自然疗养因子的作用机制研究进展

徐莉 张星 肖振 蔡文泳 王茜 张鹏飞

自然疗养因子的基础理论研究已有100多年的历史[1]；近半个多世纪以来，随着医学模式的转变，世界上许多国家日益重视利用本国资源，成立了相应的学术组织和研究机构；如美国、加拿大、英国等国家和香港地区成立了以自然医学命名的学院、研究所、学会，及自然疗法诊疗所积极研究和推广应用园艺疗法、森林疗法，美国已有300多家大医院设园艺疗法部，美国大的森林公园开辟医疗保健森林区[2]。我国的一些地区南京、青岛也组建自然医学学会，广州祈福医院建成了自然疗法医院、生态环境医院[2]。近年来，随着人们对大自然生态环境的保护和认识不断深入，对一些疗养因子的作用机制和作用研究又有新的进展。

1 自然疗养因子的内涵

我国自然疗养因子所涵盖的内容丰富[2]，包括：日光、空气、气候、海湖江河、矿泉、治疗用泥、森林、草原、花卉、湿地、景观，其生物学效应及形成复杂。所以要了解自然疗养因子，首先要了解人与自然，自然疗养因子与疗养学、中医整体观的关系。

1.1 自然与人类 我国古代思想家认为[1]：大自然(包括人类)是一个生命世界；人们都体验到并颂扬“人与大自然的和谐”，中华传统文化、哲学及医学关于“天人相应”“天人合一”的思想对疗养学有极重要的指导意义[3]。美国物理学家Robert H.Dicke、英国天文学家Braden Carter进一步扩展为“天人观”[2]。后来英国物理学家、数学家斯蒂芬·霍金经过研究和探索，揭示了宇宙是生命和万物的起源[4]。我国科学家钱学森教授的研究也证实[5]，人与自然环境发展维持着动态平衡，自然界是人类生命的源泉，人类的产生和进化与自然界理化因子密不可分。我国在党的“十八大”以来把生态文明建设纳入“五位一体”总体布局，“十九大”以来更加关注生态系统是自然- 宇宙最优化的组成部分。

1.2 自然疗养因子与疗养学 自然界理化学因子是由宇宙因子、大气因子、地球因子有机结合而形成的，其作用人体经过物质、能量、信息的交换，促进了人类的发生与进化[1]。长期以来人类利用自然界的理化学因子进行健康维护、疾病治疗及功能康复，经过长期的历史实践逐渐形成了疗养学。疗养学的核心为自然疗养因子，即具有医用价值的自然界的理化学因子、生物因子及心理因子，属于生态学因子范畴，与人类进化的各个阶段机体的发育有密切的关系[2]。随着科学的进步，人们生活水平的提高，大健康观的提出，疗养机构发展和使用自然疗法、人工物理疗法和社会心理疗法[6]，更加重视在疗养地发挥疗养预防、疗养治疗与疗养康复的重要作用。

1.3 自然疗养因子与中医整体观 自然疗养因子与中医养生从理论和实践有很多相同。中医学理论的整体观“天人相应”，也认为人类生活在自然界中，与人体的健康和功能有密切关系[3]。现代疗养保健强身的理论和方法与祖国医学及其派生的养生学一脉相承，中医学及中医养生学的理论体系也适用于疗养学[2]。首先，中医学和疗养学都强调整体观念，强调人与环境统一。此外，中医学和疗养学都强调“治未病”和个体化干预[7]，尤其近年研究中医传统与疗养康复理论、方法综合应用，起到了促进疾病的预防，伤残、急慢性疾病机体功能和精神的康复[8]。

2 自然疗养因子对机体的作用机制研究

现代疗养学在形成过程中不断地进行了理论探索，相继提出过一些理论或假说[1]；随着医学模式的转变和现代医学的发展，人们对赖以生存的环境及疗养因子不断研究，发现自然疗养因子对机体的适应性作用论与疗养学密切相关，认识到生命即适应[8]。

2.1 自然疗养因子作用机制研究历程 在20世纪20年代以后苏联和德国等一批疗养学者在不同时期研究自然疗养因子作用机制，提出[2]：在中枢神经系统建立“大自然优势灶”的论点(1927年)；疗养因子作用机制的“皮质- 病灶相关论”(1950年)；疗养因子引起的神经反射、神经-化学和后作用的效应阶段论(1959年)；疗养因子对机体统一的神经- 体液作用论(1956—1974年)；疗养因子对机体的多阶段性作用论(1972年)；疗养因子对机体的适应性作用论(1978—1984)年。到20世纪中叶以来，关于自然疗养因子对人体的作用形成了一系列公认的理论观点：自然疗养因子的性质属于生态学因子范畴，是生理性作用因子，其特点是多种自然因子的综合作用，自然疗养因子对机体的原发性作用是信息机制和生物共振，进而通过复杂的神经-体液机制发挥全身性的、多系统、多功能的锻炼性作用，机体对其反应具有阶段性[1]。20世纪80年代，提出机体对外界环境的适应是生命的基本性能和特征，生物系统对各种自然因子的反应是通过适应实现疗养的性质，即是适应性疗法[2]。

