中國創(chuàng)傷基礎研究與轉(zhuǎn)化

楊 策,蔣建新

彈指一揮間，《創(chuàng)傷外科雜志》創(chuàng)刊已20周年。期間，中國的創(chuàng)傷基礎研究與臨床實踐歷經(jīng)了深刻變化，特別是在研究理念、救治方式以及康復照護等方面已逐步與國際接軌。在某些熱點、難點領域甚至立于國際創(chuàng)傷醫(yī)學研究的潮頭，而《創(chuàng)傷外科雜志》迄今發(fā)表的許多創(chuàng)傷及相關領域的研究論文、綜述和其他類型文章，正是我國創(chuàng)傷研究在國際舞臺跟跑、并跑甚至領跑的縮影和寫照。為此，本文回顧了近年中國創(chuàng)傷基礎研究與臨床轉(zhuǎn)化路徑，旨在以革故鼎新、再鑄輝煌的初心意識，從創(chuàng)傷基礎研究進展、創(chuàng)傷研究臨床轉(zhuǎn)化路徑及其瓶頸與挑戰(zhàn)等方面予以初步闡述，旨在對我國創(chuàng)傷醫(yī)學轉(zhuǎn)化研究和臨床精準救治有所助益。

1 創(chuàng)傷基礎研究進展

近20年來，我國先后資助了3項國家973創(chuàng)傷項目(1999054200、2005CB522600、2012CB518100)，中國工程院醫(yī)藥衛(wèi)生學部先后圍繞“膿毒癥研究高峰論壇”、“炎癥與修復”、“精準醫(yī)學與創(chuàng)傷救治”等高層科技論壇展開廣泛學術研討。科學技術部、中國科學院等單位支持下的香山科學會議是圍繞創(chuàng)傷再生醫(yī)學定期召開的學術會議。因此，從國家科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃角度，已深刻認識到創(chuàng)傷作為國人特別是青壯年最為常見的疾患，是嚴重威脅人民生命健康的關鍵醫(yī)學問題。為此，圍繞創(chuàng)傷早期機體反應、損傷組織修復以及并發(fā)癥防治等難點問題，逐步拓展創(chuàng)傷基礎研究的深度和廣度，加快相關成果的臨床轉(zhuǎn)化，對于提高我國創(chuàng)傷救治水平至關重要。

1.1創(chuàng)傷機體反應 創(chuàng)傷可視為一種復雜的疾病，涉及機體多個器官、系統(tǒng)和組織的協(xié)同反應，是在神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡驅(qū)動下，諸多細胞因子、炎癥介質(zhì)、激素、神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽等效應分子共同作用下的綜合性病理生理過程[1-2]。機體傷后反應性強弱(如缺血缺氧性損害、神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫功能失衡)是決定后續(xù)并發(fā)癥(如休克、感染/膿毒癥)發(fā)生與否及轉(zhuǎn)歸的關鍵。因此，全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)作為創(chuàng)傷機體反應的基本表征一經(jīng)提出即為本領域廣泛認可。同時，創(chuàng)傷反應的復雜性、非線性模式?jīng)Q定了機體病理生理過程的不確定性。嚴重創(chuàng)傷時不僅損傷性反應很重，機體抗損傷反應或內(nèi)源性保護機制也明顯減弱，兩者的嚴重失衡是導致創(chuàng)傷早期損害的重要基礎。并由此提出“以神經(jīng)內(nèi)分泌激素為土壤，干/祖細胞為種子”，通過興奮/抑制模式切換，機體細胞能以動員、激活或移植方式參與創(chuàng)傷機體反應。同時，基于神經(jīng)內(nèi)分泌、免疫網(wǎng)絡分子和作用靶點的共享性，對損傷反應的中樞與外周調(diào)控、器官之間、組織之間和細胞之間的傳話有了更為深刻的認識。近年如谷氨酸、白細胞介素-6(IL-6)以及解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院創(chuàng)傷研究中心研究組[3-6]發(fā)現(xiàn)HMGB1等效應分子的雙重調(diào)控反應，對于闡釋臟器損傷機制，以及創(chuàng)傷并發(fā)癥的防、診、治提供了重要依據(jù)。而且，陸軍軍醫(yī)大學大雨醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所研究組[7-9]發(fā)現(xiàn)，機體基因背景的差異性在一定程度上決定了創(chuàng)傷并發(fā)癥發(fā)生風險的高低與預后。通過對4 585例危重傷患者，7個臨床中心遺傳關聯(lián)研究，共篩選出25個膿毒癥高危基因型，發(fā)現(xiàn)其中15個高危基因型可能是膿毒癥的致病基因型。目前，基于細胞因子、模式識別受體、胞內(nèi)信號分子等基因多態(tài)性與創(chuàng)傷并發(fā)癥易感性的關系已獲國際同行公認。該研究成果為臨床上性別、年齡相同且創(chuàng)傷嚴重度相似但預后不同的個體之間實施精準診斷和個體化治療奠定了理論基礎。

