Establishment and Evaluation of the Prevention and Control System of Respiratory-borne Diseases
-
摘要:目的 探讨建立以医院为主体的呼吸道传播性疾病防控体系对减少季节性流行性感冒(简称“流感”)院内传播的效果。方法 回顾性收集并分析2017年11月至2020年2月3个流感季北京协和医院上报的流感病例的临床资料。根据其发生地点分为院内和院外流感病例。比较防控体系建立前(2017—2018年、2018—2019年)与建立后(2019—2020年)流感季院内流感病例比率变化。结果 共5427例流感病例入选本研究。其中院内335例(6.17%,335/5427),院外5092例(93.83%,5092/5427);2017—2018年流感病例1594例(29.37%,1594/5427),2018—2019年流感病例2579例(47.52%,2579/5427),2019年—2020年流感病例1254例(23.11%,1254/5427)。2019—2020年院内流感病例比率(3.51%,44/1254)显著低于2017—2018年(7.59%,121/1594)和2018—2019年(6.59%,170/2579)(P<0.001),2017—2018年院内流感病例比率与2018—2019年无显著差异(P>0.05)。相比2017—2018年、2018—2019年,2019—2020年发生院内流感病例的相对危险度(relative risk,RR)分别为0.53(95% CI:0.39~0.74)、0.46(95% CI:0.33~0.65)。结论 呼吸道传播性疾病院内防控体系的建立可能对院内流感传播的预防有一定价值。Abstract:Objective The aim of this study is to establish a hospital-based prevention and control system of respiratory-borne diseases for seasonal influenza and to verify the effect.Methods Influenza cases reported by Peking Union Medical College Hospital in the three flu seasons from November 2017 to February 2020 were retrospectively analyzed. According to the location of occurrence, the influenza cases are divided into hospital influenza cases and non-hospital influenza cases. The incidence of hospital influenza cases before and after the implementation of the prevention and control system of respiratory diseases were compared.Results A total of 5427 influenza cases that met the inclusion and exclusion criteria were selected for this study. Among them, there were 335 cases (6.17%, 335/5427) of hospital influenza and 5092 cases (93.83%, 5092/5427) of non-hospital influenza. There were 1594 influenza cases(29.37%, 1594/5427) in the 2017—2018 influenza season, 2579 cases(47.52%, 2579/5427) in the 2018—2019 influenza season, and 1254 cases(23.11%, 1254/5427) in the 2019—2020 influenza season.The incidence of hospital influenza of the 2019—2020 influenza season (3.51%) is much lower than those of the 2017—2018 influenza season (7.59%) and 2018—2019 influenza season (6.59%) (P < 0.001).There was no statistical difference between the 2017—2018 influenza season and 2018—2019 influenza season (P > 0.05). Compared with the 2017—2018 influenza season and 2018-2019 influenza season, the relative risk (RR) of hospital influenza cases in the 2019—2020 influenza season is 0.53 (95% CI: 0.39-0.74) and 0.46 (95% CI: 0.33-0.65), respectively.Conclusion Hospital-based prevention and control system of seasonal influenza may effectively prevent influenza cases from appearing in hospital.
