绪论

从古至今，病原生物所引起的传染病一直是威胁人类生命和健康的大敌，鼠疫、霍乱、天花等传染病的流行夺走了不知多少生命。目前，病原生物引起的多种传染病仍严重威胁着人类的健康，据世界卫生组织报道，近年全球平均每年仍有1000多万人死于传染病。原先已经得到控制的传染病，由于不合理使用药物、耐药菌株的逐年增多、人口快速增长和环境因素的改变等多种原因而重新流行，如结核病等。而且新的传染病还在不断出现，如艾滋病、传染性非典型肺炎、埃博拉、甲型H1N1流感等。

病原生物种类繁多，一旦有机会就会侵入我们体内生长繁殖，引发疾病，危及我们的健康和生命。我们身处病原生物的环境中，但为什么大多数时间我们依然健康？这是因为机体拥有免疫系统，这道防线时刻抵御着病原生物的攻击，保护着我们的机体。你想知道病原生物是如何致病的吗？我们的免疫系统又是如何抗击病原生物的侵袭呢？让我们共同学习，一起迈入病原生物学与免疫学的殿堂吧。

第一节 病原生物学概述

病原生物学是研究病原生物的生物学特性、与宿主和自然界的相互关系、致病机制、诊断、流行以及防治的一门科学。病原生物学是一门重要的医学基础学科，通过病原生物学这门课程的学习，同学们能够建立无菌观念，掌握无菌操作技术，学会自我保护，避免自身被病原生物感染。

一、病原生物的类型

病原生物的种类很多，包括细菌、病毒、朊粒、支原体、衣原体、立克次体、放线菌、螺旋体、真菌、寄生虫等。

（一）微生物与病原微生物

1．微生物的概念 微生物是存在于自然界中的一群肉眼不能直接观察到，必须借助显微镜放大到几百倍、几千倍甚至几万倍才能看到的微小生物的总称。对人和动物具有致病性的微生物称为病原微生物。

2．微生物的分类 按其结构与组成特点分为以下三类。

（1）非细胞型微生物：是最小的微生物，没有细胞结构，也没有产生能量的酶系统，只能在活细胞内增殖，如病毒、朊粒。

（2）原核细胞型微生物：细胞核分化程度低，仅有原始核质，没有核膜与核仁，无完整的细胞器，包括细菌、支原体、立克次体、衣原体、放线菌和螺旋体六大类。

（3）真核细胞型微生物：细胞核的分化程度较高，有核膜和核仁，细胞质内有完善的细胞器，如真菌。

3．微生物与人类的关系 微生物与人类及自然界的关系密切，在自然界中只有少数微生物能致病。微生物种类繁多，在自然界中分布很广泛，水、土壤、空气以及动物的体表、肠道中都分布有大量的微生物。从你刚出生那一刻起，它们就一直陪伴着你。我们生活在微生物的“汪洋大海”之中，且多数微生物直接或间接对人类有益。在生态链中微生物是不可缺少的环节。空气中大量的游离氮只能依靠固氮菌的作用才能被植物吸收和利用；土壤中的微生物能将死亡生物的有机物转化为无机物，以供植物生长，而植物正是人类和动物的营养来源。因此，没有微生物，植物就不能进行新陈代谢，而人类和动物也将难以生存。现在微生物已被广泛应用于人类生活、生产的各个领域，在农业方面利用微生物制造菌肥、植物生长激素等，在工业方面，微生物在食品、医药、制革、纺织、石油、化工等领域的应用越来越广泛，在医药方面，利用微生物来生产抗生素、维生素等药物。

