医院里的“神秘舱”，探寻“身体内的星辰大海”

人体数字代谢舱

编者按

瑞金医院内科奠基人邝安堃教授曾教导学生：“做学问，不要只做人家做过的事情。”是的，一切科学的进步与发展都离不开创新，医学更如是。百十年来，“勇于创新”成为了所有瑞金人的精神内核，他们坚持完善科研体系，坚持把创新成果写在病人的健康本上。今天起，我们将推出2022年度“瑞金医术”系列报道，揭秘这些前沿技术……

01. 医院里的“神秘舱”

探寻“身体内的星辰大海”

在瑞金医院转化医学大楼内，坐落着一组神秘的代谢舱。它们不是探访浩淼宇宙的“太空舱”，而是剥开人类“身体、疾病、长寿”奥妙关联的全球前沿科研设施，探寻的是“身体内的星辰大海”。一个个设计现代感十足的代谢舱体，可让受试者瞬间置身于3000米海拔的玉龙雪山，或10摄氏度的西北大漠，或35摄氏度的热带椰林地区……每个舱体配有环境模拟与控制系统，通过精细调节光照、声音、温度、湿度等参数，模拟海平面等各种地域环境，测试其对机体能量代谢的影响。而另一头的监控大屏上，体验者的生命信息“一屏实时可见”。

瑞金医院内分泌代谢科主任王卫庆教授介绍，人体代谢精细测量是理解人体与疾病关系的重要载体，但代谢水平会受到环境、食物、情绪和精神因素等的影响，所以如何精准测量人体的代谢是一个世界难题。而人体代谢舱可以精确测定人体的能量代谢，因而也成为能量代谢研究最重要的技术。瑞金医院数字代谢舱实现了人体高维度的数据采集和高精度的时序队列分析，标志着给予人体能量代谢的临床研究将进入数字化全新阶段。被美国代谢舱专家Dr. Russell Rising评价为“开启了人体能量代谢研究的新纪元”。

02. 科学家为何如此关心“能量代谢”

近年来，多项研究已表明，能量代谢与糖尿病、肥胖、心血管疾病、癌症等一系列重大慢性非传染性疾病以及老龄化密切相关。加强对机体能量代谢调控机制的基础研究，是应对慢病挑战的关键所在。

“能量代谢”是生命最基本的特征之一，它源源不断地将能源转换为能量，供给人体的一切日常活动。我们人体的能量储备就好比一个水坝，脂肪、蛋白质和糖就是水源，人体的细胞与器官就是需要灌溉的农田，同时水坝还可以用于发电，来为人体运动供能。当水坝里的储水过少或用水量变大时，就会造成能量缺乏的局面，比如，我们发现肿瘤细胞比正常细胞生长快，是因为消耗了更多的葡萄糖，其对于用水的需求变大，使得人体某种程度上能量缺乏，因而出现消瘦、乏力等症状。而当人体大量摄入高脂高糖饮食时，人体的脂质和糖分会沉积，表现出高血糖、高血脂等疾病状态，进而威胁人的健康。能量缺乏或过剩都属于能量代谢失衡。

03. 代谢舱“神通”何在？

人类的健康依赖于机体暴露的环境，但“蝴蝶效应”使环境变化的最终结果存在不确定性，导致我们对环境影响健康的机制知之甚少。人体能量代谢舱是一个相对封闭的空间，被测者可以在相对舒适的舱内自由活动24小时至几天，舱内会实时采集人体与舱内环境的80余项指标，在精准量化的模拟环境下，通过“色、声、香、味、触、法”多模态精准刺激机体的“眼、耳、鼻、舌、身、意”，由系统软件自动获取生理、心理、生化及能量代谢动态变化数据，实时计算分析，得到数据间的关联性。可以说，人体在舱内的每一口呼吸都可以被精准地采集、分析，进而测定人体的动态代谢率。

团队通过建立氧气、二氧化碳、水蒸气捕捉分析技术；气体空间瞬时混匀技术；气流精密定向控制技术；动态生理数据、行为数据、环境数据高精度秒级别整合技术等，完成了代谢舱的数字化升级，建立了九个数字代谢舱，成为了全球最大、测量最精准、掌握核心技术的人体代谢精细测量代谢舱群。这项由瑞金医院首创的九舱联动测试法，突破舱体高精度校准瓶颈，确保了舱体的绝对测量精确度。

此外，团队发起对极端条件的代谢测量攻关，测试范围覆盖5-40度的温度控制，200-6000K的色温控制、0-6000米模拟海拔的低氧控制，均为世界首创——可实现全天各时段天气的光照模拟，从平原到高原，从城市到森林的环境模拟，从冰川到沙漠的气候温度模拟，从而解决了各种环境真实世界的代谢测量难难题，并已全面应用于临床。

04. 成果与应用

目前，瑞金医院人体代谢舱已开展了肥胖、糖尿病、甲亢、库欣综合征、原发性醛固酮增多症等内分泌代谢性疾病相关临床研究十余项，年均入舱患者300余人次。包括探究新型药物对糖尿病治疗的效果；从人体代谢表征变化探寻代谢性疾病的潜在或最优治疗方案；深入挖掘饮食、运动、环境与肥胖的关联……通过测定人体动态代谢率，增重减肥、改善血糖血压等目标都有望得以实现。同时，还利用代谢舱探究不同的饮食方案、运动方案，配合光照、温度构建不同的环境，旨在发掘“怎么吃，怎么动，怎么睡”，找到适合中国人群的健康生活方式。

未来，团队将继续着眼于困扰百姓的代谢性疾病、慢病，着力于利用代谢舱建立早期疾病预警模型，为探索疾病发病机制奠定基础 ；通过智慧代谢检测系统，为疾病的精准诊断和个体化治疗提供依据。

据悉，瑞金医院内分泌代谢科拥有中国最大的代谢疾病生物样本库，为此项新技术的开展提供了强大的学科支撑，为临床试验的开展提供了丰富的临床经验及样本，为破解机体代谢奥秘提供扎实的理论基础。在上海市政府、国家各部委的大力支持下，依托国家转化医学中心，现“交大瑞金-智慧代谢研究中心”已成为 ：全球首家智慧代谢监测平台、全球首个生存环境模拟舱 、全球单体规模最大、最具影响力的智慧代谢舱平台，并受邀参加三年一度的国际能量代谢研究大会。

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欢迎各位健康的、有基础内分泌及代谢性疾病的志愿者报名参加我们的临床研究！（联系邮箱：BaoRiqiang@sjtu.edu.cn）

素材：潘诗佳

编辑：唐文佳

来源：上观新闻