-
胃癌是起源于胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤,好发于东亚、南美、中美洲及东欧地区[1]。2018年全球范围内新增胃癌患者共计约103万,导致超过78万人死亡,使胃癌成为世界上第五大常见癌症及第三大癌症相关死亡原因[1]。
1927年Warburg等[2]和Burk等[3]首次观察到,即使在氧供良好的环境中,肿瘤细胞也会消耗较多葡萄糖并产生大量乳酸,这一过程被称为“有氧糖酵解”或“温伯格效应”。有氧糖酵解过程中的糖酵解中间体可用于合成核苷酸、氨基酸和脂类,同时产生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP),满足肿瘤和增殖细胞对大分子合成及能量的需求[4]。丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)是糖酵解过程中的关键限速酶,其亚型丙酮酸激酶M2(PKM2)在多种肿瘤组织及细胞系中呈高表达,研究证明PKM2与肿瘤的发生、增殖、迁移等密切相关[5],但对其在胃癌中的作用及机制认识尚不全面,本文就PKM2在胃癌中的作用及可能的调控机制进行综述。
1. 丙酮酸激酶及其异构体
哺乳动物的PK存在4种亚型,即PKM1、PKM2、PKL和PKR。PKM1主要存在于能量需求较高的组织中,如骨骼肌、心脏、大脑;PKM2主要存在于高增殖细胞和大部分肿瘤细胞内;PKL主要存在于肝脏、肠道内;PKR主要存在于红细胞内[5]。PKM1、PKM2由PKM基因通过选择性剪接产生,PKL、PKR由PKLR基因编码产生[6]。PKM1、PKL、PKR以稳定的四聚体形式存在;而PKM2则以二聚体和四聚体两种形式存在,二者在肿瘤细胞中的比例不固定,取决于不同的致癌蛋白作用[7]。PKM2二聚体对磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)的Km值高于其四聚体,因此将PEP转化为ATP和丙酮酸时活性较低,故PKM2二聚体更有利于有氧糖酵解,而四聚体则更有利于通过三羧酸循环产生ATP,PKM2二聚体与四聚体之间的动态平衡为增殖细胞调节自身合成及分解代谢创造了条件[7]。
2. 丙酮酸激酶M2的作用
2.1 调节糖酵解途径
越来越多的证据表明,PKM2可通过调节有氧糖酵解途径促进肿瘤的发展,在肿瘤发生中发挥关键作用[8-10]。作为糖酵解途径的关键限速酶,PKM2在糖酵解过程中将高能磷酸基从PEP转移至二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP),产生ATP和丙酮酸,丙酮酸随后被细胞浆中的乳酸脱氢酶还原为乳酸,或通过呼吸链引导产生高产量的ATP[11]。利用shRNA敲降癌细胞株中的PKM2后,可检测到细胞对葡萄糖的摄取及氧耗增加、乳酸生成减少,重新移入PKM2后这些变化可发生逆转,提示了PKM2促进了细胞增殖和异种移植瘤的形成[10],该研究结果表明PKM2的表达对于有氧糖酵解途径是必要的,并且这种代谢表型为肿瘤细胞提供了选择性生长优势。在缺氧条件下,细胞在缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1 alpha,HIF-1α)和c-Myc的调控下进行糖酵解,PKM2可与HIF-1α、c-Myc相互作用,共同调节糖酵解途径,促进肿瘤的发展[8-9]。
2.2 调节细胞信号转导
随着对细胞浆内蛋白成分研究的不断深入,PKM2调节细胞浆内信号转导的作用逐渐被认识。磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白[phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K)/protein kinase B(Akt)/the mammalian target of Rapamycin(mTOR),PI3K/Akt/mTOR]信号通路在细胞增殖、迁移及代谢过程中发挥重要调控作用,PKM2是该信号通路的关键下游介质,介导信号通路的转导,共同调控多种肿瘤的发生发展[12-13]。瘦素通过上调PKM2可激活PI3K/Akt信号通路,介导乳腺癌上皮间质转化[14]。多数细胞内信号转导介质通过与磷-酪氨酸残基结合,组成特定的蛋白复合物以完成信号传递,PKM2作为磷-酪氨酸结合蛋白,可与成纤维细胞生长因子受体1、A-Raf、BCR-ABL等多种酪氨酸激酶相互作用,参与调节细胞内信号转导[15]。同时,PKM2还可与mRNA结合,介导翻译调控[16]。