4．微生物学与医学微生物学

（1）微生物学：是生物学的一个分支，是研究微生物的形态结构、分类、生命活动规律及其与人类、动植物、自然界相互关系的科学。

（2）医学微生物学：是研究与人类疾病相关的病原微生物的生物学特性、致病性、免疫性以及实验室诊断与防治的科学。

（二）人体寄生虫学

1．寄生虫的概念 是失去独立生活能力，需长期或短暂依附于另一种生物的体内或体表，获得营养并给对方造成损害的低等无脊椎动物和单细胞生物的总称。

2．寄生虫的分类 根据其进化及形态特点分为以下三类：

（1）医学蠕虫：是一类寄生于人体的软体多细胞无脊椎动物，借助肌肉伸缩蠕动，如蛔虫、钩虫。

（2）医学原虫：是一类寄生于人体的单细胞原生动物，如溶组织内阿米巴原虫、阴道毛滴虫等。

（3）医学节肢动物：泛指以直接或间接方式危害人类健康的节肢动物，如蚊、蝇、虱、蚤等。

3．人体寄生虫学 是研究人体寄生虫的形态结构、生活史、致病机制、实验室诊断、流行规律与防治措施的一门科学。

二、传染性疾病的传播与流行

（一）传染性疾病流行的基本环节

病原生物侵入机体所引起的疾病称为传染性疾病，简称传染病。传染病患者、病原生物携带者及患病动物，统称为传染源。传染性疾病能在人群中传播蔓延的特性称为流行性。流行过程的三个基本环节是：传染源、传播途径和易感人群。当这三个环节同时存在并相互联系时，就会导致传染性疾病的传播流行。流行过程在时间上可表现出季节性，在空间上可表现为地方性和自然疫源性，在数量及程度上可表现为散发性、暴发性、地方性流行、区域性流行或大流行，在人群中则有年龄、性别、职业及种族等不同分布的表现。

（二）影响传染性疾病流行的因素

1．自然因素 包括地理环境和生态气候，如温度、湿度、光照等均可影响传染性疾病的流行。气候与地理因素对动物宿主、生物传播媒介以及环境中病原生物的存活均有显著影响。如寒冷可使人体呼吸道黏膜抵抗力降低，加之人们室内活动较多、接触密切，常常导致呼吸道传染性疾病的发病率升高。

2．生物因素 有些病原生物在其生活过程中需要中间宿主或节肢动物存在，并作为传播媒介，这些中间宿主或节肢动物的存在与否，决定了这些传染性疾病能否流行。如流行性乙型脑炎、疟疾的流行规律与其传播媒介蚊虫的生长繁殖规律是一致的。

3．社会因素 社会因素包括社会制度、经济发展水平、文化教育程度、医疗卫生保健的程度以及人群的生活习惯等，这些因素均会对传染性疾病的发生与流行产生重要的影响。社会因素对流行过程，既有促进作用也有阻碍作用。如给儿童接种疫苗，实行计划免疫，可有效地防治脊髓灰质炎、麻疹和结核病等；饮用不洁净的生水，可导致伤寒、细菌性痢疾等消化道传染病的发生和流行；生吃或吃半生的肉、鱼、蟹、毛蚶等，可引起绦虫病、肝吸虫病、旋毛虫病、甲型病毒性肝炎等；多个性伴侣、性行为不检点、没有安全防范措施的静脉注射毒品、不科学采集血液和输血等导致艾滋病（AIDS）的发生与流行；AIDS、埃博拉、霍乱的流行等都充分反映了社会因素对传染性疾病发生与流行的影响。

（三）传染性疾病的流行特点

1．地方性 传染性疾病的流行常有明显的地方性。由于受地理气候等自然因素或人们生活习惯等社会因素的影响，某些疾病仅局限在某一地区，这种情况称地方性。如日本血吸虫病主要流行于长江以南地区，因为其病原体完成生活史所必需的中间宿主钉螺只适合在南方某些地区的生态环境中生存，所以我国北方地区无血吸虫病流行；登革热流行于东南亚和我国广东、海南、广西等热带、亚热带地区，这与其传播媒介伊蚊的分布密切相关；有些食源性寄生虫病，如华支睾吸虫病、绦虫病的流行与当地居民的饮食习惯密切相关。

2．季节性 某些传染病的发生和流行受季节的影响，在每年的一定季节出现发病率升高的现象称为季节性。如冬春季节，呼吸道传染病发病率升高；夏秋季节，消化道传染病发病率升高。不同季节的自然条件有所不同，由于温度、湿度、雨量等气候条件会对病原生物及其中间宿主和媒介节肢动物种群数量的消长产生影响，因此由其引起的疾病流行往往呈现出明显的季节性。如流行性乙型脑炎、疟疾等的发生和流行高峰与蚊虫的活动季节相一致，多发生于蚊虫繁殖高峰的夏秋季节。

3．自然疫源性 以动物为主要传染源的疾病，称为自然疫源性疾病（人兽共患病），如鼠疫、流行性乙型脑炎、钩端螺旋体病等。存在这种病原生物的地区称为自然疫源地，人类一旦进入这些地区，原先在动物之间传播的这些病原生物则可从动物传播给人。目前，全世界人兽共患的自然疫源性疾病约有200余种，其病原体涉及细菌、立克次体、螺旋体、病毒、寄生虫等。

