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內穩態(homeostasis)機制,即生物控制自身的體內環境使其保持相對穩定,是進化發展過程中形成的一種更進步的機制,它或多或少能夠減少生物對外界條件的依賴性。具有內穩態機制的生物藉助於內環境的穩定而相對獨立於外界條件,大大提高了生物對生態因子的耐受範圍。

1 內穩態機制 -概述

生物的內穩態是有其生理和行為基礎的。很多動物都表現出一定程度的恆溫性(homeoth-ermy),即能控制自身的體溫。控制體溫的方法在恆溫動物主要是靠控制體內產熱的生理過程,在變溫動物則主要靠減少熱量散失或利用環境熱源使身體增溫,這類動物主要是靠行為來調節自己的體溫,而且這種方法也十分有效。

維持體內環境的穩定性是生物擴大環境耐受限度的一種主要機制,並被各種生物廣泛利用。但是,內穩態機制雖然能使生物擴大耐受範圍,但卻不能完全擺脫環境所施加的限制,因為擴大耐受範圍不可能是無限的。事實上,具有內穩態機制的生物只能增加自己的生態耐受幅度,使自身變為一個廣生態幅物種或廣適應性物種(eurytopicspecies)。

依據生物對非生物因子的反應或者依據外部條件變化對生物體內狀態的影響,可以把生物區分為內穩態生物(homeostaticorganisms)和非內穩態生物(non-homeostaticorganisms)。這兩類生物之間的基本差異是決定其耐受限度的根據不同。對非內穩態生物來說,其耐受限度只簡單地決定於其特定酶系統能在什麼溫度範圍內起作用。對內穩態生物來說,其內穩態機制能夠發揮作用的範圍就是它的耐受範圍。

總之,生物對不同非生物因子的耐受性是相互關聯的。可以藉助於馴化過程而加以調整,也可在較長期的進化過程中發生改變。內穩態機制只能為生物提供一種發展廣耐受性的方式。

內穩態理論的建立

(一)亨德森

亨德森(L·J·Henderson,1879—1942)是一位美國醫師,同時又是生理學家、哲學家和社會活動家。他從酸鹼平衡的研究中,發現了血液的緩衝作用;從體液平衡的角度為內環境的穩定提供了科學依據。

在哈佛大學學習時,亨德森對阿倫尼烏斯的電離理論非常感興趣,並且堅信這個電離理論可以直接應用於生物學研究。大學畢業后,他到德國斯特拉斯堡跟著名膠體化學家霍夫邁斯特(F·Hofmeister,1850—1922)學習物理化學。在那裡他不僅受到了良好的科學訓練,而且深受德國分析學派思想的影響。他也曾確信一個生物學家必須使用物理化學方法去研究生物體的結構和功能。他們認為生命現象可以分解成物理化學中的分子、原子和離子,能用實驗證實。1904年他回到哈佛任教,在阿倫尼烏斯電離理論的基礎上著手研究酸鹼平衡問題。

亨德森通過精確測量水溶液中氫離子(H+)濃度與未解離的酸或鹽總量(關係)定量地描述了緩衝系統的作用和特點。向緩衝系統中加入酸或鹼,系統可以通過改變弱酸鹽或弱鹼鹽解離比率保證溶液中氫離子濃度相對穩定。我們的身體體液中包含著酸、鹼和鹽,一定存在著緩衝體系。於是,亨德森著手研究血液或組織液的緩衝作用。因為血液的組成成分相當複雜,他首先研究簡單的模擬血液中的緩衝系統,定量地測定了人造緩衝系統的物理化學特徵。不久他就發現血液中包含著多種緩衝體系,而且生理緩衝系統比人造緩衝系統有效得多。比如說碳酸和碳酸氫納在試管中只有中等的緩衝效力,但在血液中緩衝效力卻很大。通過對水溶液和模擬血液的研究之後,亨德森開始利用這些方法和原理全面系統地研究異常複雜的血液系統。他選擇了最重要的七種相互有關的變化成分進行深入細緻的研究,取得了大量的物理化學數據。他巧妙地利用了一種像笛卡爾列線圖(cartesiannomofram)一樣的圖解格式對七組數據進行了處理,終於找到了一種解釋和顯示他選出的七種變化成分相互作用的方式。他清楚的發現血液的總緩和勢並不是各組分緩衝勢的簡單累加。這些成就都概括在《作為物化體系的血液》一書中。
  
亨德森把貝爾納的內環境思想和自己的實驗結合起來,闡述了自己對生命現象的獨特見解。他認為生命系統是由相互作用的因子組成的,具有調節自己各種活動過程的能力。生理過程依賴於生命體內的物理和化學條件,但是通過孤立研究這個系統的任何組成部分都不能完全真正闡明生命現象的機理。亨德森承認物理一化學方法是一種重要的分析手段,但僅僅依賴它將會導致作出過於簡化或錯誤的結論。他特彆強調應該研究生命現象的整合作用和協調作用。這與貝爾納的思想是一脈相承的。亨德森是在美國傳播貝爾納思想的主要幹將。1927年他第一次把貝爾納的《實驗醫學研究導論》譯成英文。亨德森通過自己出色的工作大大地發展了貝爾納的思想。他的同事坎農在貝爾納和他工作的基礎上,結合謝靈頓的神經態合理論將內環境理論推向了一個新的高度——建立了內穩態理論。