2.2 自然疗养因子作用机制研究进展 近年来，现代医学的新技术、新理念应用到疗养因子的研究中。自然疗养因子对机体作用机制研究以由整体、器官、系统水平进入细胞、亚细胞、分子水平的研究[2]。

2.2.1 适应论与疗养因子 研究发现[1]：机体在自然疗养因子的作用下，在细胞水平可产生功能和超微结构的变化，在分子水平可导致蛋白质、核酸等物质代谢和基因表达的变化，在量子水平可影响体内物质分子中的电子传递，因而产生直接的和间接的，近期的和远期的生物学效应，最根本的表现为改善机体内环境稳态和机体与外环境间的平衡[6]。分子水平的研究认为[2]：产生适应即意味信息分子经负反馈在功能系统上的增减，基因功能活动的类型对适应外界环境具有重要作用。近年研究结果揭示[2]：生物的新基因往往是通过基因重复获得的，进化论推断“重复基因中的一部分可能产生新功能，有助于生物对环境的适应”。张建之认为[9]：基因重复为基因的分工和功能完善提供了进化的素材，在基因突变和自然选择的作用下重复基因的进化使生物更好地适应环境的变化。可见人体在环境中的适应与重复基因活动有密切关系。

2.2.2 天人合一的整体观与环境 近年来，钱学森系统学思想与祖国医学的理论精华备受关注[5]，如辨证的整体观，重视人与自然环境、社会环境之间的有机联系和相互作用。近年来，愈梦孙院士研究提出[10]“人是具有高级意识活动的开放、复杂巨系统”，用中国文化中“天人合一”的整体概念来解读人的复杂巨系统是心身两大复杂系统在协同性(阴阳性)原则下可动态发展的、多层次自组织功能，表现为三方面[10]：整个生命过程各阶段每时每刻的自主发展性；应对自然和人文环境变异的心身两大复杂系统协同条件下的环境适应性、功能增益性和变异性，甚至包括潜能的展示性；应对非自身物质和代谢产物的自排异性以及应对自身障碍的自修复性。以上所述只有在有序性开放条件下才能真正彰显人的强大生命力，即达到健康；才能健康地适应环境变异、发掘潜能；即使有病的人系统，也会由于有序性开放条件(有序性输入)使人系统回归常态，恢复健康。通过强调人在复杂巨系统下的“天人相应”整体调节，对疗养学的基础理论研究和实践有重要的指导作用。

2.2.3 环境因素对表观遗传的作用 近年来，对表观遗传修饰易受环境因素的影响而发生改变备受关注[2]，2008年霍普金斯大学安德鲁·范伯格报告[11]，人的DNA序列上的外遗传标记——甲基化可因饮食结构和环境(生态环境、大自然、宇宙)因素的影响而发生改变；即外遗传变化已形成表观遗传学(21世纪医学核心)。冰岛大学居德那松教授报告[12-13]：不适当的甲基化程度可导致疾病，程度太高可致关闭某些必要的基因，太低则可能在错误的时间或错误的细胞内激活某些基因，证实人的健康和寿命长短与自然环境因素密切相关。表观遗传学的产生和发展有力地证明现代疗养学对人类社会广大人民群众生命健康维护的重大作用，从而科学地证明疗养事业的生命力[2]。

2.2.4 疗养因子对生物节律的调节作用 人类在节律的同步化方面与大自然达到了惊人的完善，从而保障人类对外界环境的适应、生存和发展，人体生物节律持续时间由微秒—数年；各个器官功能、各种生化物质的代谢和活性直至基因功能活动均有节律性[2]。对昼夜节律的研究发现[2]：人体细胞膜离子通道对离子的转运可能与生物节律发生机制有关，当生物节律异常时，细胞膜电荷减少，膜流动性增强，出现紊乱时期、膜蛋白构象发生改变。研究发现：疗养因子参与调控机体的生物节律，使得人们的睡眠、饮食、排泄等功能变得有规律，从而使机体在各个方面都得到充分的运转与休整[14]。同时当选择最佳时间，可以实现疗养预防、治疗、康复的最优化[14]。时律生物学对疗养专业的理论研究和疗养实践有重要的指导意义[15]。

