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论系统医学的核心.doc

论系统医学的核心

hemao108
2010-08-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《论系统医学的核心doc》,可适用于自然科学领域

论系统医学的核心BIOXCN::来源:系统科学论坛 系统医学的核心在哪里呢?要回答这个问题首先需要明白系统医学是用来干什么的这个答案自然是不言而喻:系统医学是用来预防和治疗疾病的。那么什么是疾病呢?这个问题回答起来就不那么容易了。有各种各样的说法。比较适当的说法是西医本科教材《病理生理学》第四版的定义:“疾病是机体在一定病因的损害作用下因机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程”。这里出现一个关键用语:“自稳调节”。所谓“自稳调节”就是机体为了维持其动态平衡的稳定状态而进行的自我调节。动态平衡的稳定状态可简称为“稳态”。那么什么是稳态呢?关于稳态西医本科教材《生理学》第四版是这样定义的:“机体生活期间干扰内环境理化性质的因素是不断出现的。机体细胞与细胞外液的物质交换经常改变着内环境的理化性质一些外环境的急剧变化也倾向于直接或者间接(通过机体活动变化)改变内环境的理化性质与此同时消化道不断补充营养物质肺不断补充氧和排出二氧化碳肾不断排出各种代谢产物调整水与各种无机盐及小分子物质的排泄量皮肤也不断散失代谢所产生的热量而这些活动都处于整体的神经和体液调节之下从而使内环境的理化性质只能做较小幅度的波动保持着动态平衡这一状态称为稳态。”根据上面的定义则可以认为疾病的产生和发展是由于“机体自稳调节紊乱”从而使机体偏移动态平衡的稳定状态的结果而疾病的预防和治疗就是要克服“机体自稳调节紊乱”从而使机体恢复动态平衡的稳定状态。由此可见机体稳定状态的维持是任何医学的核心问题之一。现在我们要把医学从分析或者还原医学发展为系统医学自然需要借鉴系统科学研究的成果。系统科学研究的核心问题之一也是系统的稳定。这样系统医学与系统科学就有了共同的语言因为双方都关心一个共同的问题:稳定只不过系统医学关心人体系统的稳定而系统科学关心一般系统的稳定而已。因此围绕人体系统的稳定问题我们就可以把握系统医学的核心。下面来讨论这个问题。生命的运动与稳定怎样统一?我们知道生命在于运动在人体中所有的物质、能量和信息都处于不断的运动当中。运动意味着什么呢?运动意味着事物离开原来的状态而变化到新的状态。但是生命能够存在不仅因为它处于不断的运动中而且因为它是高度稳定的例如生物体的内环境必须高度稳定人体血液的各项理化指标必须保持在一定范围内人体体温必须保持在℃等等。生命的稳定意味着它要保持原来的状态。这样一来我们就遇到一个大问题“生命的运动”要求离开原来的状态“生命的稳定”则要求保持原来的状态。一方面要“离开”一方面要“保持”这两者怎样统一起来呢?要使这两者统一起来则生命运动的形式必须是多样的在这些多样的运动形式中可以简略地划分为两种运动形式。一种是从系统原来的状态离开的运动一种是向系统原来的状态回复的运动。从系统运动原来的状态离开的运动决定了系统运动的一个特性即变化特性而向系统原来的状态回复的运动又决定了系统运动的另一种特性即稳定特性。这两个特性使生命既在运动中保持稳定又在稳定中保持运动。这样说比较抽象举例来说细胞内外的钠钾浓度怎样在运动中保持稳定呢?当神经纤维受到刺激时细胞内外的钠钾浓度发生变化这种变化使细胞内外的钠钾浓度离开原来的状态然后依赖于钠钾泵(特殊蛋白质)将细胞膜内的Na主动转运到膜外并回收K入膜内从而使细胞内外的钠钾浓度回复到原来的状态。这样细胞内外的钠钾浓度就在运动中保持着稳定。这两个过程对于细胞的正常运动来说都是不可缺少的如果其中有一个环节出现问题细胞就会出现病态甚至死亡。当然在一个生命体中所有的物质、能量和信息都处于不断的运动当中它们怎样保持运动中的稳定以及稳定中的运动呢?这决定于这些物质、能量和信息的相互关联相互关联导致所有物质、能量和信息的相互制约这种相互关联和相互制约使整个生命系统既出现从原来状态离开的运动又出现向原来状态回复的运动从而使整个生命系统保持在某种运动中的稳定状态例如机体的内环境、各项理化指标、体温等等都具有稳定的值这些稳定的值决定了机体的正常状态。这样一来我们实际上已经涉及到了同态学的一个基本结论:稳定是运动的回复。一个动态系统总是处于运动中它为什么又能够稳定呢?如果系统从原来的状态出发开始运动在经过一定的时段后又回到该状态则系统状态在起始两个时刻并无区别而呈现出一定的稳定性如果不仅回复次数较多而且回复时间较短则系统的宏观特性就可以表现为恒定不变系统就显示出静止或稳定的特性。或者说系统的静止或稳定是通过系统运动的状态回复来实现的。因此就有“稳定是运动的回复”的结论。系统稳定理论的深化“稳定是运动的回复”的结论与系统科学界关于系统稳定的理论是完全一致的。不过它深化了这个理论。系统稳定是系统科学的一个核心问题。系统科学认为:任何一个系统要能够存在它必然要发展到一个稳定状态。在孤立系统中熵最大的状态是稳定的所以孤立系统必然要发展到熵最大的稳定状态。这就是著名的熵增原理而对于开放的耗散系统而言它也必然要发展到一个稳定状态。这个稳定状态称为非平衡定态。任何非平衡定态都是处于不断的运动和回复过程中这个过程称为涨落。什么叫涨落?涨落是系统处于非平衡定态时某些物理量值在其定态值附近做无规则的微小变动的现象。涨落是随机的没有确定的方向没有准确的发生时间随时都可以发生。但是如果微小涨落被放大就可能使系统突变而进入另外的状态。