心血管重塑相关疾病教育部重点实验室

您所在的位置: 首页 >>年报 > 正文

教育部重点实验室

年报

2015年报

发布时间:2015-12-28 11:14:17
字号:
+-14
浏览次数:

目录

一、重点实验室概况
(一)重点实验室名称,依托单位
(二)实验室基本情况
二、组织结构
三、学术团队与人才培养
(一)进一步加强学科骨干人员的培养
(二)重视引进国际高水平人才
(三)加强研究生导师的培养和研究生培养
四、心血管重塑相关疾病研究阶段性进展
(一)心血管重塑相关疾病流行病学研究进展
(二)心血管重塑相关疾病病理生理学机制研究进展
1.高血压致心脏损伤重塑的研究进展
2.血管损伤及重塑机制的研究进展
3.心肌重构的病理生理机制研究进展
4.自身免疫参与心血管重塑的机制研究
(二)心血管重塑相关疾病的分子病因学研究
1.主动脉瘤易感位点筛选及早期预警、诊疗方案的建立
2.心肌病病因学研究
3.肺动脉高压的遗传学研究
4. 肠道菌群与心血管重塑相关疾病研究进展
5. 心血管疾病特异生物标志物的筛选
(三)心血管重塑相关疾病的分子影像学研究
(四)心血管重塑相关疾病的临床转化医学研究
1. 心血管疾病的临床及转化研究
2. 大血管疾病的手术治疗临床转化研究
3. 冠心病转化医学研究
五、基础平台建设
(一)科研用房
(二)仪器设备
1.实验动物平台
2.病理生理学研究平台
3.无创影像学平台
4.细胞生物和分子病因学平台
5.基因诊断平台
六、学术交流
(一)实验室学术委员会召开和内部交流
(二)邀请国内外知名专家教授来实验室交流讲学
(三)参加国内外高水平学术会议
(四)注重研究生学术交流
七、开放课题
八、附录
附录1 实验室运行管理办法
附录2. 学术委员会名录
附录3. 实验室PI
附录4. 2015年立项科研项目目录(省部级以上课题)
附录5:2015年出版论著目录
附录6:2015年发表SCI论文
附件7. 2015年专利目录

一、重点实验室概况

(一)重点实验室名称,依托单位

实验室名称:心血管重塑相关疾病教育部重点实验室

依托单位:首都医科大学

(二)实验室基本情况

血管重塑是众多心血管病的关键病理过程,可导致冠心病、心衰和主动脉瘤等常见疾病,严重危害人民健康。"心血管重塑相关疾病实验室"依托于教育部重点学科——首都医科大学心脏病学系,主体设在附属北京安贞医院-北京市心肺血管疾病研究所,于2010年6月获教育部批准为北京市的省部共建教育部重点实验室,经过三年的建设,于2013年6月获教育部批准为心血管重塑相关疾病教育部重点实验室。本实验室建设的总目标是整合凝聚首都医科大学心血管临床学科与基础学科的优势资源,与国际研究机构合作,集基础-临床-流行病学-技术转化为一体,通过对重大心血管疾病的发病机制、早期预警及临床诊治进行系列研究,建立国内一流、国际先进的心血管病转化医学研究平台,最终将本实验室建设成为集科研、临床和人才培养为一体的国家级创新基地。实验室主任由教育部长江学者特聘教授杜杰博士担任,实验室设立学术委员会,主任为唐朝枢教授,学科带头人有马长生教授、孙立忠教授、张兆琪教授、赵冬教授、杨新春教授、李汇华教授、刘慧荣教授等心脏内、外科、流行病学和基础研究专家。

本实验室的总体研究思路为:针对与心血管重塑相关的冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)、心肌病、肺动脉高压血管病变、高血压脏器损伤、心梗后心脏重塑、慢性心衰和主动脉瘤的早期诊断、个性化治疗的关键临床问题,组织临床学科(心内科、心外科、影像科)、基础学科(病理生理学、细胞分子生物学、免疫学)、生物信息学科(流行病学、统计学)等多学科合作攻关,以现代科学研究手段研究疾病发生发展的机制,筛选出新的生物标志物和易感基因,对其进行深入机制研究,并快速转化为临床可操作的诊治的新技术和新手段(试剂盒、基因芯片和分子影像诊断方法),利用人工智能方法,模拟医学专家疾病诊治的思维过程建立临床电子诊断和教学系统,帮助临床医生做出合理诊断并进行教学和培训,最终提高我国心血管疾病诊疗水平。主要研究内容包括:(1)心血管重塑相关疾病的分子病因学研究;(2)心血管重塑相关疾病的病理生理学研究;(3)心血管重塑相关疾病的无创影像学研究;(4)心血管重塑相关疾病的转化研究。特点是基础与临床紧密结合。

本实验室所依托的首都医科大学心脏病学系现有医疗及科研专业人员342人,其中博士研究生导师26名,硕士研究生导师100名,教授54人,副教授79 人;其中88 人具有博士学位;有海外留学经历者34人,培养了大批博士后、博士研究生及硕士研究生。本实验室多名青年骨干在国外实验室从事过博士后研究,并与国外同行始终保持着稳定的科研合作关系。已经举办了多期国家级继续教育学习班,为全国和北京市培养了大量心血管学高级临床和科研人才。主办或参与组织召开了多个国际(五洲国际心血管会议、长城国际心血管会议等)、国内学术会议(心脏病学会年会、盘古心外科会议等),与国际著名科研教学单位开展了积极的学术交流及合作研究,使实验室的学术水平能够处于国际前沿。目前已经形成了一支以高水平学科带头人为先锋、以中青年为主力的科研队伍。

本实验室总面积 3900平方米,拥有5个科技创新平台:(1)按照国际标准收集心血管重塑相关疾病患者临床资料、生物样本的临床信息样本资源平台;(2)制作并繁育血管重塑疾病模型的模式及疾病模型动物平台;(3)开放的分子病理大型仪器开放服务平台;(4)心血管重塑相关疾病早期诊断的分子及无创影像学平台;(5)研制心血管重塑相关疾病规范化诊疗教学设备的电子决策和模拟教学系统研发平台。

本实验室的建立将逐步实现心血管疾病从治疗模式向预防模式的转变、提升我国心血管转化医学研究的国际影响和国际地位,为我国心血管疾病防治培养人才,为医疗进步作出贡献。

二、组织结构

重点实验室是一个有确定研究目标、研究领域的、有组织的科研群体,由首都医科大学主管,校内由科技处代管,挂靠在首医心脏病学系及附属安贞医院-北京市心肺血管疾病研究所。

首都医科大学设立了行政管理办公室和学术委员会从行政和学术两个方面加强对重点实验室的管理和监督;课题组是实验室的基本科研与管理单元,负责相关研究方向的规划与协调,研究项目申请与实施;实验中心是公共平台,由重点实验室统一管理,为全室提供开放性试验和计算方面的支撑服务。

实验室组织结构示意图:

2015122801.jpg

三、学术团队与人才培养

本重点实验室依托于首都医科大学心脏病学系,作为全国心肺血管专业人才培养基地,本学科拥有一批在国外有一定影响、国内享有盛名的医学专家和学术带头人,与国际心血管界保持广泛的联系。学术带头人包括长江计划特聘教授杜杰,各个课题组负责人包括赵冬、李汇华、刘慧荣、周玉杰、范占明、于薇、何怡华、杨娅、马长生、张宏家、魏永祥、孙立忠、马新亮、宋文超、兰峰、曲爱娟等,2015年又新加入柳景华、郭成军、王天、王薇、顾虹、韩玲、张杰、侯晓彤、袁慧、林运、高海、陈忠、董然、来永强、孟旭、张勤奕等教授。在这些学术带头人的引领下,已经建立起一支拥有中青年为主力的科研队伍,团队内优秀的青年科研工作者不断涌现,对外学术交流不断加深。具体的队伍建设成果如下:

2015122802.jpg

(一)进一步加强学科骨干人员的培养

实验室建设之初共有科研人员66名,其中博导15名,硕导30名;经过建设期,目前共有固定人员76人,其中研究人员68人,技术人员8人,博士生导师增加至28名,硕士生导师增加至44名,高级职称者45名。实验室注重加强学科骨干人员的培养,各课题组博士生导师人数分别为2-3名,科研人员稳定在10-15人,其中具有博士学位的比例超过70%;具有高级职称的比例超过70%。建设之初实验室共有教育部长江学者1名,基金委杰出青年1名,北京市卫生系统高层次领军人才2名;经过建设期这支学术队伍中涌现出多名优秀的中青年学术带头人:李汇华教授于2010年以"循环系统(心力衰竭的病理生理机制研究)"课题获得基金委杰出青年基金, 2011年被评为教育部长江学者特聘教授;2011年在原有马长生、赵冬两位教授的基础上,孙立忠、周玉杰、刘迎龙3位教授被评为北京市卫生系统高层次领军人才,聂绍平、秦彦文、张海波、何怡华等8位中青年优秀人才被评为北京市卫生系统高层次学科骨干人才;2012年千人计划引进Thomas Jefferson大学终身教授马新亮教授,"海聚工程"引进美国宾夕法尼亚大学终身教授宋文超教授。2012年何怡华、张宏家两位教授被评为教育部新世纪优秀人才;2014年兰峰、曲爱娟两位教授获得基金委优秀青年基金;此外,有7位青年研究人员先后被评为北京市科技新星。同时也注重青年研究人员的招收和引进,2014-2015年招收9名毕业于国内一流院校或国外知名院校的博士毕业生及博士后人员加入我们的研究队伍,为队伍注入了新鲜血液。打造了一支国内以优秀科学家为学术带头人、中青年科学家为骨干的研究群体,这支研究团队在杜杰教授带领下于2011年获教育部长江"创新团队",2013年在杜杰教授的带领下,团队又成功申报建立北京市"2011协同创新中心";同时多名学术带头人又分别牵头建立了北京市重点实验室和工程中心。

实验室高层次人才汇总

 申请时 目前 新增
千人计划011
海聚工程033
长江学者121
杰青121
北京市卫生系统高层次领军人才253
教育部新世纪优秀人才132

实验室人才名单

千人计划 马新亮
海聚工程 杜杰、马新亮、宋文超
长江学者 杜杰、李汇华
杰青 杜杰、李汇华
北京市卫生系统高层次领军人才 马长生、赵冬、孙立忠、周玉杰、刘迎龙
教育部新世纪优秀人才 刘兴鹏、何怡华、张宏家
基金委优秀青年 曲爱娟、兰峰
北京市卫生系统高层次学科骨干人才 聂绍平、秦彦文、蔡军、董建增、蔺洁、刘静、刘兴鹏、杨娅、张海波、王坚刚、杜昕、卢洁、何怡华
北京市科技新星 刘兴鹏、张海波、蔡军、李玉琳、杨敏、张晶、王坚刚、范谦、齐玥、刘燕

 

学术带头人名单

姓名 性别 学位 职称 导师 职务 留学 专业
杜杰博士教授博导副所长/主任美国心血管病理生理学
马长生博士主任医师/教授博导心脏内科主任美国心脏内科学
孙立忠博士主任医师/教授博导心脏外科主任美国心脏外科学
魏永祥博士主任医师/教授博导院长美国耳鼻喉科学
周玉杰博士主任医师/教授博导副院长美国德国心脏内科学
陈方博士主任医师/教授博导副院长 心脏内科学
赵冬博士教授博导副所长/主任美国流行病学
李汇华博士教授博导病理教研室副主任美国心血管病理学
刘慧荣博士教授博导病生教研室主任美国心血管病理生理学
张宏家博士主任医师/教授博导副院长 心血管外科学
曲爱娟博士教授博导 美国心血管病理生理学
于薇博士主任医师/教授硕导影像科主任 影像学
何怡华博士主任医师/教授博导超声科二部主任 胎儿心脏超声
范占明博士主任医师/教授博导影像科主任 影像学
杨娅博士主任医师/教授博导超声科一部主任 心血管超声
宋文超博士教授博导特聘教授美国心血管
兰峰博士教授博导 美国心血管病因
马新亮博士教授博导主任/副所长美国心血管
周永博士副研究员硕导主任 心血管流行病学
柳景华博士教授博导主任 心血管
郭成军博士主任医师硕导副主任美国心血管
王天博士主任医师 副主任 风湿免疫
王薇博士主任医师硕导副主任 神经内科
顾虹博士主任医师硕导主任日本小儿心内科
韩玲博士主任医师硕导主任 小儿心内科
张杰博士主任医师硕导主任 消化科
侯晓彤博士主任医师/教授博导主任美国体外循环
袁慧博士主任技师硕导主任 检验科
林运博士主任医师 主任美国心血管
高海博士主任医师/教授硕导副主任 急诊
陈忠博士主任医师/教授博导主任德国心血管
董然博士主任医师硕导副主任以色列心血管
来永强博士主任医师/教授博导副主任 心血管
张勤奕博士主任医师/教授博导主任美国心脑血管
孟旭博士主任医师/教授博导主任美国心血管

学术骨干名单

姓名 性别 学位 职称 专业特长
秦彦文博士研究员心血管病理生理学
李玉琳博士副研究员心血管病理生理
杨敏博士副研究员心血管病理学
郭俊博士副研究员心血管
王媛博士副研究员蛋白质组学
张慧娜博士副研究员分子生物学
邱淑兰博士副研究员分子生物学
张晶博士副研究员遗传学
蔡伦博士助理研究员免疫学
朴春梅博士助理研究员心血管病理生理
张江晖博士助理研究员心血管
刘婷婷硕士研究实习员心血管内科
郑帅博士助理研究员心血管生理
刘燕博士助理研究员心血管生理
刘容博士助理研究员流行性病学
邓华博士助理研究员分子生物学
董彦君博士助理研究员遗传学
檀鑫博士助理研究员心血管
李小燕博士助理研究员生物信息学
张晓萍博士助理研究员生理学
刘旭霞博士助理研究员心血管分子病因学
武威博士助理研究员分子生物学
高诗娟博士助理研究员分子生物学
李凤娟博士助理研究员分子生物学
李林依博士助理研究员药理学
刘军学士主管技师心血管流行病学
李岩硕士助理研究员心血管流行病学
王淼硕士助理研究员心血管流行病学
齐玥博士助理研究员分子生物学
解武祥博士助理研究员心血管流行病学
孙佳艺学士实习研究员心血管流行病学
赵帆博士实习研究员心血管流行病学
郝永臣博士未定级遗传流行病学
曾翔俊博士副教授病理生理
王红霞博士副教授病理生理
洪昭光学士主任医师/教授心血管内科学
张维君学士主任医师/教授心血管内科学
赵迎新博士主任医师/博士心血管内科学
刘宇扬学士副主任医师心血管内科学
史冬梅学士主任医师心血管内科学
周志明博士副主任医师心血管内科学
刘晓丽博士主任医师心血管内科学
郭永和硕士主任医师心血管内科学
彭新界学士副主任医师心血管内科学
程秀琴学士副主任医师心血管内科学
杨清硕士副主任医师心血管内科学
李月平硕士副主任医师心血管内科学
成万钧硕士副主任医师心血管内科学
卜聪亚博士副主任医师心血管内科学
马涵英博士副主任医师心血管内科学
闫振娴博士副主任医师心血管内科学
葛海龙博士副主任医师心血管内科学
吴小滢硕士副主任医师心血管内科学
王志坚博士副主任医师心血管内科学
杨士伟博士副主任医师心血管内科学
聂斌博士主治医师心血管内科学
贾德安博士主治医师心血管内科学
梁静硕士主治医师心血管内科学
王建龙硕士主治医师心血管内科学
张琳琳硕士主治医师心血管内科学
杨丽霞硕士主治医师心血管内科学
方哲博士主治医师心血管内科学
刘巍博士主治医师心血管内科学
韩红亚博士主治医师心血管内科学
胡宾博士主治医师心血管内科学
刘睿方硕士主治医师心血管内科学
柴萌博士主治医师心血管内科学
于淼博士住院医师心血管内科学
马茜博士住院医师心血管内科学
高霏博士住院医师心血管内科学
申华博士住院医师心血管内科学
杨娅博士主任医师超声影像
张纯硕士主任医师超声影像
吴山本科副主任医师超声影像
马宁博士副主任医师超声影像
李嵘娟博士主任医师超声影像
张涵硕士住院医师超声影像
李晓明本科主治医师超声影像
牛宝荣硕士主治医师超声影像
张琪硕士主治医师超声影像
陈欣硕士副主任医师心血管内科
骆景光硕士主治医师心血管内科
朱小刚硕士主治医师心血管内科
揭秉章博士主治医师心血管内科
杜昕博士主任医师心血管内科
喻荣辉博士副主任医师心血管内科
汤日波博士副教授心血管内科
白融博士副主任医师心血管内科
龙德勇博士副主任医师心血管内科
刘念博士主治医师心血管内科
王伟博士主治医师心血管内科
张苏丽博士讲师心血管病理生理学
黄海霞博士副教授心血管电生理学
刘愚勇博士副主任医师心外科
王晓龙硕士副主任医师心外科
郑铁硕士副主任医师心外科

二)重视引进国际高水平人才

本实验室重视海外高层次人才引进,积极引进国家千人计划学者马新亮教授,北京市海聚高层次人才宋文超、马新亮、杜杰,2014年引进中组部青年千人兰峰教授,为其提供优良的科研条件;邀请了多名海外高层次人员回国讲学,如克利夫兰医学中心Mukesh教授和加利福尼亚大学Yibin Wang教授,美国斯坦福大学Joseph C Wu教授等;与多个国外实验室开展科研合作,如Thomas Jefferson University马新亮教授实验室和University of Pennsylvania宋文超教授实验室等。

(三)加强研究生导师的培养和研究生培养

1. 研究生导师培养

重点实验室的建立除了吸引更多优秀人才加入,同时也要注重自身人才的教育与培养,这就使得尤其要注重研究生导师的培养,督促和鼓励研究生导师以心血管转化医学研究为指导思想,以创新、多样的形式加强研究生教育。在对优秀导师培养中,注意重点选拔、重点跟踪服务支持,通过实验室的项目实施和项目扶持使其成为实验室的重点骨干。2年时间内实验室新增博士生导师13名,硕士生导师14名。

建设期前后研究生导师人数对比

 博士生导师 硕士生导师
20131530
20142642
20152844
新增人数1314


2. 研究生培养

重点实验室重视博士后及研究生的教育和培养,他们将成为学科发展和心血管转化医学研究的生力军,鼓励他们开展科研创新,在科研项目实施中的主导作用,以多种灵活形式开展教育和培养工作。继续加强首都医科大学附属北京安贞医院、北京市心肺血管疾病研究所博士点建设,共培养以及在读博士后16人、博士研究生58名及硕士研究生74名。

