑卒中时间的关键之一,也成了不少卒中研究学者关注的问题。

图2:与卒中相关的生物标志物研究分期。相关阶段包括卒中前(蓝色),卒中阶段(红色),卒中后(灰色)SAH, subarachnoid hemorrhage,蛛网膜下腔出血; ICH, intracerebral hemorrhage,脑出血;EBI:early brain injury,早期脑损伤;CV,cerebral vasospasm,脑血管痉挛;DCI, delayed cerebral ischemia;,迟发性脑缺血;ICU, intensive care unit,重症监护病房。

临床上,目前用于卒中急性发作期诊断的标志物主要集中在影像学。以缺血性卒中急性发作为例,除了进行常规CT平扫判断是否有出血,是否有早期梗死征象外,对于超过3小时的缺血性脑卒中患者,需要进行CTA扫描评估责任血管及侧枝循环;当时间窗超过6小时后,需要进行CTP检查评估梗死核心及缺血半暗带。而这一整个过程对于影像科来说,特别是开展CTA和CTP检查的卒中影像单位,如果采用传统阅片方式,从影像检查到出报告,要达到指南要求的全部影像扫描及影像评估应在20分钟之内完成的标准,实际上非常不易。

由于脑卒中常常被认为与高血压、糖尿病、血脂异常、心脏病等因素在内的可改变危险因素相关,因此,血常规、血脂、血凝、心肌酶谱等常被用于辅助脑卒中疾病的诊断和治疗。此外,诸如NIHSS评分量表中的一些行为指标,也是医生较常采用的临床评价标准。遗憾的是,在常规的实验室检查方面,目前还没有关于中风的诊断金标准。

生物标志物(biomarker)是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能改变的生化指标,可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。

脑卒中的发病伴随着炎症、内皮细胞功能紊乱、血栓形成和氧化应激等多种病理生理过程,已知的危险因素并不能完全反映出卒中发生后神经元内信号通路的变化,也不能完全解释卒中的不良预后。幸运的是,高通量技术和生物信息学的快速发展为破译这种复杂疾病的病理生理学提供了新的契机,通过整合多组学技术,可以同时研究数千种蛋白质(蛋白质组学)、基因(基因组学)、RNA(转录组学)和代谢物(代谢组学),进而从分子水平上揭示它们之间的相互作用网络。

在过去几年,来源于血液标本,代表着缺血性脑卒中患者炎症反应的hsCRP、内皮细胞功能的总HCY、基质重塑功能的MMP-9和免疫功能的抗心磷脂抗体、补体C3、类风湿因子等生物标志物,也非常普遍的出现在了不少学者的研究中,特别是在相关联合检测的研究方面。同时,也有科学家开始尝试将目标聚焦于来自于尿液甚至唾液等生物样本的标志物,以期通过更方便快捷、损伤性更小的方式,加快脑卒中的早期诊断。

例:miRNA与缺血性脑卒中的关系现有相关研究结果一览。MicroRNA(miRNA)是一类存在于动植物体内、大小约为22 nt的内源性非编码单链小分子RNA,对生物体转录后的基因表达调控起关键作用。在很多情况下,细胞、组织细胞的状态可以再miRNA水平上反映出来。如果能够及时监测细胞内的miRNA水平,就可能知道细胞的状态,甚至提早预测细胞发育的下一步动向。2018年,《cell》杂志刊登了一项来自Ceren Eyileten团队的研究显示,循环miR-19a-3p很可能是一个潜在的缺血性脑卒中诊断标志物。

技术进步促进了组学时代的到来,这使得在不同的分子水平上收集和整合数据信息成为可能。通过组学技术获得的信息将有助于更好地了解脑卒中的病理生理学,为诊断和预后提供新的机会,并将改善对脑卒中患者的管理。

图3:中风生物标志物试验优化示意图

另一方面,过往标志物挖掘的临床困境之一,是中国脑卒中相关的庞大数据分散在不同的科室和系统中,就像一座座信息孤岛,没有发挥真正的临床和科研价值。近年来,随着人工智能和大数据等新技术的发展,经过专业医师标注的医学大数据正在有序的累积和增长,临床医生与信息科学之间的合作也产生了很多积极的成果。以北京、上海为代表的不少地区已建成或正在致力于构建卒中专病数据平台,以各医院脑卒中中心的流程和数据为基础,定义了涵盖院前、就诊、急诊、静脉溶栓、血管内治疗、住院、出院情况等信息的近千个数据字段,充分发挥“信息就是力量”的作用,运用云平台技术,将统一全面、结构化的专病数据用于科研分析,在一定程度上促进着脑卒中生物标志物的学术发现和临床应用。

当前,“医疗+”的应用正在以几何级数增加,生物信息学、人工智能等新技以前所未有的速度给人们带来一个又一个惊喜。生物标志物在脑卒中领域的发展只是一个缩影。我们希望在不久的将来,在新技术的加持下,困扰医患多时的诸多临床痛点终将得以解决。

提醒:减少院前延误,熟记“中风120” ,三步识别脑卒中!