例如人体的正常温度是℃但是人体的正常温度并不是每时每刻都是℃它要在℃左右涨落。如果人生了病体温的微小涨落被放大于是人就发烧了。耗散结构理论对于涨落进行了多方面的研究其他系统理论也对于系统稳定问题进行了各种探讨。但是在远离平衡的非线性系统并没有找到判断其稳定性的普适判据于是就出现了我在《苹果、池塘、熵与同态》一书中说的第一个困惑:复杂系统的演化有普适判据吗“稳定是运动的回复”这个基本命题的提出使这个问题的解决有了希望。首先它能够解释目前的系统稳定理论例如它能够解释涨落因为涨落也是“运动的回复”它也能够解释李雅普诺夫意义上的稳定因为李雅普诺夫意义上的稳定也是描述“运动的回复”。其次它也能够解释现代科学还研究得很不够的一些稳定性问题例如概率稳定性、模糊稳定性等。第三它可以方便地应用来描述各种稳定现象。从单摆运动到心赃跳动从核外电子运动到天体运行从天气变化到人世变迁从生物现象到心理现象都可以应用这个理论来进行定性和定量分析。对于生物学和医学来讲“稳定是运动的回复”的形象表述就是所谓“动态平衡”动态系统为什么又能够保持平衡呢?因为它存在运动的回复所以能够在动态中保持平衡如果它不存在运动的回复它就不能在动态中保持平衡了。当前位置:生命经纬>交叉研究>交叉研究总论 论系统医学的核心(二)BIOXCN::来源:系统科学论坛 《黄帝内经》的重大贡献“稳定是运动的回复”的理论虽然是现在提出来的但是这种思想在古今中外都有很多论述。从医学领域来讲《黄帝内经》对于这个问题就有重要论述。这些论述不仅给“稳定是运动的回复”的理论提供了有力的论据而且为这一理论在医学中的应用提供了基础。现在就来对这个问题做一些分析。生命系统相互关联和相互制约的理论《黄帝内经》认为人体机能活动的物质基础是精、气血、津液等而精、气、血、津液的生成和转化又是脏腑生理活动的结果。现代科学则认为生命系统由物质、能量和信息构成。这种表述上的差异虽然有理论上的深刻原因但是它描述的是同一个生命系统的基本构成。因此我们使用物质、能量和信息的说法以便于读者理解。《黄帝内经》应用阴阳五行学说来说明人体的组织结构、生理功能、疾病的发生发展规律并指导着临床诊断和治疗。《素问·宝命全形论》说“人生有形不离阴阳。”阴阳之间有什么关系呢?《黄帝内经》认为阴阳之间存在对立制约互根互用消长平衡和相互转化等关系。另外《黄帝内经》提出五行学说以五行之间的相生和相克来探索和阐释事物之间的相互联系和相互协调。同时还以五行之间的相乘和相侮来探索和阐释事物之间的协调平衡被破坏后的相互影响。《黄帝内经》的阴阳五行学说对于生命系统物质、能量和信息之间的相互关联和相互制约做了非常细致而深入的研究特别是对于疾病传变等问题进行了详细探讨。这些内容对于研究人体机能活动“运动回复”的形成具有十分重要的意义。生命系统稳定状态的理论那么生命系统物质、能量和信息之间的相互关联和相互制约将会发展到一个什么稳定状态呢?《黄帝内经》认为生命系统物质、能量和信息之间的相互关联和相互制约将会发展到一个“阴平阳秘”的稳定状态。《黄帝内经·至真要大论篇第七十四》说:“谨察阴阳所在而调之以平为期。”这里的“期”字有限度、目的、“期准”的意思。《黄帝内经素问译释》关于这段话的翻译是:仔细观察阴阳病变之所在来加以调整达到平衡为目的。在《黄帝内经·三部九侯论篇第二十》也有一段话:“必先去其血脉而后调之无问其病以平为期。”王冰注曰:期“期准。”那么这个“平”的稳定状态是什么呢?《黄帝内经·生气通天论篇第三》说:“阴平阳秘精神乃治阴阳离决精气乃绝。”这里讲的“阴平阳秘”就是“平”的稳定状态。“以平为期”就是要达到这种“阴平阳秘”的稳定状态。虽然《黄帝内经》的这些论述是从治病的角度来讲的但是“阴平阳秘”也是生命系统的正常状态可以从生理的角度来理解。即在正常情况下生命系统物质、能量和信息之间的相互关联和相互制约将会自动发展到一个“阴平阳秘”的稳定状态而在生病的情况下通过治疗生命系统也可能会发展到一个“阴平阳秘”的稳定状态。对于“稳定是运动的回复”的理论来讲《黄帝内经》关于生命系统会发展到一个“阴平阳秘”的稳定状态的理论具有重要意义因为它确定了“运动回复”的目标状态所有的离开或者回复运动都是围绕这个目标状态来进行的可以说任何医疗理论都是为了使人体从生病的状态回复到这样一个目标状态。如果对于这个目标状态进行现代描述那么它就是机体内环境的稳定状态、各项理化指标的稳定状态、体温的稳定状态等等。生命运动回复机制的理论在“运动回复”的目标状态确定的前提下就必须来考察生命运动回复的具体机制。关于这个问题《黄帝内经》有一个非常科学的模式。这个模式就是五行模式。前面说过生命系统具有多样的运动形式它们可以简略地划分为两种运动形式。一种是从目标状态(系统原来的状态)离开的运动一种是向目标状态(系统原来的状态)回复的运动。按《黄帝内经》的术语可把前者称为“克”后者称为“生”。对于任何生命系统它所受到的外部作用不外乎两种即生与克《类经图翼》说:“造化之机不可无生亦不可无制。无生则发育无由无制则亢而为害。”同样对于某一个系统而言它能够对于另外的系统施加的影响也不外乎生与克二种。这样一个系统与外部发生相互联系的情况就为四个方面:生我克我我生我克(如图图略)。由图可见当某个系统所受到的生与克达到某种平衡的时候系统将处于稳定状态。但是如果作为系统的输入的“生我”“克我”的作用与作为系统的输出的“我生”“我克”的作用没有联系的话则系统自身的状态不可能对输入发生影响因而系统本身不可能达到稳定。因此作为输入的“生我”“克我”与作为输出的“我生”“我克”之间存在着关联是系统稳定的必要条件。对于任何一个系统它都与外部有四个方面的生克联系而四个方面中输入与输出间又通过其它系统而发生联系那么由此形成的由多个系统组成的系统它的稳定的最基本的模式就是五行模式。