2015122803.jpg

研究生培养情况

年度 硕士 博士 博士后
 招生人数 授予学位人数 招生人数 授予学位人数 招生人数 出站人数
20101361341 
20112091384 
201222101884 
2013196141171
20142625232154
20153028222066

四、心血管重塑相关疾病研究阶段性进展

(一)心血管重塑相关疾病流行病学研究进展

赵冬教授团队紧密围绕心血管病学研究的需求重点,基于中国多省市队列研究跟踪随访20余年的心血管病研究队列,开展了一系列心血管病流行病学、病因学和生物信息学研究,探索了动脉粥样硬化及心血管病危险因素发生发展的相关机制,为早期识别心血管病高危个体、有效遏制动脉粥样硬化的进展、早期预防心血管病提供新证据和新手段;通过链接临床常规信息数据平台和外部环境数据库探讨环境因素对心血管疾病的影响,为研究生态环境对人类健康与疾病影响及其作用机理提供科学依据;建立了中国人心血管病终生发病风险的预测模型,为指导临床干预措施提供新的实践工具,为中国临床指南的制定提供依据。具体研究进展如下:

(1) 探索血脂异常相关危险因素的影响因素和及其致动脉粥样硬化的相关机制,为疾病早期预防提供依据

(A) 胆固醇过度负荷的高密度脂蛋白颗粒增加动脉粥样硬化的进展 高密度脂蛋白是血液中密度最高、颗粒最小的脂蛋白,也是心血管病的残余危险因素之一。但目前以高密度脂蛋白为靶点来降低心血管疾病残余风险的几项大型随机对照药物临床试验显示,升高高密度脂蛋白胆固醇并不能减缓冠状动脉粥样硬化程度、降低心血管病事件发生率。为此,我们采用前瞻性队列研究,在国际上首次报告了高密度脂蛋白颗粒胆固醇过载与颈动脉粥样硬化的关系。该研究共纳入无心血管病的930例45-74岁受试者,采用核磁共振波谱法测量高密度脂蛋白颗粒数,并通过计算高密度脂蛋白胆固醇水平与高密度脂蛋白颗粒数的比值来估算每个高密度脂蛋白颗粒中胆固醇分子数。按照单个高密度脂蛋白颗粒中胆固醇分子数(HDL-C/P)由低到高分为4组,随访5年后发现,基线HDL-C/P与颈动脉粥样硬化进展显著相关。其中,HDL-C/P最高组受试者的颈动脉粥样硬化进展风险是HDL-C/P最低组的1.56倍。此外,在入组时没有颈动脉粥样硬化斑块的受试者中,随访5年后再次检查时,HDL-C/P水平最高组受试者的总斑块面积比最低组大9.4mm2。研究结果提示高密度脂蛋白颗粒胆固醇过载与动脉粥样硬化进展风险独立正相关,高密度脂蛋白颗粒数量及胆固醇含量联合决定了高密度脂蛋白的抗动脉粥样硬化功能,为部分随机对照药物临床试验中血浆高密度脂蛋白胆固醇水平升高后受试者未能获益的问题提供了全新的解答。这一发现同时为进一步降低动脉粥样硬化性心血管疾病发病率上指明了方向,不再单独关注增加高密度脂蛋白含量,升高高密度脂蛋白胆固醇水平,而应同时降低胆固醇过载的高密度脂蛋白颗粒水平。该研究发表在全球心血管领域排名第一,影响因子最高的学术期刊——美国心脏病学学院杂志(Journal of the American College of Cardiology, JACC. 2015;65(4):355-363.),美国心脏病学学院杂志还为该研究发表同期的编者按。该研究还获得了2015年度首都十大疾病科技攻关创新型科技进展奖。

2015122804.jpg

(B) 极低密度脂蛋白受体mRNA表达水平影响极低密度脂蛋白胆固醇致动脉粥样硬化作用 我国人群血脂异常以甘油三酯(TG)升高为特征。高TG导致富含TG的极低密度脂蛋白(VLDL)升高。VLDL是低密度脂蛋白(LDL)的前体,其携带的胆固醇(VLDL-C)是独立于LDL-C的心血管病危险因素。了解VLDL代谢途径对动脉粥样硬化的影响对于我国人群的心血管疾病防治有重要意义。基础研究显示VLDL-C参与动脉粥样硬化的病理生理过程。VLDL受体(VLDLR)是介导VLDL-C进入巨噬细胞并导致泡沫细胞形成的途径之一。但VLDLR表达水平是否与VLDL-C和动脉粥样硬化的关系存在关联还缺少人群研究的验证。因此我们以既往建立的中国多省市队列研究为基础,分析人群外周血VLDLR mRNA表达水平与血浆VLDL-C和颈动脉粥样硬化关系的关联。研究发现在外周血VLDLR mRNA表达位于低水平时,VLDL-C水平与动脉斑块患病风险显著相关,且随着VLDL-C水平的升高,动脉斑块患病风险增加;而在VLDLR mRNA表达位于高水平时,VLDL-C水平增加与颈动脉斑块患病风险升高无关。即使VLDL-C位于低水平,人群的动脉斑块患病危险也较VLDLR mRNA表达低水平时增加。本研究的结果提示人群的VLDLR mRNA表达水平可影响VLDL-C水平与动脉粥样硬化的关系。即使VLDL-C低水平的个体,如果VLDLR mRNA表达水平升高同样需要引起重视。VLDLR水平升高可能是我国人群心血管疾病防治的一个潜在干预靶点。

(2) 探索高血压相关危险因素的影响因素和及其致动脉粥样硬化的相关机制,为疾病早期预防提供依据

(A) 高通量色谱-质谱联用法检测的小分子代谢物对高血压发生风险的影响 高血压是心脑血管疾病的重要危险因素之一。早期识别高血压高危人群并采取相应防治措施,将有助于控制高血压带来的沉重疾病负担。高血压属于代谢性的疾病,目前发病机制尚不明确。代谢组学方法能够同时检测体内多种小分子代谢物水平,有助于发现高血压早期小分子代谢改变,为高血压高危人群的识别提供依据。本研究在巢式病例对照人群中,利用代谢组学方法探索与高血压发生相关的小分子代谢物。研究共鉴别出241种小分子代谢物,其中26种代谢物基线水平在高血压组和对照组存在差别。在调整传统危险因素之后,16种代谢物与高血压发生风险存在显著关联。氨基酸水平(包括两种必须氨基酸,苏氨酸和苯丙氨酸)与高血压发生风险负相关。来苏糖为肠道微生物发酵产物,血清较高的来苏糖水平与高血压发生风险升高显著相关。本研究发现了多个小分子代谢物与高血压发生风险相关。研究结果表明氨基酸和肠道细菌代谢可能在高血压发生过程中起重要作用。

(B) 膳食盐摄入量对血压调节的影响 血压是中国人群最重要的可以改变的心血管病危险因素之一。降低盐摄入量可能是一个有效的降低与血压水平升高相关疾病负担、可进行全人群推广的方法。目前减盐活动已经在中国全国推广开来,但在中国人群中盐摄入量降低对血压的影响尚未得到很好的总结。本研究对中国人群中盐摄入量变化对血压的影响,以及减盐策略的干预效果进行了系统的Meta分析。我们通过汇总5个研究3153 名研究对象数据发现,在高血压人群中盐(氯化钠)摄入量每降低1g,收缩压平均可以降低0.94mmHg,舒张压降低0.62mmHg。而在正常血压人群中,盐摄入量每降低1g,收缩压可以平均降低0.55mmHg,舒张压降低0.28mmHg。在评估减盐策略中盐勺使用对血压影响的4个研究共3715 例研究人群数据发现,盐勺使用可以使盐摄入量平均降低1.46g。而在评估减盐策略中替代盐使用对血压影响的4研究中发现,替代盐的使用可以使高血压患者的收缩压水平下降4.2mmHg,使混有高血压者的社区人群的收缩压水平平均下降2.31mmHg,研究发现替代盐可以使舒张压水平下降,但降幅未达到统计学差异。本研究不仅仅是汇总了中国人群中盐摄入量变化对血压的影响以及各项减盐策略的干预效果,为相关卫生政策的制定提供了数据;更重要的是本研究发现了目前国内外减盐相关研究在研究设计及执行过程中普遍存在的局限性,将为未来的减盐相关研究开展提供指导。研究结果发表在Glob Heart(2015. pii: S2211-8160(14)02667-2.)。该研究及研究者还被美国心脏病学协会在2014年举办的科学年会中被评为"Early Career poster winner",并在circulation增刊上发表,另外,在会议期间该研究结果还被作为会议头条进行报道。

2015122805.jpg

(3) 探讨环境因素对心血管疾病的影响,为研究生态环境对人类健康与疾病的作用机理提供科学依据

环境污染程度对心血管疾病发病风险的影响 欧美的既往研究显示空气中PM2.5浓度与心血管疾病住院率和死亡率显著相关。然而,由于欧美国家PM2.5浓度较低,变化范围较窄,无法进行两者间的剂量反应关系研究。在中国,既往的PM2.5与心血管疾病相关的研究结局都是死亡率,缺乏PM2.5与心血管疾病发病率之间的关联性研究。因此,为了解决这两个研究问题,我们利用全北京市2010-2012年的缺血性心脏病(IHD)发病和死亡数据分析大气PM2.5浓度之间的剂量反应关系。研究结果显示在调整大气温度、露点温度、日历时间和星期效应后,PM2.5浓度每增加10微克/立方米,北京市IHD发病率增加0.27%,死亡率增加0.25%。大气PM2.5浓度与IHD之间的剂量反应关系曲线显示,在低浓度的时候,发病率和死亡率上升速度更快,在高浓度时上升速度变缓。2010-2012年间,由于PM2.5浓度未达到WHO标准而导致的超额发病例数为7703例,导致的超额死亡人数为1475人。本研究的结果证实了PM2.5浓度与IHD发病率和死亡率之间的关系,更进一步分析了两者之间的剂量反应关系。我们的研究提示,政府在制定PM2.5标准时,应该越低越好,因为并没有一个安全浓度;另外,PM2.5对心血管疾病的危害并没有一个阈值,污染越严重,发病率和死亡率越高,这点对发展中国家尤为重要。本研究发表在Heart杂志 (2015;101:257–263.)。Heart杂志同时刊登了本领域权威专家美国学者C Arden Pope III对本文的评述,认为本研究非常重要,为PM2.5与心血管疾病这个研究领域提供了重要证据。

2015122806.jpg

(4)系统总结全球心血管病危险评估研究进展,建立国人心血管病终生发病风险的预测模型,为指导临床干预措施提供依据

(A) 系统总结全球心血管病危险评估研究进展 国内外大规模前瞻性流行病学调查结果一致显示,患心血管病的危险性不仅取决于个体具有某一危险因素的严重程度,更取决于个体同时具有危险因素的数目。是危险因素的数目和严重程度共同决定了个体发生心血管病的危险程度,称之为多重危险因素的综合危险。根据心血管病发病的综合危险太小来决定干预的强度,是国内外相关指南所共同采纳的原则。因此,全面评价心血管病的综合危险是心血管疾病早期预防的一项重要策略。在特定临床背景下早期识别策略的有效实施依赖于心血管病危险预测模型的建立和指南推荐。目前欧美有多项国际知名的心血管病危险预测模型,如基于弗莱明翰心脏研究建立的心血管病风险预测模型。然而这些模型却不适合于其他发展中国家研究人群的风险预测。而目前尚无研究者就心血管病风险预测模型的发展及其在指南中应用情况信息进行系统总结。因此本研究团队就针对在某一特定地区或种族人群中建立的风险评估方法不适用于其他地区或人群的原因,除欧美地区外的发展中国家是否有能力建立自己的风险预测模型,以及发达国家和发展中国家的心血管病风险预测模型的异同和在临床实践中的作用等内容进行了系统总结。系统全面地总结全球心血管病危险评估研究进展将为低中收入国家建立本国的心血管病风险预测模型及其在本国心血管指南中的实施提供重要指导意义。本研究发表在Nat Rev Cardiol杂志(Nat Rev Cardiol. 2015;12(5):301-311.)。

2015122807.jpg

(B) 国人心血管病终生发病风险的预测 心血管疾病是造成中国人群早死的主要原因。心血管病的发生是多种危险因素综合作用的结果。根据各种危险因素来综合评估个体发生心血管病的绝对危险,以便对处于不同危险等级的人群进行不同力度的干预是当前心血管病防治的共识。然而目前被心血管病防治指南所采用并用于指导临床实践的10年心血管病发病风险预测模型不适用于年轻个体,很容易使年轻个体忽略对心血管病的重视和生活方式的改进,不利于心血管病的早期预防。心血管病终生风险评估方法可以评估被观察个体整个生命周期发生心血管病的风险。国外已有多部心血管病预防指南提出心血管病终生风险应作为10年心血管病风险评估的补充。基于中国多省市队列研究,本研究评估了中国人群心血管病终生风险。研究结果显示,若个体能够将所有危险因素均保持在理想水平,其整个生命过程发生心血管病的风险就可以保持在极低水平,甚至完全克服年龄因素导致的心血管病风险增加;然而,如果个体的各个主要危险因素水平轻微升高,即使还处于正常范围,其心血管病终生风险也已经远高于所有危险因素均为理想水平者,由此产生的心血管病风险的差距用10年的观察时间可能还不能发现,随着时间的进一步延长,差距才逐渐加大。而具有两种以上明显升高的危险因素的人群中,超过半数在一生中会发生心肌梗死或脑卒中。国人心血管病终生风险评价方法的建立将为心血管病的早期预防和危险因素的早期干预提供了依据。本研究将为我国建立新的心血管病长期风险评价工具提供依据。本研究发表在Eur J Prev Cardiol杂志(2015;22(3):380-388.)。

2015122808.jpg

(5) 评价临床指南推荐的干预措施在中国心血管疾病患者中的应用现况、障碍及改善应用情况

多效固定复方制剂在中国脑卒中患者二级预防中具有重要意义 脑卒中是中国人群的主要死亡原因,占总死亡原因的30%。随着医疗救治水平的提高,脑卒中的住院病死率明显下降,但由于脑卒中的发病率持续增加,中国存活的脑卒中病人已超过1000万,康复医疗资源和二级预防的需求不断增长,因此加强脑卒中的一级预防和二级预防,减少存活脑卒中患者的复发,是降低疾病经济负担的关键途径。2001年世界卫生组织首次提出利用多效固定复方制剂(Polypill)控制心脑血管疾病。Polypill是指"多类药物合一"的制剂,包括降压、调脂、抗血小板聚集药物等。由于Polypill可有效提高服药依从性,改善药物处方不合理和药品费用昂贵等问题,有助于降低个体发生心血管病的整体风险,因此Polypill可作为脑卒中二级预防的有效措施。基于中国国家卫生计生委脑卒中筛查与防治工程,本研究首次在全国范围内评价了Polypill策略在脑卒中二级预防中的现状。研究结果显示,在全国6个省市40岁以上的717620例人群中,脑卒中标化患病率为1.9%。93.1%的脑卒中患者需要至少包含2类药物的Polypill治疗,其中75.3%的患者需要他汀调脂和抗血小板聚集药物治疗,70.6%的患者需要降压和抗血小板聚集药物治疗。54%的脑卒中患者需要包含3类药物的Polypill治疗,包括降压、他汀调脂和抗血小板聚集药物治疗。而需要单一药物治疗者仅为6.9%。本研究提示我国脑卒中患者中绝大部分都需要联合治疗,评价和0Polypill的使用是脑卒中二级预防的一项重要策略。预计Polypill临床应用后,将每年为我国减少6.4百万例再发脑卒中患者。本研究发表在Stroke杂志(2015;46(5):1295-300.)。

2015122809.jpg

(二)心血管重塑相关疾病病理生理学机制研究进展

1.高血压致心脏损伤重塑的研究进展

炎症微环境在高血压致纤维化中起重要作用。杜杰课题组针对高血压条件下炎症微环境是启动、形成的、炎症细胞间相互作用进而参与纤维化进行系列研究,发现:

(1) 转录因子ATF3发挥抗高血压性病理性重塑的保护作用

利用AngII灌注和压力后负荷2种高血压疾病模型,通过转录组学测序,发现高血压激活心脏中转录因子ATF3表达。ATF3缺失加剧高血压性心脏纤维化和心肌肥厚。通过chip-seq首次发现,ATF3抑制TGF-beta/smad-3通路,抑制成纤维细胞分化,进而通过旁分泌作用抑制心肌肥厚。

2015122810.jpg

(2) 内源性α7-尼古丁乙酰胆碱受体抗炎通路抑制高血压性心力衰竭

课题组的研究发现AngII灌注介导心脏中α7-尼古丁乙酰胆碱受体(α7nAchR)升高,通过骨髓移植实验明确骨髓源性a7nAchR缺失加剧心力衰竭。机制上,a7nAchR活化单核细胞释放IL-1β、TNF-α等促炎因子,促进单细胞-内皮粘附,加剧心脏中炎症反应,最终导致心脏损伤和病理性重塑。

2015122811.jpg

(3)IL-27抑制高血压心脏损伤

课题组研究发现高血压小鼠的心脏组织中IL-27的mRNA和蛋白的水平增加,骨髓移植实验显示IL-27的主要细胞来源是单核巨噬细胞。IL-27 Ebi3亚基敲除导致Ang II灌注的心脏组织中炎症浸润增加,心脏纤维化加重。敲除小鼠进一步祛除CD8阳性T细胞可以减轻炎症反应和纤维化,而CD4阳性T细胞祛除无影响。 体外细胞共培养显示IL-27通过抑制CD8+T细胞分泌IFN从而抑制趋化因子的表达,减少单核巨噬细胞的招募。

2015122812.jpg

(4)多巴胺D5受体活化抑制压力负荷导致的心肌肥厚

课题组研究发现TAC术后心脏中D5R表达增加,使用D5R全身过表达小鼠和D5R基因功能缺失小鼠,证实了D5R在压力负荷所致心肌肥厚中具有保护。机制方面,发现多巴胺受体5通过激活P38发挥心肌保护作用。

2015122813.jpg

(5)高性能阳离子基因载体介导mir-29b导入抑制心脏纤维化

课题组研究发现EA功能化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGEA)材料具有较低的细胞毒性。利用BIBB修饰的季戊四醇(PER)作为引发剂,进行ATRP聚合,并通过后续的EA功能化,合成以PER为核心的星型聚合物基因载体PER-PGEA阳离子材料,增强其基因传递效率。利用PER-PGEA为载体络合mir-29,有效将mir-29导入心脏,抑制mir-29下游细胞外基质蛋白表达降低,发挥抑制心脏纤维化的作用。

2015122814.jpg

2.血管损伤及重塑机制的研究进展

冠心病是全球死亡率最高的疾病之一,近年来在我国的发病率逐年升高,随着介入治疗的广泛开展和冠状动脉旁路移植手术的实施,有效地解决了多种复杂和危重类型冠心病,但之后病变部位血管再狭窄的发生成为困扰临床的又一问题。我们的研究以炎症反应为核心,以静脉-动脉移植及导丝拉伤造成血管损伤为基础,进行了系列的研究,主要阐明了: 1)血管损伤及新生内膜重塑是一个T淋巴细胞、血小板细胞、巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞等参与的炎症反应过程;2)T淋巴细胞、血小板细胞、巨噬细胞对于血管管壁细胞的增殖分化及细胞外基质的生成与降解的作用。我们的研究为血管损伤后重塑,尤其是新生内膜形成的机制和治疗提供理论和实验基础。

2015122815.jpg

我们的另一个研究方向为大血管病变主动脉瘤的发病机制。主动脉瘤因其起病隐匿,易发生瘤体破裂,具有极高的死亡率。我们的研究集中于炎症在在血管外基质降解及主动脉瘤发生中的作用。

主要进展如下:

(1)利用小鼠下腔静脉移植到颈总动脉建立静脉-动脉移植模型,研究移植静脉血管重塑的机制。

(A)首次发现CARD9介导了坏死平滑肌的促炎性作用,促进了移植静脉新生内膜增厚

在静脉移植中,由于移植的静脉血管暴露于动脉血循环中,主要受到机械张力的作用,诱导平滑肌细胞的早期凋亡和后期增殖,从而引起移植静脉的狭窄和闭塞。CARD9在巨噬细胞和树突状细胞中介导固有免疫。我们发现在移植静脉的巨噬细胞中存在CARD9的高表达,并且移植静脉中存在平滑肌细胞坏死,坏死的平滑肌细胞可以激活巨噬细胞中NF-κB通路,从而介导炎症因子的表达,CARD9敲除后可以抑制NF-κB的激活,抑制平滑肌细胞的迁移,抑制移植静脉新生内膜的形成。(Cardiovasc Res. 2015;108(1):148-58.)

