三、新的医学模式从何处来
人类已经和正在经历着两次卫生健康革命:即19世纪后半叶从欧洲开始的,通过控制传染源、预防接种、改善环境等措施,以控制传染病流行为目标的第一次卫生健康革命;和于1979年开始于美国的以努力战胜慢性非传染性疾病、老年病及生活方式疾病为目标的第二次卫生健康革命。
两次卫生健康革命使人类重大传染性疾病和慢性非传染性疾病得到了一定的控制。但随着生存环境的改变,不断有新的传染病(艾滋病、SARS、禽流感等)出现;而由于过度诊疗,新的医源性和药源性疾病所导致的死亡人数也在不断增加,日趋严重的耐药性问题可能将导致未来人类的一些疾病无药可治;对医疗药物的长期过度依赖也可能会使人的身心受到影响造成不同程度的伤害。而全球性的人口结构老化,使旧有医学模式在增进人类健康为最高宗旨的事业上更显力不从心,实现医疗的可持续发展已成为全球性的难题。面对这一现状,不少健康工作者和科学家已经在新的医学模式如何可能这一议题上从不同方向进行了思索和探索。
(一)以“人”为中心的健康医学
目前,慢性非传染性疾病(NCD,或简称慢性病)已成为人类健康和生命的主要威胁。
世界卫生组织在《全球非传染性疾病报告,2010》中指出,2008年全球3600万人死于慢性病,约占全部死亡人数的63%,这些疾病主要包括心血管疾病、糖尿病、癌症和慢性呼吸道疾病。与一般的认识相反,这些慢性病并非在发达国家更为流行,它们在低收入和中等收入国家造成的影响最为严重,80%的慢性病死亡发生在非发达国家(而在20世纪90年代的占比仅为40%)。超过2/3的癌症死亡,超过80%的心血管疾病和糖尿病死亡及近90%的慢性阻塞性肺病发生在低收入和中等收入国家。该报告还预测,预计到2030年,全球癌症发病率将会在2008年的基础上再有大幅增加,且收入水平越低的国家,发病率增加越多:低收入国家增加82%,低-中等收入国家增加70%,中等以上收入国家增加58%,高收入国家增长40%。
《中国慢性病防治工作规划(2012-2015年)》数据显示,我国慢性病发病人数快速上升,现有确诊患者2.6亿人;在每年1030万各种死亡中,85%是由慢性病所致,并占整个疾病负担的70%。2011年世界银行估计,如果不采取有效的措施,预计在将来的20年里,在这些慢性病仅由心肌梗死、脑卒中、糖尿病和慢阻肺(慢性阻塞性肺病)这四种慢性病所导致的疾病负担将超过50%。而实际情况有可能更加严重,翟铁民等人通过对4个省份慢性病防治工作的研究得出,慢性病防治消耗大量卫生资源,占卫生总费用比重达到近70.00%,预防服务费用仅占全部慢性病费用的1.26%。心脑血管疾病费用所占比重达34.00%,医疗保险补偿水平不高,居民经济负担沉重。
由此可见人群疾病谱已经由传统的传染性疾病为主,在很短的时间内转为慢性非传染性疾病为主。严峻的现状还表明,虽然生物医学模式在控制传统的传染性疾病上疗效显着,但对NCD的控制和疗效甚微,此外既有的疾病医学模式也对整个社会、经济以及医学本身带来巨大影响。展望未来,前景令人十分担忧。倘若中国的卫生保健模式不进行重大变革,世界银行预测,到2030年有可能(医疗费用)高达GDP的25%。历史上没有任何一个社会能够承受这样的负担。这就是说,这种疾病模式继续发展下去可能还会影响中国社会的稳定性。此外,医疗器械越来越复杂、昂贵,临床分科越来越细,医学的商业化趋势都与疾病医学模式中的利益链有关。这种以诊断和治疗为主的疾病模式,从逻辑原理上看的确不可能对慢性病控制产生效果,必须寻找能控制NCD发生、发展的新办法——健康医学模式。
中国工程院俞梦孙院士基于现状,提出了自己的应对慢性病方法。他认为慢性病是整体失调状态的局部体现,包括癌症在内的所有慢性病都起源于长期超负荷应激反应所造成的稳态失调、失稳。
这种看法的基础是加拿大生理学家汉斯•塞利(Hans Selye)在上世纪50年代“压力/应激”(Stress)学说。他发现当应激原刺激强度超出机体自组织可补偿性调整范围时,机体失去了动员深层次资源进行补偿的机会,使机体直接进入衰竭状态。这是一种有可能致命的应激反应。也就是说,过强或过于频繁的应激原刺激,将会使机体适应能力耗竭(过度消耗机体内的有序能),表现为肾上腺皮质激素持续升高,机体内环境失衡,造成新的内部应激原,从而促进了稳态系统向整体失调、失稳方向发展。
现实生活条件下,生活方式和生活态度的变化与生活理化环境变化即为持续作用于个体的应激原(Stressor),机体若无法适应或应对(Coping)失当则会造成自身内在整体状态的失调。在持续应激反应所引发的整体失调基础上,再结合有机体本身的“遗传因素”条件,于是机体便表现为各类慢性病。
俞梦孙院士认为,整体失调状态的形成是发生各类慢性病的根本原因或必要条件。在机体已经处于整体失调状态时,具体发生哪一类慢性病,则与多种因素(充分条件),特别是“遗传因素”有关。各类慢性病只有在“整体身心失调”与“遗传因素”两项条件同时存在时才能满足发生各类慢性病,即两个条件缺一不可。遗传属于先天禀赋,而“整体身心失调”状态则是后天的,故“整体身心失调”状态的预防和调整是预防和祛除慢性病唯一可行的途径。以切断超负荷应激原、变身心失调状态为协调状态,重建自组织功能医学模式便是的俞梦孙院士提出的健康医学模式。