五行模式是“运动回复”的一个基本模式。(如图所示图略)。由图可见五行模式的任一顶点都与其它顶点有“生我”、“克我”、“我生”、“我克”四种联系。而且任一顶点的输入∶“生我”、“克我”与输出:“我生”、“我克”之间均有通路相联。因此五行模式是一个完全图其中任何一个点都与其它四个点构成闭环回路。五行模式中每条边可看作是一个边的集合五行中每个顶点亦可看作一个相互关联的子系统的集合。因而由五行模式可以获得系统的任意网络结构而任意网络结构亦可以抽象出它的五行结构。根据五行模式可以导出现代控制论的反馈模型(见图图略)。五行模式不仅可以导出现代控制论的反馈模型而且它可以描述所有与系统稳定性相关的现象。现在我们进一步从一般系统的稳定性来说明五行模式的深刻含义。()在力学中物体所受合力产生加速度。力学系统的稳定在于物体所受力之间达到某种生克平衡即形成闭环。()在振动学中物体在一定位置附近来回往复的运动称为机械振动最简单的机械振动是谐振动。从动力学的观点来看振动物体不在平衡位置时必定要受到指向平衡位置的回复力促使物体回到平衡位置。在返回平衡位置的过程中振动物体得到速度所以物体到达平衡位置时虽然回复力为零但由于惯性而又重新离开平衡位置继续振动。回复力和物体所具有的惯性一起构成了振动体系的生克平衡和闭环运动。在这里外力和物体的内在特性之间已经有一种类似于反馈的关联。这种反馈关联使物体围绕平衡点振荡。()在统计力学中有一个基本假定:“子系统在足够长的时间内将在它的所有可能的状态中经历足够多的次数”。这个假定说明统计力学的基点是放在生克平衡和闭环运动之上的。系统的性质总是围绕它的所有可能状态振荡不断地离开该状态又不断地回到该状态。实际上这是一个复杂振荡的集合。为什么能够形成这样的振荡呢这也是由于构成子系统和系统的所有部分之间生克平衡和闭环运动的结果。()热力学第二定律指明系统达到平衡的时候熵增为零。熵增为零并不等于体系内部没有运动而是存在复杂运动即前面说过的涨落。涨落也是“运动的回复”是由于构成子系统和系统的所有部分之间生克平衡和闭环运动的结果。上面我们之所以要举力学、振动学、统计力学、热力学和控制论的例子来说明五行模式的普遍意义有一个重要原因就是因为生命系统是复杂的它包含力学问题、振动学问题、统计力学问题、热力学问题和控制论问题等例如心脏次收缩和舒张就构成一个机械活动周期称为心动周期这就涉及力学和振动学。在研究生命系统的时候往往要应用到这些学科的知识而通过五行模式则可以把这些学科的知识统一起来应用。现代医学的重大贡献不仅《黄帝内经》关于“稳定是运动的回复”的思想有很重要的论述而且现代医学对于这个问题也有重要论述这些论述同样给“稳定是运动的回复”的理论提供了有力的论据并且为这一理论在医学中的应用提供了基础。现在来对这个问题做一些分析。生命运动回复与生命的基本特征现代生理学通过对各种生物体、特别是对细菌和原生动物等简单生物的研究发现生命现象至少包括三种基本特征这就是新陈代谢、兴奋性与生殖。这三种基本特征正是生物在长期进化过程中为了保持运动中的稳定以及稳定中的运动而逐步形成的基本特征。生活在适宜环境中的生物体的新陈代谢表现为不断地重新建造自身的特殊结构同时又在不断地破坏自身已衰老的结构。生物体为什么要这样做呢?其目的就是要以新合成的结构代替旧的结构。从而保持生物体的稳定。可见新陈代谢是一个生命运动回复的过程。当生物体所处的环境发生某些变化时这些变化对生物体产生刺激从而使生物体兴奋。生物体受刺激后产生兴奋的能力称为兴奋性。生物体为什么具有兴奋性呢?这是为了对环境刺激做出适当反应以调整其与环境的关系从而保持生物体的稳定。可见兴奋性是构成生命运动回复所必需的特性。生物体生长发育到一定阶段后能够产生与自己相似的子代个体这种功能称为生殖或自我复制。生物体为什么要生殖或自我复制?其目的就是要以新的个体代替死亡的个体。从而保持生物群体的稳定。可见生殖或自我复制是一个生命运动回复的过程。生命运动回复与内环境的稳定现代生理学研究表明人体每个细胞可以是一个独立生存的单位但它对环境条件的要求却非常严格。在长期进化过程中在较高级的动物体内已经出现了细胞外液构成细胞生活的液体环境。这个环境称为机体内环境。人体和一般高等动物的细胞外液主要分成两大部分。其中五分之四以上是在血管外浸浴着全身各处细胞的组织液它能直接与各处细胞进行物质交换另五分之一以下是在心、血管内的血浆它沿血管系统在全身迅速循环运行是体内物质运输的主要媒介。消化、呼吸、循环与泌尿这四个功能系统一方面源源不断地向内环境补充消耗了的营养物质和氧同时又持续地向外环境排出各种代谢尾产物与二氧化碳等这样既实现了细胞与外环境之间的物质交换也维持了内环境理化性质的相对稳定为细胞提供了适宜的生活环境。内环境理化性质的相对稳定是各种物质在不停地转换中所达到的稳定状态即通过运动的回复而达到的稳定状态。现代生理学研究表明不仅内环境的理化性质在运动中达到相对稳定而且各种有生命系统包括细胞器官、系统乃至整个人体它们的功能活动通常也都是在变化着的内、外环境中达到相对稳定。稳定状态的维持是各种生物系统存在着的各种自我调节机制发挥作用的结果。就整个机体来说通过各内脏功能系统活动所维持的内环境的相对稳定是体内各细胞、器官进行正常功能活动的基础。当内脏系统的活动发生严重紊乱时稳定状态将难于维持新陈代谢将不能正常进行甚至危及生命。因此这些系统通过运动的回复而达到稳定状态是其生命能够存在的关键所在。生命运动回复与人体功能活动的调节人体对外环境变化的反应总是与这些环境变化相适应的在人体发生适应性反应时既要调节运动系统以完成一定的动作又要调节内脏活动以保持稳态而这些调节是由人体内三种调节机制来完成的即神经调节、体液调节与(器官组织、细胞的)自身调节。