對生物進(jìn)化與人類骨科疾病的探索

1、對生物進(jìn)化與人類骨科疾病的探究【關(guān)鍵詞】生物進(jìn)化與人類骨科疾病編者按：生物進(jìn)化是生命世界中令人感興趣而又困惑的核心問題，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，生物進(jìn)化與人類骨科疾病的發(fā)生、開展有何關(guān)系，如何應(yīng)用生物進(jìn)化這一武器解釋各種骨科疾病的發(fā)生、開展并指導(dǎo)臨床醫(yī)師診治某些骨科疾病，一直是人們關(guān)注和討論的課題。本文作者多年來結(jié)合自己的臨床理論，查閱文獻(xiàn)，大膽探究，刻苦鉆研，不斷總結(jié)形成觀念，試圖分析生物進(jìn)化與人類骨科疾病發(fā)生、開展的一些內(nèi)在聯(lián)絡(luò)和一些規(guī)律性的東西，這種精神極為可貴。本刊征得作者同意，全文刊載，以饗讀者。醫(yī)學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了從生命的遺傳物質(zhì)，生命的起源與進(jìn)化過程，從人類的生態(tài)、生活形式與情感行為等方面，解釋人

2、體生命與安康、軀體與靈魂、疾病與衰老等奧秘的時代。達(dá)爾文創(chuàng)立的以“自然選擇，適者生存為核心內(nèi)容的生物進(jìn)化論，已成為整個自然科學(xué)乃至社會科學(xué)的普遍規(guī)律。正如當(dāng)代物理學(xué)家普里高京、斯唐熱所言：“無論向哪里看去，我們所看到的都是演化1。人們對生物進(jìn)化與科技進(jìn)步、生態(tài)醫(yī)學(xué)、人體疾病，與醫(yī)療形式之間的關(guān)系，還缺乏較多的研究。這是因?yàn)閺氖律镞M(jìn)化和人類學(xué)研究的學(xué)者，缺乏醫(yī)學(xué)知識背景和臨床經(jīng)歷，又沒有主動和臨床醫(yī)師交流，而醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者由于過細(xì)的分科，又把主要精力和研究經(jīng)費(fèi)，投到微觀物質(zhì)與生命某一現(xiàn)象的觀察、分析與細(xì)節(jié)的描繪；無視用生物進(jìn)化論的武器，解釋某些疾病的成因、演變過程以及指導(dǎo)臨床醫(yī)師的診療決策。作

3、者復(fù)習(xí)生物進(jìn)化的新近文獻(xiàn)，比擬脊椎動物骨骼演化的構(gòu)造改變，分析人類直立行走的身體構(gòu)造特點(diǎn)、行為方式與其他靈長目的差異；結(jié)合自己的臨床醫(yī)學(xué)背景，初步探究進(jìn)化與人類骨科疾病發(fā)生的一些內(nèi)在聯(lián)絡(luò)。1從原始生命到人的進(jìn)化歷程古生物化石證明2，地球上最早的原核生物約在太古宙早期距今約38億年出現(xiàn)，經(jīng)過10億年之后才由原核生物進(jìn)化成含有細(xì)胞核的真核生物細(xì)胞。脊椎動物約發(fā)生在距今約3.55億年的顯生宙-古生代-石碳紀(jì)；約33002400萬年前從舊世界的猴子中進(jìn)化出猿；約600700萬年前人類與黑猩猩分手，直立起來用雙足行走，走向?qū)儆谌说拇蟮?。而人類的腦量快速膨脹約在缺乏200萬年前才開場，比人類直立行走晚了幾

4、百萬年。因此，直立行走引發(fā)了人類解剖學(xué)上的宏大改變，為其他方面的天擇演化奠定了基矗由單細(xì)胞生物進(jìn)化到脊椎動物經(jīng)過了20多億年的時間，占了整個進(jìn)化史的23。從生物進(jìn)化的時間跨度上也說明了脊椎動物構(gòu)造的復(fù)雜性。脊椎動物進(jìn)化成靈長類動物用了約3億年，而靈長目進(jìn)化成人猿超科動物僅用了2000多萬年的時間，與38億年的生物進(jìn)化史比擬，僅是短短的瞬間。大約在15萬年前智人在地球上出現(xiàn)了，從此人類的形態(tài)與腦的重量就根本沒有改變。由此昭示出一個奇特的現(xiàn)象，就是脊椎動物的進(jìn)化速度越接近人的階段，其變成新物種的“轉(zhuǎn)型周期越短，產(chǎn)生了與直立行走相關(guān)的構(gòu)造缺陷與“特有疾脖：如下肢靜脈曲張、膝關(guān)節(jié)與足踝畸形、頸椎并腰腿

