医学生物学及其研究内容

绪论一、医学生物学及其研究内容生物学--biology是研究生命的科学。它是研究生命的现象和本质，并探讨生物发生和发展规律的一门科学，所以也称生命科学。植物学动物学人体解剖学组织胚胎学生物化学微生物学生物学细胞生物学遗传学生物学（生态学、时间生物学）二、生物学与医学的关系（一）生物学与西医学的关系“生物医学模式”例受体－－十二指肠溃疡消化性溃疡的发病过程十分复杂，可概括为两种力量之间的抗衡。一是损伤粘膜的侵袭力(主要是胃酸／胃蛋白酶的消化作用)，另一是粘膜自身的防卫力。侵袭力过强、防卫力过低或侵袭力超过防卫力时，就会产生溃疡。1、胃酸／胃蛋白酶的侵袭作用在十二指肠溃疡发生过程中，胃酸／胃蛋白酶的侵袭力起主要作用。十二指肠溃疡的发生有一阈值，即壁细胞总数不得少于10亿个、最大胃酸分泌量不能低于10mmol／h，在此阈值以下时不会发生十二指肠溃疡。70年代以前，主要依赖制酸剂：氢氧化铝、碳酸钙、碳酸氢钠、氧化镁等。分泌胃酸的壁细胞受体有，乙酰胆碱受体、组胺H2受体和胃泌素受体。抗胆碱能药物：溴本辛、普鲁本辛、胃复康（苯钠嗪）、按胃灵（溴化羟苯乙铵）等。组胺H2受体拮抗剂（阻滞剂）：（1）西咪替丁（甲氰咪胍）800mg／d睡前顿服，连服4到8周。愈后维持量400mg/d睡前顿服。副作用：肝功能异常、肾损害、骨髓抑制、中枢和心血管毒性。多数可在停药后迅速逆转。（2）雷尼替丁抑制胃酸分泌的作用比甲氰咪胍强五倍，副作用较少。300mg／d睡前顿服，连服4至8周。维持量150mg/d（3）法莫替丁作用最强40mg/d睡前一次口服，连服4至8周。维持量20mg/d。质子泵抑制剂壁细胞分泌酸的最后一个环节是其微泌管膜上的质子泵（H+--K+--ATP酶），能推动胞浆内的H+与管腔内的K+交换，使H+排出细胞外。质子泵被阻断后，抑制胃酸分泌的作用较H2受体拮抗剂为强。奥美拉唑20mg/d睡前顿服，连服2－4周。可在2－3天内控制症状，并使溃疡很快愈合。一般2周后愈合率可达70％，4周后可达90％以上，6－8周后几乎全部愈合。2、粘膜防卫力量减弱由幽门螺杆菌感染引起治疗：羟氨苄青霉素（500mg／次，4次／d，共2周）、甲硝唑（250mg／次，3次／d，共2周）、胶体次枸橼酸铋（10—120mg／次，4次／d，连续服用2～4周）。但副反应多包括食欲不振、恶心、呕吐和腹泻，不易被病人接受。多采用半量疗法。例受体－－心衰心衰是人类多种主要心脏疾病的最终表现，病人可因心衰而死亡。在细胞水平上，心衰表现为心肌细胞收缩力下降，收缩和舒张缓慢。心肌细胞收缩活动是由胞内钙致钙释放产生的钙瞬变调控的。当心肌细胞兴奋时，细胞膜上电压依赖性L型钙通道被激活，其产生的钙内流，激活了肌质网钙释放通道（又叫ryanodine受体）产生钙火花，而大量钙火花总和产生了钙瞬变，从而启动心肌细胞收缩过程。例：溶酶体－－矽肺二氧化硅尘粒吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅对巨噬细胞有明显毒性作用，石英表面的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，最后细胞膜本身也被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶原纤维增生。肺纤维化。例细胞因子--类风湿性关节炎类风湿性关节炎(ＲＡ)是以关节炎症和骨质破坏为主要病理特征的自身免疫性疾病，其免疫异常和发病机制仍不很清楚。研究表明，ＲＡ患者滑膜组织中多种细胞因子的表达均上调，但是致炎性因子与抗炎性因子的失衡、致炎性因子在关节内的过剩积聚，很可能是导致ＲＡ发病和炎症持续的原因，肿瘤坏死因子(ＴＮＦα)和白细胞介素１(ＩＬ－１)是ＲＡ致病中最关键的两种细胞因子。