一、微生物与人体健康

其实,从本质上来说,人体是一个人和微生物的共生体。微生物是关乎人体健康的重要成员。

1.人是病毒的中转站

对微生物来说,人的身体是它们的居所、食物和传播中转站。它们并不是因为要毁灭我们或使我们痛苦而生的。比如被称为“黑死病”的鼠疫,历史上总共杀死了约2亿人,一次大发作就能使欧洲失去1/3的人口,它的病原体鼠疫杆菌主要生活在老鼠身上,通过跳蚤在老鼠之间传播。不幸的是跳蚤还要咬人,于是灾难开始了。

当然,有一个令人啼笑皆非的事实:疾病给我们带来的生理痛苦并不是病原微生物的目的,只是无心的结果。这些痛苦,有的却是微生物为了增强自身传播能力而采取的手段的副产品,比如拉肚子;有的是机体自身的防卫措施,比如发热(为了把微生物杀灭);有的对微生物和人体双方都有好处,比如咳嗽和打喷嚏(微生物可以再传播,而人可以让其离开自身)。

2.病菌急于找到新的对象

原始社会是不会有大型急性传染病的——这绝不表示更安全,事实上那时候人类更容易因为与动物接触过多而传染上多种疾病。只不过原始社会人口稀少、居住分散、交通极其不发达,不足以“支持”急性传染病的流行。

农业使土地能支持比狩猎和采集时代大得多的人口密度。密集的定居人口,使微生物有更多机会通过接触、垃圾、尤其是被排泄物污染的水源等途径进行传播。在现代卫生意识未曾诞生而人口已稠密到一定程度的时代,人类社会特别是城市简直可以看作是一个大型的病菌培养皿和疾病的发酵池。有了足够多的人,病原体就能把所有能感染的人都感染到;在他们快要消失的时候,又能及时地找到一批新的对象——下一代人。

3.不是你死就是我亡的拉锯战

面对外来入侵者,我们的机体拥有一套强大的化学武器系统——免疫机制。免疫细胞四处巡查,搜索一切可疑的外来蛋白质,并向其发起攻击。病原微生物演化出欺骗、逃避和反攻的手段,对抗免疫细胞。而我们再演化出对付这些手段的手段。这是一场不是你死就是我亡的拉锯战。

4.动物给人的赠品

非致命的传染病如麻风对人口密度的要求较低,它们可能已伴随我们很久了。大多数我们熟悉的烈性传染病如天花、鼠疫,也都有几千年的历史。这些传染病都是文明的产物。大规模群居的动物可能在野生状态时已经携带了一些致病微生物,我们的祖先驯养它们,与之接触密切,从而给了微生物适应人体环境、发生物种间转移的机会。牛带来天花(这可以从牛痘疫苗的名称中略见端倪)、麻疹和肺结核;流感是猪和家禽的赠品。当然还有一些疾病的来源并非人类喜爱的动物,比如因为丰富的粮食储备而主动接近我们的某种人人喊打的小型啮齿动物。

5.优胜劣汰的自然法则

由于基因的差异,一些人对某一疾病天生拥有更强的抵御能力,更有机会存活并繁殖后代。因此,一场疾病的袭击会使劫后的人群中拥有抗病基因的人比例增加,这就是进化。文明延续已久的社会,经历过多次劫难,人群对部分疾病的抵抗力多少会增强一些。

考虑到人类与微生物繁衍周期的巨大差异,如果人类只是被动地依靠淘汰和选择来与微生物进行这场无休止的战争,那就永远只能忍受这种残酷。但是,这样还不够。我们是一种特殊的生物,是第一种主动反抗自然选择的生物。我们虽在荒唐的战争中彼此杀戮,却也在努力活下去,不甘于被淘汰。进化最奇特的产物——人类的大脑,在痛苦和恐惧中不断寻求对抗疾病的办法。甚至祈求各路神明,举行古怪的仪式,在想像力驱使下用荒谬错误的方法治病,或把怒气发作在无辜的替罪羊身上。在文明起源数千年之后,人类终于开始正确地追究疾病的原因,并找到了一些真正有效的办法。

6.细菌学说让我们更注重公共卫生

对于传染病,我们容易想到青霉素,还容易想到牛痘和脊髓灰质炎疫苗。人类曾经面对看不见的敌人束手无策,一次次被屠戮却完全不知道为什么。细菌学说之后的现代医学终于使我们有可能做到知己知彼。不过,除了特效药和疫苗,控制传染病的另一个同样重要(或许更重要)的因素却经常被我们遗忘,那就是下水道、厕所、卫生习惯。这些东西已经深深地渗入我们的生活,很难让人觉得有什么特别。事实上,这些问题受到关注是随着19世纪公共卫生事业的发展才开始的。