2.3 调控基因转录与细胞凋亡
PKM2除调节糖酵解途径及细胞内信号转导外,还参与细胞核内的基因转录与细胞凋亡。Yang等[17]首次发现,表皮生长因子受体可诱导PKM2核转位,细胞核内的PKM2与Y333磷酸化的β-连环蛋白结合,使组蛋白H3磷酸化、周期蛋白D表达增加,揭示了PKM2在细胞核内基因转录中的调控作用。Gao等[18]发现细胞核内的PKM2水平与细胞增殖能力呈正相关,并证实PKM2可通过磷酸化靶点STAT3 Y705激活MEK5转录,进而促进肿瘤的增殖等。PKM2可增加转录共激活因子p300的募集,促进HIF-1α的反式激活,在缺氧环境中重新编程癌细胞代谢[19-20]。PKM2还可与八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4,Oct4)的C-末端结合,增强Oct4介导的基因转录,促进肿瘤干细胞的自我更新与分化[21]。此外,有研究指出PKM2与细胞凋亡相关,PKM2可磷酸化B细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)T69,阻止后者与Cul3的E3连接酶结合,进而抑制细胞凋亡[22]。
3. 丙酮酸激酶M2在胃癌中的表达
研究表明,PKM2在多种肿瘤组织中的表达高于正常组织,且其高表达与患者的不良预后相关[23-25],故推测PKM2表达增强在胃癌发展中发挥重要作用。
为明确PKM2在胃癌中的表达,Shiroki等[7]研究发现PKM2不仅存在于胃癌组织,在正常胃组织及健康志愿者的胃黏膜内也有表达,且PKM2在胃癌患者及健康志愿者胃黏膜内的表达均高于PKM1,但该研究未发现胃癌发生过程中PKM1与PKM2亚型之间发生转换的证据。Wang等[26]亦证实了PKM2在胃癌组织中的表达高于邻近正常胃组织,并对PKM2表达水平与患者预后进行了Kaplan-Meier分析,发现PKM2高表达者的总生存期(overall survival,OS)为23个月,低表达者的OS为43个月,前者3年及5年生存率均低于后者,存在显著统计学差异。该团队进一步分析了PKM2表达与临床特点的相关性,并证实PKM2表达与胃癌淋巴结转移、肿瘤浸润及临床分期呈正相关,而利用shRNA下调PKM2表达后,体外胃癌细胞的增殖和迁移能力明显受到抑制。这些研究发现也得到了其他研究的进一步证实[27-30]。因此,目前认为PKM2可提高胃癌细胞的增殖、转移能力,其在胃癌组织中的高表达与患者的不良预后、临床及病理分期呈正相关。
4. 丙酮酸激酶M2在胃癌中的可能作用机制
4.1 通过调节糖酵解途径促进胃癌发展
目前普遍认为,包括胃癌在内的多种实体瘤存在低氧区。在缺氧环境中,正常细胞可能出现细胞适应,或P53依赖的细胞凋亡,但肿瘤细胞可能由于获得P53或其他基因突变,以及代谢重编程等变化,能够在缺氧条件下生存、增殖[4, 31]。为分析缺氧条件下葡萄糖代谢相关酶在胃癌增殖中的作用,Kitayama等[32]使用4株耐缺氧胃癌细胞株和4株亲本细胞株,通过RT-PCR检测PKM2在内的代谢相关酶的mRNA表达水平,与亲本细胞株相比,耐缺氧肿瘤细胞株中的PKM2 mRNA表达水平明显增高;分别利用siRNA和紫草素下调PKM2表达水平后,所有细胞株内耐缺氧细胞的生长均受到显著抑制。该研究表明PKM2对于肿瘤细胞耐受缺氧可能发挥着至关重要的作用。此外,在缺氧条件下,PKM2还可调节HIF-1α和c-Myc的活性,促进肿瘤的发展[8-9]。
HIF-1α是一种转录因子,可激活编码蛋白质的基因转录,参与一系列肿瘤生物学方面的关键步骤,包括血管生成、代谢及细胞存活、侵袭和转移等[33-34]。PKM2可促进HIF-1α的反式激活,二者共同组成激活正反馈环,参与肿瘤细胞中葡萄糖代谢的重编程[19-20]。Chen等[35]对早期胃癌、晚期胃癌及浅表性胃炎组织中HIF-1α和PKM2表达进行检测,发现HIF-1α在早期及晚期胃癌组织中的表达均高于胃炎组织,但仅在晚期胃癌组织中的表达有显著性差异;随后将HIF-1α过表达质粒转染胃癌细胞株BGC823,发现HIF-1α的过表达增强了BGC823细胞的生存、侵袭和迁移能力;二甲双胍可抑制HIF-1α及PKM2的表达,降低胃癌细胞的能量供应,从而降低其生存与侵袭能力。
c-Myc是Myc基因家族的重要成员,在肿瘤能量代谢、调节糖酵解过程中发挥关键作用[9]。Gao等[36]利用慢病毒转染胃癌细胞,分析PKM2、c-Myc下调对细胞增殖、凋亡、迁移及生长信号通路的影响,发现敲除胃癌细胞中的c-Myc可抑制其增殖能力和糖酵解水平,与单独敲除PKM2或c-Myc相比,同时敲除PKM2和c-Myc对胃癌细胞的抑制作用更明显,故推测二者可能存在相互作用,共同调节糖酵解途径。