从图4可知,对待已呈现各类NCD(包括癌症)者,如果能设法切断引起超负荷应激反应的应激原,或者将原本起超负荷应激刺激作用的应激原设法转化为生理性刺激,再加上设法去调理机体的失调失稳状态,使其回归为稳态,在这种情况下各类慢性病产生的根本条件已不复存在,各类NCD就可能缓解,甚至祛除。对各类NCD患者而言,他们更需要的是回归健康,而不是首先去对付疾病本身。
健康医学模式实施流程可简述为以“人”为中心的SIR模式:监测(Sensing)与状态有关的信息;辨识(Identifying)状态的属性;调理(Regulating)状态的现状,使机体走向“稳态”;这三个环节依次展开,并反复循环反馈,最终目的是促使人走向稳态。SIR模式是非“对抗式”的,而是以恢复“稳态”为目的,即是功能性的。其重点是“R”环节,即作用在机体自组织系统中“序参量”上的调理。俞梦孙团队近几年已聚集了一系列可作用在“序参量”上的调理项目,包括饮食、认知教育方面。
图4.慢性病控制与治疗模式图
也包括可工程化的生物反馈、红光幅照、多点同步振动、低频旋磁等设备。在对待癌症、银屑病、慢性高原病等NCD调理试用中已经取得众多令人鼓舞的效果。
(二)健康和生态医学
1.人类发展和生态危机
人是自身所在环境中的活跃因素。
人类走到19世纪中叶,培根经典著作《新工具论》所提倡的科学方法论(即科学知识和技术力量高于自然)开始催生科学与技术的联姻,由西方发明家、经济学家、政治家们设想、创造出的崭新的工业化世界被建立起来,这场革命终于将欧洲带到了更高的文明层次,欧洲人民生活在了“新世界”:他们燃烧着价格低廉且储备充足的矿物燃料,火车和其它蒸汽动力机器载着人类进入了无畏的崭新未来。
从宏观上看,工业革命使人们的幸福感、财富、生产力都提高了,这是全人类发挥自身潜能所取得的伟大成就,也成为现代国家经济繁荣的必由之路。工业革命的力量巨大,极其深刻的改变着人类的生活及其生活的环境。几乎在人们开始享受工业革命带来的果实的同时,新的环境也立刻使“生态学”这一新概念得以形成。
传统工业化以大量消耗资源、排放大量废弃物为重要特征,开启了“污染时代”:空气、水、土地被污染;二氧化碳过量排放,气候系统破坏,并最终造成了地球表面温度升高,大批生物灭绝,旱灾、洪水、暴雨和其它极端天气更频繁发生;人口疯狂增长,如今世界上共有70亿人口并仍在持续增加,由此产生的食物、能源、住房等又让全球生态系统不堪重负。这种状况在上世纪30年代至70年代到达顶峰,发达国家相继发生了以“八大公害事件”(PublieNuisance Events)为代表的环境污染事件,经济损失和社会危害惊人。由此,生态危机开始引发西方一系列反对环境污染的绿色运动,唤起专家学者反思工业文明、研究环境保护。从20世纪上世纪90年代“可持续发展”成为联合国有关发展问题一系列专题国际会议的指导思想。
不可否认,发展作为生存问题,在一定阶段具有优先性。发展中国家首先强调自身发展在一定阶段无疑是合理的,但同时也意味着发展中国家很可能会重复西方现代化的发展老路,只看到现代化果实而忽略或无法顾及其不良影响。包括中国在内的发展中国家在经济快速增长的同时,付出了沉重的环境代价,可持续发展受到资源能源短缺的严重制约。
中国科学院资源环境局局长傅伯杰先生曾在《科学》杂志发表《为中国创造蓝天》一文指出了中国经济高速发展中面临的严峻环境挑战:过去20年间,中国因环境污染和生态退化造成的损失占GDP的7%~20%。2005年,因环境污染引发的冲突达5.1万起;2007年,40%的城市生活污水直接排放;60%的大湖因矿物质和有机物污染而出现富营养化;在监测的197条河流中,半数受到硝酸氨、过锰酸盐和石油的严重污染;在监测的287个大中城市中,只有60.5%的空气质量达到环境保护部的标准。
环境对人造成的直接影响便是健康问题。医学作为人类的伟大事业,必须为人类承担起因自身活动而给自己造成的负面影响。
2.生态医学及其“模式”
生态系统是支持生命系统,是人类健康的基础。环境变化与人类健康之间的关系非常复杂,两者之间关系通常是间接的,并会随着空间和时间变化而变化。有损人类健康的大规模全球环境危害包括气候变化、平流层臭氧损耗、生物多样性损失、水文系统和淡水供应的变化、土地退化以及对食品生产系统的压力。