快速判断症状是脑卒中救治的第一步,也是赢得抢救时间的关键之一。“中风1-2-0”巧用医疗急救电话号码,把中风识别和中国特有的医疗急救号码1-2-0 直接联系起来。如您或您的亲友出现下面情況,请立刻把数字变成行动,拨打120医疗急救号码,或快速前往附近有中风救治能力的医院就医,为患者赢得尽可能多的抢救时间!

1看(1张脸): 不对称、口角歪

2查(2只胳膊):平行举起,单侧无力

0听(聆听语言):言语不清,表达困难

参考文献:

[1]Eyileten C, Wicik Z, De Rosa S, et al. MicroRNAs as Diagnostic and Prognostic Biomarkers in Ischemic Stroke-A ComprehensiveReview and Bioinformatic Analysis. Cells. 2018;7(12):249. Published 2018 Dec 6. doi:10.3390/cells7120249

[2]Simpkins AN, Janowski M, Oz HS, et al. Biomarker Application for Precision Medicine in Stroke.Transl Stroke Res. 2020;11(4):615-627. doi:10.1007/s12975-019-00762-3

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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为什么中风患者的救治总是晚一步?生物标志物研究待突破

治疗卒中患者,每一分钟都很重要!

文|火石调研 葛敏洁

本篇内容来自火石数智的智能医学内容中心AIMed,AIMed通过收录国内外的医学文献、指南、专家共识等信息,基于AI技术进行智能解析,提取核心内容,转化为高度结构化数据,以支持医学人员高效获取所需的医学内容及证据。

脑卒中,一个令人闻风丧胆的“狠角色”,具有高发病率、高致残率、高致死率和高复发率的特点。与大脑正常老化的速率相比,严重缺血的大脑如果不接受及时的治疗,相当于每小时老化3.6年。中国内地每年因脑卒中而造成的社会经济负担已超过400亿元。无论对社会还是对家庭以及患者本人,发生脑卒中,从经济到精神都是极大的负担。因此,时间就是大脑!治疗卒中患者,每一分钟都很重要!

脑卒中(stroke),俗称中风、脑血管意外、脑血管病,通常分为缺血性脑卒中(又称为脑梗死)和出血性脑卒中(包括脑实质出血、脑室出血以及蛛网膜下腔出血)两大类,是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞造成血液循环障碍而引起脑组织损伤的一组疾病,具有高发病率和高致残率的特点。

图1,来源:深圳市第三人民院神经内科

脑卒中发病可以可能出现在全天24小时内的任何时间段,不可预测。从发病到救治的时间每延误1分钟,都将有190万个脑细胞死亡,患者轻则偏瘫、失语,重则失去生命。因此,对于脑卒中救治而言,“时间就是大脑”,等不来、缓不得、也拖不起。是缺血还是出血?发生了多长时间?在哪个区域?范围多大?这一类的信息决定了后续的治疗,只有精准地评估个体的病例状况、卒中类型及进展程度等一系列指标,才能正确地制定治疗方案,让救治工作行之有效地开展。所以,如何进行卒中风险预测,如何快速区分脑卒中亚型和阶段,是跑赢脑卒中时间的关键之一,也成了不少卒中研究学者关注的问题。

图2:与卒中相关的生物标志物研究分期。相关阶段包括卒中前(蓝色),卒中阶段(红色),卒中后(灰色)SAH, subarachnoid hemorrhage,蛛网膜下腔出血; ICH, intracerebral hemorrhage,脑出血;EBI:early brain injury,早期脑损伤;CV,cerebral vasospasm,脑血管痉挛;DCI, delayed cerebral ischemia;,迟发性脑缺血;ICU, intensive care unit,重症监护病房。

临床上,目前用于卒中急性发作期诊断的标志物主要集中在影像学。以缺血性卒中急性发作为例,除了进行常规CT平扫判断是否有出血,是否有早期梗死征象外,对于超过3小时的缺血性脑卒中患者,需要进行CTA扫描评估责任血管及侧枝循环;当时间窗超过6小时后,需要进行CTP检查评估梗死核心及缺血半暗带。而这一整个过程对于影像科来说,特别是开展CTA和CTP检查的卒中影像单位,如果采用传统阅片方式,从影像检查到出报告,要达到指南要求的全部影像扫描及影像评估应在20分钟之内完成的标准,实际上非常不易。

由于脑卒中常常被认为与高血压、糖尿病、血脂异常、心脏病等因素在内的可改变危险因素相关,因此,血常规、血脂、血凝、心肌酶谱等常被用于辅助脑卒中疾病的诊断和治疗。此外,诸如NIHSS评分量表中的一些行为指标,也是医生较常采用的临床评价标准。遗憾的是,在常规的实验室检查方面,目前还没有关于中风的诊断金标准。

