结构信息医学

董福田

（1.苏州致和结构医药科技有限公司 江苏 苏州 215123；2 南京师范大学地理科学学院 江苏 南京 210046）

1.医学与医学模式

1.1 西医模式

西方医学早期也是遵循思辨的方法，后来受启蒙思想家培根的影响，主要依靠科学实验，以解剖生理学、生化与分子学和临床试验等基础研究手段，通过分割还原理论分析疾病的物质本质，逐渐形成以生物科学为基础的生物医学模式[1]。

在健康与疾病的认识上，西医更关注疾病，关注病变的结构物质，并将其从结构环境包括内在功能系统和外在社会环境中剥离。在西医模式下，疾病与健康的划分常常使用人体检测的理化指标来衡量，以疾病定义健康，没有症状和体征，没有生理机能失调就是健康，即未病为健康。

在诊断与治疗方法上，西医力图把复杂的生命本质归纳到局部的物质结构中，将病症分开认定，分析具体结构的改变，制定理化指标，并将其作为病理诊断的金标准，机械化地为临床诊断和治疗提供依据。这种还原论的方法导致了西医以疾病为中心、以药物为导向的对抗性治疗方式，利用化学药物、手术、射线等手段，从局部物质结构的层面上直接损有余补不足，比如H2受体拮抗药治疗胃酸过多、激素替代治疗等。这种疗法起效快，可以迅速恢复机体的平衡，在一些急性病、外科疾病和感染性疾病治疗上卓有成效。

然而，西医缺乏对机体的整体性认识，上述治疗方式只能暂时性解决局部结构的问题，长期使用会对机体其他结构产生不良影响，破坏机体的平衡。事实上，从2010年起，世界上有三分之一的疾病都是药源性疾病，这些疾病都是由药物不可避免的副作用引起[2]。并且，西医对于致病因素复杂、多因素影响的慢性退行性疾病比如心脑血管病、多发性硬化、老年性痴呆等收效甚微，难以遏制其日渐高涨的发病率和致死率。

因此，随着这些慢性病的日益严重，人们开始转变对疾病的认识，在生物医学模式基础上发展“生物-心理-社会”医学模式，综合考虑生物因素、心理因素和社会因素对人体健康的影响。

1.2 中医模式

中医学则主要遵循古代哲学的思辨方法，即从复杂的整体环境和功能现象中寻找规律联系，是建立在天人、藏象、心神三大系统基础上的具有复杂有序和高适应性的科学知识系统。中医把生命作为一个整体，将人与社会、心理、环境统一起来，以辨证论治为核心，反映自然界和人，健康与疾病的客观规律。这一点与西医的生物-心理-社会医学模式具有一定的相似之处。

在健康与疾病的认识上，中医的健康讲究的是在主客观环境中机体阴阳相对平衡、协调有序的状态，即功能系统的平衡[4]。当这种平衡被打破，人体的有序和稳态受到干扰和破坏，即人体的功能系统失衡，就会出现疾病。

在诊断与治疗的问题上，中医是辨证论治。中医辨证中的“证”，其内容既包括了疾病的现象——症状和体征，同时也包括了病因、病位、病变的性质和疾病的发展趋势和预后。中医通过问诊大量的功能系统信息来诊断疾病的性质，然后通过药物、针灸、按摩等方法调动机体的功能系统，从整体上，损其有余，补其不足，扶正祛邪，重新恢复机体的稳态。中医疗法起效慢，但疗效稳定，并且减少了替代方法或拮抗药使用的毒副作用，在疾病防治、养生康复等方面颇有成效。

然而，对于功能系统之间及其内在的科学规律，中医的理论阐述比较模糊，思辨性强而论证弱。同时，疾病的诊断大多依据病人主诉或者医生的观察，主观因素大，难以形成客观标准化的科学依据。

总而言之，不论是西医还是中医，都为人类疾病的治疗、健康的维护和生命的繁衍做出了巨大的贡献。西医更注重微观的结构平衡，中医更注重宏观的功能系统平衡，两者目的都是在不同层面上纠正机体的失衡状态。但是这两者在疾病与健康的认识论与方法论上又截然不同，为了让这两种医学模式取长补短，我们需要用更包容的视角和理论将两者融为一体，为人类的健康做出更卓越的贡献。