神经调节的基本方式是反射。完成反射所必须的结构则称为反射弧。通常认为构成反射弧的五个环节是:感受器传入神经中枢传出神经效应器。按照这个传统概念神经信息由感受器传到效应器反射过程即告结束因而反射弧是一种开放回路或开口回路。但实际上人体内各种效应器也都分布有特殊的感受细胞或感受器能够将效应器活动情况的信息随时又传回到中枢因而中枢能适时调整所发出的神经冲动使各效应器的活动能够准确、协调。因此在实际的反射进程中神经调节是通过一种闭合回路来完成的。可见神经调节也是构成了运动回复的。体液调节主要是通过人体内分泌细胞分泌的各种激素来完成的。体液调节的基本原理是:激素的化学信息调节着效应细胞或组织的活动同时后者所产生的效应又通过不同途径调节着激素的分泌。所以体液调节也是在闭合回路的基础上进行的。可见体液调节也构成运动回复。器官组织、细胞的自身调节同样构成运动回复。例如心脏次收缩和舒张就构成一次运动回复从而形成脉搏。脉搏就是运动回复的体现。只有这种收缩和舒张的运动回复不断进行生命才能维持。可见器官组织、细胞的自身调节也构成运动回复。生命运动回复与机体的免疫功能在生命系统通过运动的回复而达到稳定状态的过程中机体的免疫功能具有非常关键的作用。如果说与生命的基本特征、内环境和功能活动相关的运动回复主要涉及机体的生理过程的话那么与机体的免疫功能相关的运动回复则主要涉及机体的病理过程。现代免疫学证明机体内存在一组复杂的免疫器官免疫细胞和免疫分子组成机体的免疫系统。其生理功能主要是识别和区分“自己”和“非己”成分并破坏和排除“非己”成分以维持机体的稳定平衡。不过机体免疫不仅表现为围绕机体稳定状态的简单的运动回复而且要在实现运动回复的过程中产生新组织从而表现为一个自组织过程。与机体免疫相关的自组织过程表现在“免疫应答”上面。免疫应答是免疫细胞对抗原分子的识别、活化、分化和效应过程。免疫细胞在抗原识别过程中可被诱导活化,形成以B细胞介导的体液免疫和以T细胞介导的细胞免疫这称为正免疫应答。亦可被诱导而处于不活化状态这称为负免疫应答或免疫耐受。当免疫细胞被诱导活化而形成体液免疫或者细胞免疫的时候它实质上产生了具有免疫能力的新组织因而是一个自组织过程当免疫细胞被诱导而处于不活化状态的时候它实质上也产生了具有免疫耐受的新组织因而它也是一个自组织过程。可见机体的免疫应答是一个自组织过程。机体免疫的自组织过程不是一个任意的自组织过程而是以维持机体的稳定状态为目标的自组织过程这个自组织过程仅仅是为了实现机体的运动回复(使偏移稳定状态的机体返回原来的状态)才出现的。可见机体免疫也是构成了运动回复的。生命运动回复与机体的综合调节现代医学虽然从生命的基本特征、内环境、功能活动和机体免疫等等方面揭示了生命运动回复的各种机制但是由于分析和还原的观念现代医学还没有把所有这些局部的机制综合起来进一步揭示这些局部机制之间的关系从而形成机体综合调节的系统理论。不过系统生物学与系统医学概念的提出已经使事情出现一些好的苗头顺着这条路走下去前景是广阔的。为了形成机体综合调节的系统理论就必须对于生命运动回复的各种局部机制进行比较分析研究它们之间的关系研究它们各自在维系生命系统“运动中的稳定”和“稳定中的运动”中的地位和作用。在这里有必要提及周东浩的神经内分泌免疫网络理论()。这个理论正是把各种局部机制进行比较分析而获得的一个机体综合调节的系统理论。神经内分泌免疫网络理论认为:神经、内分泌和免疫三者共同形成一个复杂广泛的调节网络共同调控人体的各种生命活动过程从这个意义上说机体内的调节因子除了神经、内分泌之外的都应该归于免疫的范畴。神经内分泌免疫网络理论认为:疾病的真正原因并不在于毒物等外在因素而是在于这些原因是否引起了神经内分泌免疫的紊乱神经内分泌免疫网络的自稳调节紊乱才是疾病发生发展的根本。神经内分泌免疫网络理论对于神经的调控与免疫的调控进行了比较分析指出:在生理情况下免疫的调控是潜隐的一般并不为意识所觉察我们所觉察的反应活动大多是在神经的支配下完成的因此可以这样说在生理情况下神经的调控在生命活动中居主导地位。但是在病理情况下对于细菌、病毒等致病因素神经并不能识别往往是免疫而不是神经首先对它起反应这时神经更多的是接受免疫的调控疾病的发生发展变化主要反映的是免疫状态的变化因此在病理情况下在整体的生存受到威胁的时刻是免疫对整体的调控起主导作用由于免疫流动于血液和淋巴液以及身体各处所以有人称呼免疫为“流动的大脑”就是为了强调免疫在疾病发生发展中的主导作用。神经内分泌免疫网络理论认为:要正确的理解疾病就必须到相互联系中去寻找这就是把疾病的根本原因归因于免疫而不是基因的原因也只有从免疫(或者说神经内分泌免疫网络)入手我们才能正确理解和把握整体的特性才能彻底纠正现代医学过分重视部分而忽视整体的误区。神经内分泌免疫网络理论认为:“免疫紊乱是疾病发生发展的根本原因”这个观点要求我们必须把研究的重点放在免疫的调控上要探讨免疫的发生、发展、紊乱的规律以及影响的因素要注意从免疫角度探讨疾病发生发展的本质要正确的把治疗的着眼点放在维持和恢复体内免疫的正常上这是解开现代医学目前所面临的诸多困惑的关键。我认为神经内分泌免疫网络理论抓住“免疫”这个关键是很有见地的。这不仅因为“免疫”是疾病发生发展的“内因”免疫的发生和发展突现了生命系统各部分的“相互联系”和“整体特性”而且因为生命系统要适应不断变化和发展的环境必须随时随地与环境之间进行“应答”这种“应答”不是简单的运动回复而是表现为一个自组织过程。正是由于生命系统存在这个不断适应环境的自组织过程生命系统才能在复杂多变的环境中生存。