自组织修复理论

负熵是熵的对立，熵增代表的是无序，而负熵则表示有序。生命体汲取负熵，可以简单地理解为从环境吸收了物质或者能量后，使整个生命体的熵降低了（熵减），有序度增高了。生命系统中的无序能以化学熵的形式向环境不断排出而使熵减少，保证系统内有序度不断增加，这是一个动态调整过程。当系统内的有序度达到一定程度后，生命体就会自发转变为功能和时空上的有序状态，也可称为生命体的有序性或自组织性（图4.2）。这种自组织性在特定病理状况下，可表现为机体的自组织修复。现代健康医学认为，生命是具有自组织修复能力的复杂开放系统。

图4.2　生命体是负熵的能量转换器

前面已简略提到，动物维持生命依赖于有生命的低熵食物，实际上所有动物的食物最终都源自植物，而植物的负熵则来自太阳。归根到底，在地球上存在的任何生命所汲取的负熵无一例外地来自阳光，因此，“万物生长靠太阳”的的确确是永恒的普世真理。与此同时，人体不断地向外界辐射红外线，这是减少生命活动中熵增的一种方式；排泄是减少熵增的另一种方式，排泄物的无序程度要比我们的饮食高很多，排泄过程是一个熵减的过程。

生命体在漫长的进化过程中产生了各种各样的优化方式来降低熵值，增加有序性，从而增加自组织修复能力。例如，一个蛋白质分子，无论是免疫球蛋白还是胰岛素，都必须形成有序的三维立体结构才能有生理功能，而无序的线性结构没有生物功能。在遭受到环境中各种物理、化学或生物等有害因素或毒素影响时，蛋白质会受损进而变性，从有序的三维立体结构变为无序的线性结构（图4.3）。

环境压力或毒素可引起蛋白质失去有序三维结构或导致蛋白质合成过程中无法正确折叠。无序的蛋白质一般可通过热休克蛋白（HSP）重新折叠，或通过泛素-蛋白水解体或溶酶体得以降解并清除；或通过巨噬细胞或Hsc70 介导的自噬，识别未折叠的蛋白，将其输入溶酶体进行降解。无序蛋白的累积和聚集，最终会产生蛋白毒性，引起神经退行性疾病和衰老。

图4.3　蛋白质的自组织修复

这些无序的线性蛋白质如果在体内大量积聚，会引发包括神经退行性疾病在内的各种疾病。人体这个精密的工厂有严密的“质量控制”系统，能通过“自组织修复”机制来修复或清除可导致熵增加的变性蛋白质，包括①通过直接激活自噬，或通过伴侣分子Hsc70 介导的自噬，使变性的无序蛋白质进入溶酶体降解成氨基酸；②泛素与变性的无序蛋白质结合后，由细胞内的蛋白酶水解体将无序线性蛋白质降解为氨基酸；③在热休克蛋白（HSP）的介导下，无序的线性蛋白质可重新折叠，形成有序的三维结构，从而恢复活性。这些自组织修复机制可使细胞内的蛋白质基本保持有序的正常功能状态，避免老年痴呆等神经退行性疾病的发生或使疾病得以缓解或痊愈［2］。