虽然考古学家在我国一座西汉墓葬中发现了有冲水马桶装置的厕所,但在那个时代及其后相当长的时间里,这种东西显然不是普遍存在的。在16 ~ 17世纪的花都巴黎,人们随地大小便,把污水泼在街上,致病微生物容易在水源中生存和传播,洪水过后往往有瘟疫流行就是一个例证。排泄物污染公用水源,是烈性传染病在人口密集区、尤其是卫生状况差的城市中容易传播的一个关键因素。19世纪上半叶,英国人埃德温·查德威克在参与修订贫民法时,认识到了贫困与疾病的关系,并于1842年出版了一本研究公共卫生的著作。受其启发,加上伦敦霍乱大流行带来的困扰,英国于1848年通过公共卫生法案,开始大规模建设下水道系统,设立垃圾回收制度。这大大降低了平民的死亡率,此后其他国家相继跟进。细菌学说的问世,使这类措施有了理论基础,得以进一步推广。普遍的个人卫生教育也产生了。

将“非典”与历史上的传染病对比一下,就可以看到,药物和疫苗并不是我们对抗传染病唯一的工具,甚至不是最重要的工具。在这类战争的最前线,是看起来极为平常的公共卫生系统,还有病例的迅速鉴别诊断和隔离机制。是的,没有特效药,就会有死亡,会有悲痛。但是,只要这个社会还维持着正常运转,公共卫生系统和防疫隔离机制没有崩溃,我们就可以把传染病控制在最小范围内,使万户萧疏鬼唱歌的惨景不至于重演,使绝大多数人免于失去亲人的悲痛。

7.人类社会与传染病

在世界历史上,任何一次传染病的大流行都是由人类文明进程所带来的;反过来,每一次大规模的传染病又对人类文明本身产生了极其巨大而深远的影响。为什么说传染病流行是人类文明进程所带来的呢?因为一种传染病要成为对人类造成广泛而深刻的伤害的疾病,必须具备一些基本的条件,而这些条件本身只有人类文明发展到一定阶段上才能出现。具体说来,在人类早期以狩猎和采集为主的阶段基本上就没有所谓的传染病或流行病,因为那时候人口稀少,每个聚居群体只有几十人或几百人,是自成一体的微型社会。各个互不交往的游猎群体到处跑,那样的生产方式和生活环境不大可能发生传染病或流行病。传染病到什么时候才开始流行的呢?考古学告诉我们,在10000年到11000年以前,生产方式从狩猎和采集转到了农耕,农耕文明才带来了传染病。因为农耕文明阶段人群定居在一起,定居点越来越大,而且这时期人类已经把很多动物驯化并开始喂养家畜了。以前狩猎时,人并不与活的动物长期生活在一起,动物死后就被吃掉了;进入到农耕文明以后,人与家畜开始密切地生活在一起。1万年以来,人类历史上最厉害的几次大的传染病流行,基本上都是从动物身上传到人身上来的。而在农耕时代,由于人畜朝夕厮守,二者的粪便堆积在居住地周围,这就使得那些细菌、寄生虫之类得到非常肥沃的营养。科学研究表明,那些农耕文明延续得最久的地区,最容易成为新的传染病的发源地。

8.“一方水土养一方细菌病毒”

在哥伦布到达美洲之前,美洲的土著印第安人的人口,据专家们估计在5000万到1亿之间。在欧洲殖民主义者对美洲扩张的过程中,真正因为打仗或屠杀而死的印第安人并不占很大的比例,大部分是死于欧洲人带去的天花、麻疹、霍乱、伤寒、鼠疫、流感、白喉等严重的传染病——这些杀人魔王使得美洲土著90%的人口消失了。