周东浩的文章说有人把免疫称为“流动的大脑”我觉得这个简单的比喻无意中道出了生命系统在复杂多变的环境中得以生存的秘密。对于人这个生命来说它有两个随着环境而发展着的非常活跃的自组织系统一个是人的大脑它在不断进行着信息的自组织一个是人的免疫系统它在不断进行着生命物质的自组织。以这两个自组织系统为枢纽联结其他所有调节机制就形成了一个完整的调节网络从而使人这个生命系统保持“运动中的稳定”和“稳定中的运动”并且为人的全面发展创造了条件。系统医学的核心现在来探讨“稳定是运动的回复”这一理论对于系统医学究竟有什么意义。周东浩在系统科学之窗网站转贴了一篇吴家睿的文章题目叫《系统生物学面面观》这篇文章所介绍的情况是有代表性的。由于系统生物学与系统医学有着不可分割的关系所以我们就从这篇文章的观点开始来讨论系统医学的核心问题。系统医学是关于“整体调节”的医学在《系统生物学面面观》一文中胡德这样给系统生物学下定义:系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。根据这个定义系统生物学就是研究组分构成以及组分间的相互关系的学科。而我们知道系统科学是研究要素及其相互关系的科学可见系统生物学的研究对象与系统科学的研究对象是一致的只不过系统科学面对的是一般系统而系统生物学面对的是生物系统而已。关于“组分构成”的研究是传统生物学就有的系统生物学区别于以往生物学的研究特点是强调对于组分间的“关系”的研究可以说系统生物学是围绕“关系”来进行研究的生物学。那么顺理成章系统医学似乎应该是主要考虑“关系调节”的医学。不过系统医学与系统生物学在考虑问题的时候其侧重点是有区别的。系统生物学是要研究生物系统的规律它面对的是“所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。”以及“从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。”而系统医学则不然它要考虑的是整个人体系统的调节它面对的是整个人体。它当然要考虑“关系调节”但是它不是一般地来考虑“关系调节”而是要从整个人体的稳定和发展出发来考虑“关系调节”因此要突现系统医学区别于以往医学的特点使用“关系调节”的说法是不够的。那么对于系统医学什么样的说法比较合适呢?《系统生物学面面观》一文认为系统生物学的灵魂是整合系统生物学是一种整合型大科学。而考虑整合实质上就是考虑系统的整体是要从整体上去把握生物系统运动的规律。与此相对应那么系统医学所考虑的主要问题就应该是“整体调节”。如果说整合是系统生物学的灵魂的话那么“整体调节”则是系统医学的灵魂。因此系统医学应该是主要考虑“整体调节”的医学。“整体调节”、“自稳调节”、“系统整合”之间的共性前面说过机体本身具有自稳调节机制疾病源于“机体自稳调节紊乱”治病就是要克服“机体自稳调节紊乱”从而使机体恢复动态平衡的稳定状态整体调节也应该以此为目的。这就出现了一些问题如:整体调节与“自稳调节”有什么关系?整体调节与“自稳调节”有什么不同?整体调节与“自稳调节”有什么共性?前面也说过系统生物学是一种整合型大科学而系统生物学与系统医学有着不可分割的关系这也出现了一些问题如:整体调节与“系统整合”有什么关系?整体调节与“系统整合”有什么不同?整体调节与“系统整合”有什么共性?这些问题的回答涉及许多方面由于要探讨系统医学的核心所以我们下面集中讨论“共性”问题。也就是这样一个问题:整体调节、“自稳调节”、“系统整合”之间有什么共性?“自稳调节”过程是围绕稳态的运动回复过程所谓“自稳调节”就是机体为了维持动态平衡的稳定状态而进行的自我调节。前面说过在人体系统中所有的物质、能量和信息都处于相互关联、相互作用和相互制约中相互关联、相互作用和相互制约使人体系统必然要发展到某种稳定状态并且保持在这个稳定状态。例如机体的内环境、各项理化指标、体温等等都具有稳定的值这些稳定的值决定了机体的正常状态。但是人体系统不可能总是保持在这个稳定状态内外因素的作用将使人体系统随时偏离稳定状态。当人体系统偏离稳定状态的时候人体系统必然产生一种恢复其稳定状态的努力这种努力使系统的某些部分得到调整从而使人体系统回复到稳定状态这就是“自稳调节”。例如机体的内环境、各项理化指标、体温等等如果偏离了稳定的值机体就会做出相应的反应促进机体恢复正常状态这就是“自稳调节”。影响人体系统的内外因素是随时存在的、多种多样的因此人体系统对于稳定状态的偏离是不断出现的因而人体系统的“自稳调节”也是不断进行的。如果人体系统的“自稳调节”总是有效那么人体系统对于稳定状态的偏离和回复就构成所谓涨落。涨落使人体系统保持在动态平衡的稳定状态。由此可见人体系统“自稳调节”是围绕稳定状态来进行的稳定状态是人体系统“自稳调节”的目标和中心而“自稳调节”则表现为克服人体系统对于稳定状态的偏离使之回复到稳定状态因而“自稳调节”过程实质是人体系统的一个“运动回复”过程。因此“自稳调节”过程是围绕稳态的运动回复过程。系统整合过程也是围绕稳态的运动回复过程现在来说系统整合的问题。当我们说到人体系统整合的时候指的是什么呢?它自然是系统中的所有的物质、能量和信息之间的整合也就是“从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。”为什么这些物质、能量和信息能够整合起来呢?因为这些物质、能量和信息之间存在相互关联和相互制约这种相互关联和相互制约使系统内部的所有物质、能量和信息相互联结而成为整体。在这个整体中任何部分的运动都依存于其他部分的运动这样所有物质、能量和信息的运动都被系统整合起来而成为整体性的运动。当所有物质、能量和信息都被整合起来的时候人体系统必然要发展到某种稳定状态。