自然療養因子的作用機制研究進展

徐莉 張星 肖振 蔡文泳 王茜 張鵬飛

自然療養因子的基礎理論研究已有100多年的歷史[1]；近半個多世紀以來，隨著醫學模式的轉變，世界上許多國家日益重視利用本國資源，成立了相應的學術組織和研究機構；如美國、加拿大、英國等國家和香港地區成立了以自然醫學命名的學院、研究所、學會，及自然療法診療所積極研究和推廣應用園藝療法、森林療法，美國已有300多家大醫院設園藝療法部，美國大的森林公園開辟醫療保健森林區[2]。我國的一些地區南京、青島也組建自然醫學學會，廣州祈福醫院建成了自然療法醫院、生態環境醫院[2]。近年來，隨著人們對大自然生態環境的保護和認識不斷深入，對一些療養因子的作用機制和作用研究又有新的進展。

1 自然療養因子的內涵

我國自然療養因子所涵蓋的內容豐富[2]，包括：日光、空氣、氣候、海湖江河、礦泉、治療用泥、森林、草原、花卉、濕地、景觀，其生物學效應及形成復雜。所以要了解自然療養因子，首先要了解人與自然，自然療養因子與療養學、中醫整體觀的關系。

1.1 自然與人類 我國古代思想家認為[1]：大自然(包括人類)是一個生命世界；人們都體驗到并頌揚“人與大自然的和諧”，中華傳統文化、哲學及醫學關于“天人相應”“天人合一”的思想對療養學有極重要的指導意義[3]。美國物理學家Robert H.Dicke、英國天文學家Braden Carter進一步擴展為“天人觀”[2]。后來英國物理學家、數學家斯蒂芬·霍金經過研究和探索，揭示了宇宙是生命和萬物的起源[4]。我國科學家錢學森教授的研究也證實[5]，人與自然環境發展維持著動態平衡，自然界是人類生命的源泉，人類的產生和進化與自然界理化因子密不可分。我國在黨的“十八大”以來把生態文明建設納入“五位一體”總體布局，“十九大”以來更加關注生態系統是自然- 宇宙最優化的組成部分。

1.2 自然療養因子與療養學 自然界理化學因子是由宇宙因子、大氣因子、地球因子有機結合而形成的，其作用人體經過物質、能量、信息的交換，促進了人類的發生與進化[1]。長期以來人類利用自然界的理化學因子進行健康維護、疾病治療及功能康復，經過長期的歷史實踐逐漸形成了療養學。療養學的核心為自然療養因子，即具有醫用價值的自然界的理化學因子、生物因子及心理因子，屬于生態學因子范疇，與人類進化的各個階段機體的發育有密切的關系[2]。隨著科學的進步，人們生活水平的提高，大健康觀的提出，療養機構發展和使用自然療法、人工物理療法和社會心理療法[6]，更加重視在療養地發揮療養預防、療養治療與療養康復的重要作用。

1.3 自然療養因子與中醫整體觀 自然療養因子與中醫養生從理論和實踐有很多相同。中醫學理論的整體觀“天人相應”，也認為人類生活在自然界中，與人體的健康和功能有密切關系[3]。現代療養保健強身的理論和方法與祖國醫學及其派生的養生學一脈相承，中醫學及中醫養生學的理論體系也適用于療養學[2]。首先，中醫學和療養學都強調整體觀念，強調人與環境統一。此外，中醫學和療養學都強調“治未病”和個體化干預[7]，尤其近年研究中醫傳統與療養康復理論、方法綜合應用，起到了促進疾病的預防，傷殘、急慢性疾病機體功能和精神的康復[8]。

2 自然療養因子對機體的作用機制研究

現代療養學在形成過程中不斷地進行了理論探索，相繼提出過一些理論或假說[1]；隨著醫學模式的轉變和現代醫學的發展，人們對賴以生存的環境及療養因子不斷研究，發現自然療養因子對機體的適應性作用論與療養學密切相關，認識到生命即適應[8]。

2.1 自然療養因子作用機制研究歷程 在20世紀20年代以后蘇聯和德國等一批療養學者在不同時期研究自然療養因子作用機制，提出[2]：在中樞神經系統建立“大自然優勢灶”的論點(1927年)；療養因子作用機制的“皮質- 病灶相關論”(1950年)；療養因子引起的神經反射、神經-化學和后作用的效應階段論(1959年)；療養因子對機體統一的神經- 體液作用論(1956—1974年)；療養因子對機體的多階段性作用論(1972年)；療養因子對機體的適應性作用論(1978—1984)年。到20世紀中葉以來，關于自然療養因子對人體的作用形成了一系列公認的理論觀點：自然療養因子的性質屬于生態學因子范疇，是生理性作用因子，其特點是多種自然因子的綜合作用，自然療養因子對機體的原發性作用是信息機制和生物共振，進而通過復雜的神經-體液機制發揮全身性的、多系統、多功能的鍛煉性作用，機體對其反應具有階段性[1]。20世紀80年代，提出機體對外界環境的適應是生命的基本性能和特征，生物系統對各種自然因子的反應是通過適應實現療養的性質，即是適應性療法[2]。