4.2 通过介导PI3K/Akt/mTOR信号通路活化促进胃癌发展
PKM2作为PI3K/Akt/mTOR信号通路的下游介质,通过介导该信号通路的活化,促进胃癌的进展[13, 37]。Lu等[37]利用特异性PI3K抑制剂LY294002处理胃癌细胞,发现其可抑制胃癌细胞的增殖,降低细胞活性,并显著增加早期凋亡率;分别用不同浓度的LY294002处理胃癌细胞后,发现p-Akt、p-mTOR、HIF-1α、PKM2的表达均下降,且下降程度呈剂量依赖性。因此,推测LY294002可能通过抑制PI3K/Akt/mTOR/PKM2信号通路进而抑制胃癌细胞的增殖及有氧糖酵解途径。Gao等[36]使用雷帕霉素抑制mTOR表达,结果发现STAT3、c-Myc、GLUT-1蛋白的表达水平明显降低,由此推测mTOR/PKM2和STAT3/c-Myc信号通路可相互作用,共同参与调控胃癌细胞的增殖和糖酵解水平,但其具体机制尚待进一步研究证实。
4.3 通过调节凋亡途径促进胃癌发展
细胞凋亡在机体发育、代谢调节、维持组织稳态等过程中发挥重要作用,与肿瘤的发生、发展、预后及耐药性密切相关[38-39]。在细胞内水平,细胞凋亡是由抗凋亡蛋白的丢失或促凋亡蛋白的激活引起,Bcl-2蛋白家族在细胞凋亡中的作用尤为关键[38]。Bcl-2家族包括抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1等),可促进细胞的生存;还包括促凋亡蛋白(如Bid、Bim、Bad、Bax、Bak等),可促使细胞死亡[38]。
Kwon等[40]利用GENT数据库检索了188例胃癌患者肿瘤组织PKM2表达情况,发现胃癌细胞中PKM2与Bcl-xL呈显著正相关;利用siRNA敲降Bcl-xL后,观察到胃癌细胞的生长受到显著抑制。故推测PKM2可能为胃癌细胞中Bcl-xL的重要上游调控因子,通过调控Bcl-xL以减少细胞凋亡,从而促进胃癌细胞增殖。
5. 小结
PKM2是糖酵解过程中的关键限速酶,在肿瘤的发生、发展过程中发挥至关重要作用。在胃癌细胞中,PKM2与HIF-1α、c-Myc相互影响,共同调节糖酵解途径,通过介导PI3K/Akt/mTOR信号通路活化、调控细胞凋亡等促进胃癌细胞的生长、转移,抑制其细胞凋亡,最终促进胃癌的发展。因此,阻断PKM2这一关键限速酶,可能成为未来胃癌治疗研究的新方向。
作者贡献:孙芳艳负责实施研究、文献综述及文章撰写;柴文昭提出研究思路,制定整体研究目标;郭勤参与研究实施;何紫棠指导数据整理与统计分析;王爱、张国杰、张占杰负责数据收集。利益冲突: 无 -
表 1 防控体系建立前后院内与院外流感季流感病例构成比较[n(%)]
时间 院内流感病例
(n=335)院外流感病例
(n=5092)χ2值 P值 2017—2018年 121(7.59) 1473(92.41) 2018—2019年 170(6.59) 2409(93.41) 21.683 <0.001 2019—2020年 44(3.51) 1210(96.49) 表 2 不同性别、年龄段和职业的患者院内与院外流感病例构成比较[n(%)]
指标 院内流感
病例
(n=335)院外流感
病例
(n=5092)χ2值 P值 性别 1.076 0.300 男 147(5.81) 2383(94.19) 女 188(6.49) 2709(93.51) 年龄(岁) 531.475 <0.001 0~19 24(0.93) 2553(99.07) 20~39 69(4.49) 1468(95.51) 40~59 85(13.16) 561(86.84) 60~79 129(23.58) 418(76.42) ≥80 28(23.33) 92(76.67) 职业 661.005 <0.001 政府/国企/事业
单位40(3.85) 999(96.15) 私企/自由职业 35(7.76) 416(92.24) 农民 32(61.54) 20(38.46) 失业/无业人员 91(13.77) 570(86.23) 退休人员 115(19.39) 478(80.61) 学生/儿童 22(0.84) 2597(99.16) 其他 0(0) 12(100) -
[1] Centers for Disease Control and Prevention. Update: Outbreak of severe acute respiratory syndrome--worldwide, 2003[R]. MMWR Morb Mortal Wkly Rep, 2003, 52: 241-246, 248.
