人体各系统功能一体化自主调控

张 也 孙兴国

作者单位： 中国医学科学院阜外医院，国家心血管病中心，北京协和医学院心血管疾病国家重点实验室，心血管疾病国家临床医学研究中心 100037

我们学习的传统生理学由人体解剖结构发展而来，是依据人所探知和理解的功能系统为基础来划分，把人理解为由呼吸、循环、消化、运动、神经等各系统组成，此背景下，生命科学及医学研究也越来越细，由系统逐渐深入到器官、组织、细胞、分子等水平并发展建立各自的理论体系，尤其在讨论人体调控时，忽略整体人的观点，往往存在各自为政的局限性和片面性，人体内的各个系统是不可割裂、相互联系的。系统生理学下的临床医学也走向了分科细化的历程，专科细化在一定程度提高了治疗的效率和精准性，给我们带来了科技和知识的进步，同时伴随分科过细过窄使得服务于整体人的医生可能只了解人体的某个/些局部，造成片面机械的“头痛医头，脚痛医脚”，对“症”治疗，从而偏离了以人为本，“治病救人，救死扶伤”和“减少疾病，提高健康水平”疾病防治的根本职责[1]，尤其是面对一些慢病的时候，更显得力不从心。目前国内外“三高”患者数量惊人，且呈爆发性增长态势[2]。大量证据已证实，“三高”与心脑血管疾病的发病、进展和复发显著相关，心血管病又是老年人的常见病。老年疾病统计报告[3]显示，心血管病是造成老年人死亡最为主要的原因之一，且随着年龄增长病死率有所升高。传统治疗慢病的方式多以药物为主，依靠终身服药来控制“三高”指标的方式，不仅没有有效降低“三高”的爆发趋势，而且造成了巨大的医疗资源和医疗费用的浪费现象和对传统系统生理学和医学体系的反思，整体整合生理学/医学新理论体系强调人体功能的一体化调控[6～9]。把人体功能看做一个不可分割的有机整体，心肺、代谢、消化、神经等所有系统一体化调控，通过学习整体观的理论体系，从全新的观点理解生命功能的一体化调控，并在此指导下从事临床服务工作，可以让我们站在宏观的角度，从服务整体人的观念作出更合理准确的诊治方案。

1.整体整合生理学医学新理论体系的创立

系统生理学背景下发展起来的西医，将人体划分为各自相互独立的系统，划分不同的科室，其片面性逐渐显现。美国曾经提出“整合医学”的概念，关注的是整合临床医学科室、整合人体系统等，但是并没有深刻认识到人体内在功能一体化调控的关键。人体本来就是完整不可分的整体，只有将心肺、代谢、神经等功能一体化自主调控理论与以患者为核心的临床实践紧密结合，才能实现真正的医学整体整合。在国学人体整体论指导下，从医学临床服务出发，结合时间、空间观念，导师孙兴国教授创立了整体整合生理学医学新理论体系，2011年首先在美国生理学年会上报告了“呼吸控制新理论：一个多系统联合的模式”和“用动脉血氧分压和二氧化碳分压波浪式幅度的降低来解释心衰患者发生陈施潮呼吸的发生机制”[16]。2012年将呼吸调控、循环调控等的基本原理基本框架以近万字的特别报告形式进行总结，并发表于2013年的《中国循环杂志》上。2015年在《中国应用生理》专刊上发表了整体整合生理学医学新理论体系概论的基本框架。新理论认为人是一个有机整体，人体的各个系统之间不可分割，相互联系。生命活动以呼吸为表征，以血液循环为基础，以组织细胞代谢为前提，以细胞线粒体内能量物质代谢为各种生命活动提供能量供应为代谢之核心。呼吸循环代谢主轴在神经体液系统调控下，在消化、吸收、泌尿、排泄、皮肤等各系统配合协助之下，通过与外环境不断进行物质交换，共同完成整体功能活动状态，并使之趋向于平衡，而永远未能达到真正平衡的功能状态[7]。人体功能系统调控一体化的理论认为，人体呼吸、循环、代谢各系统的调控相互联系相互影响。

