王远东教授：用混沌学的观点看当前的肿瘤治疗
五、 生命活动的混沌现象
混沌理论可揭示生命活动的多样性和复杂P=??性。生命活动存在着多样性和复杂性，生物体不是各种生物分子功能的简单叠加， 不同的生物分子与组织之间有着复杂的网络关系， 生物的许多系统都是复杂的非线性系统， 而混沌作为非线性理论中的一个组成部分及其特点， 自然而然地被应用到了生物领域， 成为研究生物复杂系统规律的新方法和新手段。目前的研究结果说明， 许多生物系统中都有混沌现象存在。
图1 显示两种不同的人体脑电图的记录。人们发现，正常人的脑电图的信号具有不规则的混沌特性，与此相反，医学诊断中已在癫痫病人身上观察到癫痫发作之间存在准周期性电脉冲(图1.b)，即人脑的混沌特性被破坏了。神经科学家W．J．Freeman和Shiff都认为"人体中混沌或许越多越好"。
另外，研究观察证实，人体能够被精确记录的现象中，混沌现象也是普遍存在：心电图、呼吸节奏、脑电图、视网膜电图等等，在神经的控制下随时间和空间的不同而呈现出混沌运动状态。当一个人的心率出现有规律的周期振荡，可能是心脏突然停止或心脏猝死危险的征兆。患有癫痫、帕金森氏病和狂郁症等精神失调病的人，其神经系统就表现出丧失多变性而出现病理周期性。因此，出现"周期性"是一种所谓"动态病"，为了医治这种"动态病"，其办法就是设法变"周期态"为"混沌态"，即进行混沌反控制，才能治好"动态病"。可见，人体内某些功能的混沌运动是一种健康的标志，而周期性行为及其周期增强却可能是许多疾病的表现或预兆。
六、 正确看待肿瘤治疗中的混沌现象
上述可见，混沌现象广泛存在于生物体生命现象中，那么，将肿瘤体视为一个生命体，它依然具有上述生命体所具有的混沌特点。有明显的证据显示，某些肿瘤体可以说是与生俱来，如诱发皮肤癌的黑痣，但是，真正转换为皮肤癌的几率很小。只有在某些特定的条件下，这些"种子"才会失控转变为肿瘤，即这个"种子"满足了混沌的条件，成长为了一个"健康"的肿瘤生命体。因此，如果简单的将肿瘤治疗过程看作一个线性过程，那么，就很难理解上述肿瘤治疗现象中存在的各种反复的、不稳定的治疗结果了。目前在肿瘤治疗中，还是概率论占主要地位，人们还是希望通过随机的概率来给当前的治疗提供证据，循证的方法也在不断提出肯定，不久又变成否定的结论。
那么为什么会这样?
目前的肿瘤治疗忽视了人体是一个大的系统，混沌的本质是对初始条件的依赖，是非线性问题。我们目前的临床治疗只是在一个系统的阶段，来进行不同手段的干预。更多是用典型病例的研究和作些概率分析。从而随机的循证在指导肿瘤治疗的全部。希望用概率论的观点，用循证的方法解释一切。肿瘤细胞是一种失控蛋白质分子，其分裂复制出现了不正常的发展。可以以蛋白质分子的混沌态观点对其进行分析。美国加州大学彼得.莱尔德的研究证实癌症源于干细胞，而干细胞是被一种沉默基因做了记号，基因的永久沉默会阻止胚胎干细胞分化，这些胚胎干细胞成为癌症的种子，也就是癌症的初始条件，随着生命的进程最终导致癌症的形成。他们发现被Polycomb 蛋白质抑制的177 个基因中有77 个呈现与癌症相关的DNA酶修饰迹象，胚胎干细胞中一个Polycomb靶蛋白异常性的甲基化的几率是12倍，被Polycomb 蛋白质抑制的基因，预示着它们的表达会由于甲基化作用而被永久关闭。
著名理论物理学和理论生物学家 A.S. Davydov在20 世纪70 年代末，将他的在一微分子中的孤立子理论移植到 ?螺旋蛋白质分子中，导出了表达 ?螺旋蛋白质分子集体激发和分子链的位移变化的运动方程，在连续近似条件下，该方程可以化为非线性薛定萼方程。由于采用了连续相似，故 ?螺旋蛋白质分子被看成沿x 轴的一条直线。我国学者周凌云等人在Davydov 方程的基础上，考虑电磁波的作用，对Davydov方程进行了演化，结果系统出现了Smale马蹄，表明系统出现了混沌。
上述结果表明，蛋白质分子在激光的作用下，会在孤立子运动状态转变为混沌运动状态。而弱激光作用于生物后，从宏观上看，产生的主要是热效应和光效应，从微观看是电磁及其量子效应。也就是说，在蛋白质这些大分子的运动，在外部刺激的作用下，会由简单的运动变为复杂的混沌运动，其复制出来的下一代可能就无法预测，即出现了肿瘤细胞，而对于肿瘤的治疗中，如采用化疗、靶向治疗等方法，就是利用了混沌现象中混沌对初始位置的极端敏感性这个特点进行了混沌干扰控制，因此，在一定的条件下，减弱了混沌现象，对外表现为病情好转，即采用很小的修正，将对混沌的发展起到很明显的抑制作用。这也解释了单阻断治疗和多阻断治疗，其效果相差不大的原因，即由于混沌现象的存在，单干扰和多干扰，带来的最终结果都相差不大。另外，由于治疗仅仅对混沌进行了干扰和抑制，并没有消除混沌产生的根本原因，因此，很难治愈肿瘤就很容易理解了。