(二)坎農
坎農(W.B.Cannon,1871—1945)和亨德森一樣曾在哈佛受過良好醫學生理學訓練。通過對休克的研究,他清楚地意識到這種身體不能自我維持的生理狀態是機體調節機制衰竭的結果。他認識到全身生理過程的調節像溫度,代謝率、血糖水平、心博率和呼吸速率的調節等並不是完全像亨德森所強調的那樣依靠血液的緩衝作用,還要靠甚至更主要是靠神經系統和內分泌系統的相互作用來實現。這是一個異常複雜的問題。坎農先研究了脊椎動物身體上調節不隨意反應如營養,血管、生殖機能自主神經的交感分支。他發現交感神經系統起著主導作用,實際上控制著身體的其他調節系統。例如當氣溫升高時,交感神經系統一方面使皮膚表層的毛細血管舒張並刺激汗腺分泌汗液,另一方面促使腎上腺釋放更多的腎上腺素到血液加速身體的代謝過程。這些相互作用的結果將使體溫維持相對恆定。通過對腎上腺髓質機能的深入研究,坎農認識到腎上腺髓質的機能本質上是一種適應機制,一種有助於動物準備好逃跑或戰鬥應付緊急情況的機制。坎農通過對交感神經系統和與此相關的內分泌功能的研究,對貝爾納的內環境理論有了更深刻而具體的理解。1932年他在《人體的智慧》一書明確提出了內穩態理論。
  
內穩態這一術語描述了維持內環境穩定的自我調節過程。他提出內環境的穩定不是靠使生物與環境隔開,而是靠不斷地調節體內的各種生理過程。穩態是一種動態的平衡不是恆定不變;各個組成部分不斷地改變,而整個系統卻保持穩定。坎農雖然認識到了身體內環境的穩態是神經、內分泌以及血液緩衝作用的結果,但其具體作用機制仍然有待進一步探討。坎農和亨德森晚年一樣確信生命現象不能完全分成物理化學過程,即生命系統各部分的結構及其相互作用與簡單的物理化學過程不同。他將生物體視為一個整體,每一部分都有其自己的功能,但要通過各種控制過程對各部分進行整合。這反映了一個古老而時髦的哲學命題:整體大於部分的總和。
  
坎農和亨德森的工作合在一起再加上霍爾丹對呼吸速度調節機理的研究代表了20世紀新生物學或生理學中最有影響的理論取向。他們改變了一直在生理學中占重要地位的還原論研究方式。他們堅信生命系統各部分的作用遵循基本的物理一化學規律,但又強調整體的作用不能完全用物理一化學來解釋。他一方面避免陷入活力論,另一方面又擺脫了還原論的局限。宏觀與微觀相結合,理論與實驗相結合,為生理學乃至生物學的發展建立了良好研究方式。他們的這種方式被認為是唯理主義科學觀(rationalisticscience)的重要組成部分。他們是整體唯物主義者,他們堅信事物起因的物質性,並且強調探索系統中各組成部分之間的相互聯繫。
  
一般認為內穩態理論是現代生理學建立的標誌,也是生理學進一步發展的基礎。進入20世紀后,生理學的發展出現了兩個激烈的領域:神經生理和內分泌生理。

2 內穩態機制 -內穩態理論舉例

內穩態是一個非常優美的生理學概念。
生物系統抵抗外界干擾的負反饋狀態就是內穩態。
江山易改,本性難移,指出的是心理素質方面的內穩態。
運動員按照一定的方案訓練,達到運動訓練平台的時候就形成了內穩態。只要維持相應的訓練,運動水平就可以穩定發揮。
內穩態的穩定程度就是內穩態的品質。優秀運動員的內穩態品質當然高於普通運動員。
常規訓練維持內穩態的穩定,超常訓練則提高內穩態的品質(打破品質低的舊內穩態,建立品質高的新內穩態)。圍繞這些問題開展的訓練學研究可以稱之為內穩態訓練理論(見體育學刊第三期我們的論文)。
內穩態的品質越高,抵抗外界干擾所產生的應激的能力越強,各種應激的影響越小。

飲食是一種維持內穩態的方式,不恰當的飲食也會造成應激。內穩態的品質越高,受飲食方式的影響越小。
  
絕食是一種極端的飲食方式,可以認為,內穩態品質越高的人,所能絕食的天數也就越多。從這個角度可以理解一些佛教徒辟穀的修行方式。因此,參加絕食的人必須有很高的內穩態品質。普通人的絕食會對身體造成不可逆損傷。
  
飲食營養配方的重要性與內穩態的品質成反比。受精卵是內穩態品質最低的,人們發現成年人很多慢性病與母親十月懷胎的營養失調有關。成年人的內穩態品質是一生中最高的,尤其是男性(女性的月經周期會影響內穩態的品質),也是受營養成分影響最小的。遺憾的是,成年人也是賺錢較多的時候,他們花在飲食方面的預算也是最多的,造成一定的浪費。相反,成年人對其它時期的家屬的關心也是最少的。其它成員因為受營養配方不全患病的機會較多,造成家庭開支的惡性循環。
  
優秀運動員常規訓練時期的內穩態品質較高,受營養配方的影響很小。只有在非常規訓練期間對營養配方比較敏感。遺憾的是,人們沒有這個意識,不管是否處於非常規訓練期,各種營養補品都上,造成相關消化器官過度使用,降低了非常規訓練期對營養配方的吸收能力。這裡導致的是營養開支和消化器官的雙重浪費。正是基於類似的原因,澳大利亞划船隊的一個營養教練一天只吃一餐。
[編輯本段]四、內環境與穩態
  
細胞外液(包括血漿、淋巴、腦脊液及一切組織間液)是高等動物機體的內環境,也就是細胞直接生活的環境。內環境這一概念是19世紀法國生理學家C.貝爾納提出的。他認為高等生物的細胞,生活在一個與體外環境不同的內部環境之中。多種動物的細胞外液,不僅在成分上與身體周圍的水或空氣不同,而且在外環境成分變動時,或食物等物質進入體內后,仍能保持內環境的相對恆定性。內環境的恆定性是機體生存的必要條件。1929年美國生理學家W.B.坎農採用homeostasis一詞表述內環境恆定現象及其中的調節過程。homeostasis是由希臘文homoios(類同之意)和stasis(穩定之意)兩片語成,漢文一般譯作「穩態」。穩態的保持涉及到全身每一器官、組織和細胞活動的調節,表現在生物系統的各級水平,從細胞到整體。
  
