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系统医学和综合护理应对慢性非传染性疾病

文摘

我们提出一个创新、集成,具有成本效益的卫生系统应对重大非传染性疾病(NCDs),包括心血管疾病、慢性呼吸代谢,疾病和神经系统疾病和癌症,是21世纪的主要卫生问题。提出整体的策略包括全面的以病人为中心的整体护理和多尺度、多模式、多层次的系统方法来解决非传染性疾病常见疾病群。而不是单独研究每个疾病,它会考虑他们的基因-环境交织在一起,社会经济互动,并发症导致细化复杂的表型。将实现一个路线图的预测、预防、个性化和参与式(P4)医学基于一个健壮的和广泛的知识管理基础设施,包含个别病人信息。它将支持的战略合作伙伴关系涉及所有利益相关者,包括全科医生与以病人为中心的护理。这系统医学策略,将疾病的整体分析,旨在让全球使用的结果,考虑到需要和当地经济和卫生系统的特异性。

非传染性疾病,主要的全球卫生问题的世纪

长期的慢性疾病疾病和通常进展缓慢1]。包括四个主要的非传染性疾病上市由世界卫生组织(世卫组织)(2)——心血管疾病、癌症、慢性呼吸道疾病和糖尿病,以及其他非传染性疾病,如神经精神障碍(3)和关节炎。的存活率提高了传染病和遗传疾病,慢性病已经包括传染性疾病(如艾滋病)和遗传疾病(如囊性纤维化)。非传染性疾病是21世纪全球最主要的健康问题(4,5];他们影响所有年龄组6),他们的负担大于传染病。非传染性疾病是全球疾病负担的主要原因和死亡率(2和增加患病率和负担7),即使在低收入和中等收入国家(8]。费用由不受控制的重大非传染性疾病,特别是在缺医少药人群(9和低收入和中等收入国家10,11]。非传染性疾病是一个被忽视的原因贫困和阻碍经济发展11]。重要的是,全球非传染性疾病最近优先的管理(框1)。

慢性疾病都是由复杂的基因-环境交互作用引起整个寿命从胎儿到老(图1)。在这种背景下,“环境”包括风险和防护与环境和生活方式相关的因素,如烟草、营养、室内和室外空气污染和久坐不动的生活2]。

图1
图1

非传染性疾病与复杂的基因-环境相互作用调制相关的社会经济因素、心理因素、年龄和性别。这些交互的产品导致非传染性疾病的生物表达式,进一步与疾病的临床表现。新定义的非传染性疾病表型需要了解网络的分子和环境因素可能导致复杂的临床结果为预防和控制非传染性疾病。

箱1:重点预防和控制非传染性疾病

2008年5月第61届世界卫生大会。世卫组织建议的预防和控制非传染性疾病全球优先政策(2008 - 2013),包括心血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病(101年)和糖尿病,尤其是因为他们通常有共同的环境危险因素2]。

2010年5月4日:联合国联合国大会一致通过决议/ RES / 64/265:“应对非传染性疾病构成的一个主要挑战21世纪可持续发展”(102年]。

2010年12月:欧盟委员会采用的结论基于创新和全球非传染性疾病的方法在公共卫生和医疗保健系统进一步发展以人群为基础的和以病人为中心的政策1]。

2010年:美国疾病控制和预防中心(CDC) (103年)说,一个重要的策略保持老年人健康是预防非传染性疾病和减少相关并发症。

2011年9月19日:联合国大会非传染性疾病研讨会。

社会经济因素相互交织与发病、进展程度和控制非传染性疾病。有功能性分子组件之间的相互依赖关系,反映出复杂网络扰动链接细胞,组织和器官(12]。早期生活事件是至关重要的一代的非传染性疾病,衰老和疾病的复杂性增加,添加,例如,组织和细胞衰老13]。共病是指两个或两个以上疾病的共存或条件在同一个人有类似的风险因素和/或机制。大多数人与非传染性疾病受到两个或两个以上的疾病(14]。非传染性疾病的伴随疾病和multi-morbidity是常见的特征和糟糕的健康结果相关15),复杂的药理干预和临床管理,增加医疗费用(16]。然而,对非传染性疾病如何真正的集群在基因,分子或机械的水平,而且缺乏了解的特定组合的非传染性疾病影响预后和治疗(16]。