2.整体整合生理学医学新理论体系介绍

2.1 新理论体系中的呼吸调控 我们所学的传统生理学中一般认为PaCO2是最活跃的呼吸调控信号，PaCO2对于呼吸的调控多表现为对呼吸中枢的作用进而造成的反射调节[10,11]。一般研究认为自主呼吸时体内PaO2、PaCO2和H+的信号水平恒定的[21]，呼吸调控中的化学感受器又分为外周化学感受器和中枢化学感受器。外周化学感受器主要位于颈动脉体和主动脉体,感受动脉血中PaCO2、PaO2和H+的变化。中枢化学感受器主要位于低位脑干,与呼吸中枢之间通过突触联系在一起。针对呼吸节律的产生多认为是位于延髓腹侧节律中枢,经过复杂的神经活动去支配呼吸肌[12，13]，同时认为呼吸调控的神经环路是由五部分组成：感受器、传入神经、呼吸中枢、传出神经和效应器。但事实上，这种认知存在一定的误区，如吸呼切换的机制在传统神经调控并没有做出合理的解释，在人体血液内PaO2与PaCO2的水平随着一呼一吸并非恒定水平而是呈现波浪式变化，系统生理学中这种以神经为主的反射调控环路忽略了整体人的观念，忽略了血液和代谢在信号传递中的作用，该环路并不完整。

整体整合生理学新理论体系认为动脉血气中PaCO2，PaO2和H+三位一体的波浪式信号是呼吸调控信号的核心，这种波浪式的信号通过到达外周化学感受器及中枢化学感受器的时间不同，共同完成吸呼切换及稳态维持。完整的呼吸调控环路应该是经肺通气和肺换气产生的肺泡气体波浪式变化信号，由血液进入肺静脉、左心房、左心室信号到达外周化学感受器，经上传神经上传、呼吸中枢整合、下传神经作用于呼吸肌，完成呼吸切换。同时，波浪式信号经颈动脉、脑动脉到毛细血管，穿过血-脑屏障，经脑脊液弥散，波浪式信号变为水平信号作用于中枢化学感受器，直接调节呼吸整合中枢的敏感性、维持呼吸的稳定，此为一体化调控的主环路[6～9]。运用该调控新观点可以解释一些目前无法解释的问题，像胎儿在母亲子宫内为什么不呼吸、分娩后第一次呼吸产生的内在的机制等，具体解释详见“整体整合新理论之呼吸调控新视野”，在此不一一赘述。同时，通过学习整体论，深刻理解循环在呼吸调控的关键作用。由于外周和中枢化学感受器的位置不相同，接受血液运输过来的同一个呼吸信号的时间不同，信号到达外周化学感受器快，大约经过30秒的延迟才到达中枢化学感受器，这个时间延迟对呼吸稳态维持的调控具有重要作用。血液在动脉血中的流速决定了其运送呼吸波浪式信号到感受器的速度，进而决定了呼吸的节律和频率[8]。对于呼吸强弱的调控认为当左心功能的射血特性决定射血后血液中波浪式信号的衰减程度，进而影响下一次呼吸强弱，可见新理论体系完善了循环影响呼吸的内容。陈施呼吸的异常模式可以解释为波浪式信号的波浪幅度在逐次递减以至于小到不能触发下一次呼吸，发生呼吸睡眠暂停[14]，加上慢反应中枢化学感受器感受信号时间的延迟。“混合室效应”“时相错位效应”共同解释心衰患者出现陈施呼吸的机制[14，15]。