細胞由細胞膜與其周圍環境隔開,細胞內部情況與細胞周圍液體有很大差別,細胞與周圍液體不斷進行物質交換並保持其內部的恆定性,這就是細胞穩態。保持整個身體的穩態,在高等動物要靠激素和神經系統的整合作用。激素保持身體的穩態,它可有及時使激素釋放和停止分泌的能力,這就是激素分泌的穩態的保持。中樞神經系統在保持身體穩態中起重要作用,而其本身也要保持穩態。中樞神經系統的穩態依賴於其所接觸的內環境的恆定性。

3 內穩態機制 -中醫內穩態理論

根植於中國傳統文化土壤的中醫學,充分體現了傳統文化的精華,形成了以陰陽學說為主要說理工具的一套系統的理論體系,其所闡明的「陰陽和」、「陰平陽秘」的生理機制正是儒家「致中和」思想的最佳體現。陰平是陰氣盛滿和平的一種最佳態,陽秘是陽氣充盛閉密的一種最佳態。「陰平陽秘」王冰注曰:「陰氣和平,陽氣團密,則精神之用日益治也。」首先,二者各自達到最佳,在此基礎上,相互交感,諧和為用,「陰者藏精而起巫也,陽者衛外而為固也」,才能達到一種整體最佳穩態,也就是「致中和」。因此,儒家的「致中和」思想直接影響了中醫陰平陽秘穩態理論的形成。
  
穩態並非中醫名詞,其概念由法國生理學家貝爾納首先提出,認為生命的機制在於保持內環境的穩定。1926年坎農應用了內穩態概念,認為穩態是可變的而又保持恆定的狀態,但並沒有深刻闡明穩態概念。直到一般系統論的創始人貝特朗菲和耗散結構理論創始人普利高津,才深刻揭示了穩態概念,即內外環境相統一的有序穩定態。這種穩態觀把生命放在一個大的宇宙系統中進行考察,同時認為人體這個有機的系統整體又有許多子系統組成,每個子系統之間有確定的關係相聯繫,共同處於一種動態的物質交換過程中,機體趨向於一種最佳穩定態。
  
中醫含有豐富的穩態內容。中醫將人體的生理機制歸結為「陰平陽秘」,陰平陽秘便是機體最佳的穩定態,即《中庸》的「中和」狀態。這種狀態一旦被打破,機體便出現疾病。治療疾病就是應用各種方法使之達到穩態。同時,機體自身尚存在一種自趨穩態機制,如《傷寒論》中所云:「陰陽自和者,必自愈。」
  
中醫穩態是指各種因素綜合利用於機體,機體自找調節所達到的一種與內外環境相適宜的最佳動態。
  
首先:中醫隱態,法於自然,驗諸個體。人與自然是一個有機的整體,人處於天地氣交之中,其所感並非單一的天氣和地氣,而是一種天地交合之氣。天地交合之氣作用於人身,則又與人氣相交,驗諸個體又有差異,以寒熱為例說明之。現代光學表明,在太陽熱輻射的條件下,一份陽光產生一份熱,一份陰暗對應一份寒。一年之中,夏至日最長,陽光之極至,應最熱;冬至日最短,陽光最少,當最冷。其實不然,我們所感受到的是一種天地交合之氣,是天氣作用於地,地氣作用於天,而又形成的一種溫度,即《素問·脈要精微論》中說:「是故冬至四十五日,陽氣微上,陰氣微下」,冬至后四十五日立春日才是最冷。同樣,夏至后四十五日立秋日才是最熱。這一點也正符合太極圖式。同樣的溫度作用於人,因人體質不同,其感受度又有差異。
  
其次:診察病機,內外相合,取法於中。中醫病因,外感六淫,內傷七情,飲食勞倦,無非是作用於機體的一種因素,並非真正意義上的病因。如中風之口眼歪斜病因並非自然之風。只有這種因素作用於機體,通過個體生理及心理的反應,所導致內穩態的紊亂,表現出一系列癥候,根據這種表象,用中醫理論進行梳理,所得出的抽象概念,才是真正意義上的病因和病機。這種病因病機是外在因素與機體相合后所致深層機理產生的表象,再對這種表象運用中醫理論進行抽象概括的結果,可以說,又是一種「中和」。細考其理論框架則發現,外在因素有自然、社會兩種,內在因素有生理、心理兩種。自然因素包括自然大氣、飲食勞倦、煙霧戾氣和蟲毒損傷等;社會因素有七情內傷等;生理因素指長幼男女、體質稟賦等;心理因素指心理素質、性情喜好等。外在因素相同,作用於不同人體,中和后所形成的病理產物不同,同樣,病變亦不一樣。治療亦是同理。個體不同,服用同樣的藥物,所產生的活性物質不同,則治療效果亦不同。80年代,由日本人田代真一創立的「血清藥理學」亦說明這個問題。他認為天然藥物口服,經代謝后產生生理活性物、代謝物和固有藥物成分,這些複合成分才是真正的有效成分,而原生葯中的成分不一定就是治療的有效成分。
  