非传染性疾病是多因素促发的。除了环境因素和预期寿命的增加,固有的宿主反应,如局部和全身炎症、免疫反应和重构17),有关键作用的起始和持久性,并发症的疾病。最近增加的非传染性疾病与生物多样性丧失相关的部分(18),社会经济不平等与气候变化、自然环境和损失(19]。更全面的了解这些链接将有可能提出更有效的一级预防策略。的在子宫内成人非传染性疾病的环境是一个重要的决定因素,包括糖尿病(20.),冠状动脉心脏病(21),和哮喘22)或慢性阻塞性肺疾病(COPD) (23]。机械的链接已经提出,包括胎儿守恒的跨物种的基因的表达,表观遗传机制(22,24),和孕产妇生命早期感染,和/或环境暴露。这些需要被理解更好25),早期干预可能有潜力减少非传染性疾病负担(26]。

营养是健康和非传染性疾病的一个关键决定因素。理解底层复杂的代谢反应和病理生理学是必要的。食品微生物生物多样性的丧失会导致微量元素和维生素缺乏,肥胖和相关的慢性退行性疾病是一个艰巨的挑战27]。儿童早期营养干预可能有助于防止自身免疫性疾病(28],采用和坚持健康饮食建议需要在全球范围内预防非传染性疾病的发生和促进控制(29日]。然而,试图改变生活方式使用公共卫生工作仍然是一个重大挑战,和一个跨学科的社会和行为方法,包括营养的文化方面,需要30.]。烟草使用(31日)、生物质燃料燃烧和空气污染32)是在非传染性疾病的主要危险因素;这些早在行动在子宫内在早期的生活。工作在全球预防和控制非传染性疾病应该考虑这些风险因素,因为转化流行病学是研究的关键角色在非传染性疾病的发展和设计方法,使成功引导干预措施(33]。

一个社会的发展,富人或穷人,可以判断其人口的健康,如何公平健康是社会各阶层之间的分配,和程度的保护提供给那些弱势群体的疾病。对非传染性疾病有效的行动需要包括对社会和经济因素的理解和修改(图1)[34]。事实上,最佳实践干预措施针对冠心病危险因素消除大多数社会经济差异影响冠心病的死亡率,这应该作为一个例子遵循其他非传染性疾病(35]。2009年5月,62人大会推荐调整卫生系统在全球范围内促进初级卫生保健作为最具成本效益的战略(36]。医疗往往侧重于单一疾病,先进的技术,生物医学干预和专业护理。绝大多数医疗发生在初级保健设置(37),强调提供一个完整的护理,从家到医院,理性和投资资源。破碎护理可以减少初级保健医生的能力,以确保病人护理全面、综合、整体、协调(38),来决定一个人是否有重大疾病或暂时的症状(39]。

慢性非传染性疾病的建议多学科以病人为中心的管理

我们建议,确定疾病严重程度和控制措施,有效的干预措施和研究应该建立在仔细表型患者(图2),并严格遵循精心设计的方法论标准。病人应该被放置在中心的系统;如果他们知道和理解产生的表型数据,他们的健康将会受益。我们强调,患者必须明白,这是他们的社会责任使他们的匿名数据可用适当的科学家和医生,以便后者可以创建未来的预测医学,将改变他们的子孙后代的健康。对病人采用这种方法,至关重要的是,法律是通过保护他们免受滥用他们的个人数据由保险公司,卫生当局或雇主。这种方法patient-centeredness,如果社区卫生团队的帮助下,将推进研究。它也可能受益于以病人为中心的医疗经验的家庭(40,41]。