七、 肿瘤治疗的新路径--癌症体的混沌控制
1994 年加拿大的Schipper 教授根据50 多年治疗肿瘤的临床经验，流行病学和实验室的研究结论，认为癌变过程特点是调控失常，而不是充分的自主性，致癌作用是一个有逆转可能的连续统一体[11]。我国科学家陈竺通过实验研究证明中药砷剂治疗白血病的机理是中药可以诱导白血病细胞分化凋亡，说明致癌作用是一个有逆转可能的连续统一体。又比如，有些癌症患者，药物已无法挽救了，但医生还是会每天按时给他服用药物，并且告诉他那是非常有效的药物，其实那只不过是最普通的维生素药片而已，但癌症患者却相信了那是特效药，使自己变得非常有信心、乐观、精神状态非常好，临床上可能会发现，在一段时间以后，这个医学上的绝症病人竟然完全康复了，这就是所谓的"安慰剂效应"。目前医学上还不是十分清楚这其中的生物化学反应的机理，但临床医学上确是常可以见到的。
无容置疑，如果以混沌生物学的观点来看，肿瘤治疗就是一个控制肿瘤混沌活动的过程。这同传统的彻底杀死癌细胞、手术去除肿瘤的观点，有着本质的区别。即我们允许体内癌细胞的存在，但是要控制其生命体的活动，最后使其缺乏生命体的特征而自行"饿死"、消亡。
那么，怎么才能达到上述目的呢？长期以来人们误解为混沌是不可控的、不可靠的，因而被视为无法驾驭的怪物，在应用及工程领域中曾经一度被回避。但是，1990 年出现了"柳暗花明又一村"的转机，混沌同步及混沌控制同时取得了突破性进展。混沌同步是由美国海军实验室的科学家Pecora 和Carroll开创，混浊控制则是由美国马里兰大学三位物理学家Ott、Grebogi 和Yorke 从理论上提出了参数小微扰方法(简称为OGY 方法)，使混沌控制引起了世界性的广泛关注。同年，Ditto及其同事很快利用OGY 法首次在一个物理系统上，即对磁弹性体混沌系统实现了周期1 的稳定控制。这些先驱性的工作表明，混沌控制与同步完全可以稳定地实现，为肿瘤的控制和治疗带来了曙光。
混沌系统的最大特征--"蝴蝶效应"显示混沌系统对初值条件的微小变化，表现出来的强烈反响，长时间后产生大相径庭的行为特征，正好可以被巧妙地用来实现对混沌的控制，从而发展起来了一大类控制混沌的小微扰控制法。OGY 方法具体实现方法为：先由低周期轨道起步，逐步筛选出混沌吸引子上的一些不稳定周期轨道，当系统靠近不动点时，对参数值进行微扰，利用对参数所允许的最大扰动量，随时间作适当调整，迫使所选的轨道移向不动点，经过多次反复调整，最终可使所需的周期轨道稳定在期望点上，即消除了系统混沌态。
OGY方法有很多优点是，对于肿瘤体生命特征混沌控制最有吸引力的是：(1)无须预先知道或研究系统的动力学模型，庞加莱映像可由实验测量的时间序列用延迟坐标法来获得；(2)对映像迭代所需的计算量最少，即控制代价小；(3)所需的参数变化很少，即考虑的因素较少；(4)必须估算所需的不稳定不动点的某些性质，但是可以粗估即可。在特征值及特征矢量测量不精确的情况下也可以实现混沌控制。由于目前对肿瘤体生命特征混沌还很缺乏研究，更缺乏其动力学模型研究，因此OGY 方法非常适合肿瘤治疗目前现状。研究肿瘤生命体混沌特征是目前控制肿瘤的关键步骤，有了对其深入的了解，就可以应用这种微扰控制法控制肿瘤生命体。采用诸如分子靶向治疗等手段作为微扰加入，监视肿瘤生命体的混沌特征，将其控制在一个特定的轨道上，使其"生病"，而最终导致其没有生命活力而自行"饿死"或者被免疫系统控制而处于休眠状态。新的观念--肿瘤的混沌态治疗的出现，才有可能将肿瘤治疗推进到一个新的发展阶段，为打破目前治疗状态的尴尬局面带来一丝曙光。
八、 结论
(一) 肿瘤的产生原因，是由于本来规则的蛋白质复制在外界刺激的作用了产生了混沌了运动，导致了复制的结果出现了畸形，肿瘤的生命体出现了蓬勃发展的趋势所致的；
(二) 目前对于肿瘤治疗的方法，依然还是着眼于清除癌细胞、杀死癌细胞这种简单低级的观念上，因此，对于中晚期肿瘤病人，根本无法控制其癌细胞的扩散而显得无能为力；
(三) 为此对于肿瘤治疗提出了一种新的方向，即从根本上抑制肿瘤体的生命体特征，使其"生病"而消亡，才有可能真正治愈肿瘤。
(四) 指明了目前肿瘤生命体混沌特征和动力学模型，是目前治疗肿瘤的关键因素之一，有了这些基本研究，就可以采用技术手段控制其发展，直到最终消亡。
参考文献略。
编辑: yang 作者:丁香园通讯员
以下网友留言只代表网友个人观点，不代表网站观点
