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《病理学史》连载——细菌学与免疫学的兴起(下)

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发表于 2019-1-19 11:38:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:(美)ESMOND R.LONG 著 沈士亮 邱晶 译
  相比于检测细菌,科赫分离纯种细菌的方法更加了不起。他在1881年描述了这些方法,当时不朽著作《伤口感染》(Wound Infection)已确立了他的学术地位,使他成为前途在望的德国细菌学家,孔海姆与其他人也对此表示了认可,为他争取到柏林帝国卫生部的任命。此前科赫曾使用液态的肉汤来培养微生物,但当所有细菌在这种营养液中同样生长良好时,要将不同种类分离开来就很困难。一种巧妙的方法解决了这个难题。他向温热的肉汁中添加明胶,然后加入混合细菌,使之与这种液态混合物充分混匀,接着任液体冷却凝固。在接下来的两三天内,不同细菌就会长成分散的单个菌落,每一个都是纯种菌株,能够从“明胶板”上部分转移出来,在新的培养基中无限生长而不再与其他微生物混合。
  科赫对伤口感染的研究确定了感染和化脓过程中细菌的高度特异性,其后的工作证明这些细菌在后续所有世代中能够保持纯种繁殖,从而强化了这一论点。发明特殊分离方法的第二年,他取得了在具体病菌方面最重要的发现--结核病原。在前面的章节我们看到,该疾病的各种不同表现自始就给医生带来了很多困扰。雷奈克曾最终将痨病划归到单一疾病的行列,并公开反对认为它是多种炎症后遗症的流行观点。后来的权威人物微尔啸反对这一理念,将结核病分为两大类并认为其中一种来源于此前所患的炎症。但是,另一名法国人让·安托万·维尔曼(Jean-Antoine Villemin,1827-92)很快提出了一项惊人的证据:只需简单地将伤口中的物质注射到正常动物中,结核就能不断地从人传给动物,从一个动物再传给下一个动物。然而,这一强有力的证据却未能获得认可,直到微尔啸自己的学生朱利叶斯·孔海姆(Julius Cohnheim,1839-84)以无可置疑的方式证实了这个事实:他将结核物质接种到兔子眼球的前房,这个部位的病理变化每天都可以观察得到。
  凭借着耐心与独创的技术,科赫发现了该领域前辈未能捕获的病原微生物,最终完成了对结核病的描述。发表结果时,他提出了对这门学科至关重要的科赫法则,即一种微生物需要满足以下条件才能被判定为某种疾病的病原:(1)必须恒定地与这种疾病相关,(2)必须能够从病损部位获取并与其他微生物分离,(3)其纯培养通过接种必须能使适当的动物发生同样的疾病,以及最后(4)在人为导致的疾病损伤部位能够再度找到这种微生物。
 楼主| 发表于 2019-1-19 11:39:21 | 显示全部楼层
其后每年他都有新的成就。1883年,作为德国霍乱派遣队的领队,科赫在东方发现了霍乱弧菌,从而找到了方便有效的霍乱检疫控制方法。其他较为次要但仍然值得注意的发现继续填充着他余下的年岁。他在细菌学领域逐渐占据了与微尔啸在病理学中相当的地位,两人都在本国获得了国家的最高认可,也在各自的学科分支赢得国际声誉。科赫的学生延续了他的辉煌成就,正如同微尔啸的学生将细胞病理学发扬光大一样。
  但是,在细菌学早期将这门新兴学科与病理学连接起来的却是另外一个人,甚至可以说是这两人的竞争对手。他就是爱德温·克勒布斯,前面我们已经留意到他在病理学上的全才。现认为具有感染性的重要疾病,早在当时就很少能够逃过他的法眼;他与科赫、比尔罗特一样,都属于细菌与创面脓毒症关系的首批研究者;他是最早用过滤的方法对液体进行消毒的人之一,几乎不比巴斯德和钱伯兰(Chamberland)晚;他比科赫更早尝试使用固态的细菌培养基。克勒布斯似乎具有一种特别的天赋,为每一门科系开辟道路,然后撤出赛场留与他人建功立业。他很早就开始调查伤寒热与结核的病原菌,也几乎成功,但真正得出明确结论的研究只有白喉--其致病菌常被称为克吕二氏杆菌。他还是通过喂食进行传染病传播实验的先驱。克勒布斯犯下了许多有据可查的错误,但他异常的勤勉和众多的实验成果给予了同一领域其他人莫大的启迪。