本来欧洲殖民主义者到美洲去以后,发现这个大陆土地如此肥沃,而当地土著人口天然就是丰沛的劳动力,谁知道他们自己带去的那些病毒、细菌把当地的经济生力军给毁掉了。欧洲殖民主义者不得不想另外的办法寻找劳动力,于是引起了大规模非洲黑人奴隶的贩卖,这也是人类历史上一个巨大的制度性的改变。我们设想,如果印第安人不死于那些病毒,也许零星的奴隶贩卖会有,但绝不会成为后来那么一种大规模的制度性的活动。有很多人问:欧洲殖民主义者跑到美洲去,为什么他们带去的病毒能杀死那么多的本地人,而本地的病毒却没有能够对欧洲人造成同等程度的伤害呢?病毒难道只“欺负”美洲人吗?请注意,任何人口流动尤其是大规模的人口流动都必然引起不同细菌、病毒之间的交流,至于细菌、病毒交流是否会引起人群的疾病则要视具体情形而定。中国俗语“水土不服”和“一方水土养一方人”包含着丰富的经验性智慧,也包含了我们这里所讲的病菌交流。我们再从人类生产和生活方式与病菌存活、传播之间的关系中寻找有关答案的启示。欧洲是人类历史上最早出现农耕文明的地方之一,待到14 ~ 15世纪白人殖民主义者从欧洲到美洲去的时候,欧洲人种本身已经经历过不知道多少次大大小小的传染病、瘟疫的“洗礼”了。每次疾病大传染都要杀死一些人,使一些体质较弱的人成为牺牲品,而存活下来的人就有了免疫力,有些免疫力可以传给下一代。

而美洲人呢?美洲人祖先是在“冰河期”晚期即大约12000年以前从欧亚大陆通过白令海峡到达美洲的。那时候白令海峡是把欧洲和美洲连起来的狭长形状的陆地。以后随着气候的变化,海水水位上升,陆地被淹没,使得整个美洲脱离了世界文明的中心,变成独立生长的一个世界。最早过去的那批人慢慢从北美洲蔓延到南美洲,由于他们的人口压力相对来说很轻,在那个土地广阔、资源丰沛的大陆上并没有发展出像欧洲、亚洲这么复杂的农耕文明。他们饲养的动物很少,没有像欧洲人那样跟动物有着密切的关系。所以那个时代的美洲人抵抗力非常弱。欧洲人从欧洲带去的病菌对于美洲人的杀伤力远远胜过美洲本地的病菌对于欧洲人的杀伤力。这之间的“人菌战争”是不对称的,这种不对称正是由于两大洲的生产方式与生活方式在几千年里的不同所造成的。如果说美洲对于欧洲或世界其他地方有什么“疾病报复”的话,那就是梅毒。梅毒由西班牙人从美洲带到了欧洲。欧洲航海者很快就把梅毒带到了远东,先是中国,然后是日本,一一“中招”。日本原来的传染病并不多,后来许多疾病都是从外部传人的。

9.病菌遗传演化速度比高等生物快

病菌与高等生物最大不同是:高等生物繁殖下一代需要好几年时间;在病菌的世界里,一小时内就可繁殖好几代。所以,微生物遗传演化的速度比高等生物快许多。只需要一段不太长的时间,原本是少数病菌身上的异禀就会演化为整个族群的共同新特性,大量转化为超级病菌。更可怕的是,除了基因突变之外,病菌也能通过依附在同类或其他种类微生物上交换部分基因。

还有,有些细菌死时会“流”出基因物质,而如肺炎球菌属类的病菌则有特殊功能,能从周围的细菌死尸上吸收基因物质。这意味着有些病菌不需要等待自然的基因突变,而能从其他细菌那里获得抵抗药物的基因。

美国疾病控制及预防中心的医生就说:“我们现在面对的问题,不是个别病菌演化出抵抗能力,而是几乎所有能以抗生素治疗的主要病原体都产生了新抵抗力。”

细菌抵抗抗生素的方法一般有几种,一种是所谓的分子泵,把抗生素推出细胞外,使药物无法产生作用;另一种则是具有能把抗生素“切”开化解掉的酶。

19世纪90年代中期肠球菌出现更强的抵抗力,才敲响了防御“超级病菌”的警钟。肠球菌是医院中发生感染的主要病菌之一,它能引起伤口或尿道感染,甚至脑膜炎。它已发展出抵抗抗生素万古霉素的能力。

医学界非常担心其他病菌也“传染”到它的新特性,尤其是金黄色葡萄球菌。这也是造成感染的主要病菌之一,原本能以新青霉素I来杀灭,后来产生了抵抗新青霉素I的能力,现在只有万古霉素能制服它。