2.2 自然療養因子作用機制研究進展 近年來，現代醫學的新技術、新理念應用到療養因子的研究中。自然療養因子對機體作用機制研究以由整體、器官、系統水平進入細胞、亞細胞、分子水平的研究[2]。

2.2.1 適應論與療養因子 研究發現[1]：機體在自然療養因子的作用下，在細胞水平可產生功能和超微結構的變化，在分子水平可導致蛋白質、核酸等物質代謝和基因表達的變化，在量子水平可影響體內物質分子中的電子傳遞，因而產生直接的和間接的，近期的和遠期的生物學效應，最根本的表現為改善機體內環境穩態和機體與外環境間的平衡[6]。分子水平的研究認為[2]：產生適應即意味信息分子經負反饋在功能系統上的增減，基因功能活動的類型對適應外界環境具有重要作用。近年研究結果揭示[2]：生物的新基因往往是通過基因重復獲得的，進化論推斷“重復基因中的一部分可能產生新功能，有助于生物對環境的適應”。張建之認為[9]：基因重復為基因的分工和功能完善提供了進化的素材，在基因突變和自然選擇的作用下重復基因的進化使生物更好地適應環境的變化。可見人體在環境中的適應與重復基因活動有密切關系。

2.2.2 天人合一的整體觀與環境 近年來，錢學森系統學思想與祖國醫學的理論精華備受關注[5]，如辨證的整體觀，重視人與自然環境、社會環境之間的有機聯系和相互作用。近年來，愈夢孫院士研究提出[10]“人是具有高級意識活動的開放、復雜巨系統”，用中國文化中“天人合一”的整體概念來解讀人的復雜巨系統是心身兩大復雜系統在協同性(陰陽性)原則下可動態發展的、多層次自組織功能，表現為三方面[10]：整個生命過程各階段每時每刻的自主發展性；應對自然和人文環境變異的心身兩大復雜系統協同條件下的環境適應性、功能增益性和變異性，甚至包括潛能的展示性；應對非自身物質和代謝產物的自排異性以及應對自身障礙的自修復性。以上所述只有在有序性開放條件下才能真正彰顯人的強大生命力，即達到健康；才能健康地適應環境變異、發掘潛能；即使有病的人系統，也會由于有序性開放條件(有序性輸入)使人系統回歸常態，恢復健康。通過強調人在復雜巨系統下的“天人相應”整體調節，對療養學的基礎理論研究和實踐有重要的指導作用。

2.2.3 環境因素對表觀遺傳的作用 近年來，對表觀遺傳修飾易受環境因素的影響而發生改變備受關注[2]，2008年霍普金斯大學安德魯·范伯格報告[11]，人的DNA序列上的外遺傳標記——甲基化可因飲食結構和環境(生態環境、大自然、宇宙)因素的影響而發生改變；即外遺傳變化已形成表觀遺傳學(21世紀醫學核心)。冰島大學居德那松教授報告[12-13]：不適當的甲基化程度可導致疾病，程度太高可致關閉某些必要的基因，太低則可能在錯誤的時間或錯誤的細胞內激活某些基因，證實人的健康和壽命長短與自然環境因素密切相關。表觀遺傳學的產生和發展有力地證明現代療養學對人類社會廣大人民群眾生命健康維護的重大作用，從而科學地證明療養事業的生命力[2]。

2.2.4 療養因子對生物節律的調節作用 人類在節律的同步化方面與大自然達到了驚人的完善，從而保障人類對外界環境的適應、生存和發展，人體生物節律持續時間由微秒—數年；各個器官功能、各種生化物質的代謝和活性直至基因功能活動均有節律性[2]。對晝夜節律的研究發現[2]：人體細胞膜離子通道對離子的轉運可能與生物節律發生機制有關，當生物節律異常時，細胞膜電荷減少，膜流動性增強，出現紊亂時期、膜蛋白構象發生改變。研究發現：療養因子參與調控機體的生物節律，使得人們的睡眠、飲食、排泄等功能變得有規律，從而使機體在各個方面都得到充分的運轉與休整[14]。同時當選擇最佳時間，可以實現療養預防、治療、康復的最優化[14]。時律生物學對療養專業的理論研究和療養實踐有重要的指導意義[15]。