生物标志物(biomarker)是指可以标记系统、器官、组织、细胞及亚细胞结构或功能改变的生化指标,可用于疾病诊断、判断疾病分期或者用来评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。

脑卒中的发病伴随着炎症、内皮细胞功能紊乱、血栓形成和氧化应激等多种病理生理过程,已知的危险因素并不能完全反映出卒中发生后神经元内信号通路的变化,也不能完全解释卒中的不良预后。幸运的是,高通量技术和生物信息学的快速发展为破译这种复杂疾病的病理生理学提供了新的契机,通过整合多组学技术,可以同时研究数千种蛋白质(蛋白质组学)、基因(基因组学)、RNA(转录组学)和代谢物(代谢组学),进而从分子水平上揭示它们之间的相互作用网络。

在过去几年,来源于血液标本,代表着缺血性脑卒中患者炎症反应的hsCRP、内皮细胞功能的总HCY、基质重塑功能的MMP-9和免疫功能的抗心磷脂抗体、补体C3、类风湿因子等生物标志物,也非常普遍的出现在了不少学者的研究中,特别是在相关联合检测的研究方面。同时,也有科学家开始尝试将目标聚焦于来自于尿液甚至唾液等生物样本的标志物,以期通过更方便快捷、损伤性更小的方式,加快脑卒中的早期诊断。

例:miRNA与缺血性脑卒中的关系现有相关研究结果一览。MicroRNA(miRNA)是一类存在于动植物体内、大小约为22 nt的内源性非编码单链小分子RNA,对生物体转录后的基因表达调控起关键作用。在很多情况下,细胞、组织细胞的状态可以再miRNA水平上反映出来。如果能够及时监测细胞内的miRNA水平,就可能知道细胞的状态,甚至提早预测细胞发育的下一步动向。2018年,《cell》杂志刊登了一项来自Ceren Eyileten团队的研究显示,循环miR-19a-3p很可能是一个潜在的缺血性脑卒中诊断标志物。

技术进步促进了组学时代的到来,这使得在不同的分子水平上收集和整合数据信息成为可能。通过组学技术获得的信息将有助于更好地了解脑卒中的病理生理学,为诊断和预后提供新的机会,并将改善对脑卒中患者的管理。

图3:中风生物标志物试验优化示意图

另一方面,过往标志物挖掘的临床困境之一,是中国脑卒中相关的庞大数据分散在不同的科室和系统中,就像一座座信息孤岛,没有发挥真正的临床和科研价值。近年来,随着人工智能和大数据等新技术的发展,经过专业医师标注的医学大数据正在有序的累积和增长,临床医生与信息科学之间的合作也产生了很多积极的成果。以北京、上海为代表的不少地区已建成或正在致力于构建卒中专病数据平台,以各医院脑卒中中心的流程和数据为基础,定义了涵盖院前、就诊、急诊、静脉溶栓、血管内治疗、住院、出院情况等信息的近千个数据字段,充分发挥“信息就是力量”的作用,运用云平台技术,将统一全面、结构化的专病数据用于科研分析,在一定程度上促进着脑卒中生物标志物的学术发现和临床应用。

当前,“医疗+”的应用正在以几何级数增加,生物信息学、人工智能等新技以前所未有的速度给人们带来一个又一个惊喜。生物标志物在脑卒中领域的发展只是一个缩影。我们希望在不久的将来,在新技术的加持下,困扰医患多时的诸多临床痛点终将得以解决。

提醒:减少院前延误,熟记“中风120” ,三步识别脑卒中!

快速判断症状是脑卒中救治的第一步,也是赢得抢救时间的关键之一。“中风1-2-0”巧用医疗急救电话号码,把中风识别和中国特有的医疗急救号码1-2-0 直接联系起来。如您或您的亲友出现下面情況,请立刻把数字变成行动,拨打120医疗急救号码,或快速前往附近有中风救治能力的医院就医,为患者赢得尽可能多的抢救时间!

1看(1张脸): 不对称、口角歪

2查(2只胳膊):平行举起,单侧无力

0听(聆听语言):言语不清,表达困难

参考文献:

[1]Eyileten C, Wicik Z, De Rosa S, et al. MicroRNAs as Diagnostic and Prognostic Biomarkers in Ischemic Stroke-A ComprehensiveReview and Bioinformatic Analysis. Cells. 2018;7(12):249. Published 2018 Dec 6. doi:10.3390/cells7120249

[2]Simpkins AN, Janowski M, Oz HS, et al. Biomarker Application for Precision Medicine in Stroke.Transl Stroke Res. 2020;11(4):615-627. doi:10.1007/s12975-019-00762-3

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