2007年,联合国政府间气候变迁小组(IPCC)发布的第四次评估报告称,在未来数十年内,全球气温将以每10年上升0.2°C的速率暖化;在21世纪未时,地球平均温度将比目前增加1.8°C至4°C。中高纬度地区的增温幅度尤其明显,且冬季增温明显高于夏季。全球地表平均增温现象,对每一个地区的天气系统都有一定程度的影响,而越来越多的证据显示,全球的暖化已引起许多地区的气候系统混乱、对生态系统严重冲击,并危及到人类的生存环境。如果气候变迁持续,将广泛地损害自然生态体系及人类生活结构。气候变迁对生态系统重要影响包括,对人类粮食供应、食品安全、水源、营养、空气质量等。气候变迁及其相关的环境与社会变化,也对人类健康造成影响。历史上,人类生活与生产行为对这些生态与生理环境所造成的改变,在经济利益之外,也使公共卫生产生了新的危机,如传染源转移、洁净水供给的减少与农业生态系统生产力的降低。气候变迁对世界各国公共卫生议题的冲击方面,目前至少包括4个主要维度,即热效应、极端事件、空气污染与传染性疾病。
热浪来袭所造成的额外死亡率是因为心血管、脑血管及呼吸性的病因所造成的,还会造成如热衰竭、热痉挛、热昏厥和汗疹等病症。与热压力相关的慢性健康损害,也可能现为生理功能、代谢过程和免疫系统的异常上。热浪频率和严重性的增加可直接导致发病率和死亡人数的增加,尤其是幼童、老年人、穷人、身体虚弱和其他病患。
全球暖化会增加极端气候事件(暴风雨、水灾、干旱和飓风等)的频次及严重程度,进而对人类健康造成不同层次的影响:即刻效应主要是事件发生时的大量伤亡;中期效应主要包括传染性疾病的增加;长期效应则有营养不良、过敏原滋生、心理创伤等。短期天气的强烈波动也可严重影响健康:造成中暑或体温过低,并造成心脏病和呼吸道疾病死亡率的增加。
不同气象因子的变化也会影响污染物与相关物质之间的反应,进而改变空气污染物的组成与浓度,如生物性空气污染物(如花粉)的产生与释放,或人类生产活动所产生的污染物,或由于能源需求增加而产生的空气污染物都与气象因素有复杂的互动关系。暴露于空气污染物会直接或间接造成严重的健康问题,研究显示大都市地区发生空气污染事件时,伴随着臭氧、酸性气溶胶、悬浮微粒等污染物的浓度增加,医院呼吸道相关病患就诊数也会随之增加。严重空气污染的事件发生后,能观察到老年人死亡率增高的趋势。空气污染物对于健康的影响在夏季或高温期间尤其明显,高温与空气污染的加成效应使会使其成为脑梗塞及局部缺血的重要风险因子。
人类疾病的传播与许多复杂且相互影响的因子有关,包括人口密度、人口流动特性、居住地及型态、居所屏障及空调的有无、生活习惯、可否取得安全饮用水、污水及废弃物处理系统、土地使用及灌溉系统及一般环境卫生。所有上述因子都会对疾病传播动力学造成显著影响,并在地区性或流行性的疾病传播上扮演重要角色。过去数十年间,因人口成长、都市化、土地使用及农业生产方式的改变、森林砍伐、旅游、贸易、人类及动物的活动、环境微生物的改变、公共卫生设施的损坏等人口与社会因素的变化,造成许多传染疾病(包括病媒传播疾病)出现复苏和肆虐的迹象。
在这一大背景下,医学界开始重视生态学思想,两者的结合催生了医学生态学(在我国也被称之为生态医学,在本书中不做概念区分)这一医学分支的发展。生态医学是以生态学观点为基础,研究生态环境变化对人体健康和疾病的影响的学科,与医学、生态学、天文学、地理学和环境科学等学科有密切的联系。
近半个世纪以来,人类疾病谱随着人们生产和生活方式的变化而发生了深刻的变化,可以说这些变化都与一定的环境条件有关。当今的环境已从单一的自然属性转兼具自然和人工双重属性,而且后者作用日益深刻。从生态学原理分析,任何人体以外的致病因子,尤其是致病生物都是一定环境中的成员。“自然疫源性疾病”是由一定环境中具有一定食物链的病原生物-宿主动物-媒介生物相互依存的系统,也可以说,是某特定生态系统中亚系统或密切相关的生物成份。而对慢性病的发生发展有莫大关系的不良生活方式则与人类所赖以生存的人工环境(静座式的生活方式、工作和生活压力、饮食和起居习惯等)关系密切。人类本身是大生态系统中一个子因素,是构成大生态系统的微小单元。从生态学视角来看,人类之所以患病,可认为是生态系统内外失调继而失衡的结果。
生态医学研究范围广泛,大体上可分为三个层次,宏观生态医学(以个体和群体为中心探索其与环境的关系)、微观生态医学(即以细胞为中心探讨其与环境的关系,也称医学微生态学)和分子生态学(研究细胞内生物活性分子与其分子环境之间的关系)。
宏观生态平衡的破坏对于新发传染病的促进作用虽已是世人共识,但其重要性在近年来被重新彰显。进入21世纪,环境变化的速度丝毫没有慢下来,新兴传染病反复威胁人类的健康。近年出现的令公共卫生非常棘手的“新型疾病”,SARS、疯牛症、猪流感、禽流感、瘦肉精等人畜共患病持续占据着各类媒体之显要位置,有趣的是,也有医学专家认为集约化养殖业广泛采用的抗生素策略,很可能是(可引起人类肠道菌群变化进而)造成肥胖人群增多的元凶。
2004年9月野生生物保护学会(WCS)邀请全球的健康领域专家学者出席在洛克菲勒大学举辨的国际研讨会,讨论人类、家畜及野生动物间疾病传播及扩散的问题,认为面对新的环境和健康威胁,只有采取跨国界、跨领域的合作,才有可能更有效地应对及解决这些挑战,并提出“共同环境、共同健康”(One World,One Health)的口号。