图2
figure2

古典表型是基于先天的本体(心血管疾病、慢性阻塞性肺疾病(COPD)和2型糖尿病),和新表型是基于统计建模的非传染性疾病发病的复杂的组件,持久性和预后

严重的概念、活动、控制和对治疗的反应是有联系的。严重的损失函数在靶器官引起的疾病随着时间的推移,可能会有所不同;也可能随年龄的变化而变化,这需要定期重新评估。活动是当前水平的生物通路的激活导致疾病和激活的临床后果。控制治疗的目标是得到满足的程度(42]。响应的控制是通过治疗(43]。控制可以通过使用临床和/或生物结束点,如糖尿病(血糖控制44]。仔细监控的辅助因子,例如合规,不可避免的危险因素是必要的。严重哮喘的统一的定义提出了基于这种方法[是谁45),因此提供了一个模型来评估非传染性疾病严重程度(图3)。

图3
图3

统一的概念定义为非传染性疾病严重程度是基于控制、响应性治疗和风险(短期、中期和长期)。提出了一个流程图定义严重程度提升所有表型特征的目的(研究、临床和公共健康)。它是基于诊断、治疗干预措施和他们的可用性/可承受性,风险因素和并发症。

信息和通讯技术(ICT)的实现需要综合保健的系统医学的方法使前瞻性随访的病人。家庭远程控制是有前途的46),应进一步探索因为连续和精确监测使每个临床历史综合信息的宝贵来源。需要更多的用户友好的和有效的信息通信技术平台,包括共享决策、医疗保健的选择的过程是由医生和病人共同47]。理想情况下,一个创新的病人管理项目将结合ICT,共享决策和个性化教育病人和照顾者对多学科的方法。内容,接受和这些方法应该测试的有效性,确保自主权,尊重患者的生活质量和容量和增强,而他们的价值观和偏好主导决策(48]。基于实践团队合作也是提高医疗保健的关键流程和结果(49]。定性评估将提供洞察如何干预影响协作和合作有助于改善结果的变化。

因此,我们建议,非传染性疾病管理应该走向整体综合综合护理,和多尺度、多层次的系统方法。减少社会经济和公共卫生的影响,我们建议非传染性疾病应该被视为一个连续的表达或常见的群疾病基因-环境交织在一起,社会经济互动,并发症导致复杂表型具体为每个单独的。系统医学的概念,将健康和疾病的整体视图,封装了这个观点。系统医学旨在解决所有组件的非传染性疾病的复杂性,以了解这些不同的表型,从而使预防(2盒),控制通过健康促进50和个性化医疗51),和卫生服务资源的有效利用52]。它通过综合保健使用多学科和团队合作的方法集中在初级和社区保健(53),包括必要的伦理维度。

P4医学系统生物学和医学信息学的慢性非传染性疾病

在21世纪关于非传染性疾病的主要挑战是了解他们的复杂性。生物学和医学可能被视为信息科学要求使用两种假说驱动的全球系统方法和discovery-driven方法。系统医学的应用系统生物学医学研究和实践(54,55]。它的目标是整合各种数据在所有相关的细胞水平与临床和组织patient-reported疾病标记。它使用的力量计算和数学模型,使对机制的理解,预后,疾病的诊断和治疗56]。它涉及一个过渡到预测、预防、个性化和参与式(P4)医学,这是一个从被动转向未来的医学,远远超出通常是由个性化医疗(这个词57,58]。它把病人和人口偏好干预和健康状态通过实施有效的社会行动(57)与一个重要的公共健康维度(59]。它可能是未来的全球健康的基础(盒3)。

框2:的术语表

预防的经典定义101年)包括:

  • 一级预防:为了避免疾病的发展。

  • 二级预防:之前认识疾病导致发病率(或伴随疾病)。

  • 三级预防:减少负面影响的疾病通过恢复功能和减少疾病的并发症。

扩大预防的传统模式,戈登(104年)提出了一个三层的预防性干预分类系统的基础上人口来说,基于成本效益分析的措施是明智的:\

  • 普遍预防整个人口地址(例如,国家、当地社区、学校、和地区),旨在防止或推迟风险因素风险。所有个人,没有筛选,提供必要的信息和技能,以防止这个问题。

  • 选择性预防集中在组织的发展中问题的风险高于平均水平。子组可能的特征,比如年龄、性别、家族史、或经济状况。

  • 指向性预防涉及到一个筛选过程。

根据这些定义,健康促进(50]应该用于主要通用和选择性预防战略,而P4医学(预测、预防、个性化和参与式)(51应该用于初级,二级和三级预防战略。

因此,迫切需要开发的信息管理系统,可以实现异构数据的安全存储,包括临床数据,并提供管理工具,搜索和共享的数据。这些信息需要访问,调查人员之间共享、查询和集成控制和安全的方式从高通量分子概要文件和图像获取设备。例如,一个预测因考虑P4的进化医学表明,在10年左右,每个病人将被一个虚拟数以亿计的数据点云;我们需要信息技术来减少这个惊人的数据维度简单假设为每个病人健康和疾病(57]。