2.3 疗养因子的作用研究进展 随着人们对自然疗法的认识与应用不断广泛，许多国家采取了不同自然疗养因子作用研究。自然疗养因子对机体的基本作用主要表现在复合作用、全身性作用和锻炼性作用，其共同性与特异性作用对人类的健康维护有重要的关系。

2.3.1 自然疗养因子的共同性作用 研究证实自然疗养因子的共同性作用是提高适应- 防卫功能、增强代偿功能、提高对不良作用的非特异性抵抗力，与神经- 内分泌- 免疫环路密切相关，该环路中各个环节相互影响、相互促进[16]。此外，疗养因子可以激活下丘脑-垂体- 肾上腺轴，促进机体产生促肾上腺皮质激素(ACTH)和糖皮质激素[17]，及其他激素包括催乳素、生长激素和胰岛素样生长因子1(IGF-1)等，这些因子参与调控机体的代谢、生长发育和心血管功能等[18]，改善物质和能量代谢状态有助于促进健康和疾病的防治[19-20]；还可调节人的心理状态，缓解紧张、抑郁和疲劳等负面情绪[21-22]；并且发现疗养因子对能量代谢的调控受到年龄、性别和季节等因素影响[23]。

2.3.2 景观及气候疗法的特异性作用 研究发现景观及气候疗法可以使人在放松状态下大脑皮质唤醒水平下降，交感神经系统兴奋性下降，机体耗能减少，血氧饱和度增加，血红蛋白含量及携氧能力提高，消化功能提高，以及肌电、皮电、皮温等一系列促营养性反应加强，对于调整机体功能、防病治病、延年增寿大有裨益，也能提高感知、记忆、思维、情绪、性格等心理素质[24-25]。此外，环境刺激法可缓解智障症状，发现接受较强的环境信号刺激两个月后前额叶区的树突棘全部趋向正常，神经细胞间的Ca离子交换加强，细胞长时程存储信号的能力在恢复[2]。研究显示气候中空气浴可以在不改变肺活量的情况下，增加肺的最大换气量，即改善呼吸后备功能，并调节和改善机体对外界温度的适应功能，对呼吸、循环、代谢、免疫及皮肤等功能有锻炼性作用[26-27]。

2.3.3 森林疗法的特异性作用 近年来，国内外随着对生态环境保护的重视，林业部门对森林疗法的开展和应用越来越受到重视。日本森林综合研究所宫崎良文报告[2]：发现森林环境还可以改变人体激素的水平，在森林中交感神经功能增强，唾液中压力激素浓度减少。其次森林调节脑皮质和自主神经中枢的功能，具有保护人体器官时律性活动及镇静的作用[28]。研究发现：显著降低男性、女性尿中的应激激素如肾上腺素和去甲肾上腺素的水平及唾液的皮质醇含量，促进脂联素和脱氢表雄酮分泌[28]；对糖尿病患者可以降低血糖，引起荷尔蒙分泌的变化和减缓精神紧张，消耗能量和提高胰岛素敏感性[29]；而且森林中的负氧离子、湿度、植物杀菌素对身体中应激激素的降低，有助于杀伤细胞活性，如促进NK细胞释放抗癌蛋白可以杀死肿瘤细胞等[29]。此外，森林规模愈大，树种愈多，虫、鸟种类愈多的自然森林，对人的放松、减压作用愈显著[2]。

2.3.4 日光浴疗法的特异性作用 日光中的紫外线照射皮肤所产生的VitD3，占身体VitD3供给总量的80%～100%[2]，生物学作用研究已认识到VitD3的重要作用[2，30]：调节钙、磷代谢，促进骨钙吸收；活性VitD3通过与肿瘤细胞表达的VDR结合，影响细胞核转录因子，调节细胞生长、分化及凋亡，并有抑制肿瘤血管增生的作用；调节和增强免疫功能，在1，25(OH)2VitD3与T淋巴细胞的VDR相结合后发挥其免疫功能；活性VitD能降低某些自身免疫性疾病及炎症反应的发生风险，可降低1型糖尿病发生率78%；维持脑神经细胞正常功能的营养物质之一；对肺功能发挥支持性作用；VitD3激发精子活力；VitD3具有广泛的生理功能。可见日光浴对一些疾病的预防、治疗有非常好的特异性作用。