而目前这类超级病菌已经出现。东京一名细菌学家已观察到能抵抗万古霉素的金黄色葡萄球菌(代号为Mu50)。

抗生素万古霉素是通过破坏细菌的细胞壁,使微生物无法生存。Mu50因为制造组成细胞壁蛋白质的能力特别强,所以它的细胞壁比一般的厚,使药物无法侵入。

英国伦敦大学的专家曾做过实验,结果产生出的新病菌,其抵抗万古霉素的能力比Mu50还强50倍。 许多人批评这些专家的实验太危险,万一那超级病菌从实验室逃出来,后果将不堪设想。可是他的实验证明病菌间的基因转移很可能会发生,如果肠球菌把它的基因特性传给其他病菌,人类将面对巨大难题。

面对这些超级病菌,人类当然不会是束手无策。人类与病菌的这场硬仗必须继续打下去。

10.认识病毒

(l)病毒的传播途径

20世纪初,人们已经知道很多动物、植物的病害是由病毒引起的,如黄热病、脑炎、流感、脊髓灰质炎、狂犬病、马铃薯退化病、黄瓜花叶病、小麦花叶病等。同时也对这些病害在自然界的传播途径开展了研究,并于1900年发现了昆虫能传播病毒病。1899年,古巴流行黄热病,细菌学家里德带领一个美国研究小组到古巴去调查病因,勇敢的拉齐尔大夫有意识地让咬过黄热病人的伊蚊来咬自己,结果也因患上了这种病为此病而死,从而证明伊蚊是黄热病的传播者。接着日本人高见又证明了叶蝉传播水稻矮化病。还有蚜虫传播马铃薯退化病也被发现。

(2)病毒的定义

那么什么是病毒呢?现在我们可以给病毒下一个定义:病毒是介于生命和非生命之间的一种物质形式。因此我们说它是边缘生命。病毒存在于环境之中,游离于细胞之外时,不能复制,不表现生命流行性,只是以一种有机物的物质形式存在。但病毒一旦进入细胞之后,它就可以控制细胞,使其听从病毒生命活动的需要,表现出了它的生命形式。因此,病毒是由一个或几个核酸分子组成的基因组,有一层蛋白或脂蛋白保护性外壳,且可在一定宿主细胞中自我复制的感染性因子。

病毒的结构很简单,它可以是一种蛋白组成外壳加上几百上千个核苷酸或核酸或只含有蛋白质。

(3)极其“自私”的病毒

病毒的生命形式极其经济,因为基因组中的每个核苷酸均有用。病毒最明显的特点是它极其“自私”,复制原料和能量全部来自它所寄生的细胞,并使细胞产生病变。在进化过程中,它会与细胞和平共处,便于更好利用细胞的资源。但是病毒引起的病害常常是突发性的,如人类的肿瘤,往往是多年潜伏,一旦条件适合或受到外界刺激利于病毒的增殖,病毒就会突然致病。然而病毒也可以被改造和利用,如在基因工程中用做基因治疗的载体。

11.引发人类疾病的九类病原体

(l)支原体

支原体是没有细胞壁的原核生物,在形态上呈多形性,二分裂增殖,也见有出芽。与其他原核生物一样,其基因组为环状双链DNA。目前已知的有80多种,是能在无生命培养基上繁殖的最小微生物。

(2)衣原体

衣原体也是原核细胞型微生物,含有DNA和RNA两种类型的核酸,具有肽聚糖组成细胞壁,含有核蛋白体。具有一些酶系统,但缺乏产生代谢能量的作用,必须依靠宿主细胞提供。具有独特的发育周期,以二分裂方式繁殖。抗生素能抑制其生长。

(3)立克次体

立克次体是严格在细胞内寄生的原核细胞型的微生物,生物学性状接近细菌,大小介于病毒和细菌之间,具有与细菌相似的细胞壁结构,以二次分裂方式繁殖,有较复杂的酶系统,对多种抗生素敏感。

(4)细菌

细菌是具有细胞壁的单细胞微生物,形体微小,结构简单,无成形的细胞核,只有原始的核质,无核膜和核仁,不进行有丝分裂,除核蛋白体外无其他细胞器,具有相对恒定的形态结构。

(5)螺旋体

螺旋体是细长、柔软、弯曲呈螺旋状的革兰氏染色阴性原核细胞型微生物,具有一定细菌的基本结构,如细胞壁、原型核,以二分裂方式繁殖,对多种抗生素敏感。

(6)放线菌属

按以往在医学真菌学中的叙述,因为它具有细长的菌丝,有分支并缠绕成团,所以许多检查方法也与真菌相同,但事实上放线菌是原核细胞,无有形的核,细胞壁中含有典型细菌细胞壁的胞壁酸。其大小与细菌相似,革兰氏染色呈阳性,对抗生素敏感。