  十九世纪八十年代,人们揭晓了大多数传染病的具体病原菌,也终于掌握了必要的工具和方法,研究活动如火如荼。所有疾病的致病菌都将被发现,发现后就能治疗。除却少数无可避免的退化肉体似乎必须承受以外,疾病,将被彻底清除。幸福时代仿佛近在眼前。
  科赫的学生和助手们在这部分工作中扮演了重要角色。其中之一的弗里德里希·吕夫勒(Friedrich Löffler,1852-1915)与克勒布斯同为白喉杆菌的发现者,除此之外还发现了鼻疽病杆菌,为不断增长的病原菌列表又添了一笔。1880年卡尔·约瑟夫·埃贝特(Carl Joseph Eberth,1835-1926)描述了伤寒杆菌,1884年科赫的另一名同事格奥尔格·加夫基(Georg Gaffky,1850-1918)分离出它的纯培养,共同为伤寒热的漫长历史续写了新的篇章。
  1871年挪威人阿莫尔·汉森(Armauer Hansen,1841-1912)发现并描述了麻风损伤中的特殊微小杆状物,1879年柏林细菌学家及性病专家阿尔伯特·奈塞尔(Albert Neisser,1855-1916)将它归类为细菌,这与奈塞尔在淋病脓液中发现淋球菌是同一年。肺炎球菌现已知存在多种类型,也曾在早期被多次观察到,最早对它进行描述的有巴斯德、美国陆军军医处处长乔治·米勒·斯腾伯格(George Miller Sternberg,1838-1915)以及德国的阿尔伯特·弗兰克尔(Albert Fränkel,1848-1916)。克勒布斯,照例,显然比他们中的任何一个都更早见到这种微生物,安东·魏希瑟尔鲍姆(Anton Weichselbaum,1845-1920)则留有最好的描述之一。魏希瑟尔鲍姆是罗基坦斯基学派第四位任职维也纳病理解剖学教授的人,在细菌学中主要以1887年发现急性脑脊膜炎的病原菌脑膜炎球菌闻名。
  1884年哥廷根的亚瑟·尼科莱尔(Arthur Nicolaier)发现了破伤风杆菌,就在意大利的卡洛(Carlo)和拉托尼(Rattone)证明该病的传染性后不久。其纯培养则在1885年由受训于德国的优秀日本细菌学家北里柴三郎(Shibamiro Kitasato)首次获得。在1894年开始于香港的黑死病大暴发中,北里和亚历山大·耶尔辛(Alexandre Yersin)同时独立发现了瘟疫的病原,从而使人们长久以来探索的又一最古老最著名的疾病病因大白于天下。身处埃及的科赫、卡特里斯(Kartulis)与美国的奥斯勒及其同事确定了热带痢疾的病原阿米巴,此前不久,另一名日本人志贺洁(K. Shiga)在粪便中寻找阿米巴无果,却在日本的痢疾样本中分离出一种杆菌,即此后以他的名字命名的痢疾志贺氏菌。1900年西蒙·弗莱克斯纳(Simon Flexner)分离出了一种不同的痢疾杆菌菌种。葡萄球菌和链球菌是伤口感染中最普遍的入侵者,它们的早期描述则包含有许多人的功劳。
  最令人惊讶的是,早在伏拉卡斯托罗的作品发表之时就已成为活触染物理论主要支柱的梅毒,其病原却直到二十世纪才被发现。热切的年轻细菌学家前赴后继地提出一个又一个病原,结果都撑不过一个月。1905年皮肤病学家拉沙(Lassar)收集了过去二十五年里报道过的一百二十五种病原,而同年,比前辈们拥有更先进技术的原生动物学家弗里茨·绍丁(Fritz Schaudinn,1871-1906)和皮肤病学家埃里希·霍夫曼(Erich Hoffman)就发现了真正的病原--梅毒螺旋体。
 楼主| 发表于 2019-1-19 11:39:46 | 显示全部楼层
与此同时,免疫学和预防免疫也取得了巨大的进展。这两门学科的进步带来的首先是体液病理学的又一次复苏,接着是与之相冲突的固体病理学的重现,最后二者取得了一种清晰、或许是长久的调和。新的体液病理学随着特定细菌毒素和抗毒素的发现而兴起。1888年巴斯德的两名学生埃米尔·鲁(émile Roux)和亚历山大·耶尔辛发现培养了白喉杆菌的营养肉汤具有毒性。几乎同时北里也表示,他本人所分离出的破伤风杆菌,其培养物在过滤除去所有细菌后仍对动物有剧毒,从中发现了一种特殊毒素。两年后,在科赫的研究所,埃米尔·贝林(Emil Behring,1854-1917)和北里发现,将这种毒素注射到动物体内一段时间后,这些动物的血清会获得中和毒素的能力,因此再向它们注射通常情况下足以致死的剂量时,这些动物能够免受侵害。不仅如此,如果将免疫动物的血清注射到另一动物体内,它同样能保护后者抵御该毒素。