再次:穩態機制,自趨有序,動態平衡。健康的機體在時間和空間軸上處於一種動態平衡。機體內部存在一種自我調控機制,可通過內外環境的交流,自始自終調控著機體趨向動態軸,達到一種最佳動態。如果外在因素作用不強,機體能自行達到陰平陽秘的有序狀態,則不必進行治療。如《傷寒論》中,「凡病若發汗、若吐、若下、若亡血、亡津液,陰陽自和者,必自愈。」陰陽自和,即陰陽的交感既濟,是通過陰陽相互滋生的自我調節機制,而自行趨於穩態。若外在因素作用過強或過久,機體偏離穩態軸,不能自行恢復,則必須通過治療,使之恢復穩態。如《傷寒論》中由於營衛不和而導致的自汗,則給予桂枝湯,複發其汗,使「營衛和則愈」。

4 內穩態機制 -中醫臨床辨證中的應用

(一)人體最佳自穩態與中醫陰虛火旺的現代科學解釋
人體是一個非常複雜的巨系統。在中醫證實質研究中,可能會發現對某一證候變異指標的測定中,既有指標的偏高,同時也有指標偏低的特異情形出現。這並不奇怪。對於陰證,從總體上看應是偏低的指標起主導作用,一些偏高的指標,是由偏低的指標引起的,只要我們解決了偏低的指標,偏高指標就自動調整過來了。反過來也一樣,對於陽證,從總體上看應是偏高的指示起主導作用,一些指標的偏低是由偏高指標引起的,只要我們解決了偏高的指標,偏低指標也可以自動調整過來。所以中醫辨證是首位重要的,如果「證」辨錯了,就會在診斷中誤用反葯導致疾病的進一步惡化。在微觀化檢分析中一定是偏高的指標進一步偏高,偏低的指標進一步偏低,造成生命物質的運動進一步偏離最佳有序狀態,進而加重癥狀而不是減輕癥狀。例如陰虛火旺證,看起來是陽證,但實質上是一種虛假的陽證。本質上是由陰虛——人體生命物質運動減緩或相應物質成份減少,一些臟腑功能減退,另一些臟腑功能亢奮,加快生產缺損物質或試圖調節減緩的功能所至。這是人體自身的調節功能,是在拼「設備」。這時陽證是虛假的。中醫看病,必須滋陰,先從外界補充不足,讓減緩的功能先恢復正常,再降低亢奮功能。如果此時誤用寒葯,強使降陽,讓亢奮功能減弱,這將必然導致人體自身調節功能進一步降低而加重病情。這是十分危險的。中醫辨證施治的重要性顯而易見。結合現代自然科學知識對中醫的再認識是一項艱巨的系統工程。對於同一個體,同樣的疾病,絕不可能有不同的產生原因,中西醫是完全可以在科學上合流的。由於認識方法的不同,或所站的角度不同、得出各自的表述是可能的,但不管表述的內容有多麼的不同,在本質上,在科學原理上、在物質觀上一定是相通的。在中西醫合流中,我們尋求的就是這一本質的相通的東西,而不是表面上的撮合。
  
陰陽是中醫的核心,陰陽平衡是中醫對健康個體的描述。生命物質運動最佳自穩態是自然科學(包括西醫)對健康個體的描述。陰陽平衡的破壞,或偏陽,或偏陰,剛好對應生命物質運動偏離最佳自穩態的快節奏(或成份增加)或慢節奏(或成份減少)。這就是中醫辨證的自然科學基礎。中西醫在生命物質的運動節奏上找到了結合點。由此結合點出發,對疾病,中醫走的是一條由運動觀指導,運用系統論方法和哲學原理,採取綜合、歸納、辨證的施治途徑,它充分體現中醫從宏觀整體和疾病演變過程上把握事物的思維方式。這正是東方人的思維特點。西醫走的是一條由結構觀指導,運用科學原理,用人體解剖學作依據,通過微觀分析進行施治的途徑,它充分體現了西醫微觀實證的思維方式。這也是西方人的思維特點。中西醫的合流本質上就是宏觀整體與微觀分析兩種思維方式的合流。中醫的陰陽平衡與生命物質運動的最佳自穩態理論應是中西醫殊途同歸的理想結合點。調整中醫證實質研究的目標,證實質研究必將對中醫陰陽平衡等價於生命物質運動最佳自穩態理論作出全面和堅實的論證。中醫辯證的科學基礎,也將越加雄厚。 

(二)中醫切脈的科學基礎在臨床上的應用
中醫基礎理論現代科學基礎中,我們利用耗散結構理論的分析方法,結合證實質研究,中醫的切脈辨證,可用相應的單變數序參量方程作出理論分析。
  
若用q心表示人體有序結構心臟博動狀態——序參量,dq心/dt表示心博序參量對時間的演化,那麼,心博序參量方程可寫為:
  dq心/dt=Q(Ac,A,q心)(1)
式中Ac為某一閾值,A為控制參量,可視為心博觸發電平,q心為心博狀態。它在時空中的演化,對最佳有序的偏離,及系統之間的相互影響,正是中醫切脈辨證的基礎。心臟博動是生命的標誌,中醫切脈正是抓住了這一要害,中醫對脈象的判斷,可納入方程(1)式的描述程式。
  
這就是中醫切脈的現代科學依據。尋求方程(1)的具體形式,將是中醫基礎理論現代科學研究的重大課題。我們期望醫學家、生物物理學家的合作。
  
這裡我們可以用孕婦的脈象,作為具體事例進行分析。中醫對孕婦脈象的準確判斷,往往被看作是中醫神奇判別能力的標緻之一。其實從現代科學的視角看孕婦的脈象,她的滑脈脈象的構成,完全是胎兒脈象和母親脈象的疊加。即方程(1)中q心應為
  q心=q胎心+q母心(2)
  
一般胎兒的心律頻率比較高,而孕婦心律則低得多。q胎心+q母心的疊加波形,一定有一個從高向低的滑動過程。這就是孕婦脈象形成的科學原理。我們如果在計算機上將兩種脈象進行合成,脈象的變化,一定會與中醫切脈時的脈象判斷是一致的。這就為中醫臨床提供了重要的現代科學基礎。
  
