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血压

利用“大数据”预防青光眼视力丧失

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

学分:加州大学圣地亚哥分校

每天早上,超过200万美国人开始了他们的日晒日晒程序,他们会记住服用眼药水。这种滴剂治疗开角型青光眼,这是一种最常见的疾病,由眼睛角膜和虹膜交界处的液体引流受阻引起。缓慢的引流会增加眼球前部的液体压力。同时,在眼球后部,液体推动视神经,导致其捆绑的纤维磨损,导致侧视力逐渐丧失。

对许多人来说,眼药水有助于降低眼压,防止视力下降。但对其他人来说,滴眼液不够,眼压仍然很高。这些人将需要新一级的护理,可能包括眼科手术,以重新打开堵塞的排水管道,减缓这种疾病的发展,这种疾病严重影响老年人和40岁以上的非裔美国人。

萨莉·巴克斯特
学分:加州大学圣地亚哥分校

加州大学圣地亚哥分校(UCSD)眼科专家、物理学家萨利·巴克斯特(Sally Baxter)想学习如何预测谁因开角型和其他形式的青光眼而严重失明的风险最大。这样,他们可以接受更积极的早期护理保护他们的视力这是美国第二大致盲原因。。

为了实现这一富有挑战性的研究目标,巴克斯特获得了2020年美国国立卫生研究院院长早期独立奖。她的研究将基于临床观察,即青光眼患者经常与其他慢性健康问题作斗争,如高血压、糖尿病和心脏病。为了进一步了解这些和其他慢性健康状况如何影响青光眼预后,Baxter已经开始挖掘丰富的数据来源:电子健康记录(EHR)。

在早先对UCSD患者的研究中,Baxter显示EHR数据有助于预测未来六个月内哪些人需要进行青光眼手术[1]。这一发现表明,EHR,尤其是患者血压和药物的信息,可以预测青光眼恶化的风险。

在NIH支持的工作中,她通过分析参与NIH的1200多名青光眼患者的数据,扩展了早期的“大数据”发现我们所有人研究计划[2]。在参与者同意的情况下,Baxter使用他们的EHR训练计算机找出数据中的指示模式,然后以80%到99%的准确率预测谁将需要进行眼科手术。

研究结果证实,机器学习方法和EHR数据确实可以帮助管理青光眼患者。即使EHR数据不包含任何特定于眼睛健康的信息,情况也是如此。

事实上,Baxter和其他小组的工作已经指出血压在形成青光眼预后方面具有特别重要的作用。巴克斯特希望在她的早期独立奖的支持下进一步探索这一领先优势,她还将让患者参加一项研究,以测试血压监测智能手表是否可以增加青光眼进展的重要预测信息。她希望通过将全周期血压数据与EHR数据相结合,能够更准确地预测青光眼的进展。她还探索了创新的方法来跟踪青光眼患者是否按规定使用滴眼液,这是不可逆视力丧失风险的另一个重要预测指标[3]。

青光眼研究继续取得巨大进展。这一进展从基础研究到开发新的治疗方法和高分辨率成像技术,以改进诊断。但巴克斯特对开发实用临床工具的探索也充满希望,希望有一天能帮助保护世界各地数百万青光眼患者的视力。

工具书类:

[1]使用电子健康记录中的系统数据对青光眼手术干预进行基于机器学习的预测建模Baxter SL、Marks C、Kuo TT、Ohno-Machado L、Weinreb RN、Am眼科杂志。2019年12月;208:30-40.

[2]使用All of Us研究计划的数据进行青光眼预测分析Baxter SL、Saseendrakumar BR、Paul P、Kim J、Bonomi L、Kuo TT、Loperena R、Ratsimbazafy F、Boerwinkle E、Cicek M、Clark CR、Cohn E、Gebo K、Mayo K、Mockrin S、Schully SD、Ramirez A、Ohno-Machado L;我们所有的研究项目调查员。美国眼科杂志。2021年7月;227:74-86.

[3]智能电子滴眼瓶用于青光眼药物依从性的不引人注目的监测Aguilar-Rivera M、Erudaitius DT、Wu VM、Tantingloc JC、Kang DY、Coleman TP、Baxter SL、Weinreb RN传感器(巴塞尔)。2020年4月30日;20(9):2570.