体外实验和动物模型已经证实，ＴＮＦα和ＩＬ－１两者均可以诱导趋化因子和黏附分子的表达，增加炎性细胞的活化和其由血流向关节的移动；均可以刺激滑膜成纤维细胞和软骨细胞产生包括基质金属蛋白酶（ＭＭＰ）在内的炎性介质，从而降解蛋白多糖和胶原；此外，在ＴＮＦα和ＩＬ－１的作用下，滑膜巨噬细胞可以进一步分化为破骨细胞，导致边缘骨质破坏。ＴＮＦα主要在疾病的早期起作用，可能更多地参与刺激炎症的发生，导致关节肿胀和更明显的全身性表现；ＩＬ－１存在于ＲＡ的整个病程中，可以直接刺激破骨细胞，对炎性部位的持续性细胞浸润和诱导组织破坏起更直接的作用，是骨质吸收和破坏的主要细胞因子之一。传统药物非类固醇类抗炎药糖皮质激素改变病情药改变病情药能够减轻关节炎症状、阻止关节破坏，一直是治疗ＲＡ的主要药物，然而其长期有限的疗效和毒性反应使其应用受到很大限制。细胞因子拮抗剂近些年来，科学家将基础科学的研究结果转化为临床应用，并研制出多种细胞因子拮抗剂，为ＲＡ的治疗提供了更加有效的方法。目前细胞因子拮抗剂主要分为三种类型：单克隆抗体重组的可溶性受体细胞因子受体拮抗剂例：分子遗传学随着营养性和传染性疾病的明显减少，人们对人类疾病的遗传因素的决定作用愈加重视。现已证明，重大疾病如冠状动脉疾病、糖尿病、高血压和主要精神病的病因具有重要遗传因素。同时，分子遗传学和基因定位的进展促进了基础遗传学理论知识的爆炸性发展。已鉴定大约600个染色体的基因座，在每个位点上都有一个或多个特异的致病性突变。遗传学这些新进展的重大贡献就在于预防和(或)防止疾病。检测个体发病风险的遗传筛选遗传诊断遗传咨询产前诊断基因治疗试验也已经开始应用于治疗特异性疾病，并将对未来的临床医学产生巨大影响。基因治疗1989年5月，在美国进行首例NEO／TIL临床基因标记试验。通过这种标记实验回答两个基本问题：外源基因能否安全地转移到患者体内；取自患者体内的细胞能否检测到转移基因的存在。在此基础上，NIH与FDA于1990年批准对腺苷脱氨酶(ADA)缺陷产生的重症联合免疫缺陷(SCID)进行基因治疗。由患儿离体血细胞分离到单核细胞，在抗体与生长因子存在下培养，以刺激T淋巴细胞。当T细胞分化时，与携带正常ADA基因的反转录病毒载体共培养数日，然后将T细胞输回患儿体内。患几经多次治疗后，循环血液中ADA水平逐渐升高，至第10个月已达正常值的25％，户外活动较少感染且已上学。这显示基因治疗对SCID效果明显。目前，临床基因治疗已用于多种疾病，截止到1994年1月，已登记的基因标记基因治疗计划已有58项，其中NIH已批准的有37项，开始临床基因治疗的有26项。受治疾病包括多种遗传病，如血友病B、家族性高胆固醇血症、囊性纤维瘤。其中，血友病B的基因治疗，是我国复旦大学遗传所与长海医院首先开展的且初见成效。受治疾病还包括多种恶性肿瘤，如恶性黑色素瘤、成神经纤维瘤、白血病、肾癌、乳腺癌、卵巢癌，也包括肝功能衰竭、艾滋病等。“生物心理社会医学模式”生物学静态研究＋人的动态研究＋人的生态学（二）生物学与中医学的关系中医理论源于春秋战国的《黄帝内经》，《难经》。中医理论将人体视为自然界的一部分，认为人体的生理病理变化顺从着自然界的阴阳变化。中医治疗的主要途径是通过四诊合参，思维归纳出“证”（身体某阶段阴阳失平衡状态），采用自然药物的属性（阴阳、寒热、升降、润燥）来调节机体的阴阳偏盛、偏衰，使之达到新的平衡状态。中医学最大的特点是，它所研究的对象始终是有思想感情的活人。它所要把握的不是机体的器官实体，而是人体作为活的整体的功能结构关系。这整体功能结构关系又表现为与日月天时相应和的，机体发育和生命维持的节律。从本质上说，中医学着重于开启人体本能，它不是直接针对病之所在，而是帮助恢复和提高人自身具有的调节能力，调动和激发人的生命潜能，从而实现祛病健身。这正是天人合一、主客相融在治疗学上的体现。例如：中医学中发展较为完善的热病学卫分证――麻黄汤气分证――白虎加人参汤营分证――清营汤血分证――清瘟败毒饮、化斑汤和现代医学的分析还原思维方式不同，中医认识人体的生理病理，循从了哲学抽象，归纳，演绎的方法，带有朴素唯物主义取类比象的色彩。虽然这有助于从整体把握机体病理、生理状态的变化，但也相对限制了中医深层次的发展。