“共同健康”(One health)的概念起源于19世纪德国医师、病理学家兼政治家魏尔肖的名言,“人类医学与动物医学间没有,也不该有明显界线”(Between animal and human medicine there is no dividing line - nor should there be)。魏尔肖所强调的就是一种生态思想,即人类健康与其他动物健康及环境健康间,有着非常复杂作用及密切关系。2014年伊波拉疫情大爆发,很好的说明了当人类活动方式造成环境改变与恶化时,其他生物的消失或不健康状况会反作用于人类社会。换言之,在地球上的每一份子都各有其角色,彼此环环相扣,某一环节出现问题便会改变生态系统运作,必然影响人类的生存,这便是“共同健康”最基本想法。
同时在这次会议中也发表“曼哈顿原则”(the Manhattan Principles)宣言,呼吁个人及决策者都需要用更宽广角度来思考环境、生物多样性与人体健康间的关系,以期能在整体上更有效地解决人畜传染病及生态系统恶化的问题。“共同健康”观念特别强调,我们在关注人类健康时,不应只由医学、流行病学及公共卫生的角度去思考,而需要更进一步综合地考虑各种不同自然及人类社会因素,才能在面对21世纪人类生存的重大挑战时,更有效地维持和保护我们的健康。
在微观生态医学层面,科学杂志《Science》将2013年在微生物与人体健康的新发现选入该年的科学10大发现之一,凸显了西方医学界日益认识到生态之于人类的重要作用。人体内微生物的数量是人体细胞的十余倍,人类健康并不仅受个体遗传背景的影响,微生物在其中所起作用亦很巨大:它们维护人体健康(如胖瘦、糖尿病、胃病等),调节免疫系统(如癌症等),维持消化系统“有活力地”运转,还有助于治疗疾病。目前与人类健康相关的微生态学和分子生态学领域的研究热点包括,探索肠道为生物生态群落的稳定性;如何利用肠道菌群结构的分子标记判断宿主的健康状况,及通过改变它们与宿主之间的相互作用,来开发治疗疾病的新方法。
随着科学的发展,人们已经越来越意识到,任何的研究对象——不论在分子层面、细胞层面、组织器官层次或整体层面——都处于复杂网络之中,都有其所归属的更大生态系统,只有超越以往的线性思维,在医学还原论的基础上逐步加入系统科学和生态科学的思维,才能逐渐逼近对健康及疾病的正确认识。而医学服务的对象也必将超于患者范畴,而将整个健康人群包纳其中。
和以疾病为中心的生物医学模式明显不同,生态学理论开阔了我们医学发展模式研究的视野,打开了我们的研究思路,奠定了生态医学模式产生的科学基础。
1998年,山西中医学院陶功定教授提出“大生态医学模式论”,他在参与编著的《大生态医学模式论——医学未来发展战略之哲学和伦理论证》中指出:如果我们接受大生态医学模式的思想,并把它视为超越既往生物医学模式和生物-心理-社会医学模式的新的医学模式,并不意味着可以将前者与后者对立或割裂开来。事实上,大生态医学模式是对既往两种模式的包容和升华。
其后,刘典恩教授对生态医学模式进行持续的关注与探讨,连续在《医学与哲学》期刊上发表了《生态医学模式:后SARS时代的选择》(2003:11)、《科学发展观与生态医学模式》(2007:7)和《生态医学模式及其主要特征探析》(2013:1)、《面对生态危机的医学向何处去——生态医学模式建立的现实依据》(2014:2)一系列论文,从不同角度为生态医学模式的构建做出了相应论证。
如上所述,生态医学是研究人体生命、健康与疾病现象及其本质,以及与其各种内外环境相互关系的规律性,从而利用相应的资源和手段,达到维护和增进人们的健康,从而提高人们生命质量的一门学科。故所谓的生态医学模式则是以生态医学的研究成果为基础,遵循生态医学所揭示的人类生命、健康、疾病的本质及其与各种环境相互关系的规律性,经抽象加工而建立起来的对医学的理论认识框架或思想体系。
生态医学模式是生物-心理-社会-生态医学模式的简称,较之以往的医学模式其拓展了生态这一维度。其中生态指的是人类生存的自然环境和社会环境。生态医学模式认为人的疾病与健康受生物因素、心理因素、社会因素与生态因素的综合影响,其中涵盖了自然环境和社会环境两者对疾病与健康的影响。其核心思想是人的健康不仅包含身体、精神和社会方面的完好状态,而且包括人类与生态环境的和谐发展。
生态医学模式在生态维度上对生物-心理-社会医学模式进行了补充、完善、丰富和发展。
3.中医与生态医学
传统中国医学是建立在观察的基础上,将人体在正常生理或病理下的外在表现,透过观察将现象归类而得出的一个逻辑合理的推论经验医学,可以说是一种哲学思维模式的医学,与西方医学唯物论的发展过程大相径庭,不过正因为中国传统医学注重观察的特点,而发展出自己独立的特色。
生态医学中,致病性生态因子包括生物性的和非生物性的。生物性的致病因子诸如:细菌、病毒等病原微生物以及寄生虫等,非生物性的致病因子诸如,日月星辰、四季气候、地域环境、昼夜寒温及社会文化因素等子。
西医注重生物性生态因子致病,揭示了病原微生物致病的一般规律,而使人类认识与治疗疾病的方法发生了深刻的变化,是西医学的“微观优势”和“还原优势”的具体体现。西方源流的生态医学虽然也强调整体论,但依旧带有还原论、微观论的气质。