当人体系统发展到某种稳定状态的时候相互关联和相互制约必然使它们保持在这个稳定状态。前面说过人体系统所达到的稳定状态是动态平衡的稳定状态。当系统中某些物质、能量和信息的运动使人体系统偏离稳定状态的时候相互关联和相互制约必然使系统出现一种恢复原来稳定状态的努力这种努力使某些物质、能量和信息的运动得到调整当系统回到原来稳定状态的时候系统中的物质、能量和信息的运动就得到进一步整合。人体系统对于稳定状态不断偏离和回复所构成的涨落不仅使人体系统保持在动态平衡的稳定状态而且使所有物质、能量和信息的运动获得不断整合。由此可见稳定状态是系统整合的中心而“运动的回复”则是系统整合的过程系统整合过程是围绕稳态的运动回复过程。不过当我们说“自稳调节”的时候考虑的重点是人体系统的稳定状态与偏离状态之间的关系而当我们说“系统整合”的时候考虑的重点则是人体系统所有物质、能量和信息之间的关系。虽然我们考虑的侧重点可以不同但是这两者都是“围绕稳态的运动回复过程”。“整体调节”过程也是围绕稳态的运动回复过程现在来说整体调节的问题。前面说过治病就是要克服“机体自稳调节紊乱”既然“自稳调节”过程是一个围绕稳态的运动回复过程那么对于“自稳调节紊乱”进行调节的过程自然也是一个围绕稳态的运动回复过程。具体来说“整体调节”所涉及的运动回复过程有三个方面的特点这些特点是:()“整体调节”所涉及的运动回复过程并不是仅仅在人体系统中构成闭环而是要与人体系统之外的疾病诊断和治疗系统一起才能构成闭环。我们知道“机体自稳调节系统”是机体在长期进化过程中形成的它有自己识别、处理和转换机体信息并且进行调节的完整机制因此机体不需要外部帮助而靠自身的力量就可以完成运动回复过程实现“自稳调节”。所以与“自稳调节”有关的运动回复过程是在人体系统中构成闭环的。但是与“整体调节”有关的运动回复过程则没有在人体系统中构成闭环它要构成闭环必须从外部获取人体系统信息分析和处理这些信息然后确定适当的调节方法并且具体实施调节才能形成运动回复过程的闭环。()与“自稳调节”一样“整体调节”也是调节人体系统对于动态平衡的稳定状态的偏离使之回复到该状态。不过“整体调节”所涉及的运动回复过程偏离和回复的幅度比较大不仅有量的变化而且有部分质的变化最终结果难于完全确定。前面说过当人体系统的“自稳调节”有效的时候人体系统对于稳定状态的偏离和回复构成涨落。涨落使人体系统保持在动态平衡的稳定状态。但是如果人体系统的“自稳调节”发生紊乱不能达到调节目的人体系统的微小涨落就可能被放大从而使系统突变而进入另外的状态。这个另外的状态就是疾病状态。“整体调节”就是针对疾病状态来进行的。通常“自稳调节”所面对的是偏离稳定状态比较小的以量变为主的人体系统其偏离和回复的幅度都比较小而“整体调节”所面对的是偏离稳定状态比较大的既有量变又有部分质变的人体系统其偏离和回复的幅度都比较大。因此“整体调节”所涉及的运动回复过程表现出实现运动回复的过程比较长实现运动回复的途径比较多最终结果难于完全确定等等特点。()“整体调节”通常不是直接去调节人体系统对于稳定状态的偏离而是通过克服“机体自稳调节系统”的紊乱来克服人体系统对于稳定状态的偏离并使之回复到稳定状态的因此“整体调节”所涉及的运动回复过程主要是“机体自稳调节系统”的偏离和回复过程。也就是说“机体自稳调节系统”也有一个动态平衡的稳定状态它也必须保持在这个稳定状态。当“机体自稳调节系统”发生紊乱的时候它偏离了这个稳定状态“整体调节”的主要目的就是使它回复到这个稳定状态。当“机体自稳调节系统”的紊乱被消除并且回复到稳定状态的时候它的“自稳调节”功能就充分发挥出来从而使人体系统对于稳定状态的偏离得到克服并使人体系统回复到稳定状态。由上可见“整体调节”有自己的特点但“整体调节”过程仍然是一个围绕稳态的运动回复过程。由于“整体调节”所涉及的运动回复过程并不是仅仅在人体系统中构成闭环而是要与人体系统之外的疾病诊断和治疗系统一起才能构成闭环因而获取人体系统信息认识人体系统“自稳调节”和“系统整合”的规律就成为是否构成运动回复的关键。就“整体调节”而言它与“分析”“还原”医学的局部调节不同的是它不是仅仅获取人体系统的某些信息而是要获取人体系统的全部信息至少是要尽可能获取反映人体系统整体运动的信息并且要对所有信息进行全面分析。而为了做到这一点就必须了解人体系统“自稳调节”和“系统整合”的规律只有根据人体系统“自稳调节”和“系统整合”的规律来获取、分析和处理这些信息才能确定适当的调节方法从而形成“整体调节”良好的运动回复的闭环。系统医学的核心归结起来无论是整体调节过程、“自稳调节”过程还是“系统整合”过程它们都是围绕稳态的运动回复过程这是它们根本的共性所在把握住这个共性就把握住了系统医学的核心。系统医学的核心与系统医学的发展系统医学是关于“整体调节”的医学而“整体调节”是围绕稳态的运动回复过程因此把握住“围绕稳态的运动回复过程”就把握住了“整体调节”的核心而把握住了“整体调节”的核心就能够促进系统医学的应用和推动系统医学的发展。关于系统医学的临床应用问题系统医学是发展中的医学它要成为疾病预防、诊断和治疗的普遍模式还需要比较长的时间。但是我们不应该等待系统医学成熟以后才来考虑它的临床应用问题而应该是发展一点就应用一点。实际上在提出系统医学概念以前很久人们就已经在应用系统医学的思想来指导临床实践了这在中医中就有明确的体现。因此系统医学应该立即进入临床应用。系统医学进入临床应用既是就临床的指导思想来说的也是就诊断和治疗的手段和方法来说的不过从目前的进展来看主要是就临床的指导思想来说的。这就是要应用“整体调节”的系统医学思想来指导临床实践统率各种诊断和治疗的手段和方法对于疾病进行“整体调节”。