مدل زیست‌ پزشکی

برخی از فیلسوفان طب مثل سالمون (Salmon) ، ریچاردسون (Richardson) و کراور (Craver) نشان دادند که تبیین پدیده‌ها بر مبنای مکانیسم (mechanism) ، بر خلاف تبیین بر مبنای قوانین (laws) ، می‌تواند در کاربرد تکنولوژی مفیدتر باشد.۱ در دو دههٔ اخیر دانشمندان علوم پزشکی مدل زیست‌ـ‌پزشکی را بر مبنای این «‌آموزه» و شناخت مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی تکامل بخشیدند. بنیان مدل زیست‌ـ‌پزشکی بر شناخت و کشف مسیرهای بیوشیمیایی (biomedical pathways) و مسیرهای عصبی (neural pathways) قرار دارد. واژه pathway که به معنای مسیر و گذرگاه می‌باشد، در دههٔ‌۱۹۲۰ معنای زیست‌شناسی ویژه‌ای یافت.
▪ در لغت‌نامه پزشکی استدمن واژه pathway در دو معنا تعریف شده است:
۱) مسیر عصبی neural pathway : «مجموعه‌ای از آکسون‌ها که مسیر مداومی را تشکیل می‌دهند تا تکانه‌های عصبی را از یک گروه سلول‌های عصبی به گروهی دیگر یا به یک ارگان عمل‌کننده هدایت کنند»
۲) مسیر بیوشیمیایی (biochemical pathway) : «سلسلهٔ‌ای از واکنش‌های شیمیایی که باعث تبدیل یک ماده به ماده دیگر می‌شود».
البته این واکنش‌های شیمیایی مستلزم تغییر انرژی می‌باشد. مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی، کارسلول‌ها را از قبیل کسب انرژی، تقسیم سلولی، تشکیل بافت، حرکت سلولی و مرگ سلولی (apoptosis) به خوبی تبیین می‌کنند. برخی از مسیرهای بیوشیمیایی خطی هستند. یعنی انتقال واکنش‌های شیمیایی به صورت یک اسلوب پله‌پله از یک ملکول به مولکول دیگر می‌باشد و برخی دیگر به صورت دایره‌وار هستند؛ یعنی مجدداً باعث تولید موادی می‌شوند که توالی واکنش‌ها را آغاز کرده بودند. البته بعضی از مسیرهای بیوشیمیایی به صورت حلقه‌های بازخورد (feedback) هستند که در آن‌ها محصول یک واکنش شیمیایی میزان تشکیل خودش را از طریق جلوگیری از شروع واکنش کنترل می‌کند. در مسیرهای بیوشیمیایی، محصول واکنش اول شروع‌کننده و یا به صورت یک آنزیم،‌ تسریع‌کننده واکنش بعدی می‌باشد. دو مفهوم مهم در تبیین پدیده‌ها بر مبنای مکانیسم، موجودها (entities) و کارها (activities) هستند. در مسیرهای بیوشیمیایی، موجودها (entities) ، مولکول‌ها هستند و کارها (activities) ، واکنش‌های شیمیایی می‌باشند که باعث دگرگونی مولکولی به مولکول دیگر می‌شوند.