2.3 療養因子的作用研究進展 隨著人們對自然療法的認識與應用不斷廣泛，許多國家采取了不同自然療養因子作用研究。自然療養因子對機體的基本作用主要表現在復合作用、全身性作用和鍛煉性作用，其共同性與特異性作用對人類的健康維護有重要的關系。

2.3.1 自然療養因子的共同性作用 研究證實自然療養因子的共同性作用是提高適應- 防衛功能、增強代償功能、提高對不良作用的非特異性抵抗力，與神經- 內分泌- 免疫環路密切相關，該環路中各個環節相互影響、相互促進[16]。此外，療養因子可以激活下丘腦-垂體- 腎上腺軸，促進機體產生促腎上腺皮質激素(ACTH)和糖皮質激素[17]，及其他激素包括催乳素、生長激素和胰島素樣生長因子1(IGF-1)等，這些因子參與調控機體的代謝、生長發育和心血管功能等[18]，改善物質和能量代謝狀態有助于促進健康和疾病的防治[19-20]；還可調節人的心理狀態，緩解緊張、抑郁和疲勞等負面情緒[21-22]；并且發現療養因子對能量代謝的調控受到年齡、性別和季節等因素影響[23]。

2.3.2 景觀及氣候療法的特異性作用 研究發現景觀及氣候療法可以使人在放松狀態下大腦皮質喚醒水平下降，交感神經系統興奮性下降，機體耗能減少，血氧飽和度增加，血紅蛋白含量及攜氧能力提高，消化功能提高，以及肌電、皮電、皮溫等一系列促營養性反應加強，對于調整機體功能、防病治病、延年增壽大有裨益，也能提高感知、記憶、思維、情緒、性格等心理素質[24-25]。此外，環境刺激法可緩解智障癥狀，發現接受較強的環境信號刺激兩個月后前額葉區的樹突棘全部趨向正常，神經細胞間的Ca離子交換加強，細胞長時程存儲信號的能力在恢復[2]。研究顯示氣候中空氣浴可以在不改變肺活量的情況下，增加肺的最大換氣量，即改善呼吸后備功能，并調節和改善機體對外界溫度的適應功能，對呼吸、循環、代謝、免疫及皮膚等功能有鍛煉性作用[26-27]。

2.3.3 森林療法的特異性作用 近年來，國內外隨著對生態環境保護的重視，林業部門對森林療法的開展和應用越來越受到重視。日本森林綜合研究所宮崎良文報告[2]：發現森林環境還可以改變人體激素的水平，在森林中交感神經功能增強，唾液中壓力激素濃度減少。其次森林調節腦皮質和自主神經中樞的功能，具有保護人體器官時律性活動及鎮靜的作用[28]。研究發現：顯著降低男性、女性尿中的應激激素如腎上腺素和去甲腎上腺素的水平及唾液的皮質醇含量，促進脂聯素和脫氫表雄酮分泌[28]；對糖尿病患者可以降低血糖，引起荷爾蒙分泌的變化和減緩精神緊張，消耗能量和提高胰島素敏感性[29]；而且森林中的負氧離子、濕度、植物殺菌素對身體中應激激素的降低，有助于殺傷細胞活性，如促進NK細胞釋放抗癌蛋白可以殺死腫瘤細胞等[29]。此外，森林規模愈大，樹種愈多，蟲、鳥種類愈多的自然森林，對人的放松、減壓作用愈顯著[2]。

2.3.4 日光浴療法的特異性作用 日光中的紫外線照射皮膚所產生的VitD3，占身體VitD3供給總量的80%～100%[2]，生物學作用研究已認識到VitD3的重要作用[2，30]：調節鈣、磷代謝，促進骨鈣吸收；活性VitD3通過與腫瘤細胞表達的VDR結合，影響細胞核轉錄因子，調節細胞生長、分化及凋亡，并有抑制腫瘤血管增生的作用；調節和增強免疫功能，在1，25(OH)2VitD3與T淋巴細胞的VDR相結合后發揮其免疫功能；活性VitD能降低某些自身免疫性疾病及炎癥反應的發生風險，可降低1型糖尿病發生率78%；維持腦神經細胞正常功能的營養物質之一；對肺功能發揮支持性作用；VitD3激發精子活力；VitD3具有廣泛的生理功能?？梢娙展庠σ恍┘膊〉念A防、治療有非常好的特異性作用。