而把握住“围绕稳态的运动回复过程”这个“整体调节”的核心就可以获得一些指导原则并且应用它们来有效地指导临床实践。“以平为期”的原则《黄帝内经》说:“无问其病以平为期”这里的“平”可以理解为机体动态平衡的稳定状态“以平为期”就是要以“达到机体动态平衡的稳定状态”为目的。要根据这个目的来考虑对疾病的诊断和治疗。“以平为期”既是就机体的某些局部来说的更是就机体的整体来说的。如果只有某些局部达到了“平”而另外一些局部没有达到“平”则整个机体还是没有达到“平”只有各局部和整体都达到“平”才能真正实现“平”从而达到“整体调节”的目标。因此要把“以平为期”的思想贯彻到所有人体的局部和整体的诊断和治疗中去。在考虑患病部位的“平”的时候也考虑相关的其他部位的“平”通过综合考虑确定“整体调节”的诊断和治疗方案。例如目前对于同样一个人同样一种病西医有一套理化检测指标、中医有一套四诊的综合指标在西医理化检测指标达到正常的时候中医四诊综合指标不一定达到正常相反的情况也可能存在这是因为中西医对于机体“平”的考虑各有侧重要贯彻“以平为期”的思想就应该把两套指标进行综合考虑确定中西医结合的“整体调节”的诊断和治疗方案。“过程调节”的原则由于“整体调节”、“自稳调节”和“系统整合”都是围绕稳态的运动回复过程因而疾病的发生、发展和康复都表现为一个运动回复的过程。因此在疾病的诊断和治疗中必须把握机体运动回复的过程根据对于“过程”的把握来确定相应的诊断和治疗方案。这样就有“过程调节”的原则。实际上无论西医还是中医都非常关注疾病的“过程”。西医的病理学就认为疾病是一个极其复杂的过程。西医病理学的任务就是研究疾病的病因、发病机理及患病机体在疾病发生发展过程中的形态结构和功能改变阐明其本质为防治疾病提供理论基础。西医的药理学就对于药物在机体内的吸收、分布、代谢和排泄过程进行了定量的研究。在中医中对于疾病的发生、发展和康复过程有系统的研究这些研究成果反映在中医的脉象理论、经络理论、药物归经理论、生克理论、疾病传变理论、时间医学理论中。中西医关于疾病过程的研究为“过程调节”原则提供了理论和实践的基础。在这个基础之上贯彻“过程调节”的原则就是要把中西医关于疾病过程的知识综合起来应用它们来理解和把握“机体的运动回复过程”尽可能详细地描绘出“机体的运动回复过程”的实际情况从而根据它来分析疾病的可能发展和转归确定相应阶段的诊断和治疗方案。贯彻“过程调节”的原则要考虑疾病调节的回复路线问题、调节时机问题、调节记忆问题、时间医学问题等等。由于机体是一个复杂系统机体向稳态的运动回复就不可能只有一条路线而是存在多种路线在回复过程中还可能出现一些分叉路线因此要贯彻“过程调节”的原则就应该尽可能了解机体向稳态回复的各种路线把握回复过程中可能出现的各种分叉路线。从而选择最好的调节路线。例如同一种病可以选择针灸、中药和西药来治疗原因在哪里呢?原因就在于机体向稳态回复有各种路线选择某种治疗方法实际上就是选择了其中的一条回复路线。那么究竟选择哪一条回复路线最好呢?这就需要具体问题具体分析。机体不仅存在可以回复到稳态的各种路线和分叉而且存在不能回复到稳态的各种路线和分叉因此对于疾病向好和坏两个方向转归的关节点的把握是非常重要的这就是调节的时机问题。例如中医主张治未病。为什么要治未病呢?从疾病转归角度看在未病的情况下机体偏移稳态的程度小向坏的方向转归的可能小因而容易治好如果待大病之后再治机体偏移稳态的程度大回复到稳态的各种路线和分叉比较多转归的关节点比较多向坏的方向转归的可能就大治起来就比较困难了。另外机体内外的各种因素的作用都有可能被系统记住当时不会产生疾病但是在将来某个时候就会导致机体的疾病。这就是系统的记忆问题。例如《黄帝内经》讲如果不遵守四气调神的规律违逆了四气就可能生病。而且出现春逆夏病夏逆秋病秋逆冬病冬逆春病的情况。这个理论是关于系统记忆的超时代的、非常先进的理论。在调节过程中由于机体是一个复杂系统机体向稳态回复的各种路线之间还存在相互关联当通过某种调节作用使某些局部回复到稳态的时候这种调节作用往往被系统记住并且在将来某个时候导致机体另外的一些局部偏移稳态而成为新的疾病。这就是调节记忆问题。贯彻“过程调节”的原则必须考虑调节记忆问题选择对于患者最有利的调节方法。现在关于某些疾病的局部治疗方法不考虑调节记忆因而给患者留下许多隐患已经到了应该引起高度重视的地步了。贯彻“过程调节”的原则还有一个重要问题就是时间医学问题。机体向稳态的运动回复不是一个孤立的过程它不仅受到病理因素的影响而且受自然界周期变动的影响。时间生物学研究发现人类的各种生命活动诸如睡眠一觉醒、心率体温、呼吸、血压、组织器官的功能各种物质的代谢酶的活性、激素的分泌以及人体对致病因子的敏感性、对药物的反应性等均表现出日、月或年的节律。机体向稳态的运动回复过程与自然界的周期过程相互作用就形成了生命活动的时间节律。在人生病的情况下机体的时间节律就会发生相应的改变这不仅成为判断疾病的依据而且成为治疗疾病的依据。虽然近年来出现了时间生物医学、时间病理学、时间诊断学、时间药理学以及时间治疗学等分支学科。但是对于时间医学进行系统、完整的研究并且成功地应用于医疗实践的是《内经》。应该把《内经》的时间医学思想与现代的研究成果综合起来应用它们来理解和把握机体在正常情况和生病情况下的时间节律尽可能详细地描绘出自然界的周期过程对于“机体的运动回复过程”的影响从而根据它来分析疾病的可能发展和转归确定相应的诊断和治疗方案。“机体自组织”的原则“围绕稳态的运动回复过程”是所有的物质、能量和信息相互关联、相互作用和相互制约的结果这里并没有一个明确的组织者所以是一个自组织过程。如果现在医生对患者进行治疗他是否就成了机体的组织者呢?