5、痛、股骨頭壞死塌陷、脊柱側(cè)凸、骨質(zhì)疏松、高血壓、內(nèi)臟下垂、闌尾炎、痔瘡、難產(chǎn)、近視眼等。2脊椎動物的出現(xiàn)為人類的誕生打下了根底脊椎動物是生物進(jìn)化史上低級邁上高級的分水嶺。以脊椎骨為軸心機(jī)體形成完美的對稱構(gòu)造，脊椎是身體運(yùn)動中軸和中樞神經(jīng)的保護(hù)屏障。背神經(jīng)管分化成腦和脊髓，加上頭骨就形成了動物的頭部。嗅、聽、視覺等感覺器官集中于頭部，增加了對外界感知的敏感度與廣度，完成了中樞神經(jīng)系統(tǒng)對全身運(yùn)動與生理的調(diào)節(jié)，為陸生爬行綱、哺乳綱動物的誕生奠定了基矗低級脊椎動物如魚脊椎全由肋骨包繞，爬行類僅頸椎出現(xiàn)，故身體的靈敏性運(yùn)動受到很大限制。進(jìn)化首先表如今頸椎、腰椎部的肋骨退化，到哺乳動物形成了靈敏的頸部與腰

6、部2個軀體的多自由度的旋轉(zhuǎn)中心圖1。組成人體脊椎的33塊骨頭中，每一塊骨頭又有6個關(guān)節(jié)，向6個不同的方向旋轉(zhuǎn)，可以形成2億種不同轉(zhuǎn)動方向的排列組合，其中任何一種非正常的組合都有可能造成身體的不適4。所有哺乳動物都有7個頸椎，人的腰椎由其他脊椎動物的67個減少至5個3，骶椎交融在一起，這是直立行走的結(jié)果。圖1脊椎動物骨骼的進(jìn)化圖略1a.魚；1b.蠑螈類；1.爬行動物；1d.地球上已經(jīng)消失的雷塞獸；1e.哺乳動物；從上圖所示，脊椎動物越高級，骨與關(guān)節(jié)的構(gòu)造越適應(yīng)于靈敏性運(yùn)動。在其它靈長目動物，脊柱本來起到拱頂?shù)淖饔?，一旦人類直立起來它就只好充?dāng)承重的立柱了。為了支撐我們的腦袋并平衡髖關(guān)節(jié)和下肢以上

7、的體重，脊柱演化成S形彎曲，從而維持了人體平衡和省力的雙足運(yùn)動。但也為人類頸背部疼痛、脊柱多發(fā)性疾患留下了隱患。3人手的誕生過程人類在運(yùn)動行為上最特有的物種區(qū)別是兩只手得到完全解放與自由自在的運(yùn)動。某些靈長類動物的前爪正在向手的方向演變，但從構(gòu)造看，他們的前爪還不能運(yùn)用自如，大拇指不能完成與其它四指的對掌動作，奔跑時常常需要前爪輔助。由靈長目前爪演化成人手的根本過程可能是：3.1靈長目攀緣、采摘的樹棲生存方式，使上肢的功能與構(gòu)造逐漸發(fā)生有利于靈敏運(yùn)動的變化與相應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜調(diào)控。3.2環(huán)境的變化迫使下到地面生存的猿類，為更好的采摘食物，不定期的直立或半直立行走，胳膊變短，腿變長，如此，能騰出

8、前肢并在前肢的輔助下進(jìn)食，學(xué)會對同類擁抱、撫摩、用胳膊攜帶幼兒等溫情行為，這些行為都增加了前爪進(jìn)化成人手的內(nèi)在動力需求。靈敏、復(fù)雜的行為需求世代積累，便可能促成個體的微小變異或基因突變，使運(yùn)動器官構(gòu)造的改變與功能晉級，這就是內(nèi)因的累積進(jìn)化5。從不同種的哺乳動物與人前肢的比擬解剖學(xué)，可以證明人手的演化過程圖2。圖2不同種的哺乳動物前肢構(gòu)造比擬：哺乳動物前肢經(jīng)過選擇和適應(yīng)導(dǎo)致的變化，人類、貓、鯨和蝙蝠的同源性骨骼構(gòu)成，已具備了各自種的特定功能，但都有5個趾指骨選自恩斯特邁爾著，田洺譯，進(jìn)化是什么，第25頁3.3目前生活在地球上的250多個靈長類物種，大猩猩與黑猩猩與人的血緣最近，人與黑猩猩的基因9