2.结构与结构系统

2.1 物质、能量、信息统一于结构

宇宙大爆炸后出现正负电荷，两者相互作用形成简单结构的物质氢，然后结构之间的相互作用又形成更为复杂的结构，最终形成宏观物质，包括整个生物界，因此宇宙万物都统一于结构。构成宇宙万物的物质、能量、信息也统一于结构。首先，不同的结构构成了不同的物质，物质是具体的结构，是实现功能的基础，生命系统的结构与功能相配合，有什么样的具体结构就有什么样的具体功能，具体结构的改变也自然会影响相应系统的具体功能；其次，能量是结构相互联系的内在动力，结构之间相互作用的键能，是相对抽象的结构，表明了结构的稳定性；最后，结构之间的关系与秩序是信息，信息是三者之中最抽象的结构，对物质和能量起着结合和控制作用，反映了结构的内在规律和本质，比如生物的本质就是由其抽象结构——基因所决定。因此，结构是物质、能量与信息的统一，即具体结构与抽象结构的统一。

2.2 结构系统融合西医与中医

生物是一个有机系统，本质上是一个由抽象结构所主导的有机结构系统。结构系统是由若干要素之间的相对稳定的联系方式、组织秩序及其时空关系所构成的具有某种功能的有机结构整体。任何要素本身也同样是一个结构系统，是构成原系统的子系统，子系统又必然由次子系统所构成……生物的结构系统就是由不同层次的结构子系统构成，比如免疫系统、肠胃系统等，而生物自身又是更大结构系统的子系统，比如生物是自然界这个更大结构系统的子系统，在与自然界不停地进行物质、能量和信息交换中保持自身的存在和繁衍。

DNA 作为生物的遗传物质，储存着生命活动过程中的全部信息，包括生长、发育、衰老和死亡。美国罗杰·威廉姆斯博士在生化个体化理论中表明，人体生化组成的差异来源于基因和基因表达的不同，即源于基因表达的分子空间结构的差异。诺贝尔生理学奖获得者利根进川博士表明，除了外伤，一切疾病都与基因有关。疾病产生的原因主要包括两个方面：一是构成身体的结构受到结构环境的破坏或者改变；二是基因不恰当表达，造成结构失衡的根本原因是抽象结构的改变，也就是基因表达的改变，如不正常的组蛋白乙酰化、甲基化，不正常的基因甲基化等。如果是具体结构发生了变化，只要与该结构相关的基因能够正常表达，则机体的新陈代谢会让已发生病变的结构逐渐被正常结构所替换，机体就可以重新回到健康状态。因此，生物健康的核心在于基因和基因的表达。

西医研究具体结构变化，以病为模型，以模型来治病，偏重于结构系统中局部组织和功能的研究，可以借助仪器检测，深入到具体的、微观的物质结构，注重和强调具体的人体物质结构和形态的存在形式，如解剖学、分子生物学、细胞学、组织胚胎学等。这些学科都是以实验的方式，从不同的角度对结构系统中的具体结构进行研究和观察，但在抽象思维上不足，忽略了机体作为结构系统的整体性。因而在认识和实践上就容易产生局限性，主要对具体的结构进行直接干预，通过用药物来改变和影响机体的局部结构来达到新的平衡，包括对于基因的研究，也倾向于直接改变基因或基因的表达。中医学以人为模型，是在以整体论为主导的思想指导下，研究机体各器官的功能以及功能之间的相互关系和作用。中医没有检测具体的物质结构，而是通过功能的表现、外在的信息等来诊断疾病。但是功能是由结构决定的，功能系统的本质是结构系统，功能子系统之间的相生相克，本质上是结构子系统之间的相互促进和相互制约。中医通过调理机体的功能秩序、强弱，达到整体的平衡，其本质是恢复结构系统的动态平衡，但由于缺乏对具体机体结构的深入认识，也具有很大的局限性。西医主要是以微观结构为视角建立了疾病模型，中医则以宏观功能为视角建立了生命模型。西医的微观结构为中医的“证”找到了物质基础，即中医的“证”都有基因表达的物质支撑，也就是结构支撑，本质都是微观的结构失衡。在结构系统之中，基于这种微观和宏观、局部和整体、具体和抽象的统一，可以利用局部、微观的具体结构，通过机体对具体结构的识别，把具体结构转化为抽象的结构信息，激发整体、宏观的机体所具有的自适应、自组织功能来调整基因或基因的表达，重新达到结构系统的平衡。

