病原生物与免疫学(第4版)(全国高等学历继续教育“十三五”(临床专科)规划教材)
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第三节 病原生物与免疫学发展简史

一、医学微生物学发展简史
(一)微生物学经验时期
古代人类虽未观察到具体的微生物,但早已将微生物知识用于工农业生产和疾病防治中。 我国公元前两千多年的夏禹时代,就有酿酒的记载,春秋战国时期已有了沤粪积肥的实践,北魏时期有了制醋的方法。 人们也早已认识到天花是一种死亡率极高的烈性传染病,一旦与患者接触,几乎都将受染,但已康复者去护理天花病人,则不会再患天花。 我国祖先在这个现象的启发下,于明隆庆年间开创了天花的人痘预防接种法,为后来牛痘接种预防天花并最终于1980 年在全世界消灭天花奠定了重要的基础。
(二)微生物学实验时期
首先观察到微生物的是荷兰人Leeuwenhoek,他于1676 年用自磨镜片,自创了一台能放大266 倍的原始显微镜,并观察牙垢、雨水等标本,发现其中有许多运动着的不同形态的“微小动物”。 19 世纪60 年代,法国科学家Pasteur 首先证明有机物质的发酵与腐败是由微生物引起的,开始了微生物研究的生理学时代,自此微生物学成为一门独立学科。 19 世纪后期,德国科学家Koch 创用了固体培养基分离培养、细菌染色法、实验动物感染法,使得许多传染病的病原菌相继分离培养成功。 1892 年俄国科学家Ivanovsky 发现了第一个病毒,即烟草花叶病病毒。 1929 年英国科学家Fleming 发现了青霉素,1940 年澳大利亚科学家Florey 和德国科学家Chain 合作,最终获得可供临床使用的青霉素纯品。
(三)现代微生物学时期
近几十年来,随着分子生物学等相关学科的发展,医学微生物学也得到了迅速发展。 主要表现有:①不断出现的新病原微生物和新发现(emerging)传染病已达30 余种,如发现人类免疫缺陷病毒是AIDS 的病原体,朊粒是疯牛病的病原体;②微生物全基因组的研究进展显著,目前已有上百种细菌完成测序,已发现的病毒基本上完成了基因测序;③微生物学诊断技术向着微量、快速、自动化方向快速发展;④新型疫苗的研制发展快速,乙型肝炎病毒的重组亚单位疫苗已广泛用于人群接种;⑤对再现微生物和再现(reemerging)传染病,即原有病原体因变异、耐药等原因而重新发生流行的研究非常重视,如耐药性结核分枝杆菌的耐药机制研究等。
虽然人类在医学微生物学领域已取得巨大成就,但人类与微生物的斗争永远不会结束。 目前,由病原微生物引起的多种传染病仍然严重威胁人类的健康。 据世界卫生组织报道,近年来全球每年有1700 多万人死于各种传染病。 1996 年日本暴发由大肠埃希菌O157:H7 株引起的食物中毒,发病人数达1 万余。1998 年英国暴发疯牛病,有10 万余头牛因病死亡,并殃及人类。 2003 年在中国以及其他国家和地区发生了由新型冠状病毒引起的SARS 流行。 2004 年在东南亚地区相继发生禽流感病毒传播,使家禽养殖业损失严重,同时也感染人类。 2005 年在中国四川省暴发猪链球菌感染,造成200 多人发病。 2013 年3 月我国发现H7N9 新型禽流感病毒,至5 月底确诊感染131 人,死亡39 人。 2014 年3 月开始的埃博拉病毒疫情的爆发规模引起了国际社会的关注,并且被世界卫生组织列为“国际关注的公共卫生紧急事件”(历史第三次)。因此,今后还要继续加强对病原微生物的生物学特性、致病性和免疫性研究,建立特异、灵敏、快速、简便的诊断方法,积极研制安全有效的疫苗,开发抗微生物的新型药物,以提高防治效果。 只有这样,才能加快医学微生物学的发展,为早日控制和消灭危害人类健康的各种传染病作出贡献。