(7)真菌

真菌是真核细胞微生物,细胞结构比较完整,有细胞壁,有完整的核,不含叶绿素,无根、茎、叶的分化。少数以单细胞存在,多数以分支或不分支的丝状体组成。比细菌大几倍至几十倍。

(8)寄生虫

动物性寄生物的统称,如疟原虫、痢疾内变形虫、血吸虫、绦虫等。

(9)朊毒体

发现最晚的、最特殊的病原体。与疯牛病及人类雅克氏病关系密切,并可能是其他严重脑病的危险因素。它本身是一种异常蛋白质,不含有核酸。朊毒体的发现者普利西纳曾获得诺贝尔医学奖,诺贝尔委员会的祝词说,普利西纳的研究成果为医学界“开拓出重要的眼界,医学界最后可能据此深入了解与痴呆症有关的各种疾病的生物机制,并为相关药物的开发及新式医疗策略的设计奠定基础”。

12.人与宠物共患的常见病

(1)猫抓病

猫抓病是一种世界性流行病。猫是本病病原体唯一的自然宿主与传染源,这种病是由于人被猫抓伤或由猫的排泄物感染所致。每当人们被感染后,表现为面部淋巴结发炎、肿大、疼痛、化脓,体温升高,四肢出现斑疹,有时甚至出现脑膜炎。出现这种症状后,应对病猫进行捕杀,尸体要焚烧或深埋,病人应立即到医院就医,听从医生指导,进行有效地治疗。

(2)破伤风病

人受外伤后,伤口被破伤风杆菌感染,即可引起破伤风病。猫也常是带菌者,当人们被猫咬伤或抓伤,便有可能引起破伤风病。这种病主要表现为牙关紧闭、四肢僵直或全身性的**,甚至危及生命。一旦出现这种症状后,最有效的方法是立即注射疫苗,及时到医院就医。

(3)弓形虫病

猫感染此病后,通常无明显症状,个别有体温升高、下痢、呼吸困难和肺炎等症状。若孕妇接触病猫被感染后,会造成胎儿先天性畸形、智力缺陷,甚至会出现不堪设想的后果。出现这类情况时,目前通常使用磺胺嘧啶或乙胺嘧啶,也可二者配合使用,有一定的治疗效果。情况严重时要立即到医院就医。

(4)旋毛虫病

这是一种多种动物共患的寄生虫病。以猫的带虫率为最高,其次是狗。人大多通过消化道而感染此病,以肠胃症状、全身水肿、高热、肌肉剧烈疼痛为特征。出现这种症状后,目前大多采取服用或注射磺胺类药物等治疗方法,有一定疗效。

(5)狂犬病

又名恐水症,也叫疯狗病。是狂犬病病毒引起的一种急性传染病。此病最初由疯狗引起,疯狗咬伤了人或其他动物,因其唾液带毒,使人感染致病。人感染后,潜伏期长短不一,长者可达半年以上。此病初期表现为头痛、疲劳、恶心和呕吐,被咬伤部位发热,皮痒、有蚁走感、多泪、流涎、呼吸和吞咽困难,继而出现极度兴奋、恐慌不安,遇水则出现恐惧。一般在发病后3~4天,患者会因为全身麻痹瘫痪而死亡,死亡率100%。出现这种情况后,对病狗、病猫应立即捕杀,尸体烧掉或深埋。人一旦被病狗、病猫咬伤,应尽快就近注射狂犬疫苗,可有效地控制发病。

(6)鹦鹉热

因为鹦鹉羽毛和粪便带有一种使人致病的鹦鹉热衣原体,人若感染此病,会引起高热、寒战、头痛、咳嗽、肺部发炎或精神异常等症状,进而危及生命。金丝鸟、白鸽、鸡、鸭等均可携带这种病原体。最有效的治疗方法是,首先做好家养宠物的清洁工作,人若一旦发病,应及时送医院对症治疗,不可延误。

(7)结核病

孔雀、鸽、鹦鹉、八哥等都易感染结核病。病鸟黏膜苍白,体重减轻,倦怠下痢,羽毛脏乱无光泽,呼吸急促,眼球下陷,逐渐消瘦,最后死亡。人可患肺结核、颈淋巴结核、肠结核、肾结核、骨关节结核、结核性胸腹膜炎等病症。有这类现象时,要及时处理病鸟,烧掉或深埋。此病比较顽固,应立即到医院就医,需用异烟肼、利福平、吡嗪酰胺等药物彻底根治。