2.3.5 矿泉浴与泥疗的特异性作用 矿泉浴与泥疗的研究报道较多，具有镇静、解痉和调节免疫的作用，有助于缓解疼痛和改善情绪等作用[31]。研究报道：①短期内可激活下丘脑- 垂体系统，长期可降低神经系统敏感性，减轻风湿、类风湿、外伤后遗症、腰腿疼等疾病带来的疼痛[32]。②增加β-内酚酞水平，调控脂肪细胞相关的激素水平，关节炎患者循环水平的瘦素增加和循环水平的脂联素降低[33]。检测精神类疾病患者矿泉浴后的近百个类固醇物质中22%的分子发生了显著变化[34]。③降低慢性炎症患者血液中介导炎症的前列腺素E-2(PGE2)、白 三 烯B4(LTB4)、肿 瘤 坏 死 因 子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-8和IL-6水平的重要因子，具有显著的抗炎效应。泥疗显著降低机体金属蛋白酶(MMPs)循环水平，特别MMP3水平是炎症因子发挥效应的关键信号分子[17，35]。水疗可以增加慢性炎症疾病患者血液中的转化生长因子-β(TGF-β)和IGF-1水平，尤其含硫磺的温泉浴具有显著的抗氧化和硝化应激效应[36]。泥疗和水疗后影响单核细胞和T细胞的形态和功能[24]，可以使血液中的白细胞数量向正常平均值聚拢[37-38]。④对心血管功能的影响既有直接效应也有间接效应。研究发现矿泉浴能够增加血液中L- 精氨酸(合成NO的底物)和L-精氨酸/非对称性二甲基精氨酸(ADMA，抑制NO合成)比率，从而改善内皮细胞功能和促进血管舒张[38]。矿泉浴的热刺激引起血管舒张，心率增加，心脏后负荷降低，而冷刺激引起血管收缩，降低血脂、改善血糖、降低循环同型半胱氨酸水平和降低循环C反应蛋白水平等[38]。

3 自然疗养因子的应答反应

自然疗养因子作用于机体后，组织器官的功能、形态及超微结构等产生直接的和间接的，近期的和远期的生物学效应，成为机体对疗养因子的应答反应[3]。该反应是受多种因素的影响。

3.1 自然疗养因子应答反应的性质 疗养因子应答反应的性质属于适应性[1]。机体在自然疗养因子适当条件及适宜剂量作用下，产生生理性适应反应。若疗养因子选择不当或其剂量超过机体的耐受限度，则产生代偿性适应反应，甚至病理反应，也称之为疗养不良反应[2]。机体对自然疗养因子的反应受到多种因素的影响，包括机体状态、疗养因子及个体差异等[15]。

3.2 自然疗养因子应答反应的阶段 根据前苏联、德国等疗养学者观察，机体对自然疗养因子适应过程中其应答反应具有阶段性。根据适应反应的效果，一般将疗养因子应答反应分为三个阶段：适应期，特异性效应期和后作用期[1]。这三个阶段的时期和特征随着不同时间变化而不同(表1)。

表1 自然疗养因子应答反应的阶段

3.3 影响自然疗养因子应答反应的因素 疗养因子作用于机体所产生的应答反应受多种因素的影响[3]。因此，在制定疗养方案时需要根据疗养员的具体情况选择不同的疗养因子及其应用方式和剂量。此外，机体因素也是影响疗养应答反应的重要因素，包括：中枢神经系统功能状态，是疗养因子发挥生物学效应的生理学基础；受个体因素的影响，包括性别、年龄、个人喜好、身体状态、机体反应性和适应性等；疾病性质，当机体发生疾病时，机体对自然疗养因子的反应性也会改变[39]。所以，需根据疗养对象生理和病理的具体情况，合理应用各种自然疗养因子，才能达到预期的效果；若采用的方式和剂量不当，加之疗养员的机体一般情况差，可产生病情加重反应，机体中枢神经系统功能状态影响机体对疗养因子的应答反应[15]。

对于疗养因子的作用机制及不同疗养因子的作用研究并不限于此，其对机体的影响还在不断的研究中。近年很多学者提出疗养因子通过全身性的自动调节功能得到不断加强[14]，与中医理论中经络学说有密切关系[7]，机体的反应性应答起到健康促进的作用等[40]。期待今后研究将在时间医学与疗养、适应论与疗养的作用机制方面进一步延伸，将在进化论与疗养环境、中医养生与生物- 心理- 社会- 环境医学模式的研究上有机结合，与现代科学发展所形成的系统科学、信息论、控制论、耗散结构论和非线性科学、协同论、突变论等理论体系为指导思想，对现代疗养学的理论研究不断深入发展，从而使疗养因子的应用在疾病的预防和慢性病的治疗以及功能的康复中发挥重要的作用。