[2] Tsang KW, Ho PL, Ooi GC, et al. A cluster of cases of severe acute respiratory syndrome in Hong kong[J]. N Engl J Med, 2003, 348: 1977-1985. DOI: 10.1056/NEJMoa030666
[3] Centers for Disease Control and Prevention. Update: influenza activity- United States, 1997-98 season[R]. MMWR Morb Mortal Wkly Rep, 1998, 47: 196-200.
[4] Sartor C, Zandotti C, Romain F, et al. Disruption of Services in an Internal Medicine Unit Due to a Nosocomial Influenza Outbreak[J]. Infect Control Hosp Epidemiol, 2002, 23: 615-619. DOI: 10.1086/501981
[5] Webster RG, Wright SM, Castrucci MR, et al. Influenza-a model of an emerging virus disease[J]. Intervirology, 1993, 35: 16-25. DOI: 10.1159/000150292
[6] Bresee J, Hayden FG. Epidemic influenza-responding to the expected but unpredictable[J]. N Engl J Med, 2013, 368: 589-592. DOI: 10.1056/NEJMp1300375
[7] Pachucki CT, Pappas SA, Fuller GF, et al. Influenza A among hospital personnel and patients: implications for recognition, prevention and control[J]. Arch Intern Med, 1989, 149: 77-80. DOI: 10.1001/archinte.1989.00390010091010
[8] 中国国家流感中心资源中心. 流感周报[DB/OL]. [2020-03-15]. http://www.chinaivdc.cn/cnic/zyzx/lgzb/. [9] Evans ME, Hall KL, Berry SE. Influenza control in acute care hospitals[J]. Am J Infect Control, 1997, 25: 357-362. DOI: 10.1016/S0196-6553(97)90029-8
[10] Iuliano AD, Roguski KM, Chang HH, et al. Estimates of global seasonal influenza-associated respiratory mortality: a modelling study[J]. Lancet, 2018, 391: 1285-1300. DOI: 10.1016/S0140-6736(17)33293-2
[11] Thompson WW, Shay DK, Weintraub E, et al. Mor-tality associated with influenza and respiratory syncytial virus in the United States[J]. JAMA, 2003, 289: 179-186. DOI: 10.1001/jama.289.2.179
[12] Fry AM, Shay DK, Holman RC, et al. Trends in hospitalizations for pneumonia among persons aged 65 years or older in the United States, 1988-2002[J]. JAMA, 2005, 294: 2712-2719. DOI: 10.1001/jama.294.21.2712
[13] 中华人民共和国卫生部. 流感样病例暴发疫情处置指南(2012年版)[EB/OL]. (2012-11-13). http://www.nhc.gov.cn/zwgk/wtwj/201304/781705dcbfaf4976941309e3eb616d8e.shtml. -
期刊类型引用(2)
1. 马香莲,王烈宏. PKM2在子宫内膜浆液性癌中的表达及其与病情进展的相关性. 标记免疫分析与临床. 2022(01): 60-66 . 百度学术
2. 张家祥,闫曙光,王文霸,赵唯含. 中药调控胃癌有氧糖酵解的研究进展. 中国实验方剂学杂志. 2022(20): 258-266 . 百度学术
其他类型引用(3)