2.3.5 礦泉浴與泥療的特異性作用 礦泉浴與泥療的研究報道較多，具有鎮靜、解痙和調節免疫的作用，有助于緩解疼痛和改善情緒等作用[31]。研究報道：①短期內可激活下丘腦- 垂體系統，長期可降低神經系統敏感性，減輕風濕、類風濕、外傷后遺癥、腰腿疼等疾病帶來的疼痛[32]。②增加β-內酚酞水平，調控脂肪細胞相關的激素水平，關節炎患者循環水平的瘦素增加和循環水平的脂聯素降低[33]。檢測精神類疾病患者礦泉浴后的近百個類固醇物質中22%的分子發生了顯著變化[34]。③降低慢性炎癥患者血液中介導炎癥的前列腺素E-2(PGE2)、白 三 烯B4(LTB4)、腫 瘤 壞 死 因 子-α(TNF-α)、IL-1β、IL-8和IL-6水平的重要因子，具有顯著的抗炎效應。泥療顯著降低機體金屬蛋白酶(MMPs)循環水平，特別MMP3水平是炎癥因子發揮效應的關鍵信號分子[17，35]。水療可以增加慢性炎癥疾病患者血液中的轉化生長因子-β(TGF-β)和IGF-1水平，尤其含硫磺的溫泉浴具有顯著的抗氧化和硝化應激效應[36]。泥療和水療后影響單核細胞和T細胞的形態和功能[24]，可以使血液中的白細胞數量向正常平均值聚攏[37-38]。④對心血管功能的影響既有直接效應也有間接效應。研究發現礦泉浴能夠增加血液中L- 精氨酸(合成NO的底物)和L-精氨酸/非對稱性二甲基精氨酸(ADMA，抑制NO合成)比率，從而改善內皮細胞功能和促進血管舒張[38]。礦泉浴的熱刺激引起血管舒張，心率增加，心臟后負荷降低，而冷刺激引起血管收縮，降低血脂、改善血糖、降低循環同型半胱氨酸水平和降低循環C反應蛋白水平等[38]。

3 自然療養因子的應答反應

自然療養因子作用于機體后，組織器官的功能、形態及超微結構等產生直接的和間接的，近期的和遠期的生物學效應，成為機體對療養因子的應答反應[3]。該反應是受多種因素的影響。

3.1 自然療養因子應答反應的性質 療養因子應答反應的性質屬于適應性[1]。機體在自然療養因子適當條件及適宜劑量作用下，產生生理性適應反應。若療養因子選擇不當或其劑量超過機體的耐受限度，則產生代償性適應反應，甚至病理反應，也稱之為療養不良反應[2]。機體對自然療養因子的反應受到多種因素的影響，包括機體狀態、療養因子及個體差異等[15]。

3.2 自然療養因子應答反應的階段 根據前蘇聯、德國等療養學者觀察，機體對自然療養因子適應過程中其應答反應具有階段性。根據適應反應的效果，一般將療養因子應答反應分為三個階段：適應期，特異性效應期和后作用期[1]。這三個階段的時期和特征隨著不同時間變化而不同(表1)。

表1 自然療養因子應答反應的階段

3.3 影響自然療養因子應答反應的因素 療養因子作用于機體所產生的應答反應受多種因素的影響[3]。因此，在制定療養方案時需要根據療養員的具體情況選擇不同的療養因子及其應用方式和劑量。此外，機體因素也是影響療養應答反應的重要因素，包括：中樞神經系統功能狀態，是療養因子發揮生物學效應的生理學基礎；受個體因素的影響，包括性別、年齡、個人喜好、身體狀態、機體反應性和適應性等；疾病性質，當機體發生疾病時，機體對自然療養因子的反應性也會改變[39]。所以，需根據療養對象生理和病理的具體情況，合理應用各種自然療養因子，才能達到預期的效果；若采用的方式和劑量不當，加之療養員的機體一般情況差，可產生病情加重反應，機體中樞神經系統功能狀態影響機體對療養因子的應答反應[15]。

對于療養因子的作用機制及不同療養因子的作用研究并不限于此，其對機體的影響還在不斷的研究中。近年很多學者提出療養因子通過全身性的自動調節功能得到不斷加強[14]，與中醫理論中經絡學說有密切關系[7]，機體的反應性應答起到健康促進的作用等[40]。期待今后研究將在時間醫學與療養、適應論與療養的作用機制方面進一步延伸，將在進化論與療養環境、中醫養生與生物- 心理- 社會- 環境醫學模式的研究上有機結合，與現代科學發展所形成的系統科學、信息論、控制論、耗散結構論和非線性科學、協同論、突變論等理論體系為指導思想，對現代療養學的理論研究不斷深入發展，從而使療養因子的應用在疾病的預防和慢性病的治療以及功能的康復中發揮重要的作用。