系统生物学方法无偏的旧分类系统可以用来找到新发疾病的生物标志物,疾病严重程度和进展。在这种方法中,分析了非传染性疾病表型以综合的方式使用数学和统计建模,考虑到所有疾病,和嵌入并发症、严重程度和随访的病人通过分析动态模型(图4)。未知的表型定义,并进一步分析了使用迭代建模和实验测试的周期。新型生物标志物识别结合数据集从基因组学、表观遗传学、蛋白质组学、转录组、代谢组学和宏基因组。这些新的复杂的生物标志物需要验证和独立控制或潜在的病人群体间的60]。在非医疗使用方法复杂的模型系统,可以监控“预警信号”,预测疾病进展的状态,突然的发生相变(增长放缓,自相关和方差)(61年]。例如,在神经退行性疾病的小鼠模型,血液生物标志物可以允许pre-symptomatic诊断和分析阶段的疾病进展(62年]。

图4
装具

迭代数学建模,增加非传染性疾病的知识。各种有针对性的或全面的样本收集的数据类型是患者仔细定义的表型,使用概率和网络分析工具进行处理,并使用知识管理集成到预测模型和仿真平台,导致非传染性疾病的分类的细化。机械的假设,通过这个过程生成复杂的非传染性疾病生物标志物是然后迭代测试和验证使用小型大群独立样本,提供潜在的诊断和治疗方案。

盒3:关键P4医学的预期利益

通过实现有效的行动来预防非传染性疾病的发生在社会和个人水平:

  • 在早期检测和诊断疾病,可以有效地控制。

  • 将病人分成组,使最优的选择治疗。

  • 通过预测来减少药品不良反应或个体药物反应的早期评估和评估基因导致无效的药物代谢。

  • 改进的选择新生化药物发现的目标。

  • 减少时间、成本和失败率新疗法的临床试验。

  • 将医学的重点从反应从疾病预防和健康。

建模是一个强大的工具来减少的巨大复杂性综合生物数据集简单假设。建模的时间行为疾病的家里在短63年)或长(64年)间隔可以识别sub-phenotypes非传染性疾病。小说试图找到疾病的生物标记开发利用系统生物学方法被用来评估机制严重的哮喘,过敏发展(65年)和癌症。生物标记将会的一个重要的作用是将一个给定的疾病在不同亚型,适当的为每个子类型和不同的疗法可以选择。表型可以使用统计建模方法,如无标度网络和贝叶斯聚类模型,基于非传染性疾病的评估作为一个整体,考虑疾病严重程度和随访。这种方法将有可能找到中间表型和特定的表型。挑战将是开发高效、自动化和集成的工作流,预测最合适的治疗策略不仅在人口水平,最重要的是,在个体病人的水平。

生物信息学,医学信息和他们的相互作用(有时称为生物医学信息学)将在构建的关键环节,整合并提供适当的访问大量的相关数据和知识66年,67年]。医学信息学需要提供无处不在的和强大的电子医疗记录技术来安全地聚合和处理不同,复杂的和全面的数据类型(68年]。生物医学信息学必须开发方法来使用这些内容丰富的电子医疗记录提供先进的决策支持,认为正常和疾病生物学的各个方面,遵循临床相关见解和生物标志物的发现研究策略69年,70年]。生物信息学需要不断地调整和完善全球临床数据提取有用元素和派生模型,这样他们就可以养活这在实时信息系统,自动化方式,不断结合临床专业知识。P4医学是在其对疾病的理解的发展如此迅速,个别病人的数据必须不断被重新审查,这样的新见解的健康和疾病状态个人可以获得。这个一般信息框架,基于先进的ICT基础设施,将提供授权P4医学的基础。