2.2 新理论体系中的循环调控 在学习整体整合生理学之前，医学生所接触的生理学知识对于循环系统的调节主要是提到对心搏、血压、心率、血管等表征活动的调节。传统学习的生理学中心血管活动的调节，一般由神经调节和体液调节共同完成，颈动脉窦和主动脉弓的压力感受性反射[17，18]，如减压等相关反射，颈动脉体及主动脉体的化学感受性反射，还有包括一些体液调节，涉及激素有血管紧张素、肾上腺素、抗利尿激素等等，同时细胞组织代谢的产物也对血管有缩舒作用。该循环系统调节的讨论多在循环系统，未体现呼吸系统的作用，忽略了呼吸引起的血气中信号的变化对循环系统各指标变异性的影响。血液循环的目的是运输细胞活动和人体代谢所需的氧气和能量物质，如果没有呼吸系统的参与该过程是不完整的。

整体论中把人看做整体，呼吸和循环系统相配合共同完成，运送人体所需的氧和营养物质，排出代谢废物。呼吸产生的波浪式信号不仅是呼吸调控的核心信号，这种信号同时引起了血液中血氧分压的改变。肺内的血管对氧分压的改变比较敏感，一呼一吸造成动脉血气中氧和二氧化碳的波浪变化，造成肺血管收缩和舒张的变化，进一步影响了进入左心的血液容量，影响左室的搏出量和收缩性[7～9,19，20]。呼吸的波浪信号对外周化学感受器的影响，在整体调控环路中通过影响交感、副交感神经的作用，引起自主张力的变异性。血液循环为机体运送氧和能量物质排出二氧化碳和废物的作用决定了循环的调控除受到呼吸的影响外，更与消化、泌尿等代谢不可分割。代谢活动中营养产物可以让血液的各种指标发生变化，代谢废物也可以调节血管收缩性，改变流速，进而影响循环的速度，影响波浪式呼吸信号的运送，影响呼吸的节律，进而影响循环的变异性[6～10]。利用整体人的观点可以合理解释系统生理学背景下无法说通的生命医学问题、出生后卵圆孔关闭的机制等等。

2.3 神经体液及各个系统功能一体化自主调控 整体论呼吸、循环、神经、体液等各系统功能一体化自主调控，人体生命活动是以细胞氧化能量物质为核心，保证氧气供应的呼吸循环-细胞调控运输轴线和保证能量物质的消化-吸收-细胞调控运输轴线，相互联系配合，任何一个地方的功能异常均可能影响人体整体的调控稳态。机体PaO2(PaCO2/H+)为核心的调控信号在血液中并非平均水平，其“W”形波浪式信号是血液在肺脏经过气体交换产生，经心脏搏动由循环血液带到不同部位感受器时的时相和作用方式不同，通过神经系统中枢整合之后对心肺发挥的调控[6～9]。人体生命调控的根本是维持人体内氧、二氧化碳、营养物质与代谢产物和功能的动态平衡，神经体液调节在呼吸、循环调控中的作用模式，整体整合生理学创立者用音响系统来形象的表示，例如音响系统简化类比呼吸调控环路，其中神经系统和血液循环所扮演的作用不同，神经系统部分相当于电信号在线路中的传送，速度快、时间短；血液循环部分相当于声波在空气中的传送，速度慢、时间长[9]。除以上外，精神心理对大脑皮层的影响不可忽略,疾病的发生与精神心理有密切的关系[22～24]，特别是心血管疾病及抵抗力弱的老年人。

医学生包括广大的临床医务工作者均需要通过系统深入地学习整体整合生理学医学新理论体系，才能实现真正以人为本的理念[3]，目前我们在整体论指导下对慢病产生的机制解读，运用以个体化适度强度运动为核心，包括传统抗阻训练、优化药物、禁烟限酒、管理睡眠、生活方式及精神心理的整体管理方案做到了慢病减药甚至停药，使得患者恢复健康生活的疗效[25]，这是人体功能一体化自主调控的经典体现和整体论指导医学最有力的证据，医疗的各个方面尤其是慢病治疗、老年人心血管病康复治疗等方面，都离不开整体论的指导。

3.结语

跳出系统论的围墙，站在整体的角度看宏观层面的生命功能一体化自主调控，探寻生命活动的内在，必将对发展人民健康具有重大的指导意义。