2015122816.jpg

(B) 发现p53/IGF1R信号介导了移植静脉平滑肌细胞早期凋亡

静脉移植入动脉后由于血流及血管牵张力的改变会发生以早期平滑肌细胞凋亡为特征的血管重塑,这对静脉血管的动脉化及移植术的预后至关重要。我们发现在静脉移植术后12小时,植入静脉血管的平滑肌细胞即发生凋亡,检测到凋亡平滑肌细胞中p53蛋白表达升高,随后p53介导了机械牵张诱导的静脉平滑肌细胞凋亡。在植入静脉血管中p53与IGF-1R的表达水平呈负相关,在平滑肌细胞中过表达p53可以降低牵张所诱导的IGF-1R表达。我们发现在植入静脉的凋亡平滑肌细胞中IGF-1R的表达水平降低,而增加IGF-1R的表达则可以抑制机械牵张所造成的平滑肌细胞凋亡,因而IGF-1R的下调是移植静脉中机械牵张造成平滑肌细胞凋亡的可能机制。

2015122817.jpg

(2) 利用小鼠股动脉导丝损伤模型,研究动脉损伤后新生内膜形成的机制。

C3a受体敲除抑制了动脉损伤后新生内膜形成

在导丝损伤的股动脉血管中,补体C3a受体(C3aR)的表达升高,主要定位于巨噬细胞细胞。敲除C3aR抑制了动脉损伤后新生内膜的形成。进而发现C3a敲除改善了损伤血管的再内皮化。在体C3aR敲除后明显降低了血浆中IL-6的水平,同样巨噬细胞中C3aR敲除也明显减少了C3a刺激的IL-6表达。而IL-6敲除小鼠与野生型相比减轻了新生内膜增厚,提示C3a通过IL-6促进了动脉损伤后新生内膜形成。(Cardiovasc Res修稿)

2015122818.jpg

(3)利用BAPN诱导的小鼠主动脉夹层模型,研究主动脉瘤及夹层发生的病理机制并确定致病位点。

(A)我们在小鼠中利用LOX抑制剂BAPN饲喂建立了主动脉夹层模型,检测了此模型的基本特征,并比较了不同种属的小鼠诱导此模型的区别,为以后主动脉瘤/夹层病因及病理机制研究提供了基础,文章已投稿至Journal of Vascular Surgery。

(B)内质网应激造成血管平滑肌细胞凋亡促进主动脉夹层形成

主动脉夹层是发病凶险,死亡率极高的大血管疾病。在主动脉夹层的病理过程中存在平滑肌细胞的大量死亡,进一步导致血管壁薄弱,促进夹层的形成。我们利用lysyl oxidase抑制剂BAPN饲喂小鼠,建立主动脉夹层的模型,发现夹层平滑肌细胞内质网应激(ER stress)被活化(CHOP,ATF4高表达),探寻ER stress活化原因,我们发现BAPN抑制了弹力蛋白与胶原蛋白的交联,从而使主动脉壁变薄弱,平滑肌细胞受到的牵张力增强,高牵张力可以激活ER stress,并介导炎症。CHOP-/-可以抑制ER stress介导的炎症和平滑肌细胞凋亡,从而减少主动脉夹层的发生。(J Pathol. 2015;236(3):373-83.)

2015122819.jpg

(C)C3a-C3aR信号促进主动脉夹层的发生与破裂

在主动脉夹层模型和病人样本中可以观察到补体系统活化。而抑制补体C3aR或敲除C3aR可以抑制主动脉夹层的发生和破裂,文章准备投稿。

(D)主动脉夹层可疑致病位点基因工程小鼠建立

基于实验室前期测序获得的主动脉夹层可疑致病位点,我们利用CRISPR/Cas9技术建立了基因工程小鼠平台,已成功建立转基因小鼠3个品系,基因敲除小鼠3个品系,点突变小鼠3个品系,另有十余个品系的点突变小鼠在建立过程中,为后续致病位点确定和病理机制研究提供基础。

3.心肌重构的病理生理机制研究进展

针对高血压、急性心肌梗死介导的心脏损伤、病理性重塑和心衰的发病机制展开研究,以心脏炎症微环境的建立为核心,利用多种组学技术,发现了一些新的介导心脏损伤的靶分子,深入探讨多种炎性细胞、炎症介质、心脏实质细胞的相互作用介导心脏损伤/病理性重塑的机制,结合新的阳离子载体材料开展抗心脏纤维化的治疗工作。

杜杰团队相关工作进展如下:

(1)巨噬细胞分泌mir-155促进急性心梗不良修复

巨噬细胞分泌含mir-155的外泌体被成纤维细胞摄取;exosome中的mir-155可以通过抑制Sosc1进而抑制成纤维细胞的增殖及抑制Sosc1促进成纤维细胞的炎症反应;利用结扎冠状动脉前降支模拟急性心肌梗死模型,抑制mir-155的表达后可通过促进心脏成纤维细胞的增殖以及抑制心脏的炎症反应进而改善急性心肌梗死后的心功能。

2015122820.jpg

(2)IL-12抑制心梗后心脏修复

课题组的研究急性心肌梗死刺激单核细胞产生IL-12增加,通过IL-12基因缺失小鼠和IL-12中和抗体均以改善心梗后心脏功能和修复;分离梗死心脏中单核细胞,进行转录组测序发现IL-12缺失导致单核细胞向促血管新生、抑炎的方向分化,从而抑制心脏损伤,促进心梗后心脏修复。(工作发表在Cardiovascular Research.2015)。

2015122821.jpg

(3)C3aR抑制急性心梗后心脏破裂

课题组的研究发现心肌梗死后心脏中有活化补体C3b沉积,补体C3a受体缺失小鼠心梗后死亡率增加,心脏破裂增加,心功能降低。C3aR-/-小鼠在心梗早期心脏中心肌细胞凋亡增加,炎症细胞浸润增加。骨髓交叉移植的结果显示心脏原位的C3aR缺失会导致心梗后心脏破裂和死亡率的增加。体外实验显示C3a可以通过激活C3aR下游的AKT信号通路,增加Foxo1的出核和降解,从而抑制缺氧时心肌细胞的凋亡。特异性敲除心肌细胞中的Foxo1可以明显减少心梗后心肌细胞的凋亡和小鼠死亡率。

李汇华教授团队主要研究成果如下:

(1)MicroRNA Let-7i负性调节心肌纤维化:

2015122822.jpg

(2)蛋白酶体激活通过下调ATRAP促进血管紧张素II诱导的心肌肥大:

2015122823.jpg

(3)急性心梗患者血清中一新的敏感性标记物:E3连接酶RNF207:

2015122824.jpg

4.自身免疫参与心血管重塑的机制研究

刘慧荣课题组研究方向:自身免疫与代谢性心血管疾病易感性研究,工作进展如下:

(1)衰老研究工作进展:

证实了心肌组织中促凋亡蛋白Omi/HtrA2在衰老过程中mRNA水平增加的上游调控机制以及线粒体中增加的Omi/HtrA2促caspase途径活化的机制。主要发现如下:1.老龄(24月龄)小鼠心脏储备能力下降,例如,在增加运动负荷后衰老小鼠心功能明显下降;2. 小鼠心肌组织中Omi/HtrA2的mRNA水平与心脏收缩功能成负相关;3. 明确了Omi/HtrA2基因启动子的核心区域;4. 证实了衰老心肌细胞线粒体中增加的Omi/HtrA2可以促进细胞色素C的释放从而激活caspase依赖的线粒体凋亡途径。

2015122825.jpg

(2)β1-AA研究工作进展:

β1-AA可促进健康BALB/c小鼠调节性T淋巴细胞(Treg cells)活化,同时β1-AA可在离体水平直接通过β1AR途径诱导天然调节性T淋巴细胞(nTreg cells)分化;较高浓度的 β1-AA可抑制nTreg cells活化,并削减nTregs cells对心肌细胞的保护作用;2. β1-AA可在离体水平促进成纤维细胞增殖,经β1AA作用后的成纤维细胞上清可损伤乳鼠心肌细胞;3. β1-AA可通过活化T淋巴细胞促进健康BALB/c小鼠胰岛损伤、血糖升高;β1-AA可通过β1AR途径导致NIT-1胰岛细胞系损伤并抑制其胰岛素的分泌。

2015122826.jpg

(3)AT1-AA研究工作进展:

血管紧张素Ⅱ1型受体自身抗体(AT1-AA)首先在子痫前期患者血清中发现,进一步研究证实其可以激活血管紧张素Ⅱ1型受体而发挥类似血管紧张素Ⅱ的作用。本研究室的研究发现:(1)AT1-AA与子痫前期病人的血压及蛋白尿水平呈正相关,在重度子痫前期的患者血清中AT1-AA的阳性率为100%。(2)AT1-AA可收缩胸主动脉、冠状动脉、大脑中动脉、胎盘动脉以及肠系膜动脉。在细胞实验中观察到AT1-AA引起血管平滑肌细胞内钙离子浓度长时间升高,可能与其收缩血管的机制相关。而且,AT1-AA还可引起内皮细胞的损伤。(3)妊娠大鼠,AT1-AA不仅对母体造成损伤,还可对后代的健康造成影响。我们发现AT1-AA阳性孕鼠的后代体重离散度大,对代谢综合征易感性增加。(4)AT1-AA的存在对体内醛固酮水平产生影响,利用H295R细胞发现,短期低浓度的AT1-AA可促进细胞增殖,醛固酮分泌增加;长期高浓度的AT1-AA可导致细胞坏死和凋亡,醛固酮分泌减少。

2015122827.jpg

(二)心血管重塑相关疾病的分子病因学研究

1.主动脉瘤易感位点筛选及早期预警、诊疗方案的建立

(1)主动脉瘤资源库的建立

杜杰教授团队建立了高质量的我国主动脉瘤患者的生物资源库。运用二维码低温标签制作系统制作样本标签,运用冻存管理系统对样本进行管理,选择符合国际上公认的规范和标准的RuRoFreezerPro样本信息管理软件对样本进行管理。

2015122828.jpg

二维码低温标签制作系统冻存管理系统

2015122829.jpg

RuRoFreezerPro样本信息管理软件

(2)主动脉瘤易感基因的筛选

建立了高通量测序平台,包括illuminaHiseq 2500高通量测序仪、Miseq高通量测序仪、Nextseq高通量测序仪、Massarray飞行质谱仪。运用外显子定点捕获方法对146例散发胸主动脉瘤/主动脉夹层患者进行FBN1基因外显子测序,测序及分析流程见图1。应用生物信息学分析的方法,在146例散发胸主动脉瘤/主动脉夹层患者中找到23个突变位点,其中17个为我们新发现的位点(图2)。其中位点Ala27Thr位于FBN1信号肽区域,在146例患者中重复出现了2次。进一步在666例散发胸主动脉瘤/主动脉夹层患者及1500例正常对照中进行分析,发现Ala27Thr在散发胸主动脉瘤/主动脉夹层患者中比例为1.5%,在正常人中比例为0.47%,二者具有显著统计学差异。对某些突变位点进行3D结构分析,发现这些突变位点不仅影响了蛋白结构,也影响了蛋白功能(图4)。通过基因型-表型相关性分析,发现不同类型的FBN1突变,主动脉直径明显不同(表1)。并且有FBN1突变的患者,其发病年龄要明显早于没有FBN1突变的患者(表2)。(工作发表在Scientific Reports. 2015)。对于没有发现FBN1突变的患者,我们进一步进行全基因组外显子测序,以检测其是否有其他致病基因突变,并且通过生物信息学分析,找到新的导致胸主动脉瘤/主动脉夹层的致病基因,下一步拟在大样本人群中检查新致病基因分布情况或通过动物模型对新致病基因进行功能验证。

2015122830.jpg

表1. Analysis of clinical conditions in patients with different FBN1 genotypes.

2015122831.jpg

表2. Comparison of clinical parameters of patients with and without FBN1 mutations.

2015122832.jpg

(3)以病理学、动物模型、无创影像学、流行病学为基础,利用生物信息学发现主动脉瘤分子病因学

A)基于美国Charpenitier E等人2013年发表于Nature的最新技术,如下图,快速建立人源化小鼠,携带人类突变基因的系统快速建立。

2015122833.jpg

基于CRISPR-Cas的基因编辑系统(引自Nature. 2013;495(7439):50-1)

B)建立了腹主动脉瘤模型和主动脉夹层模型

2015122834.jpg

腹主动脉瘤模型主动脉夹层模型

2015122835.jpg

2015122836.jpg

采用化学药物诱导成功建立主动脉夹层模型

2015122837.jpg

补体因子Factor H mutation 促进了主动脉夹层的形成

C)利用小动物超声对腹主动脉瘤做出无创诊断,如下图:

2015122838.jpg

(4)建立主动脉瘤分子分型、早期诊断、早期预警及早期干预体系

利用Bioplex系统,可以对50种以上的人类炎性因子、30种以上的小鼠炎性因子、9种大鼠炎性因子进行检测(下图)。

2015122839.jpg

Bioplex系统可检测的炎性因子种类

2.心肌病病因学研究

心肌病是一种原因不明的心肌疾病,它不包括病因明确的或继发于全身疾病的特异性心肌病。心肌病可分为三种:扩张型心肌病(DCM),肥厚型心肌病(HCM)和限制性心肌病(RCM)。其中以HCM和DCM较为常见。HCM患者常有严重症状,易发生房性、室性心率失常以及猝死。DCM临床表现为进行性心力衰竭(心衰)、左室收缩功能下降、室性及室上性心律失常、传导系统异常、血栓栓塞及猝死,并可发生在病程中任何阶段的疾病,对家庭和社会造成严重的负担,是心衰的第三大病因及心脏移植最常见原因。对HCM和DCM传统的诊断方法只能在心肌出现不可逆病理改变之后才能做出诊断,且不能预测猝死发生的危险性,因此若能在此前对预后做出判断,并对高危患者进行干预,意义十分重大,基因突变的研究使这成为可能。

心肌病的发病原因至今未明。DCM的分子遗传学研究成果有家族史的约占20%~35%,已报道的30多个DCM的致病基因主要是由心肌结构蛋白突变。50%的HCM患者有遗传倾向,散发病例逐年增多,现已报道的与该疾病有关的致病基因主要为10多个心脏肌小节基因,总计有几百个突变位点。但目前这些资料均来自国外,中国的HCM或DCM的遗传学基础目前还不清楚,有关中国人群的心肌病的基因分布及基因突变数据库目前尚未作系统研究。勾划我国心肌病的致病基因分布情况,探询基因型与表现型的关系,对病人进行早期的危险分层,早期预防,改善生存质量及延长患者的寿命意义重大。

课题组已开展心肌病致病基因的初步研究工作。已收集国人HCM样本300余例和DCM样本100余例,建立了中国汉族人群HCM和DCM遗传样本库平台,收集了患者的临床资料,包括体检、心电图、超声心动图检查。已经建立基因诊断的基因捕获测序试剂盒,并采用此技术,对收集到的心肌病样本的目标区域进行个体化捕获测序,对其目标序列进行生物信息学分析。目前已为多个肥厚型心肌病家系确定了个体化的致病基因,从基因水平进行了确诊,同时对已知致病基因在中国汉族HCM人群的分布情况进行了全面的估价。对于未找到致病突变的家系,课题组采用了全外显子捕获测序技术,去寻找国人心肌病的新的致病基因,并去了解新致病基因与国人心肌病发生发展的关系。

前期工作利用实验室设计的捕获试剂盒对117个肥厚型心肌病患者,进行了目标区域捕获测序。对22个已知致病基因进行数据分析后,共发现21个已知致病突变,同时,为多个肥厚型心肌病的家系作出了基因诊断。在未发现已知致病突变的样本中,经过数据库的过滤,位点致病性分析,最终发现28个新致病,这些新致病突变将进行遗传学和功能学的验证,明确这些致病突变的作用机制。MYBPC3 基因是HCM一个重要的致病基因,能解释35%的HCM患者。对于前期114个HCM患者进行目标 基因捕获测序的数据进行深度分析之后,对MYBPC3基因的突变谱进行了勾画,发现了12 个已知突变位点和8个新突变位点,并对基因型和临床表型的关系进行了分析,发现了p. Y842X热点突变,导致临床严重表型。成果于2015年6月以SCI文章的形式发表于Scientif ic Reports(IF:5.578, Sci Rep. 2015 Jun 19;5:11411)上