链接:

青光眼(国家眼科研究所/NIH)

我们所有人研究项目(国家卫生研究院)

视频:萨利·巴克斯特(我们所有人研究计划)

萨利·巴克斯特(加州大学圣地亚哥分校)

Baxter项目信息(美国国家卫生研究院报告员)

NIH董事早期独立奖(普通基金)

NIH支持:共同基金


为新冠肺炎药物开发带来所需的结构

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

SARS-Cov-2分子图
描述:分子图显示新型冠状病毒的尖峰蛋白(金)与人类血管紧张素转换酶2(ACE2)的肽酶结构域(蓝色)之间的相互作用。学分:改编自Yan R.,《科学》,2020年。

这些天,关于2019年冠状病毒疫情(COVID-19)的信息纷至沓来,我们很容易错过过去几周最有趣、最重要的基础科学报告之一。这是一篇发表在杂志上的论文科学类[1] 它显示了原子级快照,显示了刺突蛋白这种新型冠状病毒附着在一种称为ACE2或血管紧张素转换酶2的人类细胞表面蛋白上。ACE2是病毒用来进入的受体。

这张图片之所以如此引人注目,是因为它详细地展示了冠状病毒在感染人类细胞并使人患病之前附着在人体细胞上的情况。这种相互作用的结构图将有助于指导药物研发人员逐个原子设计安全有效的治疗新型冠状病毒肺炎的方法。

这项新的工作是由中国杭州西湖高等研究院周强领导的团队进行的,该团队利用了一种称为冷冻电子显微镜). 这种方法包括在液氮中闪速冻结分子,然后用电子轰击分子,用一个特殊的相机捕捉它们的图像。如果一切顺利,低温电子显微镜可以在几天内解决复杂大分子复合物的结构,其中包括显示病毒蛋白和人类蛋白之间相互作用的这一个。

周的团队首先绘制了人类ACE2与B0AT1复合物的结构图,B0ATl是一种有助于折叠的膜蛋白。在这个复合物的上下文中,ACE2是一种二聚体,是由两个非常相似的单元组成的化合物的科学术语。其他图谱揭示了新型冠状病毒的表面蛋白如何与ACE2相互作用,表明病毒的两个三聚体(3单位)尖峰蛋白如何与一个ACE2二聚体结合。经进一步研究证实,这些图谱很可能为专门针对这种关键交互作用的治疗方法的设计和开发提供基础。

ACE2蛋白存在于人体许多部位的细胞表面,包括心脏和肺部。众所周知,这种蛋白质在人体复杂的血压调节系统中发挥着重要作用。事实上,一类抑制ACE和相关蛋白的药物经常被用来帮助控制高血压或高血压。这些ACE抑制剂通过使血管放松来降低血压。

自从新冠肺炎爆发以来,许多人都想知道服用ACE抑制剂是否有助于或有害于对抗冠状病毒感染。对于那些已经在服用药物控制高血压的医生来说,这尤其令人担忧。事实上,来自中国和其他地方的数据表明,高血压是多种共存疾病之一,据报道,在发展为危及生命的严重急性呼吸综合征的新型冠状病毒感染者中,高血压更为常见。

在本周的一份新报告中新英格兰医学杂志一个由英国和美国研究人员组成的团队,在NIH的部分支持下,研究了ACE抑制剂和其他血管紧张素受体阻滞剂(ARB)在新型冠状病毒肺炎患者中的应用。由波士顿布里格姆女子医院和哈佛医学院的Scott D.Solomon领导的研究小组发现,目前在人类身上的证据不足以支持或驳斥ACE抑制剂或ARB可能对新冠肺炎患者有益或有害的说法。

研究人员得出结论,这些抗高血压药物应该继续用于患有或有患新冠肺炎风险的人群,声明:“尽管其他数据可能会进一步为高危患者的治疗提供信息……临床医生需要认识到,为了应对假设的担忧,过早中断已证实的治疗方法会带来意想不到的后果。”[2]

目前正在进行研究,以获得在新冠肺炎大流行背景下使用血管紧张素转换酶抑制剂和类似药物的必要数据,并进一步了解这种快速传播的病毒性疾病的基本机制。这种基础研究不一定会成为头条新闻,但它很可能对指导有效药物的设计至关重要,有助于控制这场严重的全球健康危机。

工具书类:

[1]全长人ACE2识别SARS-CoV-2的结构基础。严R,张Y,李Y,夏L,郭Y,周Q。科学。2020年3月27日。[出版前Epub]

[2]新冠肺炎患者的肾素-血管紧张素-醛固酮系统抑制剂Vaduganathan M、Vardeny O、Michel T、McMurray J、Pfeffer MA、Solomon SD.30 NEJM。2020年3月【Epub提前出版】

链接:

冠状病毒(COVID-19)(国家卫生研究院)

