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浅谈烧伤外科学发展面临的挑战与机遇

发布日期:2019-07-17 07:58   来源:未知   阅读:

  全民大炼钢铁,导致全国烧伤患者骤增,我国的烧伤外科学也由此产生,北京、上海、重庆、西安等城市率先建立了

  1958年,上海广慈医院(现上海交通大学医学院附属瑞金医院)成功抢救烧伤总面积87%TBSA、Ⅲ度面积23%TBSA的钢铁工人邱财康,其他各个烧伤专科也陆续在大面积烧伤患者救治技术、创面感染研究等方面取得了巨大突破,震惊世界。

  随后,我国烧伤外科学在老一辈专家的带领下,在临床治疗、基础研究、人才队伍建设等方面不断发展、壮大,整体学术水平一直居于世界前列。进入21世纪后,随着科技进步、工业自动化和职业防护措施的不断完善,烧伤患者人数有一定减少,这对于烧伤外科学的进一步发展而言是严峻的挑战。

  然而,挑战往往伴随着机遇,如何在当今国内外医学科学发展进程中寻找规律、把握关键环节和未来发展趋势,并结合烧伤外科学进行创新,值得进一步探索。

  DNA双螺旋结构是20世纪自然科学最重要的三大发现之一,其发现者是4位具有物理学、生物学、化学等不同知识背景的科学家,他们在发挥各自特长的基础上进行合作交流、思维碰撞,最终合力发现了双螺旋结构。

  回顾百年来评选出的诺贝尔自然科学奖,300个奖项中近半数为交叉学科研究成果;170多位诺贝尔生理学或医学奖获得者中具有跨学科知识背景的有76人,占44.7%;生物医学奖中的48项成果属于交叉学科,占53%。

  2003年美国的LauterburPC教授和英国的MansfieldP教授由于发明了磁共振成像技术,被一同授予诺贝尔生理学或医学奖,这是物理学与医学结合的典型成果例证之一。

  2015年,英国弗兰西斯克里克学院的LindahlTR、美国杜克大学医学院的ModrichPL和北卡罗来纳大学教堂山分校的SancarA 3位科学家发现并阐明了DNA修复机制,共同获得了诺贝尔化学奖,这是生物医学和化学交叉融合结出的又一硕果。此类例子不胜枚举,可以说当今世界上学科前沿的重大突破和创新成果,大多都是多学科交叉融合的结果。

  这样的学科交叉不是简单的知识堆砌和拼凑,而是将某一学科内已经基本发展成熟的理论、方法和技术科学地应用于另一学科,是多学科间根据发展面对的问题和内在的逻辑关系相互渗透联系形成的新领域和方向,这样的交叉融合有利于创新理念的提出和重大突破的产生。

  国外有学者在2012年提出了十大未来医学技术,包括头部和身体整体性移植、生命暂停、下载人类意识、人造器官、器官打印、局部大脑移植手术、抗衰老生化酶、DNA修复、大脑-计算机界面、神经假肢技术。

  要将这些医学技术变为现实,通过单一学科的发展显然是不可能达到的,需要外科学、神经生物学、免疫学、生物化学、计算机应用学、生物力学、生物材料学等学科的相互交叉、融合、协作。

  实际上,每个独立学科的发展均会面临由于自身特点受限所无法解决的科学问题,这时就亟须从其他学科的角度和方向分析和解决这些问题。

  当前,交叉学科研究属前沿研究领域。据统计,在近万个独立学科中,一半左右属于交叉学科。目前比较成熟的学科大约有5550种,其中交叉学科约2600种,占46.85%,其发展表现出良好势头和巨大潜力。

  正是看到了学科交叉带来的创新活力和巨大发展潜力,世界各国才对交叉学科研究非常重视。美国国立卫生研究院在2002年就建立了多个学科交叉研究中心,为不同学科背景的科研人员建立相互交流与合作的平台。

  英国等其他发达国家也相继成立了学科交叉研究中心,为前沿学科建设开辟道路。我国在十一五科技发展规划中,也对一批交叉科研领域的重点项目进行了资助。

  面对当今科学研究交叉融合的发展趋势,烧伤外科学应当如何走出具有自身特点、符合学科发展需要、解决临床实际问题的道路呢?固然,目前随着工业自动化和职业防护的完善,单纯烧伤患者和大面积烧伤患者的总人数出现减少趋势。但是近年来,烧伤患者伴爆震伤、严重创伤等复合伤的发生率呈上升趋势。

  此外,频发的社会突发事件或自然灾害造成的群体性成批烧伤,其严重烧伤患者人数多、病情危重复杂且救治难度大。要及时有效救治这些复杂烧伤患者,就迫切需要烧伤外科学与相关学科密切合作,许多危重病情的处理和复杂组织损伤的修复,需要多学科间临床治疗理念和方法的交叉融合。