Summary of detected mutations in MYBPC3 by deeper sequencing

2015122840.jpg

Analyses of HCM phenotype and MYBPC3 genotype

2015122841.jpg

兰峰教授研究主要基于在心血管疾病机制的研究,延续了所采用的经典心脏生理学分析技术,并增添了目前最新的细胞分化培养技术和高通量测序技术,大大加强了原有HCM研究的创新性。对于本研究中所采用的几个关键的新技术,进行了前期探索性实验,并且取得的较为理想的结果,汇报如下:

尿样细胞收集与重编程

2015122842.jpg

A. 刚贴壁并开始分裂的尿样细胞B. 尿液上皮细胞形成的细胞群 C. 重编程过程中的尿液上皮细胞中出现的iPSCs样克隆 D. 挑取后培养扩增的iPSCs。

2015122843.jpg

不同密度下iPSCs-CM基因表达的差异

2015122844.jpg

不同培养时间iPSCs-CM基因表达的差异,细胞年龄从未分化iPSCs的0天到180天。

3.肺动脉高压的遗传学研究

肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)是以肺血管压力、阻力进行性升高和右心功能衰竭为主要特征的临床病理生理综合征或疾病,其致残率和死亡率高,并且发病率呈逐年增长趋势,已成为我国重大医疗保健问题之一,同时也是国际前沿研究的热点。尽管近年来,靶向药物的出现,使PAH的治疗取得了显著进步,但是其临床和预后的改善程度仍然有限。因此进一步明确PAH发病机制,寻找有效的新干预靶点是当今医学界关注的热点问题。

肺动脉高压的病理改变表现为血管内皮细胞损伤和平滑肌细胞的增生,同时还可伴有细胞外基质的增加。多种生长因子及其受体、神经激素和细胞因子都参与了这种病理形态的改变。上述几种介质的表达水平在一定程度上都由各自的基因所调控。骨形成蛋白2型受体、五羟色胺、五羟色胺转运体,前列环素受体、前列环素合酶、电压门控的钾通道、一氧化氮、内皮素-1,内皮素A受体、B受体和活性氧等基因编码区域的改变都可能与肺动脉高压的形成有关。因此,对上述蛋白质基因调控的理解,比如对蛋白质的基因多态性和基因突变的认识等,将有助于我们更为深刻的认识肺动脉高压的病因、预后以及治疗等。

我们已开展肺动脉高压致病基因研究项目。收集符合国际标准的肺动脉高压患者临床信息和生物标本(血浆、DNA标本)300余例;收集符合国际标准的主动脉瘤患者临床信息。我们选取其中遗传性肺动脉高压14例,特发性肺动脉高压100例,先天性心脏病并发肺动脉高压186例,收集血液和提取DNA,进行个性化捕获外显子测序。测序结果经分析后已发现数个已知致病基因的新突变位点。通过生物信息学分析,发现多个候选易感基因。设计肺动脉高压及其他心血管疾病相关的300个基因捕获试剂盒,用来进行肺动脉高压的分子诊断。

2015122845.jpg

Fig 1 Diagram of strategy

TGF-β超家族成员中,对骨形成蛋白II型受体(BMPR-II)基因突变的研究最早也最为深入,研究发现BMPR-II基因不仅是部分西方白种人群FPAH的致病基因,而且26%的特发性肺动脉高压(idiopathic pulmonary arterial hypertension,IPAH)患者也有此基因突变。我们在研究中发现100个患者中,有17例患者中有BMPR2基因突变,其中9例为已知突变位点,8例为新的位点突变。TGF-β信号转导通路另外一种受体活化素受体样激酶1(ACVRL1)的研究发现,PAH患者丛样病变的肺血管内皮中存在ACVRL1蛋白产物,同时国外学者在PAH动物模型中发现ACVRL1基因缺陷小鼠会自发肺动脉压力增高。我们在研究中发现1个家系中发现ACVRL1突变,2个特发性肺动脉高压患者中发现1个ACVRL1突变,其中2例为新的位点突变。下面是我们在一个遗传性肺动脉高压家系中进行候选基因个性化捕获及外显子测序,测序结果经与公共网站或文献对照,排查肺动脉高压已知致病基因的SNPs或InDels。同时相关新位点突变进行了细胞功能验证。结果是如下:

2015122846.jpg

Fig 2 novel mutation in the patients of PAH

虽然我们在PAH 分子遗传学研究方面已经取得了不少结果,还有一些问题待解决。首先,在同一个家族中,为什么具有同样的BMPR-Ⅱ基因突变的家族成员一部分发病,而另一部分不发病?其次,一些已故基因可能参与PAH 发病的基因包括:编码SERT 启动子、一氧化氮合成酶、血管紧张素Ⅱ、内皮素或者血管活性肠肽基因。我们对这些基因可能作为BMPR-Ⅱ基因的修饰基因来参与的PAH的发病。将这些基因和BMPR-Ⅱ基因表达联合起来进行研究,能否找到解释PAH的不完全外显和个体易感性的答案?最后,随着治疗PAH的多种药物的出现,我们还应该进一步研究是否可以用基因的多态性来解释不同的患者对同一种药物的反应性的不同。这些都是我们的以后的工作中继续进行研究,以解决实际的临床问题。

4.肠道菌群与心血管重塑相关疾病研究进展

肠道菌群是人体胃肠道微生物的主要部分,其数量约为人体体细胞总数的10倍,编码的特异基因则约为人类基因组编码基因数目的150多倍,它们作为人体重要的内环境成分,对于维持人体的正常生理功能有重要影响,也被认为是人体的又一种"器官"。近十年来,对于肠道菌群的研究已经成为新的研究热点, 已知菌群会影响人体对于食物的消化和吸收,调控人体的炎症免疫反应,调节人体的神经内分泌递质从而影响行为和情绪,影响药物的效果,菌群失调会导致肥胖、糖尿病、心血管疾病、肠炎、肿瘤等诸多疾病,但发病的具体机制仍有待深入探索,并且由于菌群具有明显的地区、民族差异性,因此不同国家和地区的人群具有不同的肠道菌群特征。

在此领域中,我们选择以肠道菌群与儿童肥胖的关系作为研究的切入点。这是因为,肥胖是包括我国在内的全球各国普遍面临的重大公共卫生问题之一,其发生率和肥胖人群的绝对数量增加很快,发生年龄阶段越发低龄化。同时,肥胖是导致糖尿病、心血管疾病等代谢疾病的重要危险因素,青少年肥胖更会极大增加成年后罹患糖尿病和动脉粥样硬化、高血压等心血管疾病的概率,甚至直接诱发青少年高血压疾病。国外大量的人群调查和动物实验证实,不同种系型(phylotype)的肠道菌群,对于维持宿主的体重或者导致肥胖有直接作用,比如对无菌小鼠分别移植来自正常体重受试者或肥胖受试者的粪便菌群,则移植了"肥胖型"菌群的小鼠其体重增加更快、身体脂肪比例更大。因此探明肠道菌群参与肥胖发生的作用,不仅能够更好的防治青少年肥胖,更可以提供对肥胖相关疾病的早期预警和早期治疗的新指标。

我们的前期工作通过与北京市儿研所、北京市朝阳区中小学保健所合作,在朝阳区的五所小学开展常规体检调查和粪便样本采集工作。儿童根据其年龄、性别、BMI(身高体重比,kg/m2),综合参照现行的中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准和美国CDC的BMI分级标准进行分组,选择间隔一年仍保持BMI分级不变的典型的正常体重(HW)和肥胖组儿童(OB)各29例和36例,对其在一年前后收集的两个批次的粪便样本进行菌群结构分析。具体方法是从冻存的新鲜粪便样本中提取DNA,使用罗氏454型测序仪对于DNA样本中细菌16S rDNA的V3~V5可变序列区域进行测序分析,测序结果经过筛选、聚类,再与细菌GreenGene数据库进行比对,确定种属归类,进行进一步的统计学和生物信息学分析,包括物种多样性、细菌种属比例、网络关系、功能基因预测等。两个批次的分析结果做进一步比较,保留共同的胖-瘦菌群差异。初步结果如下:

(1)对细菌种属的百分比进行统计分析,找到了肥胖组与正常体重组有显著丰度差异的一些细菌。下图为门级和属级的细菌比例情况:

2015122847.jpg

(2)差异细菌带来了细菌网络的改变。下图分别为Spearman网络和Co-abundance group网络,分别展示细菌节点直接联系和子网络联系的区别。

Spearman network

2015122848.jpg

CAG network

2015122849.jpg

(3)网络的改变进一步导致了菌群功能的持续变化。下图为两次测序预测细菌功能有恒定差异的一些功能通路。

2015122850.jpg

这些研究结果正在撰文准备投稿。以此为基础,已经获得教育部第49批留学回国人员科研启动基金资助,并开展了与临床科室的多项合作研究工作。此外,立足于肠道菌群检测方法,我们还承担了农业部转基因安全性重大专项课题的一项子课题,检测了转基因玉米对于小鼠肠道菌群和其他生理指标的影响,相关研究结果已经获得一项国家专利.

5.心血管疾病特异生物标志物的筛选

心血管疾病是目前威胁大众健康的一个急待解决的问题,心肌梗死、卒中和心源性猝死给社会和家庭造成极大的伤害。如何早期识别发生心血管疾病高危人群,采用何种方法判断未来发生心血管疾病几率;对高危人群进行预防性干预并采用一种方便的监测方法了解治疗的效果,已成为人们努力的方向和目标。随着对心血管疾病发病机制认识的不断深入,生物标志物在心血管疾病早期诊断、危险分层、预后评估及治疗策略方面的应用价值已成为近年心血管病领域研究的热点之一。临床上广泛应用的肌钙蛋白I (troponin I, TnI)、肌酸激酶同工酶 (creatine kinase isoenzyme, CK-MB) 是在心肌发生实质性坏死后才升高的,而且在发作早期心肌损伤前心电图及上述指标均可能没有变化,因而耽误了治疗。因此寻找新的、准确、快速、可靠的心血管生物标志物对诊断急性心肌梗死极具价值。随着基因组学,蛋白组学和系统生物学的迅猛进展,大量生物信息的不断涌现,确定心血管疾病的生物标志物已经成为一种迫切的需求。

目前已报道的生物标志物主要分为如下几类:1 ) 脂蛋白相关标志物(低密度脂蛋白、载脂蛋白A1/B);2)炎症相关标志物(如白介素(IL)-6、C反应蛋白(CRP)和肿瘤坏死因子(TNF)-α);3 )肌钙蛋白(cTn、包括cTnI和cTnT);4)脑钠肽(BNP)和N端B型脑钠肽前体(NT-proBNP)等等。结合目前已经报道的心血管生物标志物,开展多标志物悬液芯片研发;应用生物质谱、生物芯片技术,对6种标志物进行临床样本的检测。共完成对对冠状动脉粥样硬化性心脏病(2000个)、心梗(2000个)、主动脉瘤(2000个)慢性心衰(1000个)和正常对照(2000个)样本进行潜在的心血管标志物ST2、IL33、Galectin3、PTX3、GDF15及MPO的检测。

我们建立了液质联用质谱平台Q Exactive和TSQ Quantum Ultra。基于该平台进行如下研究:

1) 应用定量和靶向质谱技术在心血管患者血浆对代谢产物进行评估和检测,将前沿的代谢组学研究转化为临床检测方法。制定质谱定量检测氨基酸类、有机酸类(花生四烯酸)及维生素族的标准操作规程和工作流程,建立氨基酸检测平台,有机酸检测平台,维生素族检测平台。

2) 建立一个相对完整的包括目前已知的用于临床诊断的心血管标志物的稳定的代表肽段库和相应的MRM质谱多反应监测(multiple reaction monitoring, MRM)技术检测方法,确定21种候选蛋白及相应代表肽段76个的MRM检测肽段库,并完成了质谱检测方法,服务于以后心血管疾病患者生物标志物的质谱检测。

时间分辨荧光免疫分析金属利用稀土螯合物荧光寿命长,stokes位移小等特点达到在蛋白质检测灵敏度高,特异性好的优点。我们合成了新型的稀土标记物,对抗体进行了标记,包被之后得到了相应的标准曲线,为生物标志物的检测提供了新的思路和方法。

本项目的主要研究内容是针对与心血管重塑相关的冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)、心梗后心脏重塑、慢性心衰和主动脉瘤的早期诊断、个性化治疗的关键临床问题,应用生物质谱、生物芯片技术,对具有潜在诊断作用和重要临床应用价值的血清标志物进行临床样本的检测和验证,并结合生物信息学、流行病学、统计学分析,筛选出新的生物标志物,为疾病防治的早期化和个体化提供科学指导。

2015122851.jpg

2015122852.jpg

(三)心血管重塑相关疾病的分子影像学研究

1.心血管重塑疾病的磁共振诊断研究

范占明教授带领的团队开展了氧化铁分子探针磁共振成像对心肌纤维化的早期诊断研究,获得北京市科委专项课题资助。

心衰是多种心血管疾病终末阶段的一种表现,其最重要的组织学特征表现为心肌纤维化,即纤维组织取代正常心肌细胞,导致心功能降低。心肌纤维化已经被公认为是心脏主要不良事件的独立预测指标。目前的心衰治疗指南尚未有基于心室壁组织构成的针对性治疗方案,这种缺陷可能导致心衰治疗时不能选择最佳治疗时机进行干预,心肌纤维化过程持续进展,心功能不断下降,从而引起死亡率的升高。缺失针对性治疗方案的一个重要原因在于缺乏准确有效的检查手段来精确显示心肌纤维化病变的进展阶段。

心肌纤维化根据不同的心肌病变过程可以分为三类。第一类是反应性间质纤维化,特点为纤维组织弥漫性增生,以血管周围间隙为主。第二类是浸润型间质纤维化,特点为不可降解的蛋白和鞘糖脂逐渐沉积于心肌间质,多见于淀粉样变性及Anderson-Fabry病。第三类为替代性纤维化,继发于心肌梗死后,主要为Ⅰ型胶原引发的心肌纤维化。一旦心脏细胞的完整性受到破坏,便开始出现替代性纤维化,此种纤维化可呈局限性分布,也可呈弥漫性分布。反应性纤维化和浸润性纤维化最终均发展为替代性纤维化,此时心肌细胞已经坏死或者凋亡。如果可以早期诊断心肌纤维化,在不可逆损伤发生以前,尽早评估疾病,区分类型干预治疗,可降低治疗难度,因而心脏纤维化过程的早期精确诊断意义重大。

现阶段心脏疾病临床常用的影像学检测方法包括超声心动图、冠状动脉CTA、冠状动脉造影、PET和心脏磁共振等。其中超声心动图主要在于观察心脏的功能,冠状动脉CTA和冠状动脉造影主要用于观察冠状动脉的狭窄情况,它们均不能反映心肌组织结构的改变;PET虽然能够判断存活心肌,但由于其较低的分辨率及昂贵的价格,现阶段无法作为常规手段应用于日常诊疗中。心脏磁共振由于有良好的空间和时间分辨率,已经作为评价心脏形态和功能的金标准,同时也能够评价心肌微循环灌注及存活心肌。心脏磁共振成像最独特的价值在于能够观察到心肌纤维化,从而反映心脏病变的进程。

目前心脏磁共振对于心肌纤维化的成像基于两种显像方式,一种是延迟强化,一种是T1图谱,两种显像均使用钆系对比剂,尚不足以在更加早期的阶段发现心肌纤维化。基因超顺磁性氧化铁分子探针给我们提供了这样一种可能性,这类显影剂能够在细胞、分子层面显像,从而能够在纤维化的早期提供影像学的证据,为早期治疗提供可能。

范教授团队合成了超顺磁性氧化铁纳米颗粒,并偶联靶向分子,进行物理化学性质的表征,磁性能优于商售的造影剂如FeridexR,ResovistR,进行了氧化铁纳米颗粒在细胞水平的毒性以及细胞吞噬验证。

2015122853.jpg

高温共沉淀法合成超顺磁性氧化铁纳米颗粒,尺寸在12 nm

2015122856.jpg

合成的超顺磁性氧化铁纳米颗粒磁性能较好,体外成像效果显著

2015122857.jpg

合成的超顺磁性氧化铁纳米颗粒细胞毒性低,可靶向巨噬细胞

2015122858.jpg

实现实验室级别的小规模生产超顺磁性氧化铁纳米颗粒造影剂

利用建立的心肌梗死、缺血再灌注损伤、心肌炎、高血压大鼠模型,进行7T磁共振成像仪,比较注射造影剂前后的动物成像,建立疾病诊断标准。并申报专利"一种超顺磁性纳米颗粒及其制备方法和应用"。

2015122859.jpg

不注射对比剂与注射对比剂24小时后成像比较

2.胎儿心脏病超声诊断研究

何怡华教授带领的团队主要研究方向是胎儿心脏畸形产前超声诊断及分子病因学研究。先天性心脏病是儿童的第一杀手,是最严重的出生缺陷,发病率为千分之6-14。我国目前现存先心病患儿150万,并且每年以20万病例递增,给家庭和社会带来沉重负担。先天性心脏病由于围产期管理等因素在贫困地区相对高发,同时在中国大的心脏中心相对较匮乏,这批患者得到及时的手术矫治不仅费用相对昂贵,而且很难获得合理的医疗资源,所以先心病的防治重在产前诊断。胎儿心脏畸形正确全面的产前诊断可以指导合理的围产期管理、及时转运、有效救治,降低致死性先天性心脏病的出生率、改善预后、提高远期疗效及出生人口素质,国家政策也在不同的角度提倡多发病的预防及产前诊断。目前产前诊断唯一有效的手段是胎儿心脏超声。

何怡华教授带领的团队在胎儿心脏超声方面具有丰富的临床资源,年临床工作量3000例,超过美国费城儿童医院;建立了病源资料完整数据库2000例;通过尸检、产后随诊与产前超声心动图对照准确率达98.6%。在这些基础之上,何怡华教授带领的团队还着力于建立胎儿心脏畸形产前诊断远程医疗网络平台,该项目得到了"十二五"国家科技计划的支持。平台工程框架主要分为三块:筛查终端操作平台:获取超声图像及临床资料、专家操作平台:提取图像和病例资料进行会诊、服务器:存储处理图像,中间通过网络连接,传输图像。网络管理模式采用三级立体筛查、诊断、会诊模式,筛查为金子塔底,大范围覆盖,逐级分流,最终到达会诊中心,使得广覆盖的前提下,合理分配医疗资源,使得相应的患者得到相应的治疗。医疗流程的技术路线如下:产筛患者在基层医院通过初筛,将怀疑有问题的胎儿心脏病患者通过规范化操作获取的超声影像数据及临床资料上传,在诊断平台对简单病例进行诊断及处理,复杂疾病进一步上传到会诊中心,会诊中心做出明确细化分层诊断,与相关科室共同出具危险评估、提供围产管理、生后转运救治方案,并与小儿心脏科临床网络对接,推动三级预防,另一方面,收集引产胎儿标本,把所得数据及标本收入数据库,与杜杰教授合作正在开展分子病因学研究