1.2創(chuàng)傷組織修復 創(chuàng)傷組織完整性破壞是傷員早期救治和后期康復的重要環(huán)節(jié)。近年來，在理論研究方面，明確了各種修復細胞、生長因子、創(chuàng)面微環(huán)境在創(chuàng)傷愈合過程中的作用，并結合發(fā)育學、比較生物學相關研究，針對創(chuàng)面修復“失控”現(xiàn)象，提出了無瘢痕愈合、創(chuàng)面延遲愈合、真皮“模板缺損”(上海交通大學瑞金醫(yī)院研究組)、瘢痕過度增生等多種理論或假說[10]。以生長因子、負壓封閉、早期切痂和延期縫合為代表的創(chuàng)傷組織修復方式得到廣泛應用。而且，在功能性修復研究方面，成體細胞去分化和轉(zhuǎn)分化已成為研究熱點。其中解放軍總醫(yī)院生命科學院研究組[11]表皮細胞去分化發(fā)現(xiàn)(所謂“返祖現(xiàn)象”)突破組織修復思維定勢，開創(chuàng)了國際皮膚成體細胞去分化研究的先河，先于諾貝爾生理學或醫(yī)學獎獲得者山中伸彌提出4種干性因子(Oct3/4， Sox2，c-Myc和Klf4)調(diào)控成體細胞重編程[12]，決定成纖維細胞向多能干細胞轉(zhuǎn)歸的研究成果，而后者研究結論也正是對我國成體細胞去分化發(fā)現(xiàn)的進一步驗證。近年針對燒傷患者皮膚汗腺破壞、排汗困難的臨床需求，解放軍總醫(yī)院生命科學院研究組[13]利用干細胞再造汗腺研究，也取得極具轉(zhuǎn)化前景的重要成果。此外，為克服干細胞治療中生物安全性等問題，嘗試調(diào)動內(nèi)源性干/祖細胞修復潛能的臟器組織修復策略[14]，也逐漸為再生醫(yī)學領域關注。以上研究工作提示，在創(chuàng)傷基礎研究中，“大膽假設、小心求證”，敢于突破常規(guī)、另辟蹊徑的思維方式，有時可以獲得柳暗花明的新發(fā)現(xiàn)，某些司空見慣的生物學現(xiàn)象往往可能掩藏著有望改變傷情轉(zhuǎn)歸，改善傷員預后的契機。以尋常的缺少批判性的思維和視角研究問題，可能會與傳統(tǒng)理論、常規(guī)技術的破繭重生、化蛹成蝶失之交臂。

