第三节　系统医学

一、系统医学的概念

系统医学（systems medicine）起源于20世纪90年代，在系统生物学的基础上，逐渐形成其基本概念和模型。神经-内分泌-免疫调控与器官系统稳态模型构成了系统医学的理论基础；组学芯片技术、生物信息技术及基因操作技术等构成了系统医学的技术基础；转化医学与精准医学等构成了系统医学的体系。在医学的不同领域和医学研究的不同层面，分别形成了相应的系统医学体系，包括系统病理学、系统药物学、系统诊断与综合治疗等。简而言之，当系统生物学用于疾病的预防、诊断、治疗及健康照护时，就产生了系统医学。

在大发现时代，生命组学使人类更加深入了解人体的结构、功能与代谢；材料学、信息科学等先进技术的推广应用，形成多种研究疾病的技术手段。近年来表型组学和临床跨组学研究受到广泛关注。表型组学源于基因和环境不断相互作用的生物系统，是指可测量的物理、化学、生理和临床特征的综合体，这些特征即人群或患者的生物学分类和个体差异。临床跨组学研究是通过整合分子水平多组学（如基因组学、蛋白质组学、代谢组学等）与临床表型组学，并将其应用于探索新的生物标志物及药物作用靶点。这就需要不断推进表型资料的结构化、格式化、定量化进程，建立规范的生物样本库，应用系统生物学理论，整合基础与临床知识，全面而深入地认识疾病。

二、认识疾病的三个维度

需要从三个维度去认识疾病，即形态结构、功能状态和物质代谢。解剖学、组织胚胎学、病理学主要描述形态结构，生理学、病理生理学主要论述功能，生物化学、分子生物学、药理学主要阐述物质代谢及其调节。结构是功能的基础，物质代谢是本质，功能异常引起临床症状。三者相互联系，各反映疾病的一个侧面，不可分割。

临床医生可以通过X线、超声、计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和内镜等影像学手段和病理组织学来认识疾病的结构变化；通过心电图、超声心动图、胃肠动力检查等检查了解机体功能变化；通过实验室检查及组学技术了解机体代谢变化。综合分析以上资料，才能全面、系统地诊断疾病，及指导疾病的预防、治疗与康复。

三、重视分层理论

系统医学重视“过程与环节”在整个诊疗过程中的关键地位，也就是分层理论：在同一个体的不同状态（健康状态、亚健康状态以及疾病状态），或同一疾病的不同类型、程度、阶段，其基因组、代谢组、蛋白组学变化都是有差异的。

分层理论在表型资料的收集过程中发挥着重要作用。表型资料即五大类基本临床资料，包括病史资料、体格检查资料、影像学资料、实验室资料以及功能检查资料。表型资料的格式化、结构化分层对于临床诊治和医学科学的发展都具有重大的意义（详见第五章精准医学第一节）。

四、综合医学模式

系统医学需要重视综合医学模式。1977年美国医学家George Engel提出了生物-心理-社会医学模式（bio-psycho-social medical model）。心理医学是从心理与躯体关系的角度来研究人类健康和疾病的学科，主要研究心身疾病。社会医学是以人和人群作为对象，以医学理论为基础，运用社会学的观点和方法，研究社会各种因素与人群健康和疾病之间的双向性作用及规律，制定社会健康措施，保护和增强人群身心健康水平及社会活动能力，提高人们的生活质量。目前的生物-心理-社会医学模式不仅从生物学因素角度研究疾病的诊断和治疗，而且关注心理状态和社会支持系统对生命和疾病的影响。这种以系统论为基础的临床医学模式坚持“在健康和疾病中，心与身不可分离”的观点，强调社会环境、心理因素等在疾病的发生发展中起着重要作用。以功能性胃肠病为例，许多焦虑、抑郁患者常伴有消化不良、慢性便秘、肠易激综合征等疾病，当通过药物或心理治疗缓解焦虑、抑郁状态后，其相关的胃肠道症状会一定程度上改善。社会因素如职场竞争、工作压力等亦是导致疾病发生的重要原因。同时，功能性或器质性疾病伴随的病痛也会影响心理状态，引起心理障碍，心理-躯体疾病互为因果，相互影响。

从系统生物学角度思考，人体之所以会受心理、社会因素影响，主要归因于人体不断地接受外界的信息。与饮食（物质基础）直接承载的信息不同，这里的信息主要指的是经视觉、听觉、触觉等感官接收的信息，传输至中枢神经系统，通过大脑皮层的活动，影响下丘脑和自主神经系统，进而对机体产生影响。人体通过神经、体液、免疫等方式进行自身调节，在一定阈值内保持动态平衡，当超过阈值时，疾病即可发生。

五、系统医学的临床思维

系统医学临床思维应该注重以下四个方面：第一，宏观和微观的结合；第二，整体、系统、器官、细胞、生物分子的层级理念与结合；第三，健康和疾病状态的比较，以发现疾病状态下的结构、功能和代谢方面发生的异常变化；第四，疾病不同阶段、不同类型的差异。

在宏观方面，要特别强调整体观，系统生物学的观点认为人体内系统之间是相互联系、相互影响的，如消化道的症状除与消化系统的器官相关外，还与神经、内分泌等多系统、多器官相关，尤其是与近年来发病率越来越高的甲状腺疾病、2型糖尿病等密切相关。在微观方面，随着实验室检测指标越来越丰富，影像学技术越来越精细，我们需要将宏观和微观密切结合，以达到优势互补、全面准确认识疾病的目的。

如上所述，人体作为一个系统，各子系统、器官、组织结构不同（分化），执行着各自的功能，使机体处于健康状态（稳定性、均衡性），一旦内外环境变化超过系统自调节、自稳定（阈值）能力，就会发生结构和功能的异常，进入疾病状态，而这些变化的本质是生物分子（核酸、蛋白质、脂质、糖类及其代谢产物）的代谢（物质代谢）发生紊乱。另外，在健康与疾病的不同阶段，系统的结构、功能在物质代谢的基础上会发生不同的规律性变化（动态性）。系统论强调整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间相互依存、相互影响和相互制约的关系，因而在系统医学中，我们也必须从多个维度来思考人体健康与疾病之间的种种关系，以切实提高我们的临床思维能力。