中醫是系統論醫學,脈象是序參量——即生命個體有序度的量度。通過脈象的變化,中醫判斷人體疾病產生的部位與原因,顯然有科學依據的。 

(三)人體最佳自穩態理論在肝陽上亢證臨床辨證上的應用
我們還可以舉出一個具體的例證,如肝陽上亢證,按傳統中醫的診斷是典型的陽證證候。中醫對它的病理機制是這樣總結的:肝氣鬱結、日久化火。肝火內盛、或移熱於膽;或火炎苗竅;或火灼經脈,損傷血脈;或火盛上擾清空;或火熱內盛,損傷津液。主要癥狀有頭痛、眩暈、口苦、急躁易怒、目赤、脅肋灼痛、吐血、衄血。中醫無論是病理機制的描述,還是表現於外的癥狀的描述,肝陽上亢證從宏觀整體上看顯然是屬於快節奏的。
  
微觀病理理化指標分析是否還有上述結論?最近陳孝銀先生等在《遼寧中醫雜誌》2001年第4期上的文章《肝陽上亢證的血清學及細胞學研究》給我們做了明確的回答。
  三組理化指標的測試。
1、各組紅細胞內Na+、Ca+濃度測定結果比較(mmol/L,X±S),與健康對照組比較※P<0.05;與肝腎虛證組比較△P<0.05。
2、各組血清Ca測定結果比較(mmol/L,X±S),與健康對照組比較※P>0.05;與肝腎虛證組比較△P>0.05。 
3、各組紅細胞膜Na+、—K+、ATPase及Ca2+、—ATPase活性測定結果比較(mmol.pi..mg-1/h,X±S),與健康對照組比較※P<0.05;與肝腎虛證組比較△P<0.05。
  
由測試結果可見,肝陽上亢組Na+、Ca+濃度較健康對照組有明顯偏高,紅細胞內ATP酶的活性有明顯偏低,血清Ca測定無統計學意義。陳孝銀先生對此做出的解釋是:「肝陽上亢證患者主要表現為交感——腎上腺髓質的亢進,外周血漿NE、E含量增高。」這是生理功能偏離正常狀態(有序)的一種快節奏表現。正是這種快節奏偏離,激活了更多的自由基。「體內自由基不僅可以攻擊不飽和脂肪酸,而且可以攻擊膜蛋白,特別是膜上的酶類,進而降低酶的活性。」也就是說,表3酶的活性明顯偏低,是由於交感——腎上腺髓質功能亢進引起的。而ATP酶活力下降,則膜對Na+、Ca+的運轉失常,細胞內Na+、Ca+濃度升高。Na+、Ca+沉積,胞膜僵硬,從而易導致高血壓,血栓、腦中風等疾病。所以體內腎上腺髓質功能亢進,自由基增多,Na+、Ca+濃度增高,是高血壓、腦中風等陽性疾病生理功能快節奏偏離的微觀理化指標顯示。
  
由於肝陽上亢體現了生理機能的快節奏偏離,而生命物質運動的快節奏,按熱力學規律,必然產生多餘的熱能。因此,中醫認為肝陽上亢必然內火增生,並由內熱導致急躁易怒、眩暈、頭痛、目赤等癥狀也是有科學道理的。
  
肝陽上亢證是肝腎陰虛證——肝陽上亢證(肝火內盛證)——肝風內動證,證型發展的中間證型。肝腎陰虛證是它的前期證候,應有陰虛火旺的陽證特徵。表1正好說明了這一點。表1中肝腎陰虛證組與健康對照組比較,Na+、Ca+濃度確有輕微增高。如果肝陽上亢導致高血壓,那麼肝腎陰虛(火旺)則應是高血壓等疾病的前期徵兆。中醫的預見性也許就體現在這裡,體內一些微小的變化也能通過體征觀察得出來。中醫治「未病」的科學道理顯而易見。「未病」不是「形上病」,而是生命的「亞有序」狀態或「亞健康」狀態。肝風內動證是肝陽上亢的進一步惡化,應該說表1中的Na+、Ca+理化指標會有進一步的攀升,更加體現陽證特徵。我們期盼醫學工作者的實驗結論。
  
到此,在上述案例中,現代醫學與中醫學對疾病產生的機理有了統一的理解。只是中醫是通過宏觀整體觀察,從系統的穩定性上作出診斷,用的是中醫的術語,西醫是通過微觀實證分析,從「耙點」醫療上作出診斷,用的是現代科學的術語。中醫的陰陽與現代科學是相通的。
  
最後我們看一看陰陽失衡的一種極端的實例。比如人死了,按中醫的說法,即是陽氣斷絕。陰陽構成的統一體矛盾的一方——陽不存在了,留下的只是停止了一切生命活動類似熱力學平衡態的屍體。生命物質運動形態節奏慢到了零即序參量為零解。物質運動的有序度徹底破壞了,陰陽完全失衡,生命停止,賴以生陰的軀體最終消失。這是中醫陰陽學說與「生命物質運動最佳自穩態」學說的最簡捷的註腳。
  
