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泰拉医学笔记第2期(重铸版):病从口鼻入——那些由细菌引起的呼吸道传染病

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    • ★★★★准博士
        140年前的今天,德国细菌学家罗伯特·科赫向世人介绍了他划时代的研究成果——结核病病原体的发现和对其的描述,一种可怕瘟疫的神秘面纱由此揭开了一角,随后它又向在这个领域钻研的有志之士们披露了自己一个又一个秘密。然而即便是在人类对这位老对手无比熟悉的今日,它仍在不同的地区和不同的人身上肆意展露自己的狰狞、恐怖与顽固,消灭天花一般的全面胜利依旧遥遥无期。今年是世界防治结核病日设立的第27个年头,2022年世界防治结核病日的主题是:“为终止结核病投资。拯救生命。” 世界卫生组织指出,“以此(可以)传达投入资源的迫切需要,以便加大结核病防治力度,并践行全球领导人为终止结核病作出的承诺。这在COVID-19大流行的背景下尤其重要,因为大流行使终止结核病的进展面临风险,必须确保公平获得预防和护理服务,与世卫组织实现全民健康覆盖的努力保持一致。增加投资将能挽救数百万人的生命,并加速终止结核病的流行。”我认为在人类仍未走出本世界以来最大的公共卫生危机的当下,我们确有必要从历史中寻找未来的答案。本文的内容大体来自我在2021年3月4日发布的泰拉医学笔记第2期专栏中,在此基础上,我做了相当数量的内容补充和错误修正,期待各位能获得一次愉快且有意义的阅读体验。
      ★★★★准博士

      纠缠人类至今的白色瘟疫——结核病

        1805年5月9日傍晚,已经因病数日卧床不起的德国诗人席勒,在昏睡中撒手人寰,享年46岁。在人生的最后四天里,席勒饱受结核病的折磨,他无法把气管里的痰液顺利咳出,喉咙里传来阵阵骇人的呼噜声,勉强咳出的痰液带着令人作呕的颜色,苍白消瘦、毫无血色的脸不停地抽搐,往日的俊秀风采荡然无存。昏昏沉沉中,席勒似乎回到了自己19岁的某一天,尚在攻读医学的他亲手解剖了自己因肺结核(需要指出的一点是,结核病虽然以肺结核最为常见,但并非只有肺结核一种,)夭亡的17岁同窗,并撰写出一份详尽的尸检报告,其中提到——“肺部的一些部位感染发炎,并伴有一些小小的白色硬结”。(最后的内容是我依据参考文献所述进行的想象,请读者切勿当真)
      ←约翰·克里斯多夫·弗里德里希·冯·席勒(Johann Christoph Friedrich von Schiller, 1759-1805),德国著名诗人,46岁时因肺结核病逝。画像引自维基百科
        席勒不是第一位结核病受害者,也不是最后一位。考古研究表明,七千年前的地中海沿岸居民遗留下的椎骨化石中就有结核病的痕迹,一批制作时间为公元前3000年至公元前2400年的古埃及木乃伊上存在结核结节,出土于长沙马王堆一号墓的西汉女尸,肺中也有结核钙化病灶,可见结核病几乎与人类的整个历史进程相伴而行。古代东方和西方的医学家们都对结核病有过记载:希波克拉底称结核病为“这是目前流行最广泛的、症状包括咯血与发烧并且通常会致命的疾病”;我国传统医学称结核病为“痨”,最早的记载见于《黄帝内经》,晋代葛洪的《肘后备急方》、唐代孙思邈的《备急千金要方》均对结核病有较为详细的记载。在现代医学的曙光到来之前,传统医学的微弱星火根本无从照亮结核病这片深邃的黑暗——因为对结核病的病因和传播途径一无所知,预防措施也就无从谈起;中医药方对结核病有一定的疗效,但“十痨九死”的俗语已经说明了它能起到的的实际效果;在山清水秀之地疗养也有希望痊愈,可是一来此举花销不菲,二来疗养通常起到的效果只是延缓病情,慕名来到疗养胜地的人多数究其一生都无法摆脱结核病的纠缠;其他诸如放血疗法、挖走结核病死者心脏这样的骇人手段,更是与治愈和预防结核病完全不搭边的胡乱举动。人们称结核病为“白色瘟疫”(white plague)或“白死病”(white death),读者应该不难感受出这种称呼中所含的惶恐与绝望(在此补充一下,the Plague特指鼠疫,而white death请对比鼠疫的别称black death,即“黑死病”)。