سلول‌ها برای زنده ماندن و انجام اعمال‌شان بایستی پیوسته از طریق ATP انرژی مورد نیاز را تامین کنند. در اکثر سلول‌ها منبع عمده انرژی گلوکز است. سلول‌ها برای کسب انرژی، از مسیر تجزیه گلوکز (glycolysis) ، استفاده می‌کنند. در این فرآیند یک مولکول گلوکز از طریق ده واکنش شیمیایی که توسط آنزیم‌های مختلفی تسریع می‌شود به دو مولکول پیروات و دو مولکول ATP تبدیل می‌شود. در مسیر تجزیه گلوکز، موجودها، مولکول‌هایی مانند گلوکز اولیه و پیروات تولید شده و مولکول‌هایی که در روند ده واکنش شیمیایی تولید می‌شوند، هستند؛ و کارها همان ده واکنش شیمیایی می‌باشند. کسب انرژی سلول توسط مسیر بیوشیمیایی تجزیه گلوکز، یک مکانیسم است. مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی، مکانیسمی برای توصیف کارهایی می‌باشد که سلول را در انجام وظایفش برای زنده نگه‌داشتن خودش و موجود زنده قادر می‌سازد. مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی در پزشکی زیست‌ـ‌‌شناختی، چگونگی امور را توضیح می‌دهند. مثلاً چگونه سلول‌ها، انرژی لازم را برای فعالیت‌هایشان به‌دست می‌آورند یا چگونه سلول‌ها تقسیم می‌شوند.
مطابق نظریه زیست‌شناختی؛ بیماری اختلالی در عملکرد بدن است. کریستوفر بورس (Christopher Boorse) که از مدافعان این نظریه است، معتقد است که فرد هنگامی بیمار است که کارکرد بدن او پایین‌تر از سطح کارکردی باشد که افراد دیگر دارند. اگرچه علت بسیاری از بیماری‌ها مانند آلزایمر هنوز نامشخص است، اما دانش پزشکی با توجه به مدل زیست‌ـ‌پزشکی، علل بسیاری از بیماری‌ها را کشف کرده است.
نظریه میکروبی بیماری‌ها (germ theory) که در سال ۱۸۶۰ توسط لویی پاستور ارایه شد، علل بسیاری از بیماری‌های عفونی مانند سل، حصبه، تب مالت و ... را توضیح می‌دهد. پیشرفت‌های مهندسی ژنتیک که شروع آن با بیماری آلکاپتونوری در سال ۱۹۰۲ بود، علل بسیاری از بیماری‌ها را بر اساس ژن‌های معیوب و زیان‌آور به خوبی تبیین می‌کند. در دههٔ ۱۹۲۰ توضیح علل بسیاری از بیماری‌های تغذیه‌ای بر اساس کمبود ویتامین، مانند اسکوروی که ناشی از کمبود ویتامین C است، گامی دیگر در این راه بود. شناخت سیستم ایمنی و کارکرد آن در دهه ۱۹۵۰ باعث شناخت بیماری‌هایی مانند لوپوس شد، که ناشی از حمله سیستم ایمنی بر بدن می‌باشد. در دهه ۱۹۸۰، رابطه ژنتیک و عوامل محیطی و روان‌شناختی در برخی از بیماری‌ها نشان داده شد.
پیشرفت‌های اخیر در شناخت و کشف مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی (مخصوصاً از سال ۱۹۹۰ به بعد) چگونگی ایجاد نشانه‌ها و علایم بیماری را از علل میکروبی، ژنتیکی، تغذیه‌ای و ایمنی نشان داد. عمل طبیعی بدن، توسط مکانیسم‌هایی که مجموعه‌ای از مولکول‌ها و واکنش‌های شیمیایی می‌باشند انجام می‌شود. هرگونه اختلالی در مولکول‌ها یا واکنش‌های شیمیایی تشکیل‌دهندهٔ یک مسیر بیوشیمایی یا عصبی، باعث ایجاد نشانه‌های بیماری می‌شود. مثلاً کمبود ویتامین C (بیماری اسکوروی)، که یک ماده مهم در مسیر بیوشیمیایی تولید کلاژن است،‌‌۲ باعث نرمی استخوان می‌شود. یا بیماری هانتینگتون (Huntingtons) که نتیجه یک ژن جهش‌یافته است، باعث تولید یک پروتئین غیرطبیعی می‌شود که در نهایت به مرگ سلول‌های مغزی منجر می‌شود. مکانیسم بیماری‌های خودایمنی مثل روماتویید آرتریت، لوپوس، بیماری‌های عفونی و ... نیز بر مبنای مسیرهای بیوشیمیایی به خوبی تبیین شده است.اهمیت مسیرهای بیوشیمیایی در شناخت انواع سرطان قابل توجه است. تحقیقات هانHahn) و ونبرگ (Weinberg) در سال ۲۰۰۲ چشم‌انداز جدیدی را در این حوزه گشود. آن‌ها با مشخص کردن مسیرهای بیوشیمیایی که از رشد تومورها جلوگیری می‌کنند، مانند مسیرهای RB و P۵۳ نشان دادند که، منشا سرطان‌ها، بافت نرمال بدن است.