  此外,随着我国经济快速发展及现代生活水平的提高,人们对体表伤愈合后的美观和功能提出了更高要求。针对大面积烧伤愈合后瘢痕,以及各种外伤、手术等导致的各类瘢痕,除了严重影响外观和功能的瘢痕畸形需要手术治疗外,如果将烧伤外科学与生物力学、物理学等相结合,将有可能产生新的非手术治疗瘢痕技术。以激光技术的应用为例,激光首先在物理研究领域被发现,其特征包括单色性、相干性、平行性、能量高度集中性。

  早在20世纪60年代,医学科学家就开始利用激光的特征进行疾病治疗研究。在激光美容治疗方面,以往仅限于皮肤色素痣和血管性病变等病症。20世纪80年代,美国AndersonR教授提出了选择性光热作用理论,即根据不同组织的生物学特性,选择合适的波长、能量、脉冲持续时间等,保证对病变组织进行有效治疗的同时,尽量避免对周围的正常组织造成损伤,该理论现已逐渐发展形成了美容激光医学。

  近年来,许多学者将选择性光热作用理论应用到烧伤后瘢痕患者的治疗中,根据患者瘢痕临床表现特点,选择不同种类的激光进行治疗。如针对处于增生期、呈明显红色的瘢痕,选择作用于红细胞中氧合血红蛋白的脉冲染料激光,临床治疗显示应用其产生的热效应,在不破坏正常皮肤组织结构的情况下可使瘢痕内部活跃增生的毛细血管闭塞,一方面可以明显改善瘢痕的色泽,另一方面可以有效控制瘢痕增生。

  目前在临床上,除脉冲染料激光外,常用的还有超脉冲二氧化碳点阵激光、调Q激光、半导体激光等,这些激光具有不同的波长和物理特性,可为不同时期、不同部位、不同病理特征的瘢痕治疗提供更多选择。相信随着研究的不断深入,激光在医学领域,特别是烧伤外科学领域将会得到更广泛的应用。

  细胞生物学、分子生物学等生命科学基础学科,为医学各临床学科认识、解决疾病的本质问题提供理论和方法。当前随着这些基础学科的快速发展,烧伤外科学所面临的众多临床疑难问题的基础研究也将达到新的深度和高度,使人们对烧伤直接导致的病理变化、烧伤常见并发症发生发展规律的认识从宏观到微观、从机体器官到组织细胞、从单一分子到网络调控不断发展,并指导临床治疗理念及技术不断创新和进步。

  压力治疗早在20世纪70年代就被应用于防治烧伤后增生性瘢痕。随后进一步结合生物力学拓展了压力治疗瘢痕的方法,设计研发出一套可以精确测定压力的软件系统,并基于这些数据为患者定制压力衣;同时,根据生物力学原理设计的动静态矫形器用于治疗重要关节部位的瘢痕也取得了良好效果。

  通过物理学、生物力学、组织病理学研究,目前较为公认的瘢痕压力治疗最佳施压范围是2.67~3.99kPa,要进一步解释和研究其深层机制,就需要应用细胞和分子生物学技术。

  研究显示,黏着斑激酶及其与整合素等ECM蛋白所形成的复合物,在细胞感受外界微环境力学信号并将其转化为细胞内化学、生物信号,最终表现为细胞表型和功能的这一变化过程中发挥关键作用。

  这些研究结果,不仅对更科学有效地应用压力治疗瘢痕具有指导作用,且对进一步阐明增生性瘢痕形成的分子机制,探索和发现新的治疗靶点及途径均具有重要意义。

  生物信息分析技术,是近年来分子生物学与信息学技术相融合形成的新兴热点技术。利用这一技术,人们可以对不同生物样本间的蛋白分子等进行高通量的对比和筛选,从而获得关键靶分子,分析不同蛋白或其他相关分子间相互作用关系,为从分子水平揭示病理生理过程提供理论基础,并为进一步的疾病治疗提供依据。

  例如在肿瘤研究领域,利用胃癌耐药细胞和普通细胞,借助外显子和转录组测序、基因芯片技术,可获得完整的耐药基因组数据集;还可通过蛋白质组学(糖蛋白质组学、分泌蛋白质组学等)学科技术,筛选出与胃癌耐药相关的关键蛋白。

  通过综合分析,可以获得一批与胃癌耐药表型相关的蛋白或分子,这些结果将进一步拓宽和加深人们对胃癌发病机制的认识,有助于寻找胃癌发病过程中的核心调控网络及耐药相关信号通路与蛋白质相互作用模块,进而推动针对胃癌耐药基因分子治疗技术的不断进步。

  增生性瘢痕被视为一种良性肿瘤,其分子病理特征与肿瘤存在一定的相似之处,涉及相关细胞的基因表达、多条信号通路分子变化等,目前其调控机制不清、关键分子不明,因此临床缺乏靶向治疗方法。近年来针对该问题,学者们从核内转录、转录后修饰、信号分子调控、细胞表型等多个层面进行了许多探索性研究,观察到Wnt信号、Notch信号等与TGF-β/Smad信号通路存在交互调控作用,微小RNA-155等微小RNA分子在转录后环节对创面愈合炎症反应及瘢痕形成起重要调控作用。

