一、研究历程
医学病原生物学从人类意识到生物与人类的疾病有关的记载算起,历史十分悠久,在3 000多年前的我国商代甲骨文中就有古体“疟”字,在后来的《黄帝内经》中则已有关于疟疾的专论;《神农本草经》中也有长虫(蛔虫)、白虫(绦虫的节片)和蛲虫等的名称;在西方医学的早期文献中也有提及。随着医药科学的进步,病原生物与疾病的关系被进一步认识,如在《诸病源候论》(605年)中已把“九虫候”列为一大病因。我国明代学者吴有性于1642年写成《温疫论》,已指出传染病与有质、有特殊致病性的“戾气”有关,意识到病原生物的存在。但因病原生物的体积微小,不易观察,因此人类未能具体观察记录其形态。
直至1675年,Leeuwenhock发明了显微镜(图8-1),才揭示了肉眼无法辨识的生物群体—微生物的存在,并为病原生物学的研究提供了重要的工具。到19世纪中叶,法国人L.Pasteur用可靠的实验方法彻底否定了当时占有主导地位的生物“自然发生”学说(图8-2),使人们对发酵、腐败、疾病等现象成因的认识发生了根本性的改变。病原生物学也以寄生虫学、微生物学(当时主要为细菌学)分支形式确立为独立的医学科学门类。

图8-1 Leeuwenhock创制的显微镜和绘制的细菌形态

图8-2 L.Pasteur的鹅颈瓶试验
科学家们借助显微镜及有关技术对病原生物进行了深入研究,不仅使古人已意识到的病原生物及其与所致疾病的关系得到了明确,而且相继发现了大量的病原生物及其感染机制。如L.Pasteur和德国人R.Koch发现了多种致病细菌;1851年Bilharz在埃及发现了埃及血吸虫;1880年法国人Laveran在患者血液中发现了疟疾的病原体——疟原虫;1897年英国军医Ross证实了按蚊是疟疾的传播媒介,并阐明疟原虫在按蚊体内的生活周期及通过蚊的叮咬进行传播,明确了疟疾的病因。更为重要的是,经过一系列的研究工作,病原生物学家建立了现代病原生物学研究的基本理论、基本方法与基本技术,从而开创了以病原生物学研究为先导的生命科学研究的新纪元。其中医学病原生物学研究所取得的成就,将人类的平均预期寿命延长了40余年。
特别值得提及的是R.Koch的划时代成果,他发明了细菌的纯培养技术,使得每一种特定致病菌的分离成为可能,并在此基础上提出了确定病原体的主要原则——郭霍法则:①同一种疾病中应能查见相同的病原菌。②在宿主体内可分离、培养得到纯的病原菌。③以分离、培养所得的病原菌接种易感动物,可引起相同的疾病。④从人工感染动物体内可重新分离、培养获得纯的病原菌。此法至今依然是人们发现新病原体所遵循的基本法则。
进入20世纪中期以来,随着生物化学、遗传学、免疫学、分子生物学及相关生物技术的发展和应用,进一步推动了病原生物学的迅猛发展,主要体现在以下方面。①新病原生物的发现与研究:近40年平均每年有1~2种新病原体被发现,如导致传染性海绵状脑病的朊粒,引起获得性免疫缺陷综合征(又称艾滋病,AIDS)的人类免疫缺陷病毒(HIV),引起高致死性出血热的埃博拉病毒,引起严重急性呼吸综合征的SARS冠状病毒,导致猫抓热的猫抓热巴尔通体,引起军团病的嗜肺军团菌,造成腹泻的小隐孢子虫,引起巴布亚新几内亚新生儿死亡的福勒伯尼类圆线虫等。②致病机制的研究:应用分子生物学技术,对病原生物致病机制的研究已深入到分子水平和基因水平。如已完成了约80种人类病毒、50余种人类致病菌和多种人体寄生虫的基因组测序,并进行了有关的功能分析。③诊断技术:利用基因型方法来分析待检菌的遗传学特征,在病原生物的分类、新种鉴定和流行病学中尤为重要。特别是在临床病原生物学检验中,开发了多种类型的快速病原生物学检验技术,极大地提高了感染性疾病的快速诊断率。④防治措施:除研制了一系列新型抗生素外,采用分子生物学技术制备了多种新型疫苗,用于传染性疾病的防治。
病原生物学的研究,始终居于生命科学发展的前沿,除其与人类健康密切相关外,还因其种类多、结构简单,而成为研究生命现象的模型和工具。在百余年的诺贝尔奖颁奖史上,有众多成果均与病原生物学或相关研究有关(表8-1)。(https://www.daowen.com)
表8-1 与病原生物学有关的诺贝尔奖获奖者及其成果

(续表)

注:本表不包括与免疫学重复的奖项。*主要为发现了致癌寄生虫,这次授奖被认为是诺贝尔奖少有的失误之一。
知识拓展
屠呦呦获诺贝尔生理学或医学奖
2015年10月8日,中国科学家屠呦呦获诺贝尔生理学或医学奖,成为第一个获得诺贝尔自然学奖的中国人。20世纪60年代,疟原虫对奎宁类药物已经产生了抗药性,严重影响到治疗效果。多年从事中药和中西药结合研究的屠呦呦,受东晋葛洪《肘后备急方》的启发,创造性地研制出抗疟新药——青蒿素和双氢青蒿素,获得对疟原虫100%的抑制率。青蒿素是继乙氨嘧啶、氯喹、伯氨喹之后最有效的抗疟特效药,尤其是对于脑型疟疾和抗氯喹疟疾,具有速效和低毒的特点。这个被誉为“拯救2亿人口”的发现,为中医药走向世界指明一条方向。
虽然病原生物学的研究成果令人瞩目,但相对于人类面临的感染性疾病的威胁,尚有十分艰巨而长远的路要走,新现和再现感染性疾病的病原学研究、病原生物的致病性、新型疫苗的制备研究、临床病原生物学诊断新技术及新型治疗药物的开发等依然是医学领域研究的主题。