中医具有明显的生态学思维,强调其中的非生物性生态因子致病。
在《黄帝内经》这本两千多年前的著作里,可以发现传统中医学以“天人合一”的整体观出发,将人融入整个自然界、生活环境、和家庭社会中而成为一个整体,认为人是一个“小宇宙”,人之外则是“大宇宙”,小宇宙的一切都会受到大宇宙的影响而发生变化,不论所处的生活环境、社会地位,甚至是四时节气气候都会影响一个人的生理和心理的活动,进而影响到健康,所以在不同的气候季节里有不同的养生方法,可以增进人体的健康。
中医的六淫致病理论以六种气候征象比附疾病原因,对应于生态学中的非生物因素。在病理上,《黄帝内经》明确地说明了四时所感风寒暑湿之邪可潜伏于体内,不即刻发病,过一季后方发病。后世发展的许多“伏气”理论都以此为据,揭示了“正虚邪微”的发病规律。中医重点从环境气候变化(六气)出发,结合人体的自身健康状况(正气)去阐发致病的一般规律。
在疾病发生的时空关系上,中医认为不同时间对应不同地区,时空不同自然患病各异,这是中医学自古以来认识疾病的方法。六淫致病理论的本质就是五运六气学说,创造性地解释了疾病的时空规律。例如《素问•异法方宜论》对五方地域特点与发病之间的联系进行了细致分析。
《素问•阴阳应象大论》说“春在志为怒,夏在志为喜,长夏在志为思,秋在志为忧,冬在志为恐”,古人观察到在不同的季节里,人的情志活动也会随着季节的变化而变迁,不适当的情志活动就会导致人身体的病变。临床上也可以观察到许多疾病是跟病人的情志活动有关,而且好发在某些季节,例如精神科常见的“躁郁症”,这在中国古代俗称“桃花癫”,属中医癫狂病范畴,桃花癫这个名称除了说明病人病发时可能对异性来者不拒,甚至性需求增加之外,另外桃花是在春天的季节盛开,所以这个病是好发在春季。
某种程度上,“天人合一”哲学思想是生态医学模式的历史渊源。“天人合一”的基本思想就是人与自然的统一,它是中国传统文化的核心内容,也是中国人最基础的信仰。“天人合一”思想蕴含着丰富的生态伦理思想,为当前的生态危机提供独特的伦理视角,也为生态医学模式的产生提供历史理论基础的渊源。其基本内涵是:人为天地所生,是自然界的一部分;自然界有普遍的规律,人作为自然界的一部分也应遵循这个规律;人类的道德法则与自然规律一致,具有先验的神圣的真理性;人应该遵循以天赋的善良本性自居的法则,不断提升道德修养。
4.生态医学模式的评价
系统论是生态医学模式的根基和优势所在。系统论认为有机体是具有高度自主性的活动系统,同时又是一个开放系统,并和环境组成一个大系统。它主要解释了事物整体及其组成部分间的关系,以及这些组成部分在整体中的相互联系、相互作用和相互制约的关系,可以说系统论对医学还原论的补充与消解。
实际上,生物心理社会医学模式所依据的方法论基础就是系统论,但它并不完整,即仅从病因上认识到疾病不只有生物因素,还有心理和社会因素,但未从更深层次上去把握影响健康和疾病多重因素及其规律。
生态医学模式把健康与疾病放在“大生态系统”背景下去考察,认为人是“大生态”系统下的一个子系统,人这个子系统要与“大生态”系统下的复杂的、多层的子系统相互制约并相互联系和作用。而人这个子系统的健康和疾病则取决于“大生态系统”的动态平衡及与各层次和各子系统的相互作用以及人体与外界自然环境和社会环境的相互作用。
但正因为生态医学涉及面极大,反而也给生态医学模式是否能够成为一种真正指导医学发展的模式投下阴影。
生态只是影响生命和健康的因素之一,而非全部;生态有其明确的范围,不能无限扩大。杜治政在肯定生物医学模式积极意义的同时,也中肯的指出作为一种医学模式其不足之处:“我们不能因为要强调某事物的重要性而将属于其他范畴的东西都包括进来。无所不包的定义和概念,等于没有定义和概念。“生态医学是在生物圈内研究人的生命、健康与疾病问题,它的价值观基础是生态自然观。生态自然观是对现代生态危机进行反思的结果,它的核心是强调人与自然的协调,关注人类生态系统的发展......我们似乎只能将生态作为影响生命和健康的一种因素而非全部因素来理解;我们似乎也不能将现有医学的各学科都纳入生态医学的范围,将整个医学变成或概括为生态医学。
杜治政进一步指出:“从医学衍变的历史过程看,生态医学只是从生态学的角度认识生命和健康的一个方面,它不是医学的全部,就医学模式的特定内容而言,它本身不能成一种医学模式,它不可能成为指导整个医学的一种独立医学思想......从实践上来看,生态医学也不能取代生物心理社会医学模式。”
此外,从生态医学的研究对象有二:一是微观生态研究,如肠道菌群与疾病的关系,如肿瘤细胞生长过程中周边微环境的作用,如治疗药物所造成的微环境改变等;二是人类赖以生存整体生态环境健康问题,如现代农业过度使用化肥和杀虫剂、制造业所造成的土、水和空气污染以及环境荷尔蒙等问题。从生态医学的研究目的看,它是要去阐明人类活动对人类的健康是如何造成反作用的(生成新疾病和损害健康),从其当前主流的研究方法上看依旧沿袭了归因/溯因分析的方法(从细胞水平、分子水平和基因易感性)来解释宏观/微观生态对人类健康的影响。总体上,现阶段的生态医学是防御性质的,即提醒人们在进行实践活动的过程中必须注意什么,尽量规避什么。我们可以这样说,当前的生态医学尚处于其发展的初级阶段甚或萌芽阶段;“主动的”,“积极的”的高级阶段之生态医学才能达到人与生态和谐共处,到那时才能从避免新疾病产生和健康损害转变到维护和促进健康的目标上来。