三、病原生物学的历史与现状

尽管人类观察到微生物的历史很短，但早在远古时期，古人就开始意识到病原微生物的存在了。我国自古就有将水煮沸后饮用的习惯；北宋末年刘真人就提出肺痨是由虫引起的；明朝李时珍在《本草纲目》中指出，将患者的衣服蒸过后再穿就不会感染上疾病；奥地利普伦齐茨（Plenciz）主张传染病的病因是活的物体，每种传染病由独特的活的物体所引起，开启了关于传染性疾病发生机制的研究。

首先观察到微生物的是荷兰人列文虎克（Antony van Leeuwenhoek），他于1676年采用自制放大倍数约266倍的原始显微镜，从雨水、牙垢、粪便等标本中第一次发现许多肉眼不能直接看见的微小生物，并确切地描述了它们的形态，有球形、杆形、螺旋形等，对微生物的客观存在提供了科学依据，并为微生物形态学的建立奠定了基础。

法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur，绪图1）在1857年证实有机物的发酵与腐败是由微生物所致，并创立了巴氏消毒法，此法沿用至今，用于酒类和乳类的消毒。巴斯德还证明了鸡霍乱、炭疽病和狂犬病为微生物所致，开创了微生物的生理学时代。自此，人们认识到不同微生物间不仅有形态学上的差异，而且在生理学特性上也有所不同，微生物开始成为一门独立学科。

俄国植物学家伊凡诺夫斯基（Iwanowski）在1892年第一个发现了烟草花叶病毒，为病毒学研究开创了先河。对人致病的病毒首先被证实的是黄热病病毒。以后许多对人类、动物和植物致病的病毒相继被发现。19世纪40年代电子显微镜问世后，病毒的研究有了很大进展。

英国医生李斯特（JosephLister）受巴斯德研究工作的启发，认识到伤口感染可能与微生物生长有关，便采用石炭酸喷洒手术室和煮沸手术器械的方法，以防止术后感染，为防腐、消毒以及无菌操作奠定了基础。

德国学者科赫（Robert Koch，绪图2）发明了固体培养基、染色技术和实验动物感染技术，他先后发现炭疽芽胞杆菌、结核分枝杆菌和霍乱弧菌等多种对人和动物的致病菌，并提出了著名的科赫法则，即①特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，在健康人中不存在；②该特殊病原菌能被分离培养得到纯种；③该纯培养物接种至易感动物，能产生同样病症；④自人工感染的实验动物体内能重新分离得到该病原菌纯培养。科赫法则为发现多种传染性疾病的病原体提供了理论指导，因此巴斯德和科赫是微生物学和医学微生物学的奠基人。

弗莱明（Fleming）于1929年首先发现青真菌产生的青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长，直到1940年，弗洛瑞（Florey）等将青真菌的培养液予以提纯，获得可供临床使用的青霉素纯品。青霉素的发现和应用为传染性疾病的治疗带来了一次革命，随后土霉素、链霉素、氯霉素、四环素、红霉素等抗生素被相继发现并广泛应用于临床，使许多由细菌引起的感染和传染病得到控制和治愈，为人类健康做出了巨大贡献。

现代微生物学已从一门以应用为主的学科，迅速发展为一门十分热门的前沿基础学科。由于科学技术的发展以及医疗技术的进步，传染性疾病得到了有效的控制。免疫学、遗传学、细胞生物学等学科的发展以及电子显微镜技术、色谱分析技术、DNA探针技术、免疫标记技术和基因工程技术的应用大大促进了微生物学的发展，微生物学的研究已进入分子水平时代，人们对病原生物致病性的认识更加深入。

传染病的防治方法进一步更新；新型疫苗研制进展很快，如亚单位疫苗、基因工程疫苗、核酸疫苗等；细胞因子、单克隆抗体和基因治疗等手段的应用对治疗病毒性疾病非常有效；头孢菌素、创新霉素等新的抗生素不断问世，有效地控制了传染病的流行。

近30多年以来，新发现40多种感染人类的病原生物，传染病重新成为重大的公共卫生安全问题，如艾滋病（AIDS）、SARS、埃博拉等。因此，要真正达到控制和消灭危害人类健康的传染性疾病这一目标，显然任重而道远，还需要付出长期和艰辛的努力。

第二节 医学免疫学概述

一、免疫的概念

免疫（immunity）一词源于拉丁文“immunitas”，原意是免除税赋或徭役，引入医学领域则指免除瘟疫。随着科学的发展，人们对免疫逐渐有了更深入的认识，发现免疫除了能抗感染外，还具有许多其他重要功能。现代免疫是指机体的免疫系统识别和排除抗原性异物，以维持自身生理平衡和稳定的一种生理功能。免疫具有双重性，在正常情况下免疫对机体有利，但在异常条件下也会对机体造成损害，例如过敏反应和器官移植中出现的排斥反应等。