1.3創(chuàng)傷并發(fā)癥 創(chuàng)傷機體傷情輕重不一，部分傷員由于嚴重紊亂的內(nèi)環(huán)境極易發(fā)生并發(fā)癥(膿毒癥、休克、ARDS、MODS)。特別對于膿毒癥研究，自1991年以來的27年當中，先后在認識上歷經(jīng)了sepsis1.0、sepsis2.0和sepsis3.0 3個階段[15]，迄今救治方面雖有某些潛在侯選干預靶點[16]，仍缺乏公認的特效藥物，僅有的人重組活化蛋白C(活化型drotrecogin alfa，商品名Xigris)在上市后因出血并發(fā)癥等高級別循證依據(jù)黯然退市[17]，這本身反映出創(chuàng)傷并發(fā)膿毒癥時機體反應的復雜性。膿毒癥診斷標準從最初SIRS指標≥2條+感染，到感染+全身炎癥反應5類臨床表征(全身炎癥臨床表現(xiàn)、炎癥指標、呼吸功能、血流動力學、組織灌注)，再到感染+快速序貫性器官損傷衰竭評分(quick sequential organ failure assessment,qSOFA)(意識GCS<15、收縮壓<100mmHg、呼吸頻率>22次/min)≥2分，逐步呈現(xiàn)出膿毒癥是一種獨立于感染原且按特定病理生理路徑發(fā)展的動態(tài)演進過程，是以神經(jīng)內(nèi)分泌反應為始動因素、免疫細胞為調(diào)控環(huán)節(jié)、免疫調(diào)控分子為效應靶點引發(fā)創(chuàng)傷后免疫功能紊亂的復雜聯(lián)動模式，在救治理念上漸趨增加對組織細胞代謝紊亂的權重。治療策略上也早已摒棄單純的抗炎治療，而是立足于機體神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡調(diào)控下的多器官、多系統(tǒng)的網(wǎng)絡化調(diào)控[18-20]，基于大樣本的臨床研究，膿毒癥侯選生物標志物逐漸從傳統(tǒng)的白細胞、IL-6、C反應蛋白(CRP)、降鈣素原(PCT)、紅細胞沉降率(ESR)拓展到TRIF相關銜接分子(TRAM-1)、脂多糖結合蛋白(LBP)、白細胞分化抗原64(CD64)[21]、腎上腺髓質(zhì)素等，基于膿毒癥生物標志物的預警公式也在逐步驗證和完善當中。

休克作為創(chuàng)傷另一常見發(fā)癥，其心血管功能障礙是制約療效和預后的關鍵。陸軍軍醫(yī)大學大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所研究組[22-24]發(fā)現(xiàn)，休克后血管反應性存在雙相變化，并呈性別和器官差異性。通過機制探討，提出創(chuàng)傷休克血管低反應性的發(fā)生與鈣失敏密切相關。Rho激酶和蛋白激酶C(PKC)通路為休克后血管反應性和鈣敏感性調(diào)節(jié)的主要通路，激活或誘導Rho激酶和PKC可顯著改善休克的血管反應性和鈣敏感性，發(fā)揮抗休克作用，前期用于臨床嚴重創(chuàng)傷、膿毒性休克患者治療已取得良好效果。另一方面，鈣敏感性降低同樣見于休克后心臟功能障礙的心肌細胞，Rho激酶也參與其鈣敏感性調(diào)節(jié)，Rho 激酶激動劑精氨酸血管加壓素(arginine vasopressin,AVP)可通過改善心肌細胞鈣敏感性提升休克后的心臟功能。以上研究從創(chuàng)傷后心血管細胞失敏性鈣超載視角，更新了鈣內(nèi)流不足的傳統(tǒng)認識，作為心臟和血管在亞細胞水平的共性表征，為創(chuàng)傷后血液動力學障礙性休克治療奠定了新的理論基礎。

1.4創(chuàng)傷醫(yī)學與其他學科的聯(lián)系 在傷員傷情發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中，憑借醫(yī)學理論與技術本身難以獲得完整、清晰闡釋。物理、化學、生物因素在創(chuàng)傷病理生理過程中的作用不斷受到關注。首先，新的顯影成像技術推動了創(chuàng)傷組織、細胞、分子超高分辨率可視化，如雙光子顯微鏡、基于深度學習的圖像重建以及組織細胞的特異性染色方法。其次，新材料(如海軍軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院研究組[25]研發(fā)的負載趨化因子SDF-1α的生物納米顆粒、石墨烯等)可直接影響機體的病理生理反應，并在抗感染、促修復等過程中時有新的發(fā)現(xiàn)。此外，生物電(加州大學戴維斯分校研究組[26])、化學分子(如乳酸、Brdu)甚至某些菌群因為能夠在細胞或組織水平改變機體免疫功能或修復反應，有望成為影響創(chuàng)傷機體預后、轉(zhuǎn)歸的潛在干預策略，并由此帶動了創(chuàng)傷機體在宏觀、微觀和介觀層面的深入研究和智能發(fā)掘。同時，可以預見，人工智能和深度學習技術在創(chuàng)傷診治的拓展中，必將引發(fā)“人機共存互融”現(xiàn)象，甚至是“去人化”的高特異性和高靈敏度技術支撐。