其实也没有。因为医生治疗所采用的药物和刺激也是物质、能量和信息他只不过是给机体输入了一些特殊的物质、能量和信息而已。从量上看输入的物质、能量和信息与原有的物质、能量和信息相比是微不足道的而且这些输入的物质、能量和信息进入机体后还是必须与机体原来的物质、能量和信息一起通过相互关联、相互作用和相互制约才能达到改善机体“围绕稳态的运动回复过程”的目的可见疾病治疗过程也是机体的一个自组织过程。疾病治疗既然是一个自组织过程那么疾病的诊断和治疗就必须遵从这个自组织过程根据这个自组织过程来确定相应的诊断和治疗方案。这样就有“机体自组织”的原则。贯彻“机体自组织”的原则应该从四个方面来考虑诊断和治疗方案:一是如何克服“机体自稳调节系统”紊乱二是如何强化“机体自稳调节系统”三是如何促进“机体自稳调节系统”的自组织四是怎样选择对于机体自组织过程扰动最小的诊断和治疗方案。前面说过疾病是机体自稳调节紊乱而发生的异常生命活动过程那么诊断和治疗疾病自然就是要克服机体自稳调节紊乱使机体恢复健康状态。不过克服机体自稳调节紊乱有许多方法贯彻“机体自组织”的原则就应该把重心放在调节“机体自稳调节系统”上面。因为“机体自稳调节系统”是在长期进化过程中形成的、机体自组织过程的主要承担者。“机体自稳调节系统”主要指神经内分泌免疫网络系统因此贯彻“机体自组织”的原则就是要把重心放在神经内分泌免疫网络系统的调节上面。把重心放在调节“机体自稳调节系统”上面与“分析”和还原医学有本质的区别。例如“分析”和还原医学非常强调消毒。而按照“机体自组织”的原则则认为在加强消毒的情况下要着重克服“机体自稳调节系统紊乱”提高机体的抗病能力。仅仅克服“机体自稳调节系统”紊乱还不足以使机体很好地恢复和保持良好的健康状态还必须在克服“机体自稳调节系统”紊乱的情况下进一步来强化“机体自稳调节系统”才能使机体很好地恢复和保持良好的健康状态。这既是预防医学的内容也是临床医学的内容。另外对于许多烈性传染病如果机体对它事先没有形成免疫机制当疾病袭来的时候要战胜它就不容易了因此应该尽可能使机体形成对于各种烈性传染病的免疫机制。前面说过免疫机制的形成是一个自组织过程因此一般而言这就是促进“机体自稳调节系统”自组织的问题。同上面一样这既是预防医学的内容也是临床医学的内容。贯彻“机体自组织”的原则还有一个重要问题就是在选择诊断和治疗方案的时候是选择对于机体自组织过程扰动大的方案好还是选择对于机体自组织过程扰动小的方案好?按照“机体自组织”的原则是选择对于机体自组织过程扰动小的方案为好。因为如果诊断和治疗方案对于机体自组织过程扰动大就可能扰乱机体其他正常的自组织过程使调节变得来比较复杂。当然首先是诊断和治疗方案的效果要好然后才能考虑扰动大小的问题。关于系统医学模型的建立系统医学作为指导思想当然是重要的但是这还远远不够系统医学不仅要成为临床的指导思想而且它应该成为普遍接受的医疗模式。在《系统生物学面面观》一文中说:系统生物学的目标就是要得到一个理想的模型使其理论预测能够反映出生物系统的真实性。那么系统医学的目标是什么呢?我觉得系统医学的目标也是要得到一个理想的模型这个模型必须能够很好地指导临床实践。为了达到这个目标需要做的工作是很多的而其中最重要的工作之一就是理想模型的建立。但是怎样才能建立起理想模型怎样才能完善理想模型这涉及到许多问题在解决这些问题的过程中“稳定是运动的回复”这个理论的意义就显露出来了。系统医学理想模型建立的困难所谓理想模型的建立就是要描绘出所考虑的系统的结构及其变化例如在系统生物学研究中描绘出基因相互作用网络和代谢途径以及细胞内和细胞间的作用机理等等。描述的办法可以是建立微分方程或者系统仿真模型。这两种办法在医学研究中都是使用过的。例如药代动力学分析就采用数学模型来模拟药物在机体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。但是生物系统特别是人体系统是非常复杂的因此实际上做起来非常困难。在《系统生物学面面观》一文中讲到系统生物学研究的成果以及遇到的问题时说:“基因组和基因表达方面的研究已经比较完善而蛋白质研究就较为困难至于涉及生物小分子的代谢组分的研究就更不成熟。因此要真正实现这种整合还有很长的路要走。”“对于多细胞生物而言系统生物学要实现从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。…如何通过研究和整合去发现和理解涌现的系统性质是系统生物学面临的一个带根本性的挑战。”归结起来目前系统生物学研究可以分为三个部分:比较完善的部分:基因组和基因表达困难和不成熟的部分:蛋白质、生物小分子的代谢遇到挑战的部分:从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合涌现(突现)的理解。由此可见随着研究对象复杂程度的增加困难就会越来越大。如果从系统医学角度看由于它面对的是整个人体所以它遇到的问题大多数是系统生物学所遇到的挑战性问题即从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合涌现(突现)的理解等问题。所以系统医学比系统生物学的麻烦更多更难于解决。当然系统生物学和系统医学所面临的复杂性困难不仅表现在模型建立方面而且表现在实验等方面但是模型建立方面遇到的复杂性困难更具有挑战性。模型建立方面遇到的复杂性困难之所以更具有挑战性是因为它与系统科学研究所遇到的复杂性困惑相关联。我们知道系统的结构决定于系统要素间的关系而系统科学研究所遇

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