结构系统作为系统，具有整体性、开放性、稳定性、自组织等基本特征。相对于环境而言，系统是封闭性和开放性的统一，结构系统内结构之间的相互作用是以结构与环境的相互作用为前提，以结构的外部环境为条件的。同样，结构系统的进化依赖于外部结构。基因表达随外部结构变化发生适当改变和调整是生物适应环境、维持生存、保持自身健康的基本功能，如果缺乏这种功能，一般都会被淘汰。人体本身的结构系统就拥有这种强大的自我调整、维持健康的机能，结构信息医学就是通过具体结构的结构信息来调动和调节结构系统中包括基因、分子、细胞、组织器官等不同层次的子系统所构成的相对复杂、高度秩序、自主调控的作用机制，从而恢复机体的结构平衡，达到防治疾病的目的，既融合了西医的以具体结构和功能为研究对象的理论，又融合了中医的通过调节机体自身来恢复平衡的理论。

3.结构信息医学

结构系统的自适应、自组织能力主要体现于系统在外部环境刺激条件下的维稳。机体的结构系统，通过信息的传递、处理，进行自我调整、自我组织，不断克服结构系统的不确定性，使其保持动态平衡。

以免疫系统为例，任何外部结构进入人体后，都会被免疫系统识别和评估。如当细菌或者病毒进入人体后，免疫细胞与外来结构相互作用，识别其结构信息，然后根据结构信息的不同，分泌出不同的细胞因子将信息传递到B 淋巴细胞，调节B 细胞的基因表达合成IgG 抗体，与抗原结构结合形成复合物，最终被巨噬细胞清除，从而抵御外物入侵。当寄生虫类病原体入侵时，免疫细胞与外来结构相互作用，识别的结构信息使B 细胞活化，调节基因表达合成IgE 抗体，这类抗体与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合，使其释放出有毒性作用的颗粒蛋白等物质，导致寄生虫死亡。

在这个免疫应答过程中，被识别的结构决定了机体的具体反馈作用。通过与结构的相互作用，将具体结构转化为抽象结构——结构信息，机体根据结构信息的识别，调动免疫系统中的多个细胞协同作用，调控基因表达，释放出不同的活性物质对外物进行适应性的作用，实现新的稳定和谐的结构系统。同时，免疫系统与其他系统相互作用，进行物质、能量和信息交换，实现结构系统中不同子系统之间的协同。由此可见，机体的结构系统存在着结构信息识别和自我调控，能够恢复结构系统的平衡，甚至和外部结构建立新结构的平衡机制。

结构信息医学是从结构系统的角度认识生命，在充分融合西医和中医理论体系的基础上，通过让机体识别具体结构的信息，利用机体结构系统的自适应、自组织等功能，恢复结构系统中具体结构和抽象结构的动态平衡，达到防治疾病的目的。

4.总结与展望

随着人口老龄化，人类平均期望寿命延长，慢性退行性疾病的发病率与致死率逐渐升高，人们对健康的需求日益增长，现有的医学模式已不能满足人们对医疗卫生服务的需要。

结构信息医学是从结构层面来认识机体健康状态和疾病表现，在结构系统层面将机体的认识统一起来，现有分门别类的疾病在结构系统的层面都是相互联系的，甚至是同一个结构系统的子系统失衡后的不同表现，因此诊断和治疗也变得非常简单，在生物信息系统的参与、整合和调控下，治疗高效而彻底。

生命体不可能脱离环境独立存在，外在结构环境通过结构即物质、能量和信息与机体的结构系统相互作用，每个个体都是基因和环境共同作用所得到的独特结构系统。结构信息医学强调生物内结构系统，以及其与外在结构环境的动态平衡，正是这种动态平衡演绎着生命的过程。除了恢复机体自身结构系统的动态平衡，增加机体的抵抗力，结构信息医学侧重于共生和共进。共生是指机体不再一味抵抗和防御外在结构，而是将外在结构信息不断内化，通过生物机体本身的自适应、自组织等功能实现生物机体的结构系统与外在结构的平衡，化敌为友，甚至为我所用。共进是指生物机体的结构系统通过结构信息获得其他生物机体中有利于生物健康、生存和繁衍的结构特性。