(三)从系统生物学的兴起看医学发展
1.系统生物学的兴起
同过去相比,生物医学的成就斐然。以引领生物医学发展的美国为例,根据美国疾病控制中心2014年的数据显示,心脏疾病的病死率已从1950年的万分之58.88,降低到2011年的万分之17.37。但同时,生物医学在其他疾病,尤其是慢性病中取得的进步则相对缓慢。在癌症治疗领域,自1971年美国总统尼克松宣称向癌症宣战(War Against Cancer)以来,在已经超过四十年的时间中,许多昂贵的精密仪器与新型药物陆续上市,但因癌症死亡的人数仅从1950年的万分之19.39降低到2011年的万分之16.90(图5)。
在其他慢性疾病领域,生物医学在1980年后所取得的进展亦很缓慢。另一方面,近半个世纪以来,美国在健康方面的支出总额从1960年的274亿美元增加到2011年的27007亿美元持续,增加约100倍,其在GDP中的占比从1960年的5.21%升高至2011年的17.91%(图6)。生物医学发展的速度与巨额投入的情况两相对照,说明尽管生物医学仍在发展,但瓶颈已现。
图5.美国几类疾病病死率变化趋势
(1950-2011年)
图6.美国国家卫生支出占GDP比例的变化趋势
(1960-2011年)
有意思的是,本世纪之初生物学领域取得的重大突破(完成的人类基因组项目)却为下一场医学革命开启了大门。
人类基因组的破译,加上高通量技术(如DNA阵列芯片)的发展,导致科学家面临前所未有的挑战,即必须回答这些基因究竟是如何共同作用而产生出(具有系统宽度的)生物行为之问题。
这便是系统生物学要回答的问题。人类基因组包含3-3.5万个基因,其负责编码人体约1000亿个细胞。生物信息的丰富程度不仅在于基因本身,更在于基因及其产物间的相互作用。基因编码信使RNA,信使RNA编码蛋白质,在其他多元功能中,蛋白质作为催化剂或第二信使。在每一层级水平都发生“修饰”(如选择性剪切)过程,在每一层级水平(如转录)都有成千上万的分子间的相互作用参与复杂的调控网络。生物体的种种生命现象(包括健康与疾病)正是这些巨量分子共同作用后“涌现”(Emergence)出的表观特性。进入21世纪以来,诞生的各种“组学”(基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学)及高通量生物医学技术的迅猛发展所产生的海量数据,为系统生物学的兴起奠定了数据基础。系统生物学的理论源头是诺伯特•维纳(Norbert Weiner)的“控制论”(Cybernetics)及冯•贝朗塔菲的“一般系统理论”(General System Theory)。此外,复杂网络理论、混沌理论及计算机科学、数学等学科的不断进步也使系统生物学的学科发展成为可能。
整体观和系统观是系统生物学的精髓,即除了研究生物体内单个孤立成分的性质,我们还必须关注细胞或生物体的结构和动力学,还要考虑单个生物成分之间的相互作用。之前从不同的“病因单元”(如遗传变异)角度去理解个体表观就显得过分简单,尤其对于癌症、哮喘及动脉硬化等复杂疾病,鼓励的病因单元无法很好解释——某一时刻,当我们将研究的“放大镜”聚焦到生物系统中的一些组件时,整个系统的特性和行为会被遮蔽,即在获得关于一棵树的知识却失去了整片森林。
生命状态的明显特点在于动态性,在分子和细胞层次上,生物网络的动态性(比如分子浓度和酶活性都受其他分子底物的影响而不断变化)是生命现象得以涌现的基础,网络是一个互动和动态的网络,其中的单个分子之性质取决于它与其他分子的关系及其他分子的活动。情景性(Context)、时间和空间三因素是系统科学的关键。因此,系统生物学家不断使用诸如微分方程、扩散函数、计算机模型和高通量工具以便在能够同时处理两个或更多的角色。这种方法与传统的医学方法之区别在于,后者的重心在于阐明疾病过程中某一“组件”之“瞬时”属性。故在生物医学模式中,数据(如血清葡萄糖水平或血压)获取的过程,也就是时间、空间或情景信息丢失的过程。系统生物学家认为,这些未采纳的信息恰恰是那些有助于人们更好地理解机体系统性和动态行为的信息。
系统生物学的另一个重要观念是“鲁棒性/稳健性”(Robustness),这种稳健性对于自然系统维持存在及生物体的生存和繁殖都是必备的。系统生物学中的“稳定性”不同于临床医学中所说的“稳定”,医学实践中常将稳定视为可通过各种参考值范围规定的“实体”,而系统生物学领域的稳定是动态的,其形式有“内稳态”、“双稳态”、“共时态/共振”(Oscillatory)或混沌等,它是系统的“行为”,而非系统的恒定状态。系统生物学中的稳定行为比通常所谓的机体稳态有更深刻的意涵。