در واقع اختلال در این مسیرها باعث می‌شود رشد سلول‌های بدن از کنترل خارج شود و یک تومور سرطانی را تشکیل دهند؛‌ و مسیرهای بیوشیمیایی دیگری مانند فرآیند رگ‌سازی (angiogenesis) به تومورها اجازه می‌دهد تا از طریق خون به تمام بدن پخش شوند (metastasis). این دو محقق در این زمینه طرحی ارایه دادند که به نام «نقشه راه زیرزمینی سرطان» (subway map) شناخته شد، که در آن تداخل بین مکانیسم‌های ژنتیکی و بیوشیمیایی که در ایجاد سرطان دخالت دارند، نشان داده شده است.‌۳ البته هر نقصی در مسیرهای بیوشیمیایی یا عصبی می‌تواند به صورت کاهش یا افزایش فعالیت بروز کند. مثلاً مختل شدن مسیر بیوشیمیایی تولید دوپامین توسط مادهٔ سیاه (substantianigra) ، اگر باعث عدم تولید دوپامین شود ایجاد بیماری پارکینسون می‌کند که سیستم‌های حرکتی بدن را درگیر می‌کند؛ و اگر باعث تولید بیش از حد دوپامین شود منجر به بیماری اسکیزوفرنی می‌شود.۴
اختلال در مسیرهای بیوشیمیایی می‌تواند توسط یک عامل داخلی مانند جهش ژنی، تهاجم سلول‌های ایمنی و ...، یا توسط یک عامل خارجی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها باشد. عوامل خارجی از طریق مسیرهای بیوشیمیایی که به آن‌ها توانایی تهاجم به سلول و قطع اعمال آن را می‌دهد، عمل می‌کنند. شناخت چگونگی مختل شدن مسیرهای بیوشیمیایی و عصبی، محققان را در یافتن درمان مناسب یاری می‌رساند. بر این اساس درمان بیماری‌ها به صورت اصلاح نقص مسیرهای بیوشیمایی داخلی و یا مسدود کردن شناخت مسیر بیوشیمیایی P۵۳ و افزایش فعالیت آن و از بین بردن و متوقف کردن تومورهای سرطانی که توسط دکتر هاپ (Hupp) و همکارانش ارایه شد، نمونه‌ای از آن است. ۵
جلوگیری از عمل یک مولکول یا یک واکنش شیمیایی نیز روش دیگری برای اصلاح نقص مسیرهای بیوشیمایی داخلی است. اکثر بیماری‌هایی که امروزه درمان می‌شود بر مبنای این استراتژی می‌باشد. مانند داروهای ضدکلسترول که با مهار یک آنزیم، تولید کلسترول را کاهش می‌دهند. کشف داروی گلیوک (Gleevec) برای سرطان خون (مخصوصاً نوع CML ) که یکی از موفقیت‌های بزرگ پزشکی است،‌ بر مبنای این شیوه درمانی می‌باشد. ژن غیرطبیعی bcr - abl در سرطان خون (نوع CLM‌‌) باعث تولید آنزیمی به نام «پروتئین کیناز» می‌شود که نتیجه آن رشد خارج از کنترل سلول‌های سرطانی است. داروی «گلیوک» با جلوگیری از عمل «پروتئین کیناز» رشد این سلول‌ها را مهار می‌کند. ۶
کشف داروهای «جلوگیری‌کنندهٔ پروتئاز» (protease inhibitors) در درمان AIDS نیز بر این مبنا استوار است. این دارو از عمل پروتئازهای ویروس HIV جلوگیری می‌کند تا این ویروس نتواند به تکثیر خود ادامه دهد. افزایش کارآیی مسیرهای بیوشیمیایی و جلوگیری از عمل آن‌ها مهم‌ترین روش‌های درمانی در مدل زیست‌ـ‌پزشکی است.