2015122860.jpg

2015122861.jpg

(四)心血管重塑相关疾病的临床转化医学研究

1.心血管疾病的临床及转化研究

马长生教授团队初步建立了"标准统一、平台对接、独立管理"的资源整合和协同研究模式,在此模式下稳步推进多项心血管临床医学研究,以实现心血管疾病精准医疗,提高人类心血管健康水平。目前已建立了多层次、辐射全国的临床研究网络,研究网络包括44家核心单位、100家协作单位和多家推广单位。主要进展与成果包括:

(1)心房颤动2C3L导管消融术的研究与推广

目前持续性房颤治疗的导管消融治疗策略,主要包括环肺静脉消融、心房线性消融、复杂碎裂电位(CFAEs)消融、针对主频部位的消融、针对心房外膜神经丛富集部位的消融以及彼此之间联合的分步消融等策略。其中,由法国波尔多电生理中心率先提出的逐步消融(stepwise)策略综合了上述方法的优势,以房颤终止为手术终点,临床成功率较高。但是,由于操作复杂,手术和透视时间较长,有增加并发症的风险,而且该术式对术者要求较高,难以推广普及。

"2C3L"策略,则避开了这一短板。所谓"2C3L"消融术式,"2C"指环肺静脉消融的2个圆圈(circle),"3L"指左心房顶部线、二尖瓣环峡部线、三尖瓣环峡部线的3条消融线(line)。如果术中房颤心律未转为窦性心律,则直接行直流电复律,并在窦性心律下消融及验证肺静脉电隔离及顶部线、二尖瓣环峡部线和三尖瓣环峡部线双向传导阻滞。通过这种改进,可以避免CFAEs消融和术中多次对房性心动过速(房速)行激动顺序标测和消融,因而显著缩短了手术、透视和消融时间。

(2) 心血管远程医疗实践尝试

我国优质医疗资源分布不均,三甲医院人满为患,专家门诊一号难求。而近郊某些三甲医院病床闲置率可高达70%。如何充分利用专家资源已成为急需破解的难题。本中心积极响应2015年7月,《国务院关于积极推进"互联网+"行动的指导意见》充分利用互联网、大数据等手段,建设心血管远程医疗服务相关平台,并积极利用"互联网加"技术探索开展移动医疗相关研究。以专家为核心资源、以专业为基础环境、以互联网模式为交互规则进行知识汇集、医生聚集以及互联网医疗服务实践和移动医疗研究。

本中心希望借助一些医疗互联网加平台,进行远程医疗实践尝试,并探索给予移动医疗模式开展心血管研究的可能性。"第一会诊"立足心血管疾病诊疗领域,面向一线临床医生提供远程会诊、远程查房、远程手术演示及指导、远程诊断、远程转诊等医疗服务。通过"第一会诊"平台,可开展心血管相关药物治疗依从性、疾病防治信息、卫生监督方式等方面的尝试性研究(图3)。

2015122862.jpg

心血管移动医疗研究模式

(3)心律失常注册研究

"中国心律失常注册研究"(C-Rhythm项目)依托国家心血管临床医学研究中心,目标是搭建国家心血管病临床研究中心网络单位内广泛参与的心律失常临床研究体系,关注所有心律失常的个体化诊疗、预后判定以及预防策略,为临床治疗指南提供研究证据,最大限度地整合资源,推动我国心律失常临床研究的整体发展,提升学科的国际影响力。目前心房颤动注册研究已入选患者1.7万例,中国社区人群4.6万例已完成,同时从政府和社会部门获取与患者临床结局相关的重要信息,如住院病历首页、疾病预防和控制中心的死因监测信息、医疗保险信息等,通过提取和整合这些数据,建立完整的心律失常注册患者临床数据信息链和中国人群心电信息数据库,创建支持中国心律失常临床研究的公共信息平台。

基于平台更多的有关房颤的临床以及转化医学研究正在开展,涉及的方面包括:导管消融的最佳术式、新型口服抗凝药与华法林降低血栓栓塞事件疗效比较、房颤发生的遗传学研究、房颤血栓栓塞预测模型等。研究成果将改善我国房颤患者的诊治水平,为我国房颤指南的制定提供数据支持,并提升我国在房颤临床研究领域的国际地位。目前已发现中国心房颤动注册研究可在一定程度上促进华法林规范化使用。

2015122863.jpg

CAFR可在一定程度上促进华法林规范化使用

(4)遗传性心律失常规范化研究

遗传性心律失常包括长QT综合征、Brugada综合征、致心律失常性右室心肌病(ARVC)等疾病,是40岁以下人群心脏性猝死的最主要病因。2011年和2013年心律协会(HRS)分别发布了离子通道疾病与心肌病基因筛查共识和遗传性心律失常综合征诊断和处理共识,标志着遗传性心律失常的诊断与治疗进入了有章可循的新纪元。目前我国医务人员和公众对遗传性心律失常认知度很低,没有基于中国患者的遗传性心律失常数据和生物样本库;有关临床研究大都是散在个案报道,缺乏大样本的遗传学和功能学研究。基因筛查是诊断遗传性心律失常的核心;正常人群中少见变异的检出,使得临床上检出的基因变异的解释变得困难,如何利用基因筛查的结果帮助临床诊治,成为了一个非常现实的临床问题。 遗传性心脏离子通道疾病的致病机制与突变导致心脏离子通道功能异常密切相关;而突变的离子通道,能够通过体外表达,应用膜片钳的技术手段进行功能学检测,是现代分子电生理学的基础。突变离子通道的功能学检测属于分子功能学诊断的范畴,不仅有助于临床遗传性心脏离子通道疾病患者的诊断,特别是临床中诊断不明确的患者;我们既往的研究还表明,体外突变离子通道功能学可以预测临床用药的治疗效果,这是实现遗传性心脏离子通道疾病的个体化治疗的理论基础。目前国际上绝大多数遗传性心律失常中心将突变心脏离子通道功能检测仅仅作为科学研究手段,少数的国际中心正在将突变心脏离子通道功能检测推向临床应用。在C-Rhythm遗传性心律失常登记注册研究数据库的基础上,通过心脏突变离子通道功能检测,实现遗传性心脏离子通道疾病的个体化诊断和治疗的目的。

2.大血管疾病的手术治疗临床转化研究

我国主动脉疾病复杂和重症的患者比例高(80%以上),围手术期脏器并发症发生率高,治疗效果远落后与西方发达国家。本课题组在孙立忠教授的带领下,成立北京市大血管疾病诊疗研究中心,主要从事大血管疾病医、教、研、防、对外交流等工作。2012年成立北京市大血管外科植入式人工材料工程技术研究中心,重点进行术中支架人工血管和国产预凝人工血管的研发,获专利20项。术中支架人工血管是第一种国内首创并推广至国际的大血管外科植入式人工材料,全球应用万余例。团队每年完成各类大血管手术千余例,其中50%以上为重症复杂病例,是全球最大的大血管疾病诊疗中心。孙立忠团队所制定的主动脉夹层细化分型及治疗方案被中华医学会纳入我国主动脉夹层诊疗指南,首创孙氏手术已成为治疗A型主动脉夹层标准术式。由于贡献突出,孙立忠团队三次获国家科技进步二等奖。主要研究进展如下:

(1)经颅多普勒超声在复杂重症主动脉疾病围术期的应用研究

主动脉弓部手术的脑部并发症的发生率为23 %~30 %,短暂和长期的神经系统功能障碍的发生率分别为19 %~28 %及4 %~16 %,经颅多普勒超声(TCD)可以无创性实时动态监测。团队应用TCD对涉及弓部的复杂重症主动脉手术实施监测,选定择期主动脉夹层/瘤患者行孙氏手术者50例,对照组50例,观察选择性脑灌注期间和单泵双管期间大脑中动脉血流变化。麻醉诱导后患者的TCD频谱各异,说明术前已存在病理性脑灌注,脑组织对手术应激的代偿能力下降,极易发生缺血性脑损伤,对于术前已存在高危因素的患者在围术期根据监测结果精确地调控各种生理变量,进行有效的干预,可以改善患者的预后,提高患者术后生存质量。初步建立了主动脉手术术中神经系统监测方案,使围术期神经系统并发症由20%降低至10%以下。

(2)复杂重症主动脉疾病围术期器官保护

复杂主动脉手术创伤大,深低温停循环会引起脊髓缺血,脊髓血供存在巨大个体差异,区域脊髓血供具有单一性,截瘫对患者、家庭、社会的巨大影响,所以主动脉脊髓围术期保护困难,但意义重大。本团队有效监测围术期脊髓诱发电位变化,将将重症复杂型主动脉手术脊髓损伤并发症发生率降至2.0%以下。

(3)复杂重症主动脉疾病遗传因素研究

国内首次对非症状型家族性胸主动脉瘤-夹层进行致病基因鉴定及临床特征研究。(Ann Vasc Surg. 2014;28(8):1909-12.)

2015122864.jpg

3.冠心病转化医学研究

2015年度,周玉杰团队在转化医学研究上取得丰硕成果:

(1) 冠脉钙化病变系列研究

首次发现钙化增加介入治疗相关心肌梗死,导致患者预后不佳,首次发现阻断冠脉钙化新靶点-IL 37,从分子生物学水平阐明IL-37抗钙化的机制。

2015122865.jpg

(2) 开展老年冠心病合并OSAHS研究

2015122866.jpg

(3) 冠脉分叉病变术式系列研究

首次提出分叉病变新术式---ATP,优化左主干治疗技术,提高成功率,降低左主干治疗风险。目前工作进展,已经建立老年左主干病变实效研究数据库,并开展注册研究,进入数据收集与临床随访阶段。

(4) 临床创新技术研究:

3D打印锥形仿生可降解支架:

2015122867.jpg

干细胞治疗缺血性心力衰竭:

2015122868.jpg

新型准分子"冷"激光冠脉手术

2015122869.jpg

PARACHUTE左室装置

2015122870.jpg

心肌收缩力调节装置:

2015122871.jpg

五、基础平台建设

(一)科研用房

建设之初计划实验室用于基础研究的用房面积约为3000平方米。建设期间首都医科大学新科研大楼落成,提供本重点实验室的专用实验室,首都医科大学附属北京安贞医院新增门诊楼地下3层(400平方米)作为临床样本资源库,通过对实验室的整合及改扩建,目前重点实验室用房面积扩展达到4300平方米,主要包括以安贞医院和北京市心肺血管疾病研究所为主体的实验中心及实验室1800平方米,首都医科大学校本部基础科研大楼900平方米,重点实验室动物房500平方米,评估大动物中心300平方米;临床样本资源库及基因诊断平台1600平方米。目前各个平台实验室包括分子生物学实验室、病理学实验室、细胞分析实验室、解剖学实验室、生化实验室及实验动物室等基础实验室仍在进一步的改扩建过程中。

2015122880.jpg

(二)仪器设备

实验室建设之初共有大型临床及实验室设备仪器价值总额3800万元。其中50万元以上18 件;20万元以上35件。截至2014年底,根据各个平台的建设需求,又先后投入5101.9万元人民币,陆续购置一批大型仪器,其中500万元以上设备4件,100万元以上15件,50万元以上24件。如超高分辨小动物超声影像系统(VisualSonics, VEVO2100),小动物活体影像系统(Xenogen),小动物核磁共振仪AspectImaging,小动物探头式在体荧光显微镜系统(Mauna Kea Technologies)等先进的无创分子影像学研究工具;激光扫描细胞仪 (Compucyte),高内涵细胞组学分析系统(MD Image Xpress XL),全自动膜片钳系统(Nanion Port-a-Patch),全自动玻片扫描仪(Aperi ScanScope),多维高清流式细胞分选仪(Beckman MoFlo XDP),多维高清流式细胞分析仪(BD LSRFortessa) ,细胞培养拉力测试系统(Flexcell, FX-5000TT),数控剪切流活细胞自动分析系统(BioFlux200)等细胞和组织切片分析仪器;包含液相芯片监测系统(Bioplex 200)的高性能分析集群系统等分子检测系统;这些都为心血管的细胞及分子生物学研究提供了大力支持;Illumina (Hi seq2000, Mi seq) 和Roche (454Junior) 的基因测序仪和基因分型系统 (Open Array),飞行质谱-SNP系统(Sequeno, MassARRAY Analyzer 4 System)等基因测序仪器系统。同时还对原有仪器进行了升级改造。

在此基础上,截至2015年底,重点实验室已建成五大研究平台,包括:实验动物平台,病理生学研究平台,无创影像学平台,细胞生物和分子病因学平台,基因诊断平台。

2013-2015年间,根据各个平台的建设需求,陆续购置一批大型仪器,并不断对仪器设备进行升级,从而满足科研工作对仪器性能的要求。仪器信息如下表所列:

2013~2015年仪器设备购置和升级情况

序号设备名称品牌规格型号数量总额购置时间
(万元) 
1超低温冰柜Thermo905型201302014
2FreezerPro样本管理系统 2013 标准版1182014
3QIAcube核酸自动提取纯化系统QiagenQIAcube1352014
4Milli-Q超纯水系统MilliporeAdvanatge A101152014
5基因测序数据处理在线存储平台曙光测序数据处理机(A840r-G)、数据处理在线存储系统(ParaStor200-索引控制器、
ParaStor200-数据控制器、并行文件系统客户端)、存储网络(万兆网交换机)、
管理网络(千兆网交换机)、基础设施(C200机柜、PDM电源管理监控系统)
12202014
6生物信息分析计算平台曙光刀片平台(TC3600)、计算刀片(CB65-G)、四路胖节点(A840r-G)、
管理登录节点(A620r-G)、基础设施(C200机柜、PDM电源管理监控系统)、、
控制台(KVM主控端、CIM模块)Linux操作系统、Gridview集群管理、
生物信息云平台系统V1.0
12802014
7新一代质谱分析系统ThermoThermo Fisher Q Exactive Orbitrap LC-MS/MS System1573.32014
Q Exactive液相质谱系统。
EASY-nLC™ 1000 Integrated1
Nano-HPLC System
 
Thermo Scientific Nanospray1
Flex Ion Source nano-ESI
Proteome Discoverer 1.4 Base & Quan + 1 year 
of MaintenanceProtein ID package 
with SEQUEST & Sequest HT license 
and Quantification (Precursor & Reporter based)
 
Sogevac oil LVO 2002
QE矫正液试剂包1
数据处理系统1
液氮罐带小推车1
Freight & Insurance Charge 1
8高通量细菌发酵系统镇江东方GUJS-5  AUTO型111.52014
9Hiseq2500快速模块美国IlluminaHiSeq 250011262013
10Miseq补充购置美国IlluminaMiseq1148.32013
11服务器中国曙光服务器 11502013
12样本存储设备美国Thermo -80℃冰箱10652013
13样本存储设备美国Thermo -40℃冰箱452013
14小动物彩色多普勒超声仪高级功能软件加拿大VisualSonicsVEVO21001562013
15高性能小动物核磁共振成像系统高级功能软件以色列AspectImagingM2(MRI)1202013
164激光流式细胞分选设备美国BDFACSAria14202013
17单分子多重基因表达筛选与数字定量系统Nanostring technologiesnCounter12252015
18捕获操纵激光镊系统(显微镜升级)OptoFluidicsNanoTweezer1622015
19正置荧光显微镜Nikon80i三目122.52015
20定时荧光定量PCR系统ABIQuantStudioTM 12k Flex1452015
21数字定量PCR系统ABIQuantStudio 3D11402015
22全自动温和组织处理系统MiltenyigentleMACS114.52015
24层析实验冷柜Thermo FisherREC4504V543     8.6/台2015
24单细胞自动制备系统FluidigmC112002015
合计     3025.1 

以这些仪器为基础,建立起实验动物平台,病理生理学平台,无创影像学平台,细胞生物和分子病因学平台,基因诊断平台,共五大类研究平台,能够从动物整体水平、细胞与分子生物学机制,以及基因组层面全面分析和检测疾病的发生、发展规律与治疗策略。

1.实验动物平台

通过动物中心改建,引进了IVC设备,改善了繁育小鼠的硬件设施。从各个实验室引进多种转基因和基因敲除动物,例如从国外引进55种,武汉大学引进18种,南开大学引进4种,南京大学引进6种,冷泉港引进3种,中科院引进4种,北医引进4种,目前实验室共有94种转基因和基因敲除动物,并积极开展动物模型的构建,目前可构建小鼠模拟心脏旁路移植术(心脏搭桥)模型、小鼠左前降支结扎模拟心肌梗死模型、高血压致心脏纤维化模型、主动脉缩窄引起的心脏肥大及心衰模型、高血压及高血脂模拟主动脉瘤模型、小鼠脑梗模型、小鼠大脑缺血模型、小鼠血管支架损伤模型、阿霉素模拟心衰模型等多种疾病动物模型。

2015122881.jpg

2.病理生理学研究平台

拥有全套的病理学仪器设备,并购置了小动物活体影像系统和图像采集处理和远程诊断系统,完善病理生理平台,以深入研究病理血管重塑相关疾病小鼠模型的发病过程。

(1)全自动玻片扫描仪

采用独家专利的单线式数组光学扫描技术,对病理玻片作超高速光学扫描, 创建数字化的超高光学解析影像,具有无影像变形、分辨率高、无接缝影像产生、对焦准确度较传统高出1000倍的优点,并且处理玻片速度快、容量大。通过软件辅助能够排除主观误差,实现图片的客观、规范,并能辅助进行结果分析解读。通过互联网还可实现数字化切片远程查看模式,多用户远程共享数据库以及远程查看讨论数据等功能。已经使用该仪器系统对各课题组的组织切片进行了扫描和建库。

(2)植入式生物电遥测系统

DSI植入式生理信号遥测系统可通过植入动物体内的植入体传感器监测清醒活动的动物之血压、心率、心电、脑电、肌电、温度和活动度等信号和参数,然后植入体的数模转换模块将这些模拟信号数字化后通过无线电发射出去,再由后端的接收处理装置接收调制后将信号传入计算机,最后通过软件平台对数据进行存储和分析。可用于心血管系统、呼吸系统和神经系统等研究领域的生物电信号、压力信号、流量信号等的采集处理,而且具有优良的第三方系统支持能力,可接收和处理来自第三方系统的生理信号,极大地扩展了该系统的应用范围。我们已经使用该系统对高血压大鼠模型的血压、心率变化进行了监测和分析。