二、免疫的功能

现代免疫学认为，免疫主要有免疫防御、免疫稳定、免疫监视三大功能。

（一）免疫防御

免疫防御指机体识别和清除病原生物或其他抗原性异物，保护机体免受侵害的功能。但如果免疫防御功能过高可导致超敏反应，免疫防御功能若有缺陷易引发免疫缺陷病，防御过低易引发反复感染。

（二）免疫稳定

免疫稳定指机体清除体内损伤、衰老和死亡的细胞，以维持机体生理平衡和稳定的功能。免疫紊乱时可引起自身免疫病。

（三）免疫监视

免疫监视指机体识别、杀伤和清除体内突变细胞的能力。当免疫监视功能低下时，机体易患恶性肿瘤。

三、医学免疫学的历史与现状

医学免疫学是研究人体免疫系统的组成、结构与功能、免疫应答发生机制，以及在疾病诊断与防治中应用的一门医学基础科学。医学免疫学是人类在与传染病斗争过程中发展起来的，免疫学的历史可以从天花讲起，天花是曾经存在的一种烈性传染病，死亡率极高。古文献中很早就有了对天花的记载，早在15—16世纪的我国古代医学家就观察到患过天花的人不会再得第二次，以此发明了“人痘术”（绪图3），即通过接种人痘的方法来预防天花。但当时因尚未认识天花的病原体，预防天花只停留在经验时期。这一预防方法随后广为传播，先后传入俄国、朝鲜、日本和英国等国家。18世纪末，免疫学之父——英国乡村医生爱德华·琴纳（EdwardJenner）经过一系列实验后于1798年发明了牛痘苗用来预防天花，为人类传染病的人工免疫预防奠定了基础（绪图4）。

知识拓展

1796年5月17日，正是琴纳47周岁生日，他怀着对自己理论的充分信心，从挤牛奶姑娘尼姆斯手上取出牛痘疱疹中的浆液，接种到一个八岁小男孩菲普斯的左臂上。两个月后，他再次给男孩接种天花患者的疱浆液。经过近两年的观察，小男孩没有发生天花病，证明它确实获得了免疫力。1798年3月，他又找到了一位牛痘患者，取得痘浆对15名试验者重复进行牛痘人工接种试验，再次获得了成功。于是他就发表了自己的研究报告，并宣布天花是可以征服的。这一人工接种疫苗来防御天花发病的试验，逐步得到欧洲各国的认可，并传播到整个世界。在世界卫生组织的推动下，经过近两个世纪的努力，天花终于不见了。1979年10月26日，世界卫生组织宣布天花从地球上消失了。

19世纪后期，法国微生物学家巴斯德先后发现了多种病原菌，从而成功研制出了鸡霍乱、狂犬病和炭疽等多种疫苗。德国的Behring用白喉免疫血清治疗白喉患者获得成功，开创了人工被动免疫疗法之先河。

1883年，俄国生物学家E. Metchnikoff根据吞噬细胞的吞噬现象提出了细胞免疫学说。德国化学家Ehrlich发现了抗体，即免疫后的血清中某种特殊的化学成分。抗体具有抵抗外来病原体的抗感染作用，因此他提出了体液免疫学说。此后两种学说一度论战不休，直到1903年，英国学者Wright在研究吞噬细胞时发现了调理素，才将两种学说统一起来。

1945年，Owen发现异卵胎盘融合的双生小牛，其体内有两种不同血型的红细胞共存，互不排斥，由此发现天然免疫耐受现象。1957年，澳大利亚的Burnet提出免疫耐受理论，随后又提出抗体生成的克隆选择学说，这些学说解释了许多重要免疫生物学现象，如对抗原的识别、免疫记忆的形成、自身耐受的建立以及自身免疫的发生等，促进了现代免疫学理论的形成和发展。

近几十年，免疫学更是飞速发展，现代免疫学的研究进展揭示了机体内存在着完整的免疫系统，证实了淋巴系统在免疫应答方面的主导地位，揭示了Th1和Th2细胞、Tc细胞以及体液免疫在不同微生物感染中的作用。1974年，Doherty和Zinkernagel证实了T细胞识别抗原具有MHC限制性。1975年单克隆抗体技术建立，同时也进一步证实了Burnet的克隆选择学说，同年，T、B细胞表面分化抗原决定簇被成功鉴定。1976年，T细胞生长因子被发现，之后各种细胞因子陆续被发现。此外，细胞内信号转导途径及程序性细胞凋亡途径等被发现。