中医如何走向现代化？基础理论――由封闭走向开放临床――发挥自身优势治未病整体观中医历来主张“先安未受邪之地”，“上攻治未病”现代医学糖尿病的四级预防1、降低糖尿病的发病率改变不良的生活方式，加强高危人群的预防和监护2、早期预防糖尿病查体及早发现，高危人群筛查，糖耐量异常的病人跟踪观察3、减少或延缓糖尿病并发症的发生综和治疗，长期稳定血糖在正常范围内，去除有害因素（烟、酒、高血压、高血脂）4、阻止和延缓并发症的恶化亚健康（60％）1、轻度心身失调疲劳、失眠、胃口差、情绪不稳定（易恢复占25％）2、潜临床状态已呈现出发展成某些疾病的高危倾向，潜伏着向某种疾病发展的高度可能。（占1／340岁以上的多）慢性疲劳或持续的心身失调，包括前述症状持续两个月以上，且常伴有慢性咽痛，反复感冒，精力不支等。可归纳为三种减退和三高一低：活力减退、反应能力减退、适应能力减退。接近临界水平的高血脂、高血糖、高血粘度和免疫功能偏低3、前临界状态（10％）已有了病变，但症状不明显或没有引起足够重视。针对亚健康调整代谢调整免疫调整心脑血管功能和血液循环代谢调整心身功能状态。亚健康群体主要属于中医所说的郁证、痰湿和虚证三大类中药的现代研究阿胶：从传统中药到胶原蛋白阿胶作为传统中药，已经有千年的发展历史。它的制作工艺独特，疗效确切，是我国中医药宝库中重要的组成部分。实际上阿胶的主要生物成份胶原蛋白也是生物制品。糖复合物是糖类和蛋白质或脂类形成的共价结合物，近年来又发现了蛋白质—糖—脂质三者的共价结合物。中医基础理论的现代研究例：中医脾虚证的现代研究脾虚证是中医临床上常见的一类证候，它包括脾气虚、脾阳虚、脾阴虚及脾虚兼证等多种证型。1、脾虚证与消化系统关系的研究祖国医学认为“脾主运化”，脾与消化系统关系最为密切。消化系统形态和功能的异常是脾最基本的病理变化。许多实验结果表明，胃肠道运动功能、胃肠内分泌细胞、胃肠道激素、胰腺外分泌功能的改变，均是脾虚证发生的病理机制。例如：观察了脾虚胃痛患者胃粘膜的超微结构后发现，脾虚证患者G细胞分泌功能低下，餐后血清胃泌素明显低于对照组(P0．01)。对脾气虚证患者进行胰腺外分泌功能的测定。结果表明，发生脾气虚证时，血清淀粉酶及其胰淀粉酶同功酶、胰脂肪酶的活性下降，且胰淀粉酶同功酶活性下降的幅度与脾气虚证的程度具有相关性。提示胰腺外分泌功能的降低是脾气虚证发生的病理机制之一。2、脾虚证与能量代谢关系的研究能量代谢是生物体内物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移和利用，它与中医“脾主运化”“脾主肌肉”理论都有着密切的关系。脾主运化，从饮食水谷中摄取精微，以营养五脏六腑、四肢百骸。营养物质的吸收，就是一个主动耗能、不断消耗ATP的过程。若脾虚失运，则脏腑、肌肉无以充养，各器官的功能活动会减退。从现代医学角度看，组织器官及肌肉代谢相关酶的活性以及线粒体质和量的变化均是脾虚证发生的病理机制。观察脾阳虚大鼠横纹肌线粒体超微结构和血清肌红蛋白(Mb)含量，发现造模动物的血清Mb明显低于对照组，肌肉中线粒体数目明显减少，并有肿胀、嵴破坏和空泡变性等改变。提示存在着肌肉组织氧运输、储存和利用不足，肌肉能量代谢发生障碍。3、脾虚证与免疫功能关系的研究中医学认为脾主运化，为气血生化之源，脾旺则不受邪。脾虚则气血生化不足，气血不足会导致免疫功能降低。现代研究也发现在脾虚患者及动物模型的机体变化中，红细胞免疫、体液免疫、局部免疫功能均呈低下状态。这表明中医学概念的脾不仅仅是现代医学上的形态固定、单一的脾脏器官，它具有更广泛的免疫学内涵4、脾虚证与神经内分泌系统关系的研究神经系统是对机体各种功能进行完善调节的系统，它同内分泌系统互相配合，密切联系，共同调节机体的各种活动，维持机体的稳定。中医理论认为“脾胃内伤，百病由生”。发生脾虚证时，内分泌系统的功能会出现紊乱。5、脾虚证与微循环系统及血液流变学关系的研究微循环是指微动脉和微静脉之间的