總之,中醫中所說的陰證陽證,我們都可以找到對應的現代生命物質運動理論的合理解釋。
  
可見,長期以來困惑人們的中醫理論的陰陽平衡學說,是「生命物質運動最佳自穩態」學說的另一種表述。中醫中的陰與陽並不是指自然界中有什麼陰物質或陽物質,陰陽概念不能歸於物質結構觀體系,陰與陽是通過人體形態表現出來的「生命物質運動偏離最佳自穩態」的外在表現,是由物質運動觀派生的狀態參量。新中醫學中,它是科學概念,而不是哲學概念。具體說來,一般陰證是生命物質運動節奏超閾值偏慢於最佳自穩態,陽證則是生命物質運動節奏超閾值偏快於最佳自穩態。不管是中醫治病還是西醫治病,都是通過某種手段,或內因,或外因地使生命物質運動達到健康人的最佳有序狀態。中西醫治病的方法不同,但其治病的生理學原理是統一的。中醫中的陰與陽儘管不代表什麼具體的物質,但它卻有著深刻的物質運動基礎。明白中醫中陰陽對應的物質運動基礎,對指導中醫臨床具有十分重要的現實意義。陰陽五行的合流,促成了中國傳統思維方式的形成,發展了中醫理論,但也增加了中醫的神秘色彩。今天陰陽平衡理論與生命物質運動理論的合流,預期將會導致東西方思維方式的融合,既掀開東方神秘主義的面紗,又賦於西方實證主義以宏觀分析能力。就這一層次講,其意義將更加巨大。它將是中國傳統思維完善和發展的第二個里程碑。

5 內穩態機制 -內穩態體育訓練理論

內穩態是由生物系統的各種調節機制調控而維持的一種動態平衡,是生物系統從進化適應中獲得的維持整個生物系統生存的基本條件。處於內穩態的生物系統是健康的,可以正常穩定地發揮應有的功能。遠離內穩態的生物系統則處於病理狀態,生物系統的功能異常,而且不能獲得穩定的發揮。生物系統內外都存在兩種過程(Kryzhanovsky2004),致病過程(pathogenicprocesses,PP)迫使生物系統遠離內穩態;康復過程(sanogeneticprocesses,SP)促使生物系統恢復原有內穩態(formerhomeostasis,FH)或建立新的內穩態(newhomeostasis,NH)。SP與PP的強弱對比不同,會引起生物系統處於健康或疾病狀態。
  
不同的內穩態具有不同的品質。老年老鼠的智力比年輕老鼠低。Slutsky等人(2004)發現老年老鼠補充鎂離子可以提高智力。年輕老鼠神經元在較高的鎂離子濃度下形成內穩態。老年老鼠鎂離子吸收能力降低,但神經元可以在低鎂離子濃度下形成內穩態。老年老鼠補充鎂離子可以使神經元脫離內穩態,電刺激可以促進SP建立新的較高的鎂離子濃度下的內穩態,因此老年老鼠補充鎂離子后可以具有年輕老鼠的智力。Wang等人(2000)發現,慢性四肢癱患者的植物神經的活性雖然很低,但仍然處於內穩態。研究表明,同樣是內穩態,品質卻是可以不同的。因此,可以認為內穩態的品質可以表徵健康水平和運動水平。
  
人的一生是具有不同品質的內穩態逐漸更替的過程(Kurachietal2002)。成長階段,高品質的NH不斷代替低品質的FH。而衰老階段與此相反。運動訓練的過程類似。運動員對一套訓練方法的適應的過程是內穩態建立的過程,內穩態一旦建立,原有的訓練方法就成為維持內穩態的必要條件,形成所謂的訓練平台(Busso2003,孫海平2005b)。根據內穩態可以將運動訓練分為兩類,維持內穩態的訓練稱為常規訓練,通過打破FH建立運動成績更好的NH的訓練則稱為超常訓練。通過超常訓練和常規訓練的周期循環,運動員所建立的內穩態的品質就會越來越高,不但表現為運動水平的提高,而且表現為健康水平的提高。研究表明,優秀運動員不但有更高的生活質量(Kujalaetal2003),而且有更長的平均壽命(Sarnaetal1993)。
  
要突破運動訓練平台,超常訓練必須採用強度更大或方式不同的訓練等方式來啟動PP,然後尋找各種方式促進SP建立NH。Ferris等(2007)從通氣閾(ventilatorythreshold,VTh)的角度研究了運動強度對腦源神經營養因子(brain-derivedneurotrophicfactor,BDNF)和認知功能的影響。對沒有參加過競技運動的健康年輕人(25.4±1.0歲;身高174.7±1.9cm;體重71.0±3.1kg;身體質量指數23.1±0.6kg?m-2),發現低強度(VTh-20)對BDNF和Stroopcolor-word評分沒有影響,但高強度(VTh+10)增加了BDNF和Stroopcolor-word評分。顯然,低強度運動屬於常規訓練,而高強度運動則屬於超常訓練。
  
肌肉對一套訓練方法的適應的過程是內穩態建立的過程,內穩態一旦建立,原有的訓練方法就成為維持內穩態的必要條件,形成所謂的訓練平台。要提高運動水平,必須打破FH。例如採用新的訓練模式或離心運動的方法,通過延遲性肌肉酸痛(delayedonsetmusclesoreness,DOMS)(Cheungetal2003,Liuetal2006)撕裂已經運動適應的Z帶,通過損傷蛋白質的水解和重建蛋白質的合成,建立新的肌肉結構,通過新的運動適應,建立NH。研究表明(Blazevichetal2003),打破FH的PP具有力量和速度特徵,單純的花樣改變不可能成為PP。從FH到NH的途徑很多,NH的運動水平是否比FH高,決定於打破FH的PP。研究還表明(Ingallsetal2002),不同的PP會導致不同的NH。值得指出的是,不同的SP也會導致不同品質的NH的建立。楊華元等人(2006)的研究表明,穴位電刺激的方法可以增強運動員的快速力量。
  
顯然,不同的專項運動有不同的內穩態。正如孫海平(2005a)所指出的,所有的訓練以專項為中心是當今高水平運動員訓練的趨勢。從這個角度來看建立在「二元訓練理論」基礎上的運動訓練,存在明顯的缺陷。體能訓練所建立的內穩態與專項運動所要求的內穩態是不同的,從體能訓練過度到專項訓練,必須通過超常訓練來完成。孫海平(2005a)認為低強度的大負荷訓練不利於專項水平的提高。他指出,經過長期的低強度大負荷訓練后,在向大強度訓練轉化的時候,稍有不慎就會出現傷病,因為肌肉已經適應了這種慢性的收縮和拉長的訓練強度,而項目所需的卻是高強度的快速收縮和拉長。
  