البته تحقیقاتی نیز بر روی مسیرهای بیوشیمیایی خارجی صورت گرفته است. برخلاف اشعه‌درمانی و شیمی‌درمانی که علاوه بر سلول‌های سرطانی، سلول‌های طبیعی را نیز از بین می‌برند، در این تحقیقات ویروس‌های خاصی طراحی شده‌اند که فقط سلول‌های سرطانی را عفونی کنند و باعث از بین رفتن آن‌ها شوند. ویروس ONYX-۱۵ که به وسیله مهندسی ژنتیک طراحی شده است، سلول‌هایی را که اختلالی در مسیر بیوشیمیایی P۵۳ دارند، عفونی می‌کند و آن‌ها را از بین می‌برد. ۷ در مدل زیست‌ـ‌پزشکی ابتدا مسیرهای بیوشیمیایی طبیعی شناخته می‌شوند، سپس اختلال این مسیرها که موجب علایم ونشانه‌های خاصی می‌شود، مشخص خواهد شد، آن‌گاه به درمان آن اقدام می‌شود. همین روند در مسیرهای عصبی نیز استفاده می‌شود.
مخالفان مدل زیست‌ ـ ‌پزشکی بر این ادعا هستند که در این مدل، انسان به ارگانیسم بیولوژیک و طب به شاخه‌ای از زیست‌شناسی تحویل می‌شود و خصوصیات روحی و روانی فرد مدنظر قرار نمی‌گیرد. درست است که در سطح کلی مفهوم عملکرد (function) باید به صورت هنجاری (normative) تعریف شود، اما با مدل زیست‌ـ‌پزشکی، پزشکان توانایی پیش‌بینی برای شناخت و درمان بیماری را کسب می‌کنند. نکته مهم این است که هرگونه تغییر در تعریف بیماری و سلامت مستلزم تغییر در کل پارادایم علم طب است.

پا‌نوشت‌ها:
۱)‌ برای مطالعه بیشتر می‌توان به مقاله Role Functions, Mechanism and Hierarchy که در سال ۲۰۰۱ در مجله فلسفهٔ علم شماره ۶۸ چاپ شد، مراجعه کرد.
۲)کلاژن، پروتئین اصلی تشکیل‌دهندهٔ بافت همبند و استخوان است.
۳) A Subway Map Of Cancer Pathways: (۲۰۰۲)
http://www.nature.com/nrc/journal/v۲/n۵/weinbery
همچنین اصل مقاله در مجله «Nature Reviews Cancer» در سال ۲۰۰۲ چاپ شده است.
, New england journal of medicine, ۱۹۹۴, ۳۳۰:۶۸۱-۶۹۰« Shizophrenia» ۴) Carpenter and Buchanan:
۵) Hupp and Lane and Ball: Strategies for Manipulating The P۵۳ Pathway in the treatment of Human Cancer. ۱۳iochemical journal, ۲۰۰۰, ۳۵۲:۱-۱۷
۶) Making the Connection For atargeted cancer treatment takes time and perseverance (۲۰۰۲)
http:// www.plan.cancer.g.v/infra/sod.HTM
۷)Thagard p: pathways to Biomedical Discovery,philosophy of science (۲۰۰۳):۷۰: ۲۳۵-۲۵۴

منبع : مجله پزشکی هرمزگان، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی هرمزگان