鉴于非传染性疾病的复杂性,bio-clinical科学进步将主要依靠的是大规模的高质量数据的汇总分析从许多生物银行(71年]和bio-clinical研究(如BioSHaRE-EU [72年])。生物医学信息学和知识管理平台已经有了显著发展对技术的发展,使组织的分子数据所需的非传染性疾病的复杂性水平数据(73年,74年]。数据分析、集成和建模要求严格的统计程序,以避免错误的发现(75年]。他们可以执行,例如,使用欧洲的共同知识管理平台框架计划7(欧盟FP7)之下的项目,包括U-BIOPRED [76年],MeDALL [65年),AirPROM SYNERGY-COPD,全世界使用类似的举措。大规模的分析发现早期疾病进展的标志的出现任何症状之前已经表现在大量潜在的人类群体77年,78年]。

互补的方法使用计算模型,扩展现有模型来源于Physiome项目,包括生物医学成像,可以一起使用统计建模的各种类型的临床数据进一步定义表型和发展预测模型。这些可以使用一个完全集成的框架内(最好是开放源码的)知识管理平台(79年]。这样的知识管理平台,包括注释和本体,将操作在医学信息基础设施,为非传染性疾病的系统医学方法。在我们的集体经验这些必要的医学信息学方面倾向于被忽视资金的努力目标复杂疾病。

使用P4系统综合治疗慢性非传染性疾病的药物

综合护理,健康和社会福利改革的核心组成部分,试图接近传统的健康和社会福利差距(80年]。人口健康科学应该整合个性化医疗公共卫生干预措施预防和控制非传染性疾病具有成本效益的方式,涉及到所有利益相关者,包括患者(81年]。这提出了集成的目标是:(i)调查与非传染性疾病有关的问题;(2)提高初级保健的质量;和(iii)广泛传播新的信息,改善整体健康在地方和国家层面上(82年]。慢性病可以断开个人从他们的日常环境,与负面影响身体、社会和精神健康。超越disease-by-disease方法应对非传染性疾病的要求改进的非传染性疾病患者的理解,和更好的理解他们的常见原因。在地方层面策略,如社区面向初级保健可以链接和加强个人和公共卫生的努力成果83年]。

理解,保护和改善人类和个人的健康,一个集成的研究战略应该包括所有组件的非传染性疾病研究和集成优化病人管理84年,85年]。需要仔细评估:(i)接受multi-morbidity非传染性疾病的病人,尤其关注文化和社会壁垒,性别和年龄;(2)病人的参与决策管理方面(86年),研究和临床试验55,57];和(iii)的生活质量的提高,提出管理的结果。针对非传染性疾病及其并发症将直接影响健康老化,已被描述为一个“欧洲一个可持续发展的基石”(87年]。隐藏的筛查、早期诊断、预防和治疗并发症患者的诊断非传染性疾病会减少发病率,增加健康生命年。

不受控制的非传染性疾病的直接和间接成本大量病人,家庭和社会,尤其是在缺医少药人群(9]。P4医学应该投入的环境卫生经济学表明,昂贵的策略是成本效益(55,57]。慢性疾病的地方相当大的社会和经济负担增加不平等。非传染性疾病的社会维度需要追求经济和就业领域。的净社会效益提高,非传染性疾病相关的医疗和社会福利应该考虑方面的好处。非传染性疾病的医疗费用应该是平衡与健康福利,创造财富和经济发展。非传染性疾病的管理需要协调公共和私营部门的利益相关者治理框架,包括网络内的护理。因此,研究应该识别社会决定因素和创建公共卫生系统,功效转化为社区的有效性(88年]。此外,加强卫生公平在国家和社会经济组织需要满足健康问题社会决定因素委员会的野心,他提议关闭国家和团体之间的健康差距在一代89年]。