生物医学模式的临床医学和系统生物学存在脱节,这很大程度上源于两者之间不同的世界观,前者仅关注局部和部分,后者着眼于互动和系统。在对系统水平理解问题至关重要的参数,如时间性、空间性、情景性、鲁棒性等在现有的医学系统中没有相关的等价物,亦没有给予相应的重视,将这些概念融入医学,也许能够帮助其打破现有医学的瓶颈。
系统生物学可以通过发现个体的生化特异性与基因独特性而开启个体化之门。个体化医疗体现了从以疾病为中心的生物医学模式相以病“人为中心”诊治模式之转化。个体化医疗与患者互动较强,重视病人的过往的生命经历,也有助于将患者从医疗机构解放出来而回归过去家庭医师模式,从而患者能够获得更多的关怀与沟通。
系统生物学从系统角度重视环境因素对健康的影响,并能提供治疗的另一种视角。例如污染物、辐射与病菌等产生的自由基造成细胞氧化与还原态失衡,氧化压力(Oxidative Stress)促使细胞功能失常与老化,这类状况可用抗氧化物进行预防与治疗。不过,在生物医学模式思维中,抗氧化物属“保健品”或“善食补充品”而非药物,故不被重视。事实上,饮食亦为环境因子之一,它是多种慢性病的成因,同时也应当治疗慢性病不可或缺的一环。此外激素、神经递质、免疫及生物转化(Biotransformational)功能等方面的失衡也都是系统生物学在医学领域的关注重点。
在微生态医学领域,近年来提出的“宏基因组”(Metagenome)概念——指如土壤、水源等环境中所有微生物的基因组总和——为一些疾病的发生及健康维护也提供了新思路。具体到与人体共生的微生物领域,已知这类微生物多达1000多种,其细胞数量是人体细胞的10倍,基因数量更是人体基因数的50-100倍,这些微生物的基因被称作“微生物组”(Microbiome)。人类基因组与体内微生物组共同影响人体的免疫、营养和代谢过程。人之健康状况发生变化,则体内的共生微生物组成也会发生变化;反之,共生微生物组成的变化亦会导致人之健康状况发生改变。也就是说,人体的共生微生物,尤其是肠道菌群的组成可忠实而精细的反映人体健康状况。例如,肠粘膜的慢性炎症会造成其渗透力增加,原来被排拒在血液循环外的抗原或有害物质等大分子得以进入血液循环,进而激发过敏反应和其它免疫疾病。鉴于微生物基因组的特殊性,预期新一代高通量测序技术将会在肠道元基因组的研究中发挥突出的作用,进而帮助人们找到重建肠道微生物平衡和重建肠壁完整性的方法。
在医学检测领域,系统生物学通过代谢组学的发展,正在为临床提供一种新型的检测方法。以往的疾病诊断,主要集中在检测与疾病相关的系统的生物标志物,但代谢组学分析是从宏观上分析机体整体的代谢物组变化。生命的物质代谢是一个生生不息的过程,任何病理生理过程都会影响体内物质新陈代谢的进程,继而使体液中代谢物质发生一系列的变化,因此可通过(代谢物主要汇聚循环的场所)血液和尿液等生物体液中的代谢物和蛋白质的组成谱,判断人体健康状况。目前,代谢组学在循环系统疾病、消化系统疾病、泌尿系统疾病、内分泌系统疾病、肿瘤等领域的诊断上已经有一定的突破。事实上,代谢组学的应用广泛,在健康生活方式领域,也可用于监测人体在不同运动和生理条件下的代谢状况,用以对生活和行为方式作出指导。
在预防医学领域,以人群网络为研究对象的系统学方法,为疾病传播模式的探索和健康促进方法的优化也提供了很好的工具。例如刘易斯(Lewis F)等人采用“种系动力学”(Phylodynamics)对HIV传播过程进行的了研究发现,在HIV传播多次中,存在由十个或更多的个体所构成的较大集群(Clusters),其中1/4的个体会在感染HIV病毒的几个月后再将HIV传播给他人。也就是说,这部分个体是艾滋病传播的关键节点,且集群内病毒的快速传播可能导致耐药菌株的播散。基于社交网络基础上的种系动力学方法对于人们了解艾滋病毒传播动力学很有价值。利用同样的方法,美国国立卫生研究院NIH的项目人员开发出采用BED-IgG为生物标记物的数学模型,以估算个体在何时感染HIV病毒。这对艾滋病预防的意义在于,若能以感染时间而非诊断日期为参数进行预防,则会有效的将预防工作时间窗口前移。
在社会和群体层面展开的网络研究,其最大价值在于它可以告诉人们关于疾病传播过程中更多的重要信息(如传播的关键节点、那些互动模式是关键的、传播压力和微生物的适应和变异等),由此可指导疾病控制过程如何采取有效的干预手段。同样的,亦可反其道而行之,即类似的研究也可帮助探索健康信息传播和健康教育更有效的实施方式。
复杂系统物理学家艾伯特·拉斯洛·巴拉巴西(Albert Laszlo Barabasi)在其著作《链接》(Linked)一书中强调,脑中任何量神经元都有通路,世界任何两个公司都有联系,体内的任何两种化学物质之间都有关联。任何事情都可被纳入高度互联(Interconnected)的生命之网。作为健康事业的从业者,我们应该找到有效的网络分析方法和工具,要重视“联接”(Connections)在健康中的重要性,不论在细胞水平还是人口水平都是如此。