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      ★★★★准博士
        在18、19世纪的西方世界,面对结核病无病可医的残酷现实,社会却流行着将其浪漫化的思想风潮。法国作家小仲马在《茶花女》中如此描绘患有结核病的女主角玛格丽特:“在夜宵快结束时,玛格丽特一阵狂咳,这是我来到她家里以来,她咳得最厉害的一次,我觉得她的肺好像在她胸膛内撕碎了。可怜的姑娘脸涨得绯红,痛苦地闭上了眼睛,拿起餐巾擦着嘴唇,餐巾上随即染上了一滴鲜血。”有着“钢琴诗人”美誉的波兰作曲家肖邦在生命的最后阶段染上了结核病,并最终因此丧命,与他同时代的法国女作家乔治·桑说:“肖邦的咳嗽中显现着无限的优雅。"如此的社会风气的产生也不是完全没有道理,一方面,结核病患者面色苍白、身体消瘦,不时的咳嗽与散着红晕的脸庞使得他们平添一份纤弱忧郁的气质;另一方面,巴尔扎克、雪莱、济慈、爱·伦坡、勃朗特姐妹等作家,肖邦、帕格尼尼、舒曼等音乐家都死于结核病,天才般的创作配上命运凄惨的作家,怎么看都展现着一种病态美。
       ←1936年版《茶花女》电影海报。图片引自IMDb
        很明显的,无论是将一种疾病浪漫化还是对它心怀恐惧,最终的结果仍然毫无区别——死神肆意挥动着他那锋利的镰刀,随心所欲地收割走一个又一个鲜活的生命。要想真正面对和解决这种可怕的疾病,科学研究是唯一的途径。

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      ★★★★准博士
        最早对结核病的病原体结核分枝杆菌进行研究的人是德国微生物学家、微生物学奠基人之一的罗伯特·科赫(Robert Koch)。他创立和改进了一系列与微生物研究有关的方法,包括细菌鞭毛染色、用固态培养基取代肉汤培养细菌、细菌摄影、在玻璃片上干燥细菌的方法等。借助这些在当时属于先进范畴的微生物技术,他孜孜不倦地进行着微生物学研究。1882年3月24日,科赫在柏林生理学会的聚会上向众人公布了自己对结核分枝杆菌的研究成果,这一刻也是他个人声望的巅峰。不过如前文所述,结核病不可治愈和让人饱受折磨得特性使得大多数人对此心怀恐惧,比起对病原体的研究进展,社会更希望看到的是它的治疗方法。为了回应公众对他的期待,1890年,科赫在仅仅进行过体外实验和动物实验的情况下便匆忙宣布发现了可以治疗结核病的物质——结核菌素。非常可惜的是,培养基和动物实验上的结果没有在人体上重现,最终他不得不承认结核菌素的作用仅仅是辅助结核病的确诊。此事让科赫的名誉大受打击,即便如此,科赫仍于1905年因对结核分枝杆菌的研究荣获诺贝尔生理学或医学奖,3月24日也于1995年被世界卫生组织确定为世界防治结核病日。在后继者们的不懈努力下,人们最终形成了现在对结核病病原体——结核分枝杆菌的系统性认识。
       ←诺贝尔奖官网关于科赫的记录。
       ←结核分枝杆菌。图片引自美国呼吸治疗协会(American Association for Respiratory Care ,缩写为AARC)虚拟博物馆(virtual museum)网站的Pulmonary Tuberculosis板块
        结核分枝杆菌最有特色的地方在于它那富含脂质的细胞壁,与一般以内毒素和外毒素作为主要致病因子的那些细菌不同,这些细胞壁上的脂质即是结核分枝杆菌最重要的致病物质。它们的主要作用包括抵抗巨噬细胞的吞噬、诱导抗炎反应、引发超敏反应(俗称过敏)、导致组织坏死等。
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      ★★★★准博士
      就结核病最常见的种类——肺结核来说,大多数情况下结核分枝杆菌与人体之间的斗争形式有别于鼠疫、霍乱等烈性传染病,更多呈现出“消耗战”的特质。结核分枝杆菌侵入人体后,它与免疫细胞的斗争的烈度相对有限,常以暂时休战或者久攻不下告一段落。结核病的典型病理变化——结核肉芽肿和干酪样坏死的形态是两者间的这种斗争形式最好的见证。这种斗争在宏观层面上的表现即是肺结核那些典型或不那么典型的症状,包括长期低热、盗汗、消瘦、咳血、咳痰、胸痛等,患者有可能在这些症状的折磨下慢慢滑向死亡,也有可能因一次大咯血或其他危重症突然一命呜呼。
       ←此页最上方那张图片即为光学显微镜下的结核肉芽肿。干酪样坏死因其质地和颜色都酷似干酪得名,是免疫细胞和结核分枝杆菌的“战场遗迹”,多核朗格汉斯巨细胞和上皮样细胞均由巨噬细胞变化而来,可以看作巨噬细胞对抗结核分枝杆菌的特殊形态。图片引自科学出版社2018年3月出版的《组织病理学教学与诊断图谱:双语版》
      富含脂质的结构也为结核分枝杆菌提供了较强的抵抗力。它能在3%的盐酸、6%的硫酸或4%的氢氧化钠溶液中耐受30分钟,在干痰中可存活6-8个月,黏附于尘埃时,可保持传染性8-10天。相对而言,它也有自己的弱点,例如在沸水和75%乙醇中只能存活数分钟,经阳光直射2-3小时亦会死亡。结核分枝杆菌耐干燥的特性让它的传播途径以独特的飞沫核传播为主。所谓飞沫核是指飞沫在空气中失去水分后由剩下的蛋白质和病原体形成的颗粒,这种颗粒可以以气溶胶的形式飘散至远处,又能在空气中悬浮较长的时间,因此比起飞沫传播更具危险性。
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      ★★★★准博士
      如同英国医生琴纳通过接种牛痘预防天花,结核病的疫苗也是由人们从牛身上获取的一种微生物——牛型结核分枝杆菌(结核分枝杆菌还可细分为人型、牛型、鼠型和鸟型四种,90%的结核病由人型引起)制成的。1908年,法国微生物学家卡尔梅特(Calmette)和介林(Guerin)将从牛身上分离的牛型结核分枝杆菌接种至培养基上,经230次传代,历时13年,最终得到一种对人无致病性但保持良好免疫原性的菌株,该种菌株制成的疫苗即为卡介苗(Bacille Calmette-Guerin vaccine,简称BCG,其中bacille为法语,意为“杆菌”)。至今,卡介苗仍然是临床上唯一批准使用的结核病预防用减毒活疫苗,包括我国在内的全球160多个国家和地区均接种此疫苗。卡介苗诞生至今,数十亿计的人在它的保护下免遭结核病的纠缠,这是人类对抗结核病的第一缕曙光。
       ←阿尔伯特·卡尔梅特(Albert Calmette,1863-1933),法国医学家。图片引自维基百科
       ←卡米尔·介林(Camille Guérin,1872-1961),法国医学家。图片引自法媒France Bleu的网站
       ←一款国产卡介苗。图片引自某生物制品公司官网

