第三節　系統醫學

一、系統醫學的概念

系統醫學（systems medicine）起源于20世紀90年代，在系統生物學的基礎上，逐漸形成其基本概念和模型。神經-內分泌-免疫調控與器官系統穩態模型構成了系統醫學的理論基礎；組學芯片技術、生物信息技術及基因操作技術等構成了系統醫學的技術基礎；轉化醫學與精準醫學等構成了系統醫學的體系。在醫學的不同領域和醫學研究的不同層面，分別形成了相應的系統醫學體系，包括系統病理學、系統藥物學、系統診斷與綜合治療等。簡而言之，當系統生物學用于疾病的預防、診斷、治療及健康照護時，就產生了系統醫學。

在大發現時代，生命組學使人類更加深入了解人體的結構、功能與代謝；材料學、信息科學等先進技術的推廣應用，形成多種研究疾病的技術手段。近年來表型組學和臨床跨組學研究受到廣泛關注。表型組學源于基因和環境不斷相互作用的生物系統，是指可測量的物理、化學、生理和臨床特征的綜合體，這些特征即人群或患者的生物學分類和個體差異。臨床跨組學研究是通過整合分子水平多組學（如基因組學、蛋白質組學、代謝組學等）與臨床表型組學，并將其應用于探索新的生物標志物及藥物作用靶點。這就需要不斷推進表型資料的結構化、格式化、定量化進程，建立規范的生物樣本庫，應用系統生物學理論，整合基礎與臨床知識，全面而深入地認識疾病。

二、認識疾病的三個維度

需要從三個維度去認識疾病，即形態結構、功能狀態和物質代謝。解剖學、組織胚胎學、病理學主要描述形態結構，生理學、病理生理學主要論述功能，生物化學、分子生物學、藥理學主要闡述物質代謝及其調節。結構是功能的基礎，物質代謝是本質，功能異常引起臨床癥狀。三者相互聯系，各反映疾病的一個側面，不可分割。

臨床醫生可以通過X線、超聲、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和內鏡等影像學手段和病理組織學來認識疾病的結構變化；通過心電圖、超聲心動圖、胃腸動力檢查等檢查了解機體功能變化；通過實驗室檢查及組學技術了解機體代謝變化。綜合分析以上資料，才能全面、系統地診斷疾病，及指導疾病的預防、治療與康復。

三、重視分層理論

系統醫學重視“過程與環節”在整個診療過程中的關鍵地位，也就是分層理論：在同一個體的不同狀態（健康狀態、亞健康狀態以及疾病狀態），或同一疾病的不同類型、程度、階段，其基因組、代謝組、蛋白組學變化都是有差異的。

分層理論在表型資料的收集過程中發揮著重要作用。表型資料即五大類基本臨床資料，包括病史資料、體格檢查資料、影像學資料、實驗室資料以及功能檢查資料。表型資料的格式化、結構化分層對于臨床診治和醫學科學的發展都具有重大的意義（詳見第五章精準醫學第一節）。

四、綜合醫學模式

系統醫學需要重視綜合醫學模式。1977年美國醫學家George Engel提出了生物-心理-社會醫學模式（bio-psycho-social medical model）。心理醫學是從心理與軀體關系的角度來研究人類健康和疾病的學科，主要研究心身疾病。社會醫學是以人和人群作為對象，以醫學理論為基礎，運用社會學的觀點和方法，研究社會各種因素與人群健康和疾病之間的雙向性作用及規律，制定社會健康措施，保護和增強人群身心健康水平及社會活動能力，提高人們的生活質量。目前的生物-心理-社會醫學模式不僅從生物學因素角度研究疾病的診斷和治療，而且關注心理狀態和社會支持系統對生命和疾病的影響。這種以系統論為基礎的臨床醫學模式堅持“在健康和疾病中，心與身不可分離”的觀點，強調社會環境、心理因素等在疾病的發生發展中起著重要作用。以功能性胃腸病為例，許多焦慮、抑郁患者常伴有消化不良、慢性便秘、腸易激綜合征等疾病，當通過藥物或心理治療緩解焦慮、抑郁狀態后，其相關的胃腸道癥狀會一定程度上改善。社會因素如職場競爭、工作壓力等亦是導致疾病發生的重要原因。同時，功能性或器質性疾病伴隨的病痛也會影響心理狀態，引起心理障礙，心理-軀體疾病互為因果，相互影響。

從系統生物學角度思考，人體之所以會受心理、社會因素影響，主要歸因于人體不斷地接受外界的信息。與飲食（物質基礎）直接承載的信息不同，這里的信息主要指的是經視覺、聽覺、觸覺等感官接收的信息，傳輸至中樞神經系統，通過大腦皮層的活動，影響下丘腦和自主神經系統，進而對機體產生影響。人體通過神經、體液、免疫等方式進行自身調節，在一定閾值內保持動態平衡，當超過閾值時，疾病即可發生。

五、系統醫學的臨床思維

系統醫學臨床思維應該注重以下四個方面：第一，宏觀和微觀的結合；第二，整體、系統、器官、細胞、生物分子的層級理念與結合；第三，健康和疾病狀態的比較，以發現疾病狀態下的結構、功能和代謝方面發生的異常變化；第四，疾病不同階段、不同類型的差異。

在宏觀方面，要特別強調整體觀，系統生物學的觀點認為人體內系統之間是相互聯系、相互影響的，如消化道的癥狀除與消化系統的器官相關外，還與神經、內分泌等多系統、多器官相關，尤其是與近年來發病率越來越高的甲狀腺疾病、2型糖尿病等密切相關。在微觀方面，隨著實驗室檢測指標越來越豐富，影像學技術越來越精細，我們需要將宏觀和微觀密切結合，以達到優勢互補、全面準確認識疾病的目的。

如上所述，人體作為一個系統，各子系統、器官、組織結構不同（分化），執行著各自的功能，使機體處于健康狀態（穩定性、均衡性），一旦內外環境變化超過系統自調節、自穩定（閾值）能力，就會發生結構和功能的異常，進入疾病狀態，而這些變化的本質是生物分子（核酸、蛋白質、脂質、糖類及其代謝產物）的代謝（物質代謝）發生紊亂。另外，在健康與疾病的不同階段，系統的結構、功能在物質代謝的基礎上會發生不同的規律性變化（動態性）。系統論強調整體與局部、局部與局部、系統本身與外部環境之間相互依存、相互影響和相互制約的關系，因而在系統醫學中，我們也必須從多個維度來思考人體健康與疾病之間的種種關系，以切實提高我們的臨床思維能力。