從專項訓練方案的制定到訓練平台的建立是需要一定的時間的。訓練前後內穩態的品質相差越大,建立訓練平台的時間就越長。顯然,專項運動的平台之間的差異(相似的肌肉結構)要小於二元訓練理論之體能訓練所建立的平台與專項運動所需要的平台之間的差異(不同的肌肉結構)。從這個角度看,二元訓練理論之體能訓練不但延長了專項運動內穩態建立所需要的時間,對專項運動內穩態的建立沒有幫助,而且降低了所能夠建立的專項運動內穩態的品質,阻礙了運動成績的提高。
  
超常訓練建立新的內穩態后,進入訓練的平台期,原來的超常訓練就轉化為常規訓練,用於維持新建立的內穩態。如果降低訓練強度或休假,則內穩態品質會下降(Godfreyetal2005)。
  
孫海平(2005a)在總結自己20年的訓練經驗時強調了訓練一定要獲得運動員的穩定狀態。從本文的角度來看,訓練就是要幫助運動員建立可以在比賽中穩定發揮水平的內穩態。因此,比賽應該是常規訓練的延續。Edwards等人(2005)研究表明,比賽前一天同樣時間的訓練有助於當天水平的提高。實際上,孫海平(2005a)已經把比賽作為訓練的一個部分,或是一種延伸,融入整個訓練過程中。需要指出的是,這裡的訓練必須為常規訓練。
  
既然比賽是常規訓練的延續,常規訓練強度應該維持在比賽強度附近。孫海平(2005b)強調了構建訓練平台的重要性。他指出,運動員到了一定的水平后,訓練一定要維持一定的高度上,不能大起大落。他的訓練理念很明確,每一個練習,每一個手段都是大強度。每天都是大強度。在2004年奧運會前,劉翔的訓練強度已經具備了13秒以內的成績。
  
內穩態是整體的,但可以從各個局部來表徵。氧化-抗氧化內穩態(oxidant-antioxidanthomeostasis,OAH)(Victoretal2003,Jietal2006)是其中的一個側面。
  
同樣的訓練方案,對健康人是常規訓練,對病人則是超常訓練(Jasperseetal2006)。因此,訓練方案具有個體差異,對不同種類、不同級別和不同訓練目的的運動員應該採取相應的訓練方案。
  
運動營養對內穩態影響不大。Finaud等人(2006a)對柔道運動員的研究表明,OAH主要由運動決定,飲食內容調整甚至減低體重的節食都不影響OAH。
  
肉鹼的補充眾說紛紜(Brass2006),可能是因為沒有分清楚常規訓練與超常訓練。最近的實驗表明(Leeetal2007),肉鹼的補充對常規訓練沒有影響。
  
1,6二磷酸果糖(fructose1,6-diphosphate,FDP)的細胞保護作用在臨床醫學上有大量的應用(Ahnetal2007,應漢傑2003)。運動性疲勞會導致骨骼肌處於相對缺氧狀態,FDP應該具有抵抗運動性疲勞的作用(應漢傑2003)。遺憾的是,FDP對於常規訓練沒有任何影響(Myersetal1990)。
  
運動營養影響超常訓練。例如,運動前連續14天補充HBM/KIC有助於DOMS的康復(vanSomerenetal2005),氨基酸補充通過促進重建蛋白質合成促進DOMS的康復(Nosakaetal2006)。
  
上世紀50年代,前蘇聯產生了「二元訓練理論」,並被國際體壇理論界所廣泛接受,成為主流訓練理論。此理論認為:運動能力(運動成績)由「體能」和「專項技術」兩個「元因素」構成,訓練行為產生「超量恢復」是運動能力(成績)得以進步的根本原因。半個多世紀過去了,越來越多的學者對這一理論提出了質疑。中國的茅鵬(2007)不但對「二元訓練理論」進行了深刻的批判,而且針對性地提出了「一元訓練理論」。隨著劉翔在「110米欄」這一項目的異軍突起,茅鵬的訓練理論也在體育界引起了強烈的反響。茅鵬(2007)認為,人體生命有序狀態的調整變化(「熵值」變化),是運動能力(成績)進退變化的根本原因,這個過程是非線性的,不能用「超量恢復」這種線性觀點來進行描述。在「一元訓練理論」看來:運動能力就存在於機體本身,並非是機體所「持有」的物資(「持有」即存放於機體,因而是外在於機體的;運動能力是內在於機體,而非外在於機體的)。運動能力的進步,就反映了機體生命有序狀態的「專項運動員化進展」(熵減少進展)。可以說「一元訓練理論」從根本上對「二元訓練理論」進行了否定。首先,它提出技術是體能的外在形式,體能是技術的內在動力,各自均不能脫離對方而獨立存在。決定運動成績的「元因素」只有一個,並非兩個。在「一元訓練理論」看來,所謂的「全面身體素質(體能)訓練」,大多是處在界域「外邊」的。把「外邊」(「熵」源)誤認為「內部」(「負熵」源),就使生命有序狀態的「可調性」,被胡亂運用,來回折騰,使「熵值」居高不下,干擾和破壞成績進步,孳生傷病事故。更重要的是它明確指出:用「超量恢復」這種線性的觀點來對「運動成績的進步」進行描述,是認識錯位,以偏概全;並直接導致了在訓練中盲目追求「大運動量」(茅鵬2007)。本文將體能和技術二元統一在運動員的整體內穩態之中,引入常規訓練和超常訓練概念發展了「一元訓練理論」。
  