新冠肺炎、MERS和SARS(国家过敏和传染病研究所/NIH)

转化高分辨率冷冻电子显微镜(普通基金/NIH)

Qiang Zhou(周强)(浙江省西湖高级研究院)

斯科特·所罗门(波士顿百翰女子医院)

NIH支持:国家翻译科学促进中心;美国国家心肺血液研究所


为什么你吃什么和吃什么一样重要

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

禁食和饮食时间表
改编自Wilkinson MJ,Cell Metab,2019

大约三分之一的美国成年人患有代谢综合征,这是一组2型糖尿病、心脏病和中风风险增加的早期预警信号。为了避免这种健康问题,这些人经常被建议密切注意他们吃的食物的数量和类型。现在似乎还有其他值得关注的事情:食物摄入在24小时内的间隔。

在一项为期三个月的试点研究中,NIH资助的研究人员发现,当代谢综合征患者在10小时内摄入所有日常饮食时,他们的早期预警症状会得到改善。长时间的每日禁食不仅与适度减肥有关,在某些情况下,还与血压降低、血糖水平降低以及代谢综合征的其他改善有关。

该研究发表于细胞代谢是加利福尼亚州拉荷亚市索尔克生物科学研究所Satchidananda Panda和加利福尼亚大学圣地亚哥分校Pam R.Taub共同努力的结果[1]。它受到了熊猫早先的老鼠研究的启发,该研究涉及一种新兴的饮食干预,称为限时饮食(TRE),该研究试图建立一个一致的每日进食和禁食周期,为身体自身的生物钟创造更稳定的节奏[2,3]。

但是,在老鼠身上的观察结果对人类来说是正确的吗?为了找到答案,熊猫与心脏病学家兼物理学家托布合作。研究人员招募了19名患有代谢综合征的男性和女性,定义为具有五种特定危险因素中的三种或三种以上:空腹血糖高、高血压、高甘油三酯水平、低“良好”胆固醇和/或腹部多余脂肪。大多数参与者都是肥胖者,并且至少服用一种药物来帮助管理他们的代谢风险因素。

在这项研究中,参与者遵循一条规则:想吃什么就吃什么,只要在10个小时内自己选择。因此,在接下来的三个月里,这些人使用研究团队创建的一个特殊的手机应用程序记录他们的进食时间并跟踪他们的睡眠。他们还佩戴了活动和血糖监测仪。

到试点研究结束时,受试者在10小时内平均减掉了3%的体重和大约3%的腹部脂肪。他们还降低了胆固醇和血压。虽然这项研究没有发现10小时TRE显著降低所有参与者的血糖水平,但那些空腹血糖升高的参与者确实有所改善。此外,参与者还报告了其他生活方式的改善,包括更好的睡眠。

参与者通常看到他们的新陈代谢健康在不间断用餐的情况下得到了改善。大多数人选择推迟早餐,早上起床后等待大约两个小时。他们也早点吃晚饭,大约在睡觉前三个小时,然后没有深夜吃零食。

研究结束后,超过三分之二的人表示,他们坚持10小时饮食计划,至少兼职一年。一些参与者能够减少或停止服用胆固醇和/或降血压药物。

根据这项小型研究的结果,Taub将启动一项由NIH支持的大型临床试验,涉及100名代谢综合征患者。熊猫现在正在更详细地探索TRE后在小鼠体内观察到的代谢益处的潜在生物学。

对于那些希望改善新陈代谢健康的人来说,在改变饮食习惯之前咨询医生是一个好主意。但这项研究的初步数据表明,除了锻炼和限制份量外,看钟也值得。

工具书类:

[1]十小时限时饮食可降低代谢综合征患者的体重、血压和致动脉粥样硬化脂质Wilkinson MJ、Manoogian ENC、Zadourian A、Lo H、Fakhouri S、Shoghi A、Wang X、Fleisher JG、Panda S、Taub PR、Cell Metab。2019年1月7日;31: 1-13. Epub 2019年12月5日。

[2]在不减少热量摄入的情况下限时喂食可预防高脂肪饮食小鼠的代谢疾病Hatori M、Vollmers C、Zarinpar A、DiTacchio L、Bushong EA、Gill S、Leblanc M、Chaix A、Joens M、Fitzpatrick JA、Ellisman MH、Panda S.Cell Metab。2012年6月6日;15(6):848-60.

[3]限时喂食是针对各种营养挑战的预防和治疗干预措施Chaix A、Zarinpar A、Miu P、Panda S.细胞元。2014年12月2日;20(6):991-1005.