3.无创影像学平台

在临床方面,购置了最先进的320排螺旋CT,通过完善数字化影像学工作站软硬件设施和数据信息库建立,可以定量分析疗效评价冠心病及主动脉瘤病变,研发早期诊断新技术,并通过其最适参数的探索和研究将其改造为适用于临床的系统。

2015122882.jpg

在实验室方面,购置了超高分辨小动物超声影像系统及小动物活体成像系统,对小动物进行无创影像学检查,精确观察各种心血管疾病模型心脏结构、功能的改变以及动物体内多种组织及器官中的激活基因表达和细胞活动变化,可为心血管病理生理研究提供了工具。

具体包括:

(1)动脉无创血压检测仪

高血压是心血管疾病的重要危险因素,目前在我国发病率逐年升高。升高的血压引起心、脑、肾脏等靶器官的结构及功能改变,是高血压的最重要危害。因此,高血压模型是各种心血管疾病动物模型的基础,实现对实验动物血压精确、有效的检测,是进行相关研究的前提。

实验室已经引进的动脉无创血压检测仪(CODATM6,KENT,American),可以同时直接测量包括实验动物收缩压、舒张压、平均血压、心率、尾部血液容量和尾部血流速6道血液参数,能全面反映不同时间点实验动物的血流动力学改变,是高血压的病生理研究,及高血压新药药效学研究中必须的实验设备。多种因素,包括:环境、温度、光线及动物本身的活动,都可影响血压测量的准确性。该设备能避免上述影响因素,同时其使用方便,价格较低,操作易于掌握,具有重要的使用价值与意义。

以高血压相关研究为例,在血管紧张素II灌注小鼠、自发性高血压大鼠等高血压模型中,精确的血压测定是对模型的最佳质控标准。本平台所引进的动物无创血压检测仪可以避免多种外界因素对血压的干扰,实现血压的准确测量。同时,在各种降压药物新药研发过程中,所关注的不仅是其降低收缩压的程度,还应对新药是否反射性引起心率增快、降低舒张压及平均血压的程度,及对其他的血流动力学指标如血液流速等指标进行全面评估,而上述指标均可通过我们的平台获得。

(2)无创心电遥测系统

新药的研发是疾病研究过程中的重要一环,同时是实现科研成果转化的现实体现。在各种新药研发中,以心脏电生理毒性为主的心血管毒性,因其发病突然、后果严重而成为对新药研发的制约环节。已经证实,动物在保定(即外力使其保持静止状态)或麻醉状态下给药所得到的各种生理指标不能准确反映药物的药理和毒理过程,因此,如何获得动物清醒、自由活动状态下的生理指标对新药开发具有重要意义。

实验室已经引进的无创心电遥测系统(EMKA,France),可以实现在动物清醒、自由活动状态,对其心电图、呼吸、体温、无创血压、直接血压等生理指标的获取,同时无需进行动物外科手术,因此能获得真实、准确的各项动物生理基础指标。尤其是心电图的描计,对新药心脏电生理毒性的监测具有重要价值。

以药物对心脏电生理毒性检测为例,多种临床常用药物包括强心药(如洋地黄)、麻醉药品(如利多卡因)、降压药(如各种利尿药)等,因可影响心肌细胞,尤其是缺血心肌细胞膜离子通道,导致心脏电活动异常,引起包括室颤在内的多种恶性心律失常。临床表现为突发晕厥或猝死,具有重要危害。本平台所引进的无创心电遥测系统,通过以心电监测为主的多种生理指标记录,动态观察各种药物(尤其是新药)对心脏电生理活动的影响,包括心率、心律、P-R间期、QT间期等,为药物的安全性提供重要实验室证据。

(3)精诺真活体成像系统

炎症作为心血管疾病发病的重要病理机制,多种转录因子及炎症相关因子基因在其病理过程中呈现序贯性激活与失活、转录开启与关闭,蛋白表达的上升与下降等。因而这些炎症因子已经成为新的心血管疾病治疗的靶点。既往的病理分析、分子生物学实验等手段,须在获取组织标本的前提下进行分析,操作复杂且受小鼠来源、实验技术手段、分析材料等因素所影响。

实验室已经引进的精诺真活体成像系统(IVIS, Xenogen Corp, America):是目前唯一可以实现三维荧光和生物发光技术,采用生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)两种技术,通过活体动物体内成像系统,可以观测在不同疾病模型中目的基因在多种组织及器官,如心脏、血管、脑、肝脏等中的激活,可以活体监测疾病过程中基因水平的变化,同时也可用于病毒及细菌的感染过程、对药物治疗所产生的反应,基因治疗研究、免疫学研究、siRNA研究、干细胞研究、蛋白质相互作用研究以及分子生物学体外检测等领域。让研究人员能够观察活体动物体内的基因表达和细胞活动,是将分子及细胞生物学技术从体外研究发展到活体动物体内的强有力手段.

以心力衰竭研究为例,心衰是多种心血管疾病的终末阶段,发病率、病死率很高。如何有效的预测及治疗心衰,是目前亟待解决的科学问题。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在心衰的发病过程中随病情发生发展而表达升高,正常心肌不表达TNF-α。同时,已经发现包括他汀类药物在内的多种心血管药物都可以影响TNF-α表达水平。因此,采用TNF-α-luc小鼠,结合精诺真活体成像系统,可以在不同的心血管疾病模型中,对TNF-α基因活化及表达进行时间和空间的动态观察,探讨TNF-α在不同心血管疾病诱导心衰过程中的作用。以期为临床预防心衰的发生提供精准的实验室诊断依据,为临床心衰治疗提供潜在药物治疗靶点。

(4)超高分辨小动物超声影像系统

心脏作为心血管疾病的重要靶器官,其结构和功能的改变是多种心血管相关疾病,如心力衰竭、心脏纤维化、心律失常等的常见病理生理基础。动态、有效、精确观察各种心血管疾病模型中心脏结构和功能的改变,对探讨心血管疾病的病理生理过程、及为临床预防提供实验依据有重要意义。

实验室已经引进的超高分辨小动物超声影响系统(Vevo2100,Visualsonics, Canada):可对各种新生小鼠及成年鼠模型及其他小动物进行多脏器的二维超声图像采集,测量。包括:多普勒血流速度测量,心脏M型超声检测,心功能分析、血管直径的测量,解剖型心动周期重建,其他组织多普勒检测(如:大脑、肿瘤组织),心血管指标的动态数字射频输出模块可记录心肌运动,血管张力等变化,能进行动脉粥样硬化斑块的稳定性分析,M造影剂后处理软件可利用特定造影剂,在超声探头的探视下显示心肌组织缺血、坏死的位置、缺血面积的大小等各项指标,并可进行定性、定量,对缺血性心脏病的诊断、防治起到重要作用,还可进行超声实时引导注射等。

以后负荷增加引起心脏重塑研究为例,采用主动脉弓部分结扎使心脏后负荷增加,观察心脏结构及功能在这一病理过程中的改变,通过对心脏M型超声检测,观察不同时间、遗传背景或药物对各心动周期心脏房室腔径、室壁厚度、间隔厚度、心腔容积等心脏结构的影响,同时通过心功能分析,分析追踪心肌运动,量化心脏收缩及舒张功能,半自动分析胸骨长轴切面节段运动的向量大小,计算射血分数和左室重量。同时,还能通过实时成像引导精确定位注射药物,心腔取血及液体抽取等。

(5)双光子活体成像系统

疾病的发展是连续的过程,现有的多数研究手段无论在基因水平、细胞水平,或是整体水平,都无法得到病理生理过程的动态演变过程。目前采用的研究模式多是通过不同时间点对基因、蛋白、细胞、及组织的断点分析,推断疾病发展的病生理过程。

实验室已经引进的双光子活体成像系统(Two-photon intravital microscopy),可在活体中动态观察细胞增殖、分化,细胞间相互作用,活细胞离子通道状态,微血管系统中的血小板活化及血栓形成过程的成像系统,同时对深部组织活体观察具有极大的优越性,国内尚未见应用。而对这些生理过程的动态同步记录,将对深入理解及探讨疾病的发病过程有重要意义。

以动脉粥样硬化为例,冠状动脉粥样硬化斑块破裂是冠心病的病理生理基础。炎症反应在斑块破裂中的作用今年来成为研究热点。以课题负责人所在研究组引进的多种炎症相关转基因敲除鼠为基础,复制动脉粥样硬化模型,结合本平台引进的双光子活体显微镜系统,观察不同目的基因在斑块稳定性及斑块破裂中的作用,为冠心病的预防提供依据,为冠心病的治疗提供新的稳定斑块治疗靶点。

(6)M2高性能紧凑型MRI成像系统

以色列Aspect Imaging公司的M2™高性能紧凑型MRI系统是一款主磁场强度1-Tesla的高分辨率小动物MRI系统,M2™系统小巧、轻便无边缘磁场,因此无需专用特殊场地、屏蔽、维护和供电,即可绝对安全方便地安装在常规实验室、普通实验台上或与其他任何影像系统相邻,完全无需任何特殊外围防护/屏蔽措施或其他操作规程限制。操作流程简洁易用,基于"开源架构"的操作软件可使用户快速定制扫描序列和复杂多阶的扫描程序,便于研究人员快速开展高通量MRI研究,并且获取2D/3D精确量化数据。

利用该系统平台,开展了小动物在体、离体和体外研究,包括:高分辨率3D解剖学、血管造影成像,检测血流灌注异常等方面。还计划进行分子水平、功能性和多模态影像,以及肿瘤生长和转移、肿瘤标志物分子检测、肿瘤血管新生等研究。

(7)Vevo2100超高分辨率小动物超声系统升级

升级的探头对小型实验动物的血管成像进行了优化,也可以对微小的肿瘤进行清晰成像,以及对脏器进行清晰成像。

升级的实验动物平台用于实验动物的放置、固定、定位和体表温度保持;以及生理监控和处理。与高级生理监控器 (VS-20000) 配套使用,可以准确监控/输出多组生理数据。

升级的成像功能模块可以对心肌运动进行综合整体量化分析和评价,以及与其它成像模式如彩色多普勒,能量多普勒和造影成像结合,从而构建三维图像。

升级的左室功能高级分析软件包含改良的左室功能分析功能,可在多种(B/M等)模式下实现左室室壁的自动追踪,准确实现心动周期内左室室壁运动轨迹/边界位置的精确跟踪和定位;可自动实现室壁厚度、间隔、室腔容积/质量、射血分数EF、心排量CO/每搏输出量SV等多种生理参数的精确计算;在B/M型超声模式可以连续测量容积数据,并与血压数据整合,自动生成连续准确的PV- LOOP曲线,进行准确压力-容积变化分析。已经利用升级后平台,开展对模型小鼠的心脏功能检测工作。

(8)Cellvizio LAB 探头式在体荧光显微镜系统

可用于小动物在体成像实验,系统的探头分辨率高,工作深度深,可用于分辨细胞形态,血管成像,深层/多层细胞成像。配套的血管影像分析模块可以实现自动的血管影像分析。该软件可以帮助研究人员得到血管的直径、总长度、总面积、功能性血管密度等数据,实现在体追踪肿瘤血管新生过程及抗-肿瘤药物的治理效果。配套的视野拼接模块可以将自动进行图像处理,将一系列连续视野的图像拼接到一起,合成更大视野范围的图像,可用于大范围的血管成像、外周神经束成像等。该系统已被本实验室用于cuff模型的颈动脉检测中。

(9)Pressure Myograph System微血管压力直径测定仪

又名压力肌动图记录系统,通过两根玻璃插管插入血管两端,通过控压装置使血管加压,使其接近正常生理状态。通过显微摄像系统及图像分析控制软件,实时监测血管的壁厚,直径等参数。

该系统主要用于血管、微血管药理学研究,在近似生理条件下进行药理学血管评估,监测血管直径、血管壁厚、血管压力和纵向力。药物反应和外周神经刺激作用,压力和直径关系等都能够量化。另外结构特征如血管横截面积也能够量化。微血管两端固定在微小的玻璃中空管上,实验中调节血管内的压力到正常体内压力的水平。目前已经将该系统应用到离体血管张力的检测当中。

(10)小动物血压心电系统

北京软隆生物技术有限公司生产的BP2010A可以为测量大/小鼠创造一个适温,低干扰的环境,运用红外线传感技术精确地检测脉搏振动波,准确测量大鼠与小鼠的心率、收缩压、平均压,并自动通过计算得到舒张压。测量的重复再现率非常高。自动判断测量鼠血压的变化,进入可测量状态时自动开始测量。并能根据设定的次数自动进行多次测量,计算测量的心率、收缩压、平均压以及舒张压的平均值。该系统已经广泛应用于实验室各动物模型的血压测定中。

2015122883.jpg

4.细胞生物和分子病因学平台

购置了细胞拉力加载系统、流式分选仪和定量PCR仪、高内涵筛选系统、蛋白芯片检测系统、全自动生化分析仪和图像处理系统,可以更好地进行心血管重塑相关疾病的细胞生物和分子生物学研究。

(1)高内涵系统

高内涵筛选和分析系统集流式细胞仪和荧光显微镜的功能于一体,是在不破坏细胞整体结构的条件下,对细胞进行多通道,多靶点的荧光扫描检测,由冷CCD成像技术捕获图像信息后,经高智能分析系统进行多指标在线分析,最终获取药物或各类刺激对细胞内及细胞间信息的综合性生物学评价平台。高内涵技术可在单一实验中获取包括细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导等多个环节的相关信息,检测样品的生物活性和潜在毒性,获得样品对细胞产生的多维立体和实时快速的生物效应信息。

我们利用高内涵筛选分析体统进行了细胞周期、信号分子蛋白转位等分析。

(2)细胞拉力加载系统

引进了flexcell FX-5000T系统,为二维细胞和三维细胞提供双轴向应力和单轴向应力,是当今科研界最先进的细胞应力加载系统。以动脉-静脉旁路移植手术后移植静脉再狭窄的机制研究为例,移植静脉受到动脉血流的冲击,血管机械牵张力增加,造成平滑肌的增殖、迁移,从而导致移植静脉的再狭窄。我们通过此细胞拉力加载系统可以在体外对二维或三维培养的平滑肌细胞给予机械牵张力,研究其增殖迁移的机制。

(3)流式细胞仪

流式细胞仪是对细胞进行自动分析和分选的装置。它可以快速测量、存贮、显示悬浮在液体中的分散细胞的一系列重要的生物物理、生物化学方面的特征参量,并可以根据预选的参量范围把指定的细胞亚群从中分选出来。

目前本实验室应用流式细胞仪开展的实验项目有:血液或组织炎症细胞的数量及分型分析、检测细胞凋亡、分析细胞周期、CBA分析血液、组织或细胞上清炎症因子水平、细胞分选。

(4)数控剪切流活细胞自动分析系统

BioFlux 200数控剪切流活细胞自动分析系统提供了完成生理相关的剪切流研究的基本配置,系统可以结合已有的倒置显微镜。在模拟活细胞在身体内受到血流减切力的生理状态下,进行长时间活细胞观察。能够提供接近生理环境的可控、恒定剪切力,提高生理相关性。能够满足高通量要求,最多可同时完成96个平行试验。可为厌氧微生物提供低氧或无氧的培养条件。

(5)全自动膜片钳系统

Port-a-Patch全自动膜片钳是新一代细胞膜离子通道信息测量系统。该系统由于采用了自动化技术手段,将传统的操作过程大大简化,免除了人工操作的繁琐,节省了大量时间,实验成功率可得到大幅度提高。主要用于测量动物、植物细胞或蛋白上离子通道的电流变化。研究细胞上离子通道变化规律,适用于各种细胞系和多种原代细胞,如用于研究动物细胞(HEK293、CHO、神经细胞等)在各种抑制剂或阻断剂处理下的影响,以及细胞内部的调整变化和机制研究。

(6)微重力旋转细胞培养系统

三维微重力细胞/组织培养系统能提供理想的体外生长环境,通过由可高压灭菌反应容器内的氧交换膜进行氧交换,使细胞可以聚生、成三维生长和分化,可进行极脆弱的细胞培养以及动物细胞的共同培养,可生成理想的三维组织,并具有亲本组织的结构和功能,可培养悬浮细胞和贴壁细胞。为研究体外三维状态下的细胞和组织的生长分化提供了平台基础。使用该系统进行骨髓细胞体外诱导分化后进行移植的工作。

(7)生物分子相互作用系统

SensiQ是一系列以表面等离子共振(SPR)技术为基础的高性价比双通道生物传感系统。应用该系统,研究人员能够更为透彻地明了生物分子间相互作用的动力学和亲和性。这些相互作用的特性,对于药物研发、细胞信号传导、基因调控、抗体筛选等研究取得成果至关重要。SensiQ高效整合了一流的光学传导装置、精细的微射流系统、实时的参照减除功能、先进的表面化学技术,以及直观的数据分析软件,完美地展示出一系列性能价格比极高的生物传感系统,使得这种尖端的和实时的生物分子间相互作用分析应用在众多领域。计划使用该系统进行转录调节方面的研究。

2015122884.jpg

2015122885.jpg

5.基因诊断平台

购置了Illumina Hiseq2000、Miseq和Roche的454基因测序仪和基因分型体统,目前已经开展多种心血管疾病的基因诊断和遗传学研究。

Illumina公司推出的MiSeq是目前唯一一台在单个仪器上整合了扩增、测序和数据分析的新一代测序仪,每次运行能产生超过1 Gb的数据。MiSeq有着革命性的流程和无可比拟的准确性,这让它成为快速且经济高效的遗传分析的理想平台,适合广泛的应用。同时Illumina的最新消息,其已被FDA大量采购并即将通过FDA认证,12年10月,MiSeq系统的测序通量已升级至8G左右。升级通过两个方面完成,一个是cluster密度的增大,升级后cluster密度增加至15-17million,而pair-end读取的reads数目将会增加至30-34million;另一方面是通过测序读长而提升通量,测序读长达到2*250bp,同时测序速度也有所提升。目前,Broad研究院已经利用现有试剂实现了单端测序300bp读长,Illumina目前内部测序更是完成了2*400bp的pair-end测序。而这些,都是保证在高质量数据结果的前提下完成的。