2 創(chuàng)傷研究的臨床轉(zhuǎn)化路徑

在臨床轉(zhuǎn)化路徑上，基于“鉑金10min”、“黃金1h”的創(chuàng)傷急救復蘇理論，如能在創(chuàng)傷現(xiàn)場進行早期有效的急救和創(chuàng)傷發(fā)生時及時防護，可挽救20%～30%傷員的生命。因此，在及時有效的一線搶救中，在集束化救治措施(生命支持、藥物、補液等)基礎上，一些創(chuàng)新性急救措施(如非容量依賴性復蘇抗休克療法)和救治理念有望延長創(chuàng)傷休克的黃金救治時間，為后續(xù)的確定性治療和并發(fā)癥防治贏得機會。同時，創(chuàng)傷急救器材和裝備智能化、小型化和適配性進一步增強。近年來，止血器材及止血材料、抗休克材料、智能擔架、小型智能化設備(如超聲沖擊機、便攜式血液凈化裝置)、急救藥物槍彈以及掃雷防護裝具等都有快速進展，取得顯著的防治效果。對于創(chuàng)傷并發(fā)癥而言，近年通過天然植物藥提取物機制和效應研究，獲得一些具有阻遏過度炎癥，調(diào)理免疫功能、拮抗病原體模式識別分子的多靶點活性組分(苦柯胺B、吳茱萸堿、胍丁胺、珊瑚姜油等)，為基于“菌毒并治”的創(chuàng)傷感染轉(zhuǎn)化研究提供了重要候選藥物組份。特別是早期救治與功能康復相結合的治療新模式、多發(fā)傷的一站式雜交手術、腹腔擴容術創(chuàng)傷后腹腔間隙綜合征防治等技術的建立與臨床轉(zhuǎn)化應用，進一步推動了創(chuàng)傷治愈和康復水平的提高。

同時，高新生物技術在創(chuàng)傷修復和組織再生中的應用研究，近年聚焦在組織工程和干細胞研究方面。組織工程作為創(chuàng)傷修復領域的核心技術之一，通過多種組織細胞培養(yǎng)和大規(guī)模擴增、各類生物可降解材料開發(fā)以及組織構建顯著拓展了創(chuàng)傷組織修復的轉(zhuǎn)化研究領地，并已在骨、軟骨、皮膚、肌腱、血管組織工程(組織工程肌腱、具有內(nèi)皮祖細胞富集功能的組織工程血管、具有增加血液灌注和血管生成的組織工程骨支架、負載干細胞的復方殼聚糖組織工程皮膚)等方面取得重要進展。特別是3D打印技術及新型多尺度生物材料的不斷問世，必將進一步為創(chuàng)傷修復和組織再生精準化、個體化診治提供技術支撐。

此外，針對創(chuàng)傷臨床轉(zhuǎn)化研究需求，建立創(chuàng)傷生物樣本庫是開展創(chuàng)傷臨床研究的重要生物資源。目前我國創(chuàng)傷燒傷與復合傷國家重點實驗室、解放軍總醫(yī)院等單位均建有創(chuàng)/燒傷生物樣本庫。相關實驗室制定了《創(chuàng)傷生物樣本庫建設標準操作流程與質(zhì)量管理規(guī)范》，內(nèi)容涵蓋了創(chuàng)傷患者納入標準與臨床資料登記標準操作規(guī)程(standard operation procedures,SOPs)，生物樣本采集、處理、保存與轉(zhuǎn)運SOPs，創(chuàng)傷患者生物樣本資源庫建設SOPs和實驗室操作SOPs。生物樣本庫目前已收集了基于全國多個省市的創(chuàng)/燒傷患者生物樣本的資源庫和創(chuàng)傷臨床轉(zhuǎn)化研究數(shù)據(jù)庫，為我國創(chuàng)傷臨床轉(zhuǎn)化研究，特別是預警診斷和個體化干預提供了寶貴的生物樣本和信息資源。