总体上,系统生物学是在以还原论为纲的经典科学走向以整体论为基础的“大科学”时代背景下,发展出的以研究生命现象复杂性为目的的科学,其研究方法是还原论和整体论相结合、科学定量分析和哲学思辨的定性判断相结合之方法,强调揭示客观事物变化的过程及其单元间的关系。其发展有赖于各种学科的交互推动,并预示着未来医学发展的一种方向。
2.从系统生物学看中医
系统科学与中医理论有着共同的哲学基础。中医学的整体观从本质上具有系统科学思想,整体观(强调人与自然的联系、人体是一个有机整体、各脏腑间在生理和病理状态下相互关联)和辨证论治(有“同病异治”及“异病同治”等思想)是中医的两大特点,中医重视“共性”和“个性”,具有动态思维;实践上,中医也将人体视为系统,通过改变系统的输入和输出来调节系统的状态。我们可以将中医称作传统的“系统医学”或“前系统医学”。长期以来,由于缺乏适当的研究工具,中医的精华一直没有用科学的语言加以诠释,以至于建立在中国传统文化基础上中医在当代面临着巨大的质疑。系统生物学的发展恰好为中医药研究提供了一种可借鉴的方法学和技术工具,换句话说,若提倡“中西医结合”,只有在系统层面上深入研究和应用,中医药的特色才能更为合理地得到继承、阐释与发扬。
中医治病采用复方,有些复方包含多达50种草药,涉及上千种化合物,中药成分的复杂性决定了其作用靶点的多样性,在人体或动物模型中发挥效应的机理也是复杂多样的。以往,采用建立在还原论基础上的传统生物医学研究方法,仅能孤立地识别药物的个别靶点,这是制约中医药发展和中医中药国际化的瓶颈问题。而采用系统生物学的手段,在立体网络中研究各种可能涉及的靶点和作用通路,能更加全面地解释中药的作用机理。刘昌孝院士认为,系统生物学的代谢组学的研究对象涉及所有对机体健康影响的因素,基因、环境、营养、药物和时间等因素最终通过代谢组对表达施加影响,即代谢组学具有明显的整体反应性的特点。这一特点与中医治疗疾病的整体观念十分吻合。应用代谢组学方法研究中药的作用物质基础、作用机制,甚至安全性都是值得探索,也是中药现代化研究的重要思路,有利于提高我国中药研究水平。
系统生物学的兴起给中医研究带来希望,也将有助于揭示中医学整体观和辨证论治思想的科学内涵。尽管尚处于初创阶段的系统生物学发展势头迅猛,但其发展距离临床上的全面应用仍然遥远,所谓的“系统医学”尚未成型,系统生物学对当下的意义在于指明了揭示生命本质、防治疾病的必由之路。系统生物学是东西方医学沟通的桥梁,也许有一天两者会出现融合。荷兰系统生物学家罗伯特·魏普特(Robert Verpoorte)曾预言说,如果有一种技术可以使中医药有所突破,那就是系统生物学。
必须注意的是,在中医现代化的道路上,不能割裂中药研究开发与中医行医的基础理论。中国中医研究院已退休研究员,前中医古籍出版社社长傅景华认为,中医不仅指一种医疗体系,也是一种哲学和治疗艺术,中医是中华文化的重要组成部分,将其中的文化内涵剥离,则中医就成了无本之木。
在我国“中西医并存”,“中西医并重”的历史条件下,产生了三支医学(中医、西医和中西医结合)队伍并存的局面。汲取中西医二者之长,优势互补,代表了新医学发展的方向。我国科学家钱学森曾指出,“世纪医学发展的方向是中医,在继承的基础上,结合现代科学技术,开创祖国医学的美好明天。”
对于中医药的现状,知名中医编辑单书健先生和香港中文大学中医中药研究所的梁秉中医生则认为,在中医药取得新发展或“改革”之前,西医和中医应当谦和共处。作为西医若能放下与中医专业殊不对称的优越感,既可继续使用熟悉的西医和西药,同时认清自己业内的缺陷,寻求中医中药补足,便能进一步发挥医者的责任……在一切都将专科的今天,若所有人都能接受中医中药成为一门专科,使其可以为需求者提供专门服务,那么很多问题(如中医的地位、权限、教育需求等)都能立刻解决。
2016年12月6日,国务院新闻办发表《中国的中医药》白皮书,书中强调,“坚持中西医并重,把中医药与西医药摆在同等重要的位置;坚持中医与西医相互取长补短、发挥各自优势;坚持继承与创新的辩证统一,既保持特色优势又积极利用现代科学技术;坚持统筹兼顾,推进中医药全面协调可持续发展;坚持政府扶持、各方参与,共同促进中医药事业发展。”这对我国中医药学的继承与发展、对新医学方向的探索具有重要的指导作用。
21世纪医学发展的主旋律是倡导医学科学与人文科学的融合;医学突破性的进展仍有赖于生物医学为先导的多学科交叉与融合;但同时医学研究也必须重视有关复杂系统的研究;多学科交叉基础上的中、西医融合将在21世纪得到很大的发展。基于线性思维和还原分析的现代医学无法阐明复杂生命系统的整体行为特征和系统活动规律。
未来医学的发展趋势是秉持开放的大健康观,以全方位立体化的最新医学模式为指导,以重心前移注重全生命历程为战略,以多层次系统整合为手段,从以疾病或病人为中心的单向研究转变到以健康为中心,遗传-环境-机能相统一的全方位全过程的综合性研究及实践。