9、8.87%是一樣的，遠(yuǎn)小于黑猩猩與其它靈長目的基因差異6。手與舌頭在人的大腦皮層功能代表區(qū)所占的區(qū)域最大。腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，手在進(jìn)展精細(xì)運(yùn)動時如彈鋼琴，會促使腦血流量明顯增加6，證明了手的勞動與語言的形成促使了人腦的開展，手的精細(xì)運(yùn)動必然與人類的心理活動聯(lián)絡(luò)在一起。4人類的“幼態(tài)持續(xù)現(xiàn)象人類是所有哺乳動物中“幼態(tài)持續(xù)或生長發(fā)育期最長的動物，幼兒從1015個月學(xué)會站立行走，20歲以后，行走的方法步態(tài)才根本定型8。從幼年到成年，身體的骨骺一般于2225歲才完全閉合。生長期幾乎占整個生命周期的30%9。而其它哺乳動物幼兒的生長期一般約占生命周期的1516。如此漫長的運(yùn)動系統(tǒng)發(fā)育過程，使人類出現(xiàn)比其它高

10、等脊椎動物多的骨關(guān)節(jié)發(fā)育障礙性疾玻大自然之所以給人類規(guī)定這么長的生長、發(fā)育周期，主要原因是由于直立行走中股骨頭迫使雙髖臼內(nèi)陷，骨盆縮窄，難產(chǎn)率增加，迫使嬰兒只能在未發(fā)育成熟之前幼胎階段即降生。且人類屬于社會性動物，身體發(fā)育與智能發(fā)育必須同步，才能成為合格的具有獨(dú)立生活與擅長勞動的社會人10。5人類直立行走的代價5.1四足行走的脊椎動物快速演變?yōu)閮勺阈凶叩娜耍A得了雙手的自由和人腦的智慧，但形成了并不完善的人體構(gòu)造。為了支撐身體的重量并緩沖直立挪動所形成的沖擊應(yīng)力，四肢的關(guān)節(jié)和脊椎骨都變大了，足部也演化出了足弓，關(guān)節(jié)與肌肉的總數(shù)增多，全身約282個關(guān)節(jié)，639條肌肉，還有無數(shù)的按規(guī)律分布的韌帶，

11、使人體的靈敏、精細(xì)運(yùn)動與平衡功能到達(dá)高等動物的頂峰。但雙足著地直立行走終究是一個不穩(wěn)定的構(gòu)造，人體不管采用什么樣的站立行走方式包括走鋼絲的雜技演員，必須維持身體的平衡，即從頭到足的著地著力部位必須保持動態(tài)的相對垂直的持重力線，如此，人體才能完成在各種不同的地面行走。一個看似簡單的站立、行走運(yùn)動，需要內(nèi)耳的平衡器官，深淺感覺、無數(shù)條神經(jīng)、肌肉的參入調(diào)節(jié)，假如其中有一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會產(chǎn)生運(yùn)動與行走功能障礙有關(guān)的疾玻轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.5.2頸椎病枕骨大孔是脊髓和顱骨連接脊柱的位置。在四足行走的哺乳動物，枕骨大孔朝后，頭位于脊柱的前方，撲獲食物與生存斗爭主要靠牙齒的撕咬和頭部牙齒的強(qiáng)力運(yùn)動，且

12、需要克制頭下垂的垂直剪力，頸椎比腰椎強(qiáng)壯、粗大圖3。人類的腦袋增大，枕骨大孔朝下使頭顱位于脊柱的頂端，枕骨大孔的橫斷面與眼窩的橫斷面幾乎相交成直角圖4。頭的重量相對垂直的壓在軀干上，頭能后仰，根本脫離了頭下垂的剪力。不需要強(qiáng)壯的椎骨與頸部的肌肉支持，更需要頸部的柔軟自如的運(yùn)動與美學(xué)要求，由此使人類的頸部較之于一樣體重的其它哺乳動物明顯變細(xì)，這個進(jìn)化上的弱點(diǎn)也證明了人的脖子不能長時間一個姿勢或長期低頭位置下工作，也不能經(jīng)受快速、暴力的運(yùn)動。否那么很容易發(fā)生頸肌勞損、損傷和各種類型的頸椎玻圖3黑猩猩與人類脊椎角度的比擬圖4人與黑猩猩的頭顱、脊柱構(gòu)造比擬：人的脊椎從頸椎到腰椎逐漸強(qiáng)大，矢狀位有“S型