  几个月里人们心情渴切,似乎即将通过使用特定的抗毒素征服传染病。与破伤风抗毒素同时发现的还有白喉抗毒素,由贝林和他的同事开发。小规模的实验室试验很快在世界范围内、在人身上得到确认,各国的白喉发生率急剧下降。这一成功可能是疾病治疗所取得的所有成就里最光辉灿烂的。然而,不久之后人们就悲哀地认识到最初的希望过于乐观了,因为他们发现抗毒素治疗仅适用于较少数的传染病。
  但人们仍很快发现,体液防御不仅针对细菌毒素,还能抵抗病菌本身。1889年汉斯·毕希纳(Hans Buchner)通过证明血液本身的杀菌能力解释了其抗腐蚀性,这一特性曾给约翰·亨特留下了深刻印象。1894年理查德·法伊弗(Richard Pfeiffer)发现,将霍乱弧菌注射到对其免疫的豚鼠腹腔后,它们很快就丧失了运动能力,逐渐颗粒化,最终变成碎片;将同种细菌引入正常动物则不会发生类似的分解现象;这说明,免疫动物的血清获得了一种新的能力,能够造成这种破坏。
  许多研究人员几乎在同一时期观察到与此相关的“凝集”现象,即细菌或细胞在对其免疫的动物血清的作用下所发生的凝集和粘附。1896年马克思·格鲁伯(Max Gruber)和赫伯特·达拉姆(Herbert Durham)发现,通过与已知抗血清的反应可鉴定从病人身上分离出的细菌。费尔南德·维达尔(Fernand Widal)则反过来指出,可以用已知种类的细菌测试病人的血清,通过这种方式辨别其所患疾病。检测伤寒症著名的格鲁伯-维达尔测试就是这些研究的成果。
  一年后鲁道夫·克劳斯(Rudolf Kraus)发现了一个与凝集现象密切相关的反应,当他将细菌培养物的清滤液与该细菌的抗血清混合时,混合液出现浑浊或沉淀。他将这一现象称为“沉淀素反应”。由于具有很强的特异性,该反应很快被用于蛋白质、尤其是血痕的鉴定。
  所有这些发现都使人们对体内的液体成分产生了新的见解,并无可置疑地证明了它们在疾病中的重要意义。由此看来。希波克拉底学说似乎彻底回归。当然,阻止接触传染病发生的不是浓度适宜的胆汁和黏液,而是体液中适量的特殊防御物质。然而,与之相对的固体病理学说也进展顺利。俄国人埃利·梅奇尼科夫(Elie Metchnikoff,1845-1916)在敖德萨(Odessa)时曾证明液体中的变形虫样细胞能够吞噬固体颗粒(1884)。后来梅奇尼科夫慕巴斯德之名来到巴黎的巴斯德研究所,在这里很快证明了血液中的白细胞能够且偶尔确实吞噬和破坏了致病细菌。他将这些细胞命名为“phagocytes(吞噬细胞)”(来自κύτος,细胞,以及ϕαγεîν,食用),将吞噬细菌的过程命名为“phagocytosis(吞噬作用)”。现如今连小学生都知道的身体清道夫的概念即由此而来。
  因此,在短短十年内,抵御细菌感染的机制就有了两种解释,事情变得难以理解。毕希纳、法伊弗和其他人发现,血液在产生免疫之前已经可以在一定程度上消灭细菌,产生免疫之后则效果更好。梅奇尼科夫证明这种情况同样适用于他所发现的吞噬细胞。两种理论都可以解释所谓的“先天”或原始免疫,以及通过特异性免疫接种获得的免疫。而这个看似疑难的问题很快就在J.丹尼斯(J.Denys)和莱克里弗(Leclef)的工作中得到了解决,二人于1895年证明,对特定疾病免疫的动物血清显著促进了吞噬细胞对该疾病致病菌的吞噬作用。
  这项研究得到了其他人的确认,尤其是阿姆罗斯·赖特爵士(Sir Almroth Wright)和他的同事,他们提出了“调理素”(来自希腊语中意为“我准备”的单词)的概念,来表示作用于细菌、使之更易受到吞噬作用的血清物质。
  如此一来,体液和细胞防御学说在很大程度上得到了调和。而将两类免疫的多种现象统一到一个单一的工作系统中,则是保罗·埃尔利希(Paul Ehrlich,1854-1915)的功劳。这个伟大的体系就是类比芳香烃的化学侧链所提出的著名的“侧链”理论。埃尔利希将受伤的细胞比作这类芳香族化合物,赋予它们生成和释放侧链的能力,这些侧链在细菌入侵时能够保护细胞。以此为基础他建立了针对病菌及其毒素的“抗体”的概念,这一概念现已具有充分的依据。侧链理论的一个重要特征是,保护性侧链的释放多于即刻损伤的需求,它依据的是损伤之后组织的过度修复,埃尔利希的表兄弟卡尔·魏格特曾提醒人们对此事实引起注意。埃尔利希的假说至今经过了大量的修改,某些具体概念几乎已被遗弃,但他对繁杂多样的免疫学现象进行了细心的组织归纳,由此为这门学科带来的动力是无价的。