內穩態對應於健康的正常狀態。PP對FH的打破則導致疾病狀態。訓練與成長一樣是內穩態品質的提高,提高的過程是健康-疾病-更健康的螺旋上升方式。訓練與成長所不同的是,前者疾病程度比後者嚴重,前者對內穩態品質的提高也比後者顯著。成長過程中肌肉力量也在增加,但增加的程度沒有DOMS顯著。本文的研究表明,科學訓練不但是運動水平提高的過程,也是健康水平提高的過程。值得指出的是,如果訓練方法不當,PP對FH的打破不能建立品質更高的NH,或者延長PP對FH打破的狀態,找不到恰當的方法促進NH的建立,或者所建立的NH並沒有消除PP的效應,都會導致運動員健康狀況的惡化,這些情況導致人們對競技訓練有損健康的偏見。例如,運動員對運動損傷的病態適應(曲綿域2000),雖然運動損傷並沒有痊癒,但依然形成NH,雖然NH已經有很高的運動水平,但可以預測如果運動損傷得到痊癒,所形成的NH將具有更高的運動水平。再如過度訓練綜合症,運動訓練產生的氧化應激是一種PP,如果抗氧化介導的SP沒有足夠強(Finaudetal2006b),NH就不能形成;運動產生的組織損傷也是一種PP,如果損傷的康復SP受到抑制(Smith2004),NH也不能形成。
  
內穩態是運動員整個狀態的一種可以穩定發揮運動水平的特性。內穩態的建立和維持包括運動員的所有方面。孫海平(2005b)指出,關鍵的關鍵不在於體力,只要把專項能力的感覺抓好了,就不會出什麼問題。這種感覺需要負荷訓練的系統化來獲得(孫海平2005a),當然其中也少不了心理素質的培養(孫海平2005b)。
[編輯本段]八、內穩態理論建立者個人資料

6 內穩態機制 -亨德森

  姓名:亨德森Henderson,Thomas
  國家或者地區:蘇格蘭
  學科:天文學家
  發明創造:
  簡 歷
亨德森(Henderson,Thomas)蘇格蘭天文學家。1798年12月28日生於安格斯郡敦提;1844年11月23日卒於愛丁堡。亨德森是一位律師,但是他以天文學為業餘嗜好,如同常有的情況一樣,這種愛好變成了專業。1831年,他被任命為好望角天文台台長。這為他提供了機會,以觀測半人馬座阿爾發這顆不尋常的恆星;它是全天第三亮的恆星,但是它太偏南了,以至直到探險時代開始之時,歐洲人還從未觀測過它。除了正式的天文學學名外,它還沒有自己的名字。亨德森成功地測量了它的視差,測出其數值約為四分之三角秒,這相婁於它的距離是四光年稍多一些。因此,它比天鵝座61星更近。的確,半人馬座阿爾法(它是由三顆恆星組成的)三合星系統乃是迄今所知的最近恆星。三個子星中最近的一顆發現於1915年,它很小又很暗弱,稱為半為馬座比鄰星。亨德森實際上在貝塞耳*之前已完成了計算,但是他的結果到1839年才發表,而優先權則屬於最先發表的人。亨德森被任命為第一任蘇格蘭皇家天文學家,並在愛丁堡以天文學教授終其一生。
  姓名:亨德森(GregHenderson)
  國籍:紐西蘭
  性別:男
  生日:1976.9.10
  身高:1.81米
  體重:74公斤
  項目:自行車
  坎農
  坎農(1871~1945)
  Cannon,WalterBraford
美國生理學家。1871年10月19日生於威斯康星,1945年10月1日卒於新罕布希爾。1896年和1900年先後在哈佛大學醫學院獲醫學學士和博士學位,1906年起任該校生理學教授。1912~1942年任波士頓兒童醫院和彼得-本特和布里格姆醫院的生理學顧問。第一次世界大戰期間任軍醫。1929~1930年作為訪問學者赴法。1935年來華在協和醫學院工作半年。1936~1938年任美國衛生局主席,積极參加西班牙共和政府反對德意法西斯軍隊的鬥爭。30年代末,在援華抗日醫藥機構和聯合援華救濟委員會中工作。第二次世界大戰期間,任美國休克和輸血研究委員會理事會主席。1942年在哈佛大學醫學院退休。
  
坎農首創了鉍或鋇餐與X射線在消化道上的造影法。此法很快傳遍各國,成為診斷消化道腫瘤和潰瘍的最得力手段之一。此外他還研究了消化過程中機械動力和胃酸濃度與幽門瓣開閉的關係,1911年發表了《消化作用的機械因素》一書。以後,他進行了多年消化生理方面的研究,1929年寫成了《疼痛、飢餓、恐怖、暴怒時的身體變化》一書。
  
他在內分泌腺特別是腎上腺方面的研究揭示了激素在應付緊急狀態中的重要作用。1931年他發現有些神經末梢能釋放一種類似腎上腺素的物質——交感素。證明腎上腺髓質和交感神經系統在維持身體內環境穩定中有重要作用。1932年他把這方面的研究總結為《身體的智慧》一書。1935年,他在北平協和醫學院工作,為中美學術交流和促進中國生理學的發展作出了突出貢獻。
  
1926年坎農正式命名「內環境穩定」或「自穩態」,並根據他自己的實驗結果進一步加以肯定。自坎農以後,「內環境穩定」成了生物學中最有影響的概念之一。他還積极參加廣泛的社會活動,並寫成了《研究者的道路:一個科學家研究醫學的經驗》一書。

參考資料:
1.http://tiansisheng.blog.163.com/blog/static/2524182200682192643253/

2.http://www.chinatyxk.com/gb/tywk_v.asp?anclassid=1&nclassid=1&bookid=14


 

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