  在此研究基础上,如能充分利用生物信息分析策略,借助相应的组学技术、新的细胞分子生物学方法对瘢痕组织和正常皮肤组织中的基因、蛋白等重要分子进行差异性比较和干预研究,对于筛选出可能参与瘢痕形成的关键分子、揭示相关机制均具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

  转化医学的概念于1992年被提出,其核心是一门将医学生物学基础研究成果迅速有效地转化为可在临床实际应用的理论、技术、方法和药物的科学。近年来,随着国家科研投入不断增加,基础医学研究在基因测序和蛋白质结构分析等方面取得了令人瞩目的进步,但在实用性有效技术、方法及新药开发等医疗产品方面的产出却相对较少,如何提高基础医学研究成果的转化率日益受到广泛关注,我国转化医学因此应需而生。

  2014年10月,上海成立了国内首个转化医学中心,旨在推动基础研究成果向临床应用转化。随着对烧伤外科学基础研究广度和深度的不断扩展,必将会对烧伤危重症病理生理过程、创面修复再生的细胞分子作用、瘢痕形成的机制等问题有更深层次的认识,如果能够将这些成果快速成功地转化至临床实践,将对烧伤外科学的发展起到重要推动作用。

  (1)重视基础研究与临床实践的紧密结合。传统的基础研究与临床相对分离,使得虽然研究方向在纵向上日益加深,在单个点上取得了一定突破,但仅有少数能应用于临床,从而降低了研究的实际价值。

  而未来的疾病研究模式,必将是基础研究与临床应用紧密结合,由烧/创伤患者病情和治疗目的入手,针对性地开展实验研究才能解决临床实际问题。

  (2)重视融合不同学科、整合不同机构发挥协同作用。传统的研究模式下,烧伤基础研究和临床研究相对独立,与生物医药等研发间的沟通联系更少,造成部分研究项目存在盲目性和重复性。

  此外,不同单位间研究结果不能实现共享,无法将有前景的研究成果尽快转化于临床。在转化医学发展体系中,我们需要共同努力将烧伤临床科室、基础实验室、药物研发院所等有序整合在一起,对某一临床问题从多角度多单位进行研究,通力协作共享实验成果,最终实现基础研究成果的临床转化,高效解决临床问题。

  (3)重视围绕烧伤外科学的医学研究优势资源的整合。努力建立高水平的烧伤研究平台,实现人才和技术的有效整合。要充分利用烧伤重要研究方向的基础研究优势和丰富的临床资源,着眼烧伤重要临床疑难问题的诊治研究并开展系统化研究,为烧伤临床研究与相关基础研究的有效衔接提供条件。

  2015年1月20日,美国总统奥巴马在国情咨文演讲中提出了精准医学计划。所谓精准医学,是以个体化医疗为基础,伴随着基因组测序技术、生物信息学、大数据科学快速进步及交叉应用而发展形成的新型医学概念和医疗模式。

  精准医学通过基因组学、蛋白组学等组学理念、方法和前沿技术,对某一特定疾病在大样本人群中的生物学标志物进行检测、鉴定、分析、验证,再进一步转化应用,精确寻找到导致疾病发生发展的原因和分子机制,从而发现疾病治疗的靶点,并对一种疾病的不同状态和发展进程进行精确分级或分期,最终实现对特定患者和疾病进行精确个体化治疗的目的。

  由此可见,精准医学的实质就是个性化医疗,体现了医学的人文关怀精神,其概念范畴和策略内涵富集融合了现代生命科学及医学的最新理念与技术,其整体目标是提高疾病防治效益以及抗击疾病的能力。

  国内学者分析指出,我国开展精准医学尚存在创新能力相对较差、资源共享机制缺乏、转化应用欠缺、监督管理不完善等问题,但同时也具有较强的研究团队和技术、生物样本量大和种类多样性、便于开展大规模多中心临床试验以及数据采集使用灵活等优势,应当顺应科技发展需要,制订我国特有的精准医学计划。

  我们要重视把握精准医学所带来的创新发展机遇,根据烧伤外科学领域所面临的重大临床疑难诊治问题,依据客观条件有选择性地逐步开展形成具有中国特色的烧伤精准医学模式。

  现阶段应高度重视:进一步将烧伤基础研究紧密结合于临床,形成良好的资源共享体系,完善监督体系,开展长周期、大规模烧伤患者的多中心研究,为开展烧伤精准医学积极建立可分析的大数据库。

  需要注意的是,这种大数据库并不是简单地将某一类型的生物学数据收集堆积,而是将某一类数据视为一个变量,相同变量的数据形成一个信息层,从而形成由很多变量组成的多层级结构数据库和复杂有序的医学信息数据网络,该网络反映的即为多变量的整合这一系统生物学的核心。

  基于这种大数据库所形成的,以给每例患者提供可得到的最佳医疗护理为目标的精准医学,将对生物医学研究和医疗实践产生重大影响,可能会改变人类维护健康和抗击疾病的传统模式,从而形成新规范。

  相信伴随着学科交叉融合的不断深入,随之而来的基础研究深度、广度的拓展,以及转化医学、整合医学、精准医学等不断地发展,烧伤外科学必将在21世纪焕发出崭新的光彩。



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