13、彎曲，黑猩猩的脊椎頸椎比腰椎強(qiáng)大，呈拱形彎曲5.3直立運(yùn)動的樞紐與腰部的脆弱在胚胎發(fā)育過程中，脊索是原始的中樞支架，胎兒在第10周才形成完好的軟骨性脊椎，后逐漸發(fā)生骨化，至青春期后在每一節(jié)脊椎上就出現(xiàn)5個2次骨化中心，直到25歲左右腰椎的骨化中心才能完全交融?，F(xiàn)代科學(xué)對人類腰椎的構(gòu)造、生理、類別、協(xié)調(diào)運(yùn)動軌跡與老化過程，腰部疾病對全身安康的影響等，還有許多未知數(shù)。但有一些觀點(diǎn)已經(jīng)得到科學(xué)界與社會界的公認(rèn)，如男人普遍喜歡細(xì)腰肥臀的女性，奧斯汀大學(xué)的辛格教授認(rèn)為11細(xì)腰、肥臀的女性運(yùn)動的靈敏性與生育才能都高于同齡腰粗的女性，最迷人的腰臀比例在0.60.7之間14，維護(hù)腰椎靈敏性運(yùn)動的存在，是個體安

14、康與生活質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。因?yàn)?，從事任何運(yùn)動都幾乎不同程度的有腰椎的參入，腰部是機(jī)體的重心，名副其實(shí)的人類運(yùn)動樞紐，是脊椎動物進(jìn)化成人類后，最突出的薄弱點(diǎn)。腰椎間盤約在30歲左右就開場退變。腰椎的急性扭傷與慢性勞損非常多見，如腰肌勞損、椎間盤疾患、不名原因的腰骶部疼痛等。假設(shè)腰圍臀圍者，必然影響了腰椎的靈敏性，容易繼發(fā)許多代謝性與心、腦血管性疾病，平均壽命會縮短。骨科醫(yī)師應(yīng)開展對“腰椎保護(hù)方法和防止腰椎損傷的研究，臨床上制定腰椎疾病治療策略時，應(yīng)首先考慮如何盡量保存腰椎的靈敏性運(yùn)動。如椎間盤脫出的治療從直立行走的要求看，治療的根本原那么是消除對神經(jīng)根的壓迫，恢復(fù)腰部的靈敏運(yùn)動，而不應(yīng)該固定脊

15、柱關(guān)節(jié)。5.4脊柱、髖、膝關(guān)節(jié)畸形特發(fā)性脊柱側(cè)凸、發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位、股骨頭缺血性壞死、膝內(nèi)、外翻畸形等，屬于人類直立行走的代價，尚未發(fā)現(xiàn)其它的哺乳動物患有以上類似的骨科疾玻各種實(shí)驗(yàn)用的動物模型根本上用的是四足動物，縱然是用兩足行走的動物鳥類，也與人類的直立行走形式與生活行為相差甚遠(yuǎn)，因此，實(shí)驗(yàn)動物模型很難真實(shí)的反響人類許多骨科疾病的病因、病理與疾病轉(zhuǎn)化過程。假如從脊椎動物進(jìn)化的角度討論這些疾病的發(fā)生原因與病理轉(zhuǎn)化過程，有助于醫(yī)生跳出純技術(shù)的圈子看問題，提出更符合生物學(xué)和人性化的預(yù)防和治療策略。特發(fā)性脊柱側(cè)凸至今病因不清。目前的矯正與交融脊柱關(guān)節(jié)的治療原那么，不符合脊柱靈敏性運(yùn)動的生理要求。能否用生物進(jìn)化這個大統(tǒng)一場的理論，分析脊柱側(cè)凸畸形的發(fā)生、開展與人類直立行走之間的個體關(guān)系，討論脊柱的平衡運(yùn)動與頭顱的位置，分析不同個體的生存環(huán)境、軀干類型以及與步態(tài)之間的關(guān)系，采用不交融或盡可能少的交融脊柱關(guān)節(jié)而矯正脊柱畸形的方法，可能是脊柱側(cè)凸畸形矯正的最有價值的研究方向。股骨頭缺血性壞死與扁平髖目前研究的重點(diǎn)集中在股骨頭血液循環(huán)的障礙，而其真正的發(fā)病原因是人類直立行走、生活方式改變與醫(yī)源性因素。5.5與行走有關(guān)的足疾病樹棲生活的猴類，手、足外形與骨關(guān)節(jié)構(gòu)造相似。前足向內(nèi)旋轉(zhuǎn)