当今，人们从整体、器官、细胞、分子和基因水平探讨免疫系统的结构与功能，并阐明免疫学现象的本质及其机制，在免疫学基础理论和实践应用领域广泛展开了系统而深入的研究，并不断取得突破性进展，对生物学和医学发展产生了深远影响。现代免疫学发展迅速，不断向基础与临床医学各学科渗透，并逐渐形成了很多分支学科和交叉学科，如免疫生理学、免疫病理学、免疫遗传学、免疫药理学、肿瘤免疫学、移植免疫学等，从而极大地促进了现代医学的发展。单克隆抗体、DNA疫苗、基因工程重组疫苗、完全人源抗体等研究为防治传染病、恶性肿瘤、超敏反应、移植排斥反应、自身免疫病以及延缓衰老等方面提供了新途径。相信随着免疫学研究的不断深入、新疫苗的不断问世，免疫学必将在人类健康水平的提高上发挥更大的作用。

知识拓展

1．你知道患过天花的人不会再患第二次的原因吗？

2．新生儿接种卡介苗（BCG）可预防乙型肝炎这种疾病吗？

3．你知道器官移植为什么会引起排斥反应吗？

小结

1．病原生物是指病原微生物和寄生虫。①微生物是存在于自然界中的一群肉眼不能直接观察到，必须借助显微镜放大到几百倍、几千倍甚至几万倍才能看到的微小生物，对人能致病的称为病原微生物，包括非细胞型微生物、原核细胞型微生物、真核细胞型微生物三型，如病毒、朊粒、支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌、螺旋体、真菌；②寄生虫是指失去独立生活能力，需长期或短暂依附于另一种生物的体内或体表，获得营养并给对方造成损害的低等无脊椎动物和单细胞生物，包括医学蠕虫、医学原虫、医学节肢动物。

2．传染性疾病流行的基本环节包括传染源、传播途径、易感人群。影响传染性疾病流行的因素有社会因素、自然因素、生物因素。

3．免疫的概念是指机体的免疫系统识别和排除抗原性异物，以维持自身生理平衡和稳定的一种生理功能。免疫具有双重性，在正常情况下免疫对机体有利，但在异常条件下也会对机体造成损害。免疫主要有免疫防御、免疫稳定、免疫监视三大功能，如果三大功能出现异常可能会分别导致某种疾病发生。

思考与练习

一、单项选择题（以下每道题有A、B、C、D、E五个备选答案，请从中选一个最佳答案）

1．属于真核细胞型微生物的是（ ）

A．衣原体

B．放线茵

C．真菌

D．立克次体

E．细菌

2．免疫是指（ ）

A．机体清除突变细胞的功能

B．机体抗感染的功能

C．机体清除自身衰老、死亡的组织细胞的功能

D．机体识别和排除抗原性异物维持自身生理稳定的功能

E．机体抗肿瘤的功能

3．属于非细胞型微生物的是（ ）

A．衣原体

B．病毒

C．支原体

D．立克次体

E．细菌

4．有关原核细胞型微生物的描述，错误的是（ ）

A．无核膜和核仁

B．缺乏完整的细胞器

C．仅有原始核

D．单细胞

E．细胞核分化程度高

5．免疫什么功能紊乱，易发自身免疫病（ ）

A．免疫监视功能

B．免疫防御功能

C．免疫稳定功能

D．免疫耐受

E．以上均不是

6．免疫监视功能低下，易发生的疾病是（ ）

A．自身免疫病

B．恶性肿瘤

C．超敏反应

D．反复感染

E．流行性脑膜炎

7．首先创用了无菌操作技术的是（ ）

A．德国的科赫

B．俄国的伊凡诺夫斯基

C．法国的巴斯德

D．荷兰的列文虎克

E．英国的李斯特

8．首先观察到微生物的是（ ）

A．德国的科赫

B．俄国的伊凡诺夫斯基

C．法国的巴斯德

D．荷兰的列文虎克

E．英国的李斯特

9．传染性疾病能在人群中传播蔓延的特性称为（ ）

A．季节性

B．流行性

C．地方性

D．自然疫源性

E．生物因素

10．传染性疾病流行的基本环节不包括（ ）

A．传染源

B．传播途径

C．易感人群

D．患者

E．健康人群

二、名词解释

1．微生物

2．免疫

3．寄生虫

三、问答题

1．微生物学的奠基人是谁？他们对微生物学的发展有什么突出贡献？

2．简述免疫的概念及功能。

3．简述微生物的概念及分类。

4．简述传染病流行的环节和影响因素。

（秦庆颖）