二、医学寄生虫学发展简史
(一)寄生虫学史前期
公元前4000 至17 世纪中叶。 这一时期主要停留在一些寄生虫感染症状的记载上,和人们从古尸中获得的寄生虫存在的大量证据。 但这一阶段尚未形成理论,对学科发展的影响较小。
(二)寄生虫学萌芽期
17 世纪后期至19 世纪中叶。 这一时期以发现新寄生虫、萌芽寄生虫学理论为主要特点。 提出了媒传寄生虫病的概念并创立了热带医学,使热带病这门学科正式建立,而寄生虫学作为一门学科尚处于萌芽状态。
(三)寄生虫学形成期
19 世纪后期至1948 年。 这一时期以病因寻找,形态描述,生活史发现为主要特点。 热带病成为当时生物医学的领头学科,其中寄生虫病化疗研究和寄生虫病病因学研究推动了整个生物医学的研究进程。如20 世纪20 年代就发现了奎宁及其衍生物可用于治疗疟疾,早于细菌性疾病化疗10 多年。 这一时期逐渐形成了寄生虫学这门独立学科。
(四)现代寄生虫学时期
1948 年起至今。 这一时期以实验寄生虫学的发展为主要特征。 1948 年分离出首株啮齿动物疟原虫获得成功,开创了实验疟疾学新领域,成为以实验为基础的现代寄生虫学的标志性起点。 对新现寄生虫(如隐孢子虫、亚洲带绦虫等)和再现寄生虫(日本血吸虫、广州管圆线虫等)的研究受到广泛关注。 特别是近年来针对七种主要人体寄生虫病:疟疾、利什曼病、非洲锥虫病、美洲锥虫病、弓形虫病、血吸虫病和丝虫病的寄生虫基因组计划的启动,标志着寄生虫学已跟上了生命科学的发展趋势。 我国女科学家屠呦呦因发现青蒿素的抗疟疾作用,荣获2015 年诺贝尔生理学或医学奖。
人类与寄生虫的斗争艰辛且漫长。 据估计,当今在全世界范围,蛔虫、鞭虫、钩虫等感染人数分别为12.83 亿人、8.7 亿人和7.16 亿人,阴道毛滴虫、弓形虫、蓝氏贾第鞭毛虫和囊虫的感染也十分严重。 在热带地区,大约有10 亿寄生虫病患者,其中以血吸虫病、丝虫病、疟疾等最为严重。 血吸虫病患者人数达2 亿~2.7 亿人,丝虫病患者约为2.5 亿人,疟疾患者约为1 亿人,每年因感染疟疾死亡病例有100 万~200 万人。 新中国成立初期我国寄生虫病流行十分广泛,危害严重,寄生虫病成为突出的公共卫生问题严重地制约了社会经济的发展。 新中国成立后,国家对多种寄生虫病有针对性地开展防治工作,把疟疾、血吸虫病、丝虫病、黑热病和钩虫病列为重点防治的“五大寄生虫病”。 经过几十年的努力,取得了辉煌的成绩。 血吸虫病和疟疾的发病人数已从新中国成立初期的1116 万人和3000 多万人分别下降到目前的76 万人和30万人;黑热病于1958 年就已得到全面有效的控制;至1994 年,全国已基本消灭了丝虫病;钩虫病虽然在一些地区由于卫生条件差仍有流行,但已不足以引起重视。 然而我国地跨寒、温、热三带,自然条件差别大,人们的生活习惯复杂多样,感染寄生虫的范围大,给寄生虫病的防治工作带来了巨大压力。 据报道,在我国人体内已发现的寄生虫有229 种,其中线虫35 种,吸虫47 种,绦虫16 种,原虫41 种,其他寄生虫90 种。有些寄生虫病的防治工作虽已取得显著成绩,但疫情不稳定,局部地区有反复。 如血吸虫病在部分地区疫情有所回升;部分地区的疟疾疫情仍比较严重;丝虫病和黑热病将面临监测新感染者和媒介昆虫的任务;食源性寄生虫病有所上升;肠道线虫病、带绦虫病、囊虫病、包虫病、旋毛虫病、肝吸虫病和肺吸虫病等在全国和局部地区仍是值得重视的寄生虫病。 因此,我国寄生虫病的防治仍然是公共卫生中的重要课题。 人体寄生虫学的研究需要继续结合防治工作的实际,进行生物学、生态学、免疫学、血清诊断学以及防治措施等方面的深入研究。