另外还购有飞行质谱-SNP系统,该系统完美整合PCR技术的高灵敏度和质谱技术的的高精密度以及芯片技术的高通量,为基因组学的研究提供了无与伦比的灵敏度和特异性,是能对基因组进行全方位定性和定量研究的高性能DNA分析平台,也是目前唯一应用质谱技术专业检测复杂生物样品中痕量核酸的技术平台。适用于各种类型的核酸分析实验,包括SNP基因分型及二代测序和GWAS验证、肿瘤体细胞基因突变谱分析、基因表达及CNV定量、DNA甲基化定位定量及病原体分子分型等诸多应用。该系统已经应用于基因组DNA建库质量的检测分析。

已开展的基因诊断项目:

①心血管疾病的基因诊断:家族性肥厚型心肌病、家族性扩张型心肌病、长QT综合征、Brugada 综合征、17α-羟化酶缺陷症、21α-羟化酶缺陷症、多发内分泌腺瘤、遗传性多发性骨软骨瘤、Liddle 综合症、Alport综合征。

②基因分型指导个体化医疗:基因分型指导华法林等药物使用剂量、其他与基因分型相关的药物的个体化应用。

2015122886.jpg

六、学术交流

(一)实验室学术委员会召开和内部交流

实验室每年召开1次全体工作总结汇报会和学术委员会,学术委员听取实验室主任和各课题组长的工作总结汇报,对课题进展进行评价和评分,审议实验室的目标,任务和研究方向,审议实验室的重大学术活动,审批开放研究课题。

为进一步促进心血管重塑相关疾病教育部重点实验室的持续发展,加强各课题组的交流互动,2014年7月11日上午9:00在首都医科大学附属北京安贞医院门诊楼第六会议室召开了"心血管重塑相关疾病教育部重点实验室工作会议"。首都医科大学科技处副处长李海燕;学术委员会主任、北京大学医学部唐朝枢教授;国家自然基金委、医学科学部副主任孙瑞娟教授、中科院生物物理所陈润生院士;北京大学医学部副主任、分子生物学教育部重点实验室主任王宪教授;北京大学第三医院、心血管研究所所长、分子生物学教育部重点实验室副主任张幼怡教授;中国医学科学院心血管病研究所、中-德分子医学研究室主任惠汝太教授等学术委员会成员出席了会议。心血管重塑相关疾病教育部重点实验室PI、成员及相关专家参加会议。会议由首都医科大学特聘教授、北京市心肺血管疾病研究所副所长杜杰教授主持。会上,由学术委员会主任、北京大学医学部唐朝枢教授致辞,感谢各位专家的莅临指导,在指出重点实验室机遇与挑战并存的同时,也着重强调了所要担当的任务,要跟上十三五规划,重视科研队伍的培养。杜杰教授针对心血管重塑相关疾病教育部重点实验室目前情况做了总结性汇报,从多方面介绍了心血管重塑相关疾病教育部重点实验室目前的情况。杜教授指出,本次会议主题是实验室运行情况及未来发展,我们需要明确实验室定位与方向,推动实验室研究进展,提高实验室的合作交流,完善实验室规章制度,共同探讨实验室发展规划。之后由北京市心肺血管疾病研究所副所长赵冬教授和首都医科大学基础医学院病理学系副主任李汇华教授分别做了各自团队工作情况汇报。并同在座的各位专家进行了深入的学术交流,为实验室长远发展打下了坚实的基础。

2015122887.jpg

(二)邀请国内外知名专家教授来实验室交流讲学

实验室不定期地邀请国内外心血管领域的知名专家教授来实验室做讲座和工作指导,2015邀请如下教授做报告:美国俄克拉荷马医学研究基金会夏利军教授、日本生物治疗研究所邓学文教授、Cardiovascular Research 杂志副主编Paul Holvoet 教授、北京大学公共卫生学院高培教授、波士顿儿童医院基因诊断实验室研发中心沈亦平教授、中科院上海生命科学研究院曾嵘教授、比利时鲁汶大学医学院Stefan Janssens教授、美国哥伦比亚大学Susan F. Steinberg教授。

2015122888.jpg

(三)参加国内外高水平学术会议

积极参加国内外高水平的学术会议,并有多名实验室成员被邀请做特邀报告。选送多名优秀年轻骨干去参加国际学术会议,让他们开拓了眼界,融入世界氛围的学术科研讨论中,获得更多启发性的知识增长,为其开拓创新性的工作提供了良好的思路和见解。

马长生教授团队受波士顿国际房颤年会(AF Symposium)的邀约,进行"2C3L"导管消融策略的现场直播,面向全球心血管医生的学术交流和展示。波士顿国际房颤年会已成为业内的一面旗帜,汇聚着最前沿、最有价值的房颤领域研究热点,而能在这一国际大会上以直播形式展示研究成果、分享操作经验,代表着学术水平已经达到国际先进,得到学术界的充分认可。这也是第一个非欧美国家的研究团队,受邀登上波士顿国际房颤年会主会场的舞台。

2015122898.jpg

2015年两场国际会议手术直播现场,左(波士顿国际房颤年会),右(亚太心律学会)

建立博士后流动制度和高级访问学者制度,资助国内外本领域有一定造诣的博士后和学者定期、不定期来工作,提高重点实验室的开放程度。国内外从事相关学科研究工作并已有一定研究基础的个人,都可在本实验室提出研究申请,经委员会审批后,可以在重点实验室进行一部分或全部研究工作。

(四)注重研究生学术交流

重点实验室为增进研究生交流,加强科研创新能力、观察能力和操作能力的培养,使研究生的聪明才智得以充分发挥,由心血管重塑相关疾病教育部重点实验室、首都医科大学附属北京安贞医院研究生办公室、首都医科大学心血管转化医学研究中心联合主办的"首医心脏病学系研究生学术论坛暨心血管重塑相关疾病转化医学科研创新会"在安贞医院召开,按照专业领域分5个部分,涉及心脏内、外科学、影像医学、病理生理学、基础与临床研究,经过初审筛选最后安排20个研究生汇报个人工作,并安排专家进行点评。

七、开放课题

2015年教育部重点实验室共设立开放课题5项。同时,这些开放课题支持了青年科研人员的研究工作开展,在最快的时间里取得了较好的科研成果,如发表SCI和核心期刊文章数篇,同时部分申请者以重点实验室开放课题为启动基金,申请到更大的基金资助。

2015年心血管重塑相关疾病教育部重点实验室开放课题

年度课题名称负责人金额(万元)单位
2015蒙古族脑卒中的样本收集与致病基因研究白海花4内蒙古民族大学附属医院
2015lncRNA在腹主动脉瘤形成中的作用机制及与临床表型相关性研究王盛4首都医科大学附属北京安贞医院
2015血管内皮功能与颈动脉斑块稳定性及心脑血管事件相关性研究张倩4首都医科大学附属北京天坛医院
2015外周动脉病患者血管内皮功能评价及其对心脑血管事件的预测价值周永4首都医科大学附属北京天坛医院
2015抗焦虑治疗对社区伴焦虑症状的H型高血压患者血压和生活质量的影响研究杨敏京4北京安贞医院大屯社区卫生服务中心

八、附录

附录1 实验室运行管理办法

本重点实验室实行"开放、流动、联合、竞争"的运行机制,加强过程管理,重视投入与产出、规模与效益、计划和管理,硬件建设与软件配套,承担任务与过程监督等之间的平衡关系,特制定如下各项管理制度:

1.实验室实行主任负责制

在学校管理委员会的领导下,实验室主任负责实验室的全面工作,每年在实验室工作时间不少于8个月。

2.学术委员会职责

学术委员会是本重点实验室的学术评审和指导机构,主要任务是审议实验室的目标,任务和研究方向,审议实验室的重大学术活动、年度工作和审批开放研究课题,由实验室主任在会议上向学术委员会委员作实验室工作报告。学术委员会由国内心内科和心外科学基础与临床方面优秀专家组成。每年召开一次学术委员会,讨论实验室的建设、研究方向及课题指南,听取各课题组长的年度工作汇报,根据课题组的进度及研究水平进行打分评比,对不合格的课题组进行整改。对连续3年排名末尾的课题组取消其承担课题任务的资格,人员自动退出重点实验室;对排名第一的课题组,按规定进行奖励,具体方案由学术委员会另行规定执行。

学术委员会由聘任国内心脏病学科基础与临床方面优秀专家组成。学术委员会每年开会一次,参加会议的委员须超过三分之二以上。在会上听取本重点实验室主任作工作报告, 并听取各课题组长的年度工作汇报,根据课题组的进度及研究水平进行打分评比。学术委员会的任务为:

①审议实验室建设的目标、任务和研究方向。

②审议实验室的重大学术活动、年度工作。

③审批开放研究课题。

④审查实验室一年一度的工作,及时地对下半年度的研究工作提出建议。

3.实验室人事制度

实验室管理实行实验室主任指导下的课题组长负责制。每个科研团队由若干课题组组成,而团队负责人主要负责相关研究方向的规划与协调,重点和重大研究项目申请与实施。注重相关研究方向的基础研究。

实行课题制管理和试行下聘一级的人事制度。实验室研究队伍由固定人员和流动人员组成,由实验室主任根据需要进行聘任。重点实验室按需设岗,按岗聘任,重视高层次人才引进,积极聘请承担国家重大科研项目的人员进入重点实验室工作。实验室管理人员以学术带头人为主,按照不同的职责,分工协作。

4.建立严格的课题管理制度

对资助的课题进行定期、不定期检查,对出现的问题及时组织学术委员会协商、解决,对确实不具备承担课题任务资格或能力的课题组长,在学术委员会讨论通过后进行调整,保证所立课题按计划顺利进行。特建立如下制度:

①建立和完善课题组长工作联席会议制度:为充分发挥重点实验室的整体功能,提供坚实可靠的组织保障和制度保障,推动科研系统能力的提高,每半年召开1次联席会议。

②建立科学论坛制度:每年举办一届全国转化医学科技论坛,办成全国范围内学术水平高、社会影响大、对转化医学发展成效显著的高层次学术会议。

③建立信息联络员制度:明确信息联络工作责任制,保持各个学科与课题组间信息联络的畅通和工作的连续性。

④建立电子办公制度:开设共用电子办公邮箱,供下载会议通知或活动公告,报送有关材料等。

⑤建立研业务费专项基金课题的管理制度:加强对重点实验室科研业务费专项基金的管理工作,认真做好年度计划的基础上,由专人认真审核。

5.建立完善的仪器保养、使用、维修制度

保证仪器正常、合理使用,所有仪器对外开放,建立一个社会性服务平台,确保国家的投资,为国内外科研服务,发挥最大的效益。加强对仪器设备和计算机网络的建设与管理,重视学风建设和科学道德建设,加强数据、资料、成果的科学性和真实性审核以及保存工作。

6.首都医科大学重点实验室开放课题管理要求

重点实验室必须对外开放,并开展开放课题研究。开放课题一般应主要在重点实验室内完成,可以由申请人独立完成或与本实验室科技人员合作完成。为加强开放课题的管理,特规定如下:

1)开放课题设置要求

1、 开放课题必须符合实验室的研究方向。

2、 各实验室须由实验室学术委员会负责确定设置开放课题的具体方向、内容和计划,发布开放课题申请指南,对申请课题进行评审,确定资助项目。

3、 开放课题经费由学校科技处统一拨付。挂靠在医院的重点实验室需由医院按照要求给予一定的匹配经费。

4、 各实验室根据确定资助的项目,填写《重点实验室开放研究课题资助项目一览表》,并报至科技处。

5、 《重点实验室开放课题申请书》要有学术委员会、实验室主任的意见,并加盖所在学院/医院公章。

2)开放课题申请人的要求

1、申请人须为本实验室在编以外的科技人员,并且已经在所申请的研究方向上取得了比较好的研究成果或前期研究基础。

2、申请人应该具备中级以上专业技术职称或具有博士学位。

3、申请人必须是课题研究工作的实际主持人,学风正派、治学严谨。开放课题立项向中青年倾斜。申请人的年龄在申报当年一般不超过45周岁。

4、申请人能保证开放课题研究所需要的时问投入,并有一定的时间到重点实验室开展研究工作。

5、申请人须承诺在承担开放课题中形成的成果(专著、论文或其它科技学术作品等)标注"***重点实验室资助"的说明,同时履行与重点实验室及其所在学校共同达成的有关知识产权关系协议。

3)开放课题管理及经费要求

1、重点实验室负责开放研究课题的申报受理、课题管理以及成果建档管理,并为开放课题研究工作的顺利进行提供必要的支持和服务。

2、学校科技处负责审批经过重点实验室学术委员会评定的课题立项计划,监督指导课题立项和管理工作,统一安排并协调落实开放课题研究经费。

3、开放研究课题实行课题负责人负责制。课题负责人领导课题组成员完成目标任务,接受学校科研管理部门及重点实验室的监督和检查,处理与课题相关的事务。

4、开放课题经费主要用于支付研究工作所需的实验材料费、论文发表、资料费、复印费等科研业务费,一般不用于增置仪器设备等固定资产与劳务费。经费开支范围和标准要符合国家、北京市及学校的财务规定。课题负责人不得随意更改经审定的经费计划;确需更改的须经实验室主任审批。

4)材料报送要求

1、《重点实验室开放课题申请书》除另行说明外,不得自行加页。所有材料要求A4纸打印。

2、各实验室请在每年的3月底之前将《重点实验室开放研究课题资助项目一览表》(附件3)、《重点实验室开放课题申请书》(附件2)报送至学校科技处,过期不予经费支持,要求纸版1份,电子版发送至xuejiaoz@ccmu.edu.cn。

附录2. 学术委员会名录

学术委员会委员:

唐朝枢、韩家淮、陈润生、程和平、肖瑞平、王宪、朱毅、张幼仪、孙瑞娟、惠汝太、杜杰

tangchanshu.jpg

唐朝枢教授

北京大学医学部生理学与病理生理学系教授

hanjiahuan.jpg

韩家淮院士

厦门大学生命科学学院教授,厦门大学医学与生命科学学部主任,细胞应激生物学国家重点实验室主任

chenrunsheng.jpg

陈润生院士

中科院生物物理研究所研究员,国际人类基因组组织(HUGO)会员,国际数据库组织(CODATA)生物大分子专业组委员

chengheping.jpg

程和平院士

北京大学教授,北京大学分子医学研究所钙信号与线粒体生物医学实验室主任

xiaoquiping.jpg

肖瑞平教授

北京大学医学部长江学者特聘教授,分子医学研究所信号转导研究室主任

wangxian.jpg

王宪教授

北京大学医学部教授,副主任,生理学与病理生理学系副主任

zhuyi.jpg

朱毅教授

天津医科大学教授,副校长,兼任北京大学糖尿病中心副主任

zhangyouyi.jpg

张幼仪教授

北京大学第三医院心内科教授,北京大学心血管医学研究所所长、分子生物学教育部重点实验室副主任,中国病理生理学会秘书长

sunruijuan.jpg

孙瑞娟教授

国家自然科学基金委医学科学部主任

huirutai.jpg

惠汝太教授

中国医学科学院心血管病研究所、中-德分子医学研究室主任

dujie.jpg

杜杰教授

教育部心血管重塑相关疾病重点实验室主任,北京市心肺血管疾病研究所副所长

附录3. 实验室PI

实验室PI名录:

杜杰、赵冬、李汇华、刘慧荣、周玉杰、范占明、于薇、何怡华、杨娅、马长生、陈方、张宏家、魏永祥、孙立忠、马新亮、宋文超、兰峰、曲爱娟

dujie.jpg

杜杰教授 博士生导师

重点实验室主任,心血管生理学术带头人

北京市心肺血管疾病研究所副所长

研究方向:心脏重塑机制研究

Email:jiedubj@126.com‍

赵冬教授 博士生导师

心血管流行病学学术带头人

北京市心肺血管疾病研究所副所长, 世界心脏联盟(WHF)流行病学分会主席

研究方向:心血管流行病学研究

魏永祥教授 博士生导师

耳鼻咽喉科学术带头人

北京安贞医院耳鼻咽喉-头颈外科主任医师

研究方向:呼吸暂停综合征对心血管重塑病因学研究

李汇华教授 博士生导师

心血管病理学学术带头人

研究方向:代谢记忆和炎症信号通路调节心肌重构的机制

刘慧荣教授 博士生导师

心血管病理生理学学术带头人

首都医科大学生理学教授

研究方向:自身抗体对心脏重塑作用的研究

周玉杰教授 博士生导师

心血管介入治疗学学术带头人

心血管部主任,美国心脏病学院院士(FACC)

研究方向:心血管重塑疾病介入治疗技术

‍范占明教授 博士生导师

心血管影像学术带头人

北京安贞医院影像科主任医师

研究方向:血管重塑影像学研究

于薇教授硕士生导师

心血管影像学学术带头人

北京安贞医院影像科主任医师

研究方向:血管重塑影像学研究

何怡华教授硕士生导师

心脏超声学术带头人

北京安贞医院超声科主任医师,中华医学会北京超声分会青年副主任委员

研究方向:胎儿心脏重塑超声学研究

杨娅教授硕士生导师

心血管超声影像学学术带头人

北京安贞医院超声影像科主任医师

研究方向:心血管重塑相关疾病超声学研究

马长生教授博士生导师

心脏病介入治疗学术带头人

北京安贞医院心内科主任,中华医学会心血管病学分会副主任委员

研究方向:生物资源样本库的建立、重塑性心脏病介入治疗

陈方教授 硕士生导师

心脏内科学学术带头人

北京安贞医院心内科主任医师

研究方向:心血管重塑相关疾病治疗研究

张宏家教授 博士生导师

心脏外科主任医师

研究方向:心血管重塑疾病病因学研究

孙立忠教授 博士生导师

心血管外科学学术带头人

北京市大血管疾病诊疗研究中心主任

研究方向:大血管重塑疾病诊疗,心血管外科及主动脉瘤

马新亮教授 博士生导师

心血管病理生理学学术带头人

北京市心肺血管疾病研究所副所长、动脉粥样硬化研究室主任

研究方向:主要从事缺血性心脏病心肌损伤的发病机制与防治研究

宋文超教授 博士生导师

北京市心肺血管疾病研究所炎症研究室主任

北京市海聚工程访问教授

研究方向:炎症生物学

lanfeng.jpg

兰峰教授 博士生导师

心血管病理生理学学术带头人

北京市心肺血管疾病研究所教授

研究方向:干细胞

quaijuan.jpg

曲爱娟教授 博士生导师

心血管病理生理学学术带头人

首都医科大学生理学系教授

研究方向:心脏重塑机制研究

附录4. 2015年立项科研项目目录(省部级以上课题)