3 創(chuàng)傷基礎研究向臨床轉(zhuǎn)化的瓶頸

目前，面對創(chuàng)傷研究臨床轉(zhuǎn)化的標準性和完備性需求[27]，多數(shù)基礎研究機構尚缺乏臨床實驗平臺，臨床機構的基礎研究實驗平臺也亟待完善，國內(nèi)現(xiàn)有轉(zhuǎn)化醫(yī)學中心在運行中，由于體制、編制等因素，有些以非實體形式運行，對于有基礎-臨床-基礎(bench-bed-bench，3B循環(huán))前景的基礎研究在產(chǎn)、學、研一體化亟待加強。其次，對于有潛在轉(zhuǎn)化價值的基礎研究成果，如果在臨床研究方法和理念上存在薄弱環(huán)節(jié)，在研究設計、實施中沒有嚴格堅持循證醫(yī)學理念，可能導致臨床研究結果的偏倚。再次，許多基于動物在體和細胞實驗的基礎研究結果(特別是通過組學方法驗證)，由于人體和動物的差異性，造成部分結果無法在人體重現(xiàn)，甚至部分通過臨床Ⅰ、Ⅱ期的藥物因為疾病病程的復雜性，最終無法通過III期臨床實驗。此外，從學科角度分析，創(chuàng)傷學尚未成為外科學獨立二級學科，對于基礎與臨床轉(zhuǎn)化缺乏在學科層面的保障。目前中華醫(yī)學會創(chuàng)傷學分會和中國醫(yī)師學會創(chuàng)傷外科醫(yī)師分會等組織，多是不同學科(骨科、心胸外科、重癥、急診等)的組合，缺乏從整體觀和整合醫(yī)學角度，基于創(chuàng)傷醫(yī)學特點，開展高效的轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究。同時，從創(chuàng)傷病理生理過程的復雜性分析，機體反應性(SIRS/CARS)、并發(fā)癥(特別是膿毒癥)以及難愈創(chuàng)面(微環(huán)境、真皮模板缺損、理化因素等)，仍存在認識盲區(qū)，對于指導臨床轉(zhuǎn)化的原動力有待加強。最后，基于創(chuàng)傷生理-心理社會醫(yī)學模式，迫切要求創(chuàng)傷發(fā)生后機體和心理康復并重，從思想決定行為，行為決定健康角度，預防創(chuàng)傷機體并發(fā)精神疾病，避免發(fā)生遷延難愈性精神創(chuàng)傷。

4 前景與展望

盡管我國創(chuàng)傷研究和臨床救治取得了重要進展，已有臨床科學家代表中國參與國際創(chuàng)傷救治規(guī)范和研究指南的制定(如上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院研究組[28]參與國際創(chuàng)傷性腦損傷防治和研究指南工作)，但面對創(chuàng)傷發(fā)生率居高不下、傷情日益嚴重的趨勢，特別是高新技術的應用，創(chuàng)傷研究臨床轉(zhuǎn)化中呈現(xiàn)出一些新的特點，尤其需要立足精準醫(yī)學思維，按照新的標準推動重要基礎研究成果向創(chuàng)傷臨床救治轉(zhuǎn)化[29]。為此，尤其需要以創(chuàng)傷研究國家重點實驗室、戰(zhàn)創(chuàng)傷防治協(xié)同創(chuàng)新中心等高端平臺為依托，立足多學科基于預防醫(yī)學、基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學三維理念指導創(chuàng)傷基礎和臨床轉(zhuǎn)化研究，進一步健全醫(yī)療急救網(wǎng)絡，包括急救組織、急救人員、醫(yī)療設備、交通通信規(guī)范化集成，特別是在中國醫(yī)師協(xié)會創(chuàng)傷外科醫(yī)師分會會長張連陽教授倡導的中國創(chuàng)傷救治培訓(China Trauma Care Training,CTCT)模式下[30]，強化現(xiàn)場急救和運輸途中救治，努力實現(xiàn)院前急救和院內(nèi)救治一體化。同時，鑒于任何一種創(chuàng)傷在機體全身反應、損傷組織修復和并發(fā)癥防治上都有類似規(guī)律。闡明這些共性基礎問題，需進一步關注活細胞動態(tài)研究(如分子互作、細胞器互作、能量代謝)，嘗試以機制創(chuàng)新指導創(chuàng)傷救治。可以預見，隨著創(chuàng)傷救治水平的不斷提升，傷而不死、傷后不殘的目標將會不斷趨近，但多數(shù)組織受損后功能性修復潛能亟待加強，對遠期的精神創(chuàng)傷更需提到社會疾病的高度。唯有全社會實現(xiàn)穩(wěn)定規(guī)范化支撐體系，才能在創(chuàng)傷救治與康復面前實現(xiàn)醫(yī)者和傷員的和諧與共贏。