链接:

代谢综合征(国家心脏、肺和血液研究所/NIH)

肥胖(国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所/NIH)

体重规划器(NIDDK/NIH)

Satchidananda熊猫(加利福尼亚州拉霍亚索尔克生物科学研究所)

Taub研究小组(加州大学圣地亚哥分校)

NIH支持:国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所


感谢生物医学研究

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

今年感恩节,美国人有很多理由成为感恩的家人,人们经常会想到美食。这里还有一个要添加到列表中:生物医学研究的令人兴奋的进展。为了了解其中的一些进展,我鼓励大家观看这段由NIH国家生物医学成像与工程研究所(NIBIB)制作的短片,其中展示了一些正在开发的酷炫小工具和设备。

技术创新包括可穿戴超声贴片用于监测血压[1]。该补丁是由加州大学圣地亚哥分校拉荷亚分校的Sheng Xu和Chonghe Wang领导的研究团队开发的。当这个小贴片戴在脖子上时,它通过发射连续的超声波测量中央动脉和静脉的血压。

视频中的其他优秀技术包括:

激光葡萄糖计剑桥麻省理工学院(MIT)的研究人员Peter So和Jeon Woong Kang,以及他们在MIT和哥伦比亚密苏里大学(University of Missouri,Columbia)的合作者,开发了一种激光驱动的设备,可以测量皮肤中的葡萄糖[2]。他们报告说,这种设备可能为糖尿病患者提供准确、持续的血糖监测,而不会出现手指刺痛。

15秒乳房扫描仪巴萨迪纳加州理工学院研究员王丽红及其同事将激光和声波相结合,创建了一种快速、无创、无痛的乳房扫描。当女性舒适地躺在桌子上时,无需标准乳房X光片的放射或压缩,即可进行检查[3]。

白细胞计数器卡洛斯·卡斯特罗·冈萨雷斯(Carlos Castro-Gonzalez)当时是剑桥麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,Cambridge)的博士后,他和同事开发了一种便携式非侵入式家用监测仪,当白细胞通过手指内的毛细血管时,可以对其进行计数[4]。这项测试大约需要1分钟,可以在家里进行,将帮助那些接受化疗的人确定他们的白细胞计数是否下降得太低,不适合下一剂,从而避免影响治疗的感染风险。

神经功能假手(NEPH)迈阿密佛罗里达国际大学的研究员Ranu Jung及其同事开发了一种假肢,可以恢复截肢者的触觉、握力和手指控制[5]。NEPH是一种完全植入式无线控制系统,可直接刺激神经。两年多前,FDA批准了NEPH系统的首次人体试验。

如果你想了解更多纳税人支持的创新,可以看看NIBIB之前的两个视频20132018一如既往,让我感谢NIH家族以及所有关心他们健康未来的美国人对你们的持续支持。感恩节快乐!

参考文献:

[1]通过保形超声设备监测中心血压波形.王C,李X,胡H,张,L,黄Z,林M,张Z,云Z,黄B,龚H,Bhaskaran S,Gu Y,Makihata M,郭Y,Lei Y,陈Y,王C,李Y,张T,陈Z,Pisano AP,张L,周Q,徐S.自然生物医学工程。2018年9月,687-695。

[2]拉曼光谱模型对无创血糖传感校准点和验证点比率的准确性依赖性评估Singh SP、Mukherjee S、Galindo LH、So PTC、Dasari RR、Khan UZ、Kannan R、Upendran A、Kang JW。Ana Bioanal化学。2018年10月;410(25):6469-6475.

[3]乳房的单呼吸光声计算机断层扫描.林L,胡P,史J,阿普尔顿CM,马斯洛夫K,李L,张R,王LV。国家通讯社。2018年6月15日;9(1):2352.

[4]甲襞微循环光学成像无创检测化疗患者严重中性粒细胞减少症Bourquard A、Pablo-Trinidad A、Butterworth I、Sánchez-Ferroá、Cerroto C、Humala K、Fabra Urdiola M、Del Rio C、Valles B、Tucker-Schwartz JM、Lee ES、Vakoc BJ9、Padera TP、Ledesma-Carbayo MJ、Chen YB、Hochberg EP、Gray ML、Castro-González C.科学报告。2018年3月28日;8(1):5301.