的基础值是最健康和经济行为,和这些值往往不明确。非传染性疾病改变范式和方法可能挑战基本社会价值观和职业习惯59,90年]。明显矛盾的发展更适合自身的医疗方法非传染性疾病和公共卫生方面的预防和护理需要解决使用价值分析。因此,深入分析值的潜在P4药应该在不同的上下文和应该成为的一部分进行决策的基础。各自的多个利益相关者参与的重量必须明确优先级设置,透明度和比例为关键特性。P4医学发展应该是一个全球目标而不是一个“发达”国家的特权。使用数据从所有组件的研究,获得非传染性疾病指南适用于初级保健可以使用最新的开发方法(91年,92年]。政策实施可能会提出,将非传染性疾病的概念转化为实践。他们应该公平分配负担,还考虑性别和年龄。

所有利益相关者的多学科训练,特别强调病人的参与协会,是一个进一步的重要组成部分。许多健康和非健康专业人士需要受过教育的一般方法的研究和管理非传染性疾病患者。创新训练计划在这个实现中使用ICT至关重要。这样的教育还需要解决如何教的问题这个话题,人们如何学习,而不是仅仅把教育看作一个传输的过程参与其中的每个人都和事务。这包括考虑的观点,习惯,和所有的信息的需求策略的要求。教育计划需要建立教育系统帮助参与者以一致的方式思考非传染性疾病。一个模块开发的程序应该在病人的反馈,帮助他们从事非传染性疾病的所有方面,包括研究。

许多非传染性疾病患者生活在发展中国家,药物和服务通常不可用或无法访问。有效的药物,比如哮喘吸入型皮质类固醇激素(93年]或胰岛素糖尿病,应该为所有患者提供(94年]。此外,应该有一个全球具有成本效益的P4医学在世界各地的应用(95年]。很可能基因组可用应用程序和信息通讯技术将成为许多发展中国家以较低的成本在未来几年。此外,新的公私战略合作伙伴关系,如竞争前的创新药物计划,联合进行的欧盟和欧洲制药工业协会联合会(96年的公私合作项目,美国国立卫生研究院的路线图(97年),需要克服的瓶颈发展新的治疗策略98年]。那些积极支持能力建设,特别是在发展中国家,促进世界各地的伙伴关系,并努力缩小差距在医疗不平等获得创新方法,考虑不同卫生系统,经济和文化因素。尽管越来越多的人达成共识,加强卫生系统的必要性,没有协议实施策略(99年]。被广泛接受的指导原则应制定战略发展的共同语言和沟通对全球社区(One hundred.尤其是)和非传染性疾病。

结论

非传染性疾病管理需要转向综合护理,全球战略和综合系统的方法,这将减少非传染性疾病的负担和社会影响。为此,我们建议,非传染性疾病必须被认为是常见的群疾病的表达具有不同的风险因素,社会经济因素,并发症。这将使非传染性疾病的P4医学原则的应用,利用他们的共性,使改善全球卫生保健和减少全球不平等现象。的预期结果有针对性的对病人更好的支持包括:(i)更好的结构转化为非传染性疾病的研究和开发;(2)大大提高预防和治疗功能;(3)创新医疗系统执行后续程序直接在患者的家庭;卫生支出增加(iv)慢下来;和(v)新的跨学科培训课程。

缩写

AIRPROM:

呼吸道疾病,预测结果通过病人具体的计算建模(FP7)之下

BioSHare-EU:

卓越生物标准化研究和协调在欧盟(FP7)之下

信息通信技术:

信息通信技术

MeDALL:

过敏(FP7)之下的发展机制

NAEPP-EPR3:

国家哮喘教育和预防计划,专家报告3

非传染性疾病:

非传染性疾病

P4:

预测、预防、个性化和参与性

U-BIOPRED:

无偏预测生物标志物的呼吸道疾病的结果(FP7)之下

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联合国

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世界卫生组织。

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确认

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位置,建议和想法表达了作者在本文中讨论了几个(钙、佐、LH、AB、JB, AC, SA, DN)的就职活动期间的欧洲系统生物学和医学研究所Systemoscope国际财团在里昂Biovision世界生命科学论坛于2011年3月28日。

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Bousquet, J。为由,J.M.,Sterk, P.J.et al。系统医学和综合护理应对慢性非传染性疾病。基因组医学3,43 (2011)。https://doi.org/10.1186/gm259

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