三、免疫学发展简史
(一)经验免疫学时期
免疫学是伴随人类与传染病斗争开始的。 由于人类观察到传染病患者痊愈后可以抵抗该传染病的再次感染,由此开始尝试通过人工轻度感染以获得抵抗力。 公元16 世纪,我国明朝已有人痘苗预防天花的明确记载。 而且还传到了俄国、日本、朝鲜、土耳其和英国等国家,为日后牛痘苗的发明提供了宝贵的经验。1798 年英国医生Jenner 接种牛痘苗预防天花获得成功。
(二)科学免疫学时期
19 世纪后期,Pasteur 制备了炭疽等减毒活疫苗,预防炭疽等疾病;Behring 和Kitasato 用减毒白喉外毒素免疫动物,获得抗血清即白喉抗毒素,用以治疗白喉取得成。 19 世纪末至20 世纪初,Metchnikoff 提出了原始的细胞免疫学说,认为吞噬细胞执行抗感染免疫的主要作用;而Ehrlich 提出了原始的体液免疫学说,认为血清中存在的抗菌物质在抗感染免疫中起决定作用;Bordet 发现补体与抗体共同产生溶菌作用;Wright 和Douglas 发现动物免疫血清能加速吞噬细胞对相应细菌的吞噬,提出免疫血清具有调理吞噬的作用,从而将体液免疫学说和细胞免疫学说统一了起来。 免疫病理的概念和经典血清学检测技术也相继建立。 20 世纪中叶,结核分枝杆菌的细胞转移迟发型超敏反应实验获得成功。 1945 年Owen发现了天然免疫耐受现象,在胎盘血管融合的异卵双生小牛体内,各自含有两种不同血型抗原的红细胞,成年后小牛可接受对方移植的皮肤而不排斥。 1953 年Medawar 等通过不同品系小鼠,人工诱导免疫耐受获得成功。 Burnet 在上述研究的基础上,于1958 年提出了抗体生成的克隆选择学说。 此学说的提出标志着免疫学彻底跳出了抗感染免疫的局限。 免疫球蛋白的结构、免疫系统的组成也在这一时期基本阐明。
(三)现代免疫学时期
1974 年Jerne 根据对抗体分子独特型的认识,提出了免疫网络学说。 1974 年Zinkernagal 和Doherty 证实在免疫应答过程中,免疫细胞间的相互作用受MHC 限制。 1978 年Tonegawa 等揭示了抗体多样性的遗传学基础。 1975 年Kohler 和Milstein 等创建了杂交瘤技术,这项突破性的生物技术,可以大量制备单克隆抗体,对生命科学研究起到了巨大的推动作用。 20 世纪后期,细胞因子及其受体、免疫受体信号转导成为研究热点并取得显著成效。 进入21 世纪,固有免疫受体及其相关研究成为新的研究热点。 最近,以免疫检查点抑制剂(immune checkpoint blockade)和嵌合抗原受体T 细胞技术(chimeric antigen receptor Tcell,CAR-T)为标志的肿瘤免疫治疗新方法的研究更是备受关注。
案例0-1
18 岁男性,右小腿出现一弥漫性红色发热硬结,界限不清,伴间歇发热和轻度疼痛。 询问病史得知,几天前发生自行车事故,病灶处轻微擦伤。 检查:病灶局部红肿,有明显压痛,体温显著升高达38.1℃,白细胞计数增多。 临床诊断:蜂窝织炎。 治疗:静脉输液抗生素治疗后口服抗生素,病人痊愈没有出现任何并发症。
思考
1.患者几天前病灶处的擦伤和蜂窝织炎的发生有关系吗? 为什么?
2.蜂窝织炎为什么抗生素治疗有效?

(陈廷)