2015年本实验室中标省部级以上课题总项目数41项;经费:5119万元

序号负责人项   目  名  称项目来源 经 费立项时间
1聂绍平心血管疾病大数据平台的构建和应用研究86312272015
2杜杰北京市2011心血管协同创新中心北京市10002015
3魏永祥睡眠呼吸暂停与重大心血管疾病的关联与干预国际合作4502015
4孙立忠心脏大血管北京市医管局299.92015
5刘慧荣血管紧张素II-1型受体自身抗体致子痫前期胎盘血管功能失稳态的分子机制研究重大研究计划275.532015
6马长生应用表型组学方法研究Galectin-3致心房纤维化和心房颤动的机制重点项目2742015
7董建增北京心血管病防控数据平台建设北京市科委2802015
8于洋新型选择性心中静脉动脉化术式改善弥漫性冠脉病变患者疗效的临床随机对照研究北京市科委1002015
9于洋冠状动脉旁路移植术+单极射频消融减少心肌梗死后恶性室性心律失常发生风险的临床随机对照研究北京市医管局1002015
10何怡华胎儿心脏病产前超声图像及测值比对模型的研究北京市科委752015
11兰峰以诱导多能干细胞为模型研究MYH7基因突变引起肥厚型心肌病的机制面上项目652015
12王坚刚miR-146b-5p参与调控TIMP-4/MMP-9在心房颤动心房纤维化机制中的研究面上项目622015
13董然机械牵张所致miR-551b-5p高表达对静脉桥血管再狭窄早期炎症反应的影响及作用机制的研究面上项目622015
14贾立昕转录因子Egr-1调节TGF-β通路活性及平滑肌细胞凋亡抑制主动脉瘤/夹层的发生机制研究面上项目602015
15刘迎龙ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在肺血管重构过程中的内皮保护机制面上项目602015
16齐玥胆固醇超载导致高密度脂蛋白颗粒功能受损的作用机制研究面上项目86.42015
17黄连军Arp2/3复合物对血管壁细胞微丝骨架与分泌通路的调控在主动脉夹层中的作用及机制面上项目572015
18范谦G蛋白偶联受体激酶2在老年心脏缺血性心衰发生发展中的作用及分子机制研究面上项目572015
19王红霞免疫蛋白酶体亚基β5i促进心肌重构的分子机制面上项目572015
20柳景华成纤维细胞生长因子21调控血管钙化的分子机制面上项目522015
21顾虹ACVRL1突变在肺动脉高压发生中的作用和机制面上项目522015
22齐玥糖脂代谢在动脉粥样硬化中的作用机制研北京市委组织部502015
23刘慧荣科研基地建设—科技创新平台—代谢紊乱相关性心血管疾病研究平台建设北京市科委402015
24刘燕北京市科技新星北京市科委352015
25邱淑兰AMPK抑制肾脏纤维化的机制研究面上项目252015
26勇强常规超声和超声造影在颈动脉内膜剥脱术术前评估的应用 北京市卫计委192015
27李新与心房颤动相关的HAND1等转录因子基因突变鉴定及功能研究青年科学基金项目182015
28张晓萍细胞凋亡抑制蛋白2(cIAP2)介导经典NF-κB通路在腹主动脉瘤中激活炎症侵润的作用机制青年科学基金项目182015
29张聪聪补体C3a在心肌梗死后心脏重塑中的作用机制研究青年科学基金项目182015
30王月丽以TNF-α和IL-1β为靶点超声分子成像及靶向治疗在动脉粥样硬化病变中的实验研究青年科学基金项目182015
31刘瑜血管生成因子AGGF1调节高血压心肌重构的作用及机制研究青年科学基金项目182015
32习昕蛋白激酶SGK1调控巨噬细胞凋亡促进肺动脉高压的机制研究青年科学基金项目172015
33闻松男Galectin-3与心房纤维化的关系及其致心房颤动的机制研究青年科学基金项目172015
34金梅儿童先天性主动脉瓣狭窄经导管介入治疗及转归的了临床研究北京市科委152015
35董然冠心病合并中度功能性缺血性二尖瓣关闭不全患者不同手术方式的随机对照研究北京市科委152015
36刘静铁调素促进动脉粥样硬化斑块内脂质沉积的作用和机制研究应急管理项目102015
37于薇磁共振对动脉粥样硬化斑块演变过程中组织灌注及弥散的定量研究应急管理项目102015
38林阳基于“多维度体内过程与生物效应”的丹参饮归经及活血化瘀机制研究应急管理项目10 
39解武祥北京市大气污染与社区人群急性心肌梗死发病率和死亡率的关联研究北京市医管局6 
40左惠娟2015年心肺血管领域研究进展追踪与成果转化北京市卫计委5 
41王淼他汀类降脂药物使用对心血管病发病影响的过程模拟及成本效益评价研究北京市委组织部42015
合计   5119.832015

附录5:2015年出版论著目录

序号编写人专著名称出版日期担任职务
1赵冬中国心血管病报告2015主编
2李立明临床流行病学2015主编
3何怡华胎儿心脏病产前超声诊断咨询及围产期管理指南2015主编
4刘慧荣《医学生理学》第二版2015副主编

附录6:2015年发表标注重点实验室SCI论文

1. Qi Y, Fan J, Liu J, Wang W, Wang M, Sun J, Liu J, Xie W, Zhao F, Li Y, Zhao D. Cholesterol-overloaded high-density lipoprotein particles are independently associated with the progression of carotid atherosclerosis in a CVD-free population: A community-based cohort study. J Am Coll Cardiol. 2015; 65(4):355-63. (IF=16.503)

2. Zhao D. Reply: HDL-C/HDL-P Ratio: A Measure of Reverse Cholesterol Transport Rather Than HDL Functionality. J Am Coll Cardiol. 2015; 65(23):2576-2577. (IF=16.503)

3. Gu D, He J, Coxson PG, Rasmussen PW, Huang C, Thanataveerat A, Tzong KY, Xiong J, Wang M, Zhao D, Goldman L, Moran AE. The Cost-Effectiveness of Low-Cost Essential Antihypertensive Medicines for Hypertension Control in China: A Modelling Study. PLoS Med. 2015; 12(8):e1001860. (IF=14.429)

4. Zhao D, Liu J, Xie W, Qi Y. Cardiovascular risk assessment: a global perspective. Nat Rev Cardiol. 2015; 12(5):301-11. (IF=9.183)

5. Chang JR, Guo J, Wang Y, Hou YL, Lu WW, Zhang JS, Yu YR, Xu MJ, Liu XY, Wang XJ, Guan YF, Zhu Y, Du J, Tang CS, Qi YF. Intermedin 1-53 Attenuates Vascular Calcification in Rats with Chronic Kidney Disease via Upregulation of Klotho, Kidney International (accepted) (IF=8.562)

6. Lorenz MW, Price JF, Robertson C, Bots ML, Polak JF, Poppert H, Kavousi M, Dörr M, Stensland E, Ducimetiere P, Ronkainen K, Kiechl S, Sitzer M, Rundek T, Lind L, Liu J, Bergström G, Grigore L, Bokemark L, Friera A, Yanez D, Bickel H, Ikram MA, Völzke H, Johnsen SH, Empana JP, Tuomainen TP, Willeit P, Steinmetz H, Desvarieux M, Xie W, Schmidt C, Norata GD, Suarez C, Sander D, Hofman A, Schminke U, Mathiesen E, Plichart M, Kauhanen J, Willeit J, Sacco RL, McLachlan S, Zhao D, Fagerberg B, Catapano AL, Gabriel R, Franco OH, Bülbül A, Scheckenbach F, Pflug A, Gao L, Thompson SG. Carotid Intima-Media Thickness Progression and Risk of Vascular Events in People With Diabetes: Results From the PROG-IMT Collaboration. Diabetes Care. 2015; 38(10):1921-9. (IF=8.42)

7. Jia LX, Zhang WM, Zhang HJ, Li TT, Wang YL, Qin YW, Gu H, Du J. Mechanical stretch-induced endoplasmic reticulum stress, apoptosis and inflammation contribute to thoracic aortic aneurysm and dissection. J Pathol. 2015; 236(3):373-83. (IF=7.429)

8. Qiu SL, Xiao ZC, Piao CM, Zhang J, Dong YJ, Cui W, Liu X, Zhang YY, Du J: AMPKα2 reduces renal epithelial transdifferentiation and inflammation after injury through interacting with CK2β. J Pathol. 2015; 237(3):330-42 (IF=7.429)

9. Peng X, Xiao Z, Zhang J, Li Y, Dong Y, Du J. IL-17A produced by both γδ T and Th17 cells promotes renal fibrosis via RANTES-mediated leukocyte infiltration after renal obstruction. J Pathol. 2015; 235(1):79-89. (IF=7.429)

10. Wang X, Wang HX, Li YL, Zhang CC, Zhou CY, Wang L, Xia YL, Du J, Li HH*. MicroRNA Let-7i Negatively Regulates Cardiac Inflammation and Fibrosis. Hypertension. 2015; 66(4):776-785. (IF=6.48)

11. Liang M, Wang Y, Liang AL, Dong JF, Du J, Cheng JZ, Impaired Integrin 3 Delays Endothelial Cell Regeneration and Contributes to Arteriovenous Graft Failure in Mice. Arterioscler Thromb Vasc Biol , 2015; 35(3):607-15(IF=6.00)

12. Liu Y, Wang Y, Shi H, Jia L, Cheng J, Cui W, Li H, Li P, Du J. CARD9 mediates necrotic smooth muscle cell-induced inflammation in macrophages contributing to neointima formation of vein grafts. Cardiovasc Res. 2015; 108(1):148-58. (IF=5.94)

13. Kan X, Wu Y, Ma Y, Zhang C, Li P, Wu L, Zhang S, Li Y, Du J. Deficiency of IL-12p35 Improves Cardiac Repair after Myocardial Infarction by Promoting Angiogenesis. Cardiovasc Res. 2015 [Epub ahead of print] (IF=5.94)

14. Longde W, Ling Y, Yang H, Yi Z, Yongjun W, Xunming J, Xiaoyuan N, Qiumin Q, Li H, Yuming X, Mei L, Jiayi S, Jing L, Zhao D. Fixed-dose combination treatment after stroke for secondary prevention in China: a national community-based study. Stroke. 2015; 46(5):1295-300. (IF=5.723)

15. Han QY, Wang HX, Liu XH, Guo CX, Hua Q, Yu XH, Li N, Yang YZ, Du J, Xia YL*, and Li HH*. Circulating E3 ligases are novel and sensitive biomarkers for diagnosis of acute myocardial infarction. Clinical Science (Lond), 2015; 128(11): 751-60. (IF=5.598)

16. Xi L, Hao YC, Liu J, Wang W, Wang M, Li GQ, Qi Y, Zhao F, Xie WX, Li Y, Sun JY, Liu J, Qin LP, Zhao D. Associations between serum potassium and sodium levels and risk of hypertension: a community-based cohort study. J Geriatr Cardiol. 2015; 12(2):119-26. (IF=5.595)

17. Xie W, Li G, Zhao D, Xie X, Wei Z, Wang W, Wang M, Liu W, Sun J, Jia Z, Zhang Q, Liu J. Relationship between fine particulate air pollution and ischaemic heart disease morbidity and mortality. Heart. 2015; 101:257–263. (IF=5.595)

18. Guo J, Cai L, Jia LX, Li XY, Xi X, Zheng S, Liu XX, Piao CM, Liu TT , Sun ZS, Cai T, Du J. Wide mutation spectrum and frequent variant Ala27Thr of FBN1 identified in a large cohort of Chinese patients with sporadic TAAD. Scientific reports. 2015; 5:13115. (IF=5.578)

19. Liu XX, Jiang TY, Piao CM, Li XY, Guo J, Zheng S, Zhang XP, Cai T, Du J. Screening Mutations of MYBPC3 in 114 Unrelated Patients with Hypertrophic Cardiomyopathy by Targeted Capture and Next-generation Sequencing. Scientific reports. 2015; 5:11411. (IF=5.578)

20. Wang L, Hao H, Wang J, Wang X, Zhang S, Du Y, T Lv, Zuo L, Li Y, Liu H, Decreased autophagy: a major factor for cardiomyocyte death induced by β1-adrenoceptor autoantibodies, Cell Death Dis; 2015; 237, 6:e1862. (IF=5.014)

21. Yang M, Liu J, Piao C, Shao J, Du J, ICAM-1 suppresses tumor metastasis by inhibiting macrophage M2 polarization through blockade of efferocytosis. Cell Death Dis; 2015; 6(6):e1780 (IF=5.014)

22. Peng X, Zhang J, Xiao Z, Dong Y, Du J. CX3CL1-CX3CR1 Interaction Increases the Population of Ly6C-CX3CR1hi Macrophages Contributing to Unilateral Ureteral Obstruction-Induced Fibrosis. J Immunol. 2015; 195(6):2797-805. (IF=4.922)

23. Yang J, Li L, Shang JY, Cai L, Song L, Zhang SL, Li H, Li X, Lau WB, Ma XL, Liu HR, Angiotensin II Type 1 Receptor Autoantibody as a Novel Negative Regulator of Aldosterone independent of Preeclampsia, Journal of Hypertension; 2015, 33(5):1046-56 (IF=4.72)

24. Li N, Wang HX, Han QY, Du J, Xia YL*, Li HH*. Activation of the Cardiac Proteasome Promotes Angiotension II-Induced Hypertrophy by Down-regulation of ATRAP. J Mol Cell Cardiol. 2015; 79:303-14.(IF=4.655)

25. Piao CM, Cai L, Qiu SL, Jia LX, Song WC, Du J: Complement 5a Enhances Hepatic Metastases of Colon Cancer via Monocyte Chemoattractant Protein-1-Mediated Inflammatory Cell Infiltration. J Biol Chem, 2015; 290(17):10667-76 (IF=4.573)

26. Wang Y, Qu A, Wang H. Signal transducer and activator of transcription 4 in liver diseases. Int J Biol Sci. 2015; 11: 448-55. (IF= 4.509)

27. Zuo L, Du YH, Ma JH, Wang K, Zhao YH, Bai F, Wu BW, Ma XL, Liu HR, Pro-Arrhythmic Action of Autoantibodies against the Second Extracellular Loop of β1-Adrenoceptor and its Underlying Molecular Mechanisms, Intel J of Cardiology, 2015, 198: 251-258 (IF=4.036)

28. Jiao J, Jiang L, Yang SW, Mi HZ, Wang LY, Wang Q. Use of (18)F-FDG PET and MPI with (99m)Tc-MIBI in a patient with delayed diagnosis of homozygous familial hypercholesterolemia. Int J Cardiol. 2015 Dec 15;201:145-7. (IF=4.036)

29. Yang H, Li N, Song LN, Wang L, Tian C, Tang CS, Du J, and Li HH. Yu XH* and Wang HX*. Activation of NOD1 by DAP contributes to myocardial ischemia/reperfusion injury via multiple signaling pathways. Apoptosis, 2015; 20(4):512-22. (IF=3.685)

30. Zhao WJ, Wei SN, Zeng XJ, Xia YL, Du J, Li HH*. Gene expression profiling identifies the novel role of immunoproteasome in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Toxicology. 2015; 333:76-88. (IF=3.621)

31. Wang Y, Liu J, Wang W, Wang M, Qi Y, Xie W, Li Y, Sun J, Zhao D. Lifetime risk for cardiovascular disease in a Chinese population: The Chinese Multi-Provincial Cohort Study. Eur J Prev Cardiol. 2015; 22(3):380-388. (IF=3.319)

32. Zhang SL, He ZM, Wang J, Wang L, Wu Y, Wang J, Lu TT, Liu HR, Mitochondrial Ultrastructural Alterations and Declined M2 Receptor Density Were Involvedin Cardiac Dysfunction in Rats after LongTerm Treatment with Autoantibodies against M2 Muscarinic Receptor, PLoS One; 2015, 10(6):e0129563 (IF=3.234)

33. Yang N, Yao Z, Miao L, Liu J, Gao X, Fan H, Hu Y, Zhang H, Xu Y, Qu A*, Wang G*. Novel Clinical Evidence of an Association between Homocysteine and Insulin Resistance in Patients with Hypothyoidism or subhypothroidism. PLoS One. 2015; 10:e0125922. (IF=3.234)

34. Gong YL, Xiong HY, Du YH, Wu Y, Zhang SL, Li X, Liu HR, Autoantibodies against β1-adrenoceptor induce blood glucose enhancement and insulin insufficient via T lymphocytes. Immunologic Research. (accepted) (IF=3.098)

35. Li Y, Liu Y, Shi D, Yang L, Liang J, Zhou Y. Insulin Resistance Increases the Risk of Contrast-Induced Nephropathy in Patients Undergoing Elective Coronary Intervention. Angiology. 2015. pii: 0003319715578997. (IF=2.97)

36. Liang J, Wang Z, Shi D, Liu Y, Zhao Y, Han H, Li Y, Liu W, Zhang L, Yang L, Zhou Y. High clopidogrel dose in patients with chronic kidney disease having clopidogrel resistance after percutaneous coronary intervention. Angiology. 2015;66(4):319-25. (IF=2.97)

37. Meng Y, Chen C, Tian C, Du J, Li HH*. Angiotensin II-induced Egr-1 expression is suppressed by peroxisome proliferator-activated receptor-γ ligand 15d-PGJ2 in macrophages. Cell Physiol Biochem 2015; 35(2):689-98. (IF=2.875)

38. Gong Z, Zhao D. Cardiovascular diseases and risk factors among Chinese immigrants. Intern Emerg Med. 2015 [Epub ahead of print] (IF=2.624)

39. Wei SN, ZhaoWJ, Zeng XJ, Kang YM, Du J, Li HH*. Microarray and co-expression network analysis of genes associated with acute doxorubicin cardiomyopathy in mice. Cardiovasc Toxicol. 2015; 15(4):377-393.(IF=1.721)

附件7. 2015年专利目录

 专利号或申请号专利名称类别发明人
1201510082418.6肺动脉高压致病基因ACVRL1突变位点及其应用发明专利杜杰,朴春梅,顾虹,朱燕,习昕,
刘旭霞,李小燕,郭俊
2201510665932.2一种主动脉瘤和主动脉夹层患者血液中可溶性
sST2含量的检测试剂盒及检测方法
发明专利杜杰,王媛,谭鑫
3201520108343.X改进的人脐静脉内皮细胞分离装置发明专利刘慧荣、雷敬辉、张苏丽、
刘鑫、卫明明
4201510076219.4一种小鼠主动脉夹层动脉瘤模型的建立方法及其应用发明专利杜杰,刘燕,王雪蕊