  随着多种特殊抗体反应的发现,新兴的免疫学取得了巨大进步。朱尔斯·博尔代(Jules Bordet)曾提出一般免疫反应的物理化学假说,受到广泛追随。1900-1902年他和奥克塔夫·让古(Octave Gengou)发现,对特殊红细胞免疫的动物血清获得了溶解同类其他细胞的能力,这一发现具有特殊意义。他们注意到有两种成分在这一反应中发挥了作用,即“抗体”和“血清补体”,它们都包含在血清中,因此提出了“补体结合反应”。1906年经过奥古斯特·瓦色尔曼(August Wassermann,1866-1925)的修改后,这一反应在梅毒的诊断中得到了大量应用。
  现已知,对某种蛋白产生免疫的动物,其血清在补体结合与沉淀素试验中能够同这种蛋白发生反应,如果向这种免疫动物的血流中注射少量该种蛋白,则免疫动物可能陷入强烈的休克。查尔斯·里歇(Charles Richet)在1912年将这种现象命名为“anaphylaxis(过敏反应)”(来自ἀνá与ϕυλáσσειν,提防)。系列相关现象如今统称为广义的“变态反应(allergy)”和“过敏(hypersensitiveness)”。
  即使只对最显著的现象作这样简短的总结,我们也很容易看出,免疫学成为一门独立学科不过短短几十载,却已然达到了不同寻常的复杂程度,其各个分支每时每刻都在不停延伸。
  细菌学和免疫学不断发展之时,在与之相关的领域,包括非细菌类寄生虫造成的人类感染和寄生虫病的传播,人们也取得了同样丰硕的研究成果。疟疾是人类的大敌之一,长久以来一直被视为一种特殊病,其病原寄生虫揭晓于1880年,发现者是驻阿尔及尔的法国军医阿方斯·拉韦朗(Alphonse Laveran)。而这一疾病的传播方式则仍然存疑,直到1897-1898年,罗纳德·罗斯(Ronald Ross)在印度发现了蚊子在此过程中所起的作用。这一工作得到了巴蒂斯塔·格拉西(Battista Grassi)和其他意大利人的确认和进一步发展,他们阐明了蚊子中的按蚊品种在人际传播中扮演的角色。
  这些最终成果来自于多项极其重要的研究,其中两项就曾为昆虫传播途径的发现指明了道路。早在1879年,英国的帕特里克·曼森爵士(Sir Patrick Manson)就证明了蚊子是最常见的热带丝虫病病原寄生虫的携带者,在很大程度上,也正是曼森的建议和鼓励最终促成了罗斯疟疾研究的成功。另一个开拓性的发现是在美国,西奥博尔德·史密斯(Theobald Smith)找到了“德克萨斯牛瘟”的病原寄生虫,并发现牛蜱是该病在感染和健康牛之间传播的媒介(1893)。
  疟疾通过蚊子传播这一事实的确认开启了人类解答其他热带病之谜的大门。其中最光辉的成就之一来自于1900年一支美军调查团的努力。这支团队由沃尔特·里德(Walter Reed)、詹姆斯·卡罗尔(James Carroll)、亚里斯泰迪斯·阿格拉蒙特(Aristides Agramonte)和杰西·W·拉齐尔(Jesse W.Lazear)组成,他们将黄热病未知病原的传播来源追溯到一种现称埃及伊蚊的蚊子。为了证明这点,他们进行了严酷而艰苦的试验,在此过程中,卡罗尔轻度染病,而拉齐尔献出了生命。距今更近的一些年,人们发现了众多其他疾病的昆虫传播途径,亦因此得以实施有效的控制办法。
发表于 2019-1-19 12:19:24 | 显示全部楼层
埃尔利希的假说至今经过了大量的修改,某些具体概念几乎已被遗弃,但他对繁杂多样的免疫学现象进行了细心的组织归纳,由此为这门学科带来的动力是无价的。
发表于 2019-1-19 12:20:21 | 显示全部楼层
为了证明这点,他们进行了严酷而艰苦的试验,在此过程中,卡罗尔轻度染病,而拉齐尔献出了生命。
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