[5]使用神经支持的假手系统增强感觉运动整合

链接:

盛旭实验室(加州大学圣地亚哥分校拉荷亚分校)

所以实验室(剑桥麻省理工学院)

王丽红(加州理工学院,帕萨迪纳)

视频:王丽红:更好的癌症筛查

卡洛斯·卡斯特罗·冈萨雷斯(Madrid-MIT M+Visión Consortium,马萨诸塞州剑桥市)

视频:卡洛斯·卡斯特罗·冈萨雷斯(YouTube)

拉努·荣格(佛罗里达国际大学,迈阿密)

视频:新型修复系统恢复Touc感觉h(佛罗里达国际)

NIH支持:国家生物医学成像与生物工程研究所;国家神经疾病和中风研究所;国家心脏、肺和血液研究所;国家癌症研究所;普通基金


佩戴式超声波贴片监测血压

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

放置血压贴片

标题:佩戴在颈部的装置可记录颈动脉(CA)、颈内静脉(Int JV)和颈外静脉(Ext JV”)的中心血压。
学分:改编自Wang等人,《自然生物医学工程》

人们对可穿戴设备在早上、中午和晚上悄悄关注我们的健康状况感到非常兴奋。大多数可穿戴设备都能监测皮肤表面可检测到的生物信号。但是,这里介绍的“皮肤”贴片的传感能力远不止于此。

如最近在中所述自然生物医学工程当这个小贴片戴在脖子上时,它可以测量皮肤下方一英寸以上中央动脉和静脉的血压[1]。贴片的工作原理是发射连续的超声波,监测脉搏血管形状和大小的细微实时变化,显示压力的上升或下降。


理发师能帮助黑人降低血压吗?

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

理发店试验

标题:理发师埃里克·穆罕默德(左)在理发店为顾客测量血压。
学分:斯密特心脏研究所,西达斯-西奈医疗中心

当你去医生办公室或紧急护理诊所时,你希望检查和治疗你的血压。但是关于理发店? 新的研究表明,除了进行常规的刮脸和理发外,理发师可能在帮助控制高血压方面发挥重要作用。

在非西班牙裔黑人男性中,高血压是一个特别严重的健康问题。因此,在一项涉及洛杉矶地区52家黑人理发店的研究中,理发师鼓励35至79岁的黑人男性常客到他们的理发店进行血压检查[1]。近320名男性患有无法控制的高血压,并参与了这项研究。然后,理发师以随机的方式鼓励这些男性做两件事之一:与药剂师参加一对一的理发店会议,药剂师可以开降压药,或者与自己的医生预约,并考虑改变生活方式。

结果如何?在接受专门培训的药剂师开具的药物治疗的男性中,超过63%的人在6个月内将血压降至健康水平,而去看医生的男性中只有不到12%。这些发现提醒我们,帮助人们变得更健康并不总是需要技术进步。有时,这可能只是涉及开发更有效的方法,为风险社区提供经验证的治疗。


胃旁路术能减少糖尿病的心血管并发症吗?

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

医生和病人

Thinkstock/IPGutenbergUK有限公司

对于患有糖尿病的肥胖患者,医生们越来越多地提供胃旁路手术,作为一种减肥和控制血糖水平的方法。短期结果往往令人印象深刻,但对此类行动的长期效益仍存在疑问。现在,一项大型国际研究得出了一些答案。

胃旁路手术后不久,约50%的人不仅体重减轻,血糖、胆固醇和血压也得到了很好的控制。好消息是,五年后,最初表现出手术广泛益处的人中,约有一半保持了健康的形象。不太好的消息是,另一半人虽然通常继续保持体重减轻和更好的血糖控制,但开始出现心血管并发症风险增加的迹象。


你穿红色衣服了吗?

发布时间:通过弗朗西斯·柯林斯博士

残酷的事实是,心脏病是美国女性的头号杀手。这在很大程度上是可以预防的。美国国立卫生研究院(NIH)的国家心脏、肺和血液研究所(National Heart,Lung,and Blood Institute)在这里启动了心脏真理®,以提高人们对这些真理的认识。你可能通过2月1日的时尚声明对这场运动最为熟悉,该声明可以说已经成为了一个文化图标:红色连衣裙。红色连衣裙®今年已有十年历史。而且,就像心脏病一样,它不存在性别歧视。今天每个人都可以穿红色的衣服。这是团结的象征,也是提醒我们每个人都应该每天关注自己的心脏需求:通过做出健康的决定,比如多锻炼、戒烟、保持健康的体重和血压。

有关详细信息:
内心真相:http://www.nhlbi.nih.gov/educational/chearttrue/
妇女与心脏病:http://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hdw/

The Heart Truth信息图形

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资料来源:国家心脏、肺和血液研究所,国家卫生研究院