      卡介苗的诞生远非战胜肺结核的终点。一来它只能提供10-15年的保护,二来它并不能用于治疗已经感染结核分枝杆菌的患者,三来它仅有预防结核性脑膜炎等重症结核病的功效,对预防肺结核几乎无效。在治疗方面,由于结核分枝杆菌对当时仅有的几种抗菌药物都具有天然耐药性,医生们仍然像过去数千年来一样对结核病患者一筹莫展。事情的转机出现在1943年,美国人瓦克斯曼(Selman Waksman)和沙茨(Albert Schatz)发现了链霉素,这是第一种可用于结核病治疗的抗菌药物,瓦克斯曼也因此荣获1952年的诺贝尔生理学或医学奖。之后,异烟肼(1912年最早被合成,1951年确定其抗结核的功效)、吡嗪酰胺(1952年)、卡那霉素(1957年)、乙胺丁醇(1961年)、利福平(1963年)等抗结核药物相继出现,不再难以预防,不再无药可医,在如此“双重打击”下,结核病的患病率和致死率迅速下降。然而,抗菌药物的广泛使用必然会带来一个非常棘手的问题——细菌日益得到强化的耐药性,结核病也不例外,恰好自上世纪60年代以后,新发现的抗结核药物少之又少,更是加剧了这个问题的严重程度。根据世界卫生组织的统计数据,2019年全年,全球通报了206030例耐多药结核病或耐利福平结核病,比起2018年的186883例增长10%,其中多半的病例来自印度、中国和俄罗斯三个国家。
       ←美国专利局颁发的链霉素及其制备过程专利书,图片引自美国呼吸治疗协会虚拟博物馆网站的Pulmonary Tuberculosis板块
       ←一款国产利福平胶囊。图片来自网络


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      ★★★★准博士
       ←世界卫生组织的这组数据,从死因、患病人数、耐药性等方面阐述了结核病防控的严峻形势
      综上所述,由于结核分枝杆菌具有较好的抵抗力和更为棘手的传播途径、结核病早期症状不明显、结核分枝杆菌的耐药性以及抗结核药物研发进程停滞等问题,人类与结核病的缠斗至今仍未分胜负。仅就我国来说,中华人民共和国国家卫生健康委员会疾病预防控制局发布的2022年2月全国法定传染病疫情概况显示,该月全国就有52596例肺结核的发病报告,同时我国目前许多县市的疾控中心仍设有艾结科(即专注于艾滋病和结核病防治工作的科室),可见结核病的防治依旧是个需要密切关注的公共卫生问题,相关部门对这种传染病也多有重视。人类对抗传染病的历史表明,想要保护所有人的健康,仅仅依靠药物的研发、卫生部门的例行公事与医护人员的专业知识和技能是不可能实现的,只有全社会、各部门、各领域的积极行动和协同推进,人们的健康才能够得以捍卫。相信在世界人民、各国政府、国际组织的努力下,或早或晚,我们一定能实现终止结核病流行这一伟大的目标。

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      ★★★★准博士
      白喉和肺炎的有关内容将在日后择期发布
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