学了微生物与健康我最感到意外和惊讶的是+什么(写2个)

原打算为殖民火星提供蓝图最終却差一点被推土机夷为平地——曾经名噪一时的生物圈2号,将迎来怎样的未来图片来源:《新科学家》

(文/ Tiffany O’Callaghan)上午10点左右,雨开始丅这场雨不是特别大,却下个不停持续倾泻数小时的雨水,都渗入了深黑色的土壤午夜之后,整座小山都喝饱了水开始在地表聚集奔腾,冲出一条水沟随着雨的持续不断加宽加深。

几个星期之后我站在了这座小山的山脚下。抬头望去阳光穿过白色金属网格照叻下来。我面前是一堆冲到混凝土地面上的黑色淤泥这让实施“降雨”的人们大吃了一惊。他们并不打算削去那么大的一片山坡——毕竟他们才刚刚把它建好。

在这场暴雨发生的地方这座巨大的玻璃房子里曾经满是甘薯田和稻田。这是一座巨型封闭式复杂温室的一部汾坐落于美国亚利桑那州图森市北部圣卡塔利娜山(Santa Catalina)的山脚下,里面布置着热带雨林、热带草原甚至还有一片迷你海洋。这就是生粅圈2号一座用来证明人类在封闭环境中,再加上一些阳光的帮助就有可能生存下去的建筑设施。

1991年当8个人进入封闭的生物圈2号时,這个工程被誉为开创性的科学试验这些“生物圈人”吃的食物全是自己种的,喝的是循环水呼吸的氧气则来源于植物。按照计划它將为宇宙飞船和外星殖民提供一张蓝图,同时也能增进我们对自己居住的这颗星球的了解

至少,原本计划如此第一期“任务”遭遇到叻很多问题,其中包括氧含量的下降几年后,科研团队又进行了另一次尝试但也早早夭折。再然后这座昂贵的设施被弃用了。2007年這个建筑差一点就被改造成了公寓楼。不过现在生物圈2号再次成为了科学活动的枢纽。我到这儿来就是想看看究竟发生了什么。

生物圈2号的想法最初来自于一个名为“协作者”(Synergist)的组织,这是一个有些剑走偏锋的环保团体领导者是富有魅力、有时又喜怒无常的约翰·艾伦(John Allen)。

艾伦的生物圈2号计划成形于1982年的一场会议这场会议在法国乡村召开,出席者包括一些世界顶尖的科学家(之所以取名苼物圈2号,是因为我们所在的地球便是生物圈1号)之后不久,协作者组织开始起草关于封闭结构的计划这个封闭结构可以作为火星殖囻的实验基地、潜在核大战后的庇护所,也可以用作居住型实验室对整个生态系统进行大尺度研究。

这个项目被炒得沸沸扬扬1987年《发現》杂志上的一篇文章,将生物圈2号宣扬为“继肯尼迪总统启动登月计划后美国最激动人心的科学工程”那些生物圈人,全然如宇航员┅般被视作英雄。

在美国得克萨斯州一位名叫艾德·巴斯(Ed Bass)的亿万富翁的资助下这一工程开始成形,在亚利桑那州的沙漠中建起玻璃拱顶这个富有野心的计划需要建造前所未有的巨大封闭环境,大到能容纳热带雨林、红树林沼泽、热带草原、沙漠甚至还有一片可嫆纳珊瑚礁、能掀起阵阵海浪的“海洋”。封闭环境中还有大量空间用来种植食物配备有完善的农业设备,包括一台打谷机1991年,首次任务开始仅10天生物圈人简·珀英特(Jane Poynter)就不小心把手伸了进去,削掉了一截中指

如今,为了一个新项目这片田地已经被小山取代。茬每一个玻璃穹顶之下都有一个网球场大小的黑色斜坡,由一米厚的碎火山岩组成不同寻常之处在于,每一个“山坡”都放置于巨大嘚金属托盘之上因此可以被称重。从下面看你只能看到淡黄绿色的金属框架。

生物圈人过去用于栽种粮食的农业区域如今被巨大的囚工山坡所占据。图片来源:《新科学家》

生物圈2号的其他部分大体上还是跟过去一样,不过这座设施的副主管约翰·亚当斯(John Adams)给我看了一些幕后的东西指出哪里做出过少量的改进。比如在热带雨林他拉开一块大金属板,暴露出一个深孔这是为了方便采集土壤样夲而设的。我们沿着森林边缘往前走穿过那些顶到玻璃拱顶的香蕉树,就在我们快把身子探出观景台边缘时前方出现了一条安全的小噵,让我们这些观光者颇感惊讶

我们慢慢走向海边的那一小块沙滩。空气潮湿带有咸味。暗绿色的水中有一些鱼不过珊瑚和许多原先高价引入的其他物种已经消失了很久。随后我们站在了热带草原之上,这里是海洋上的一座山脊不远处,就在红树林沼泽的那一边一大片塑料布将沙漠生物群区与其它生物群区分隔开来。亚当斯从悬垂在路上的巴巴多斯樱桃树上拽下一颗亮红色的果子递给我这颗蘋果形状的小樱桃很好吃,甜得正好他又递给我一颗,告诉我可以把种子吐在地里

亚当斯还带我穿过了生物圈2号的“腹部”——这是┅个迷宫,满是管道、通风口、水箱还有曾用来处理人类排泄物的大空桶。有些管道是冷却系统的一部分:要在沙漠中使这个密闭的温室保持凉爽需要耗费大量的能量。这就是生物圈2号无休无止地耗费大量电力和金钱的原因——它离自给自足还差得很远

虽然我们看到嘚大部分设施仍是原来的规划,但生物圈2号开始建造时它的设计还尚未定稿。当时还有一些独特的挑战需要应对比如,为了防止由于內部空气在白天变热膨胀而导致建筑被撑破人们建造了两个包含了大量橡胶膜的房间以向外膨胀,被称为“肺”完工后的这座建筑堪稱工程学的壮举,但是设计和建造同时进行导致了许多耗资巨大的调整。最初的预算为3000万美元最后飙升到了惊人的

到1993年1月,氧含量已經很低了不得不向设施内注入额外的氧气。接下来一个月由于意见仍然不被理会,整个科学委员会在挫败感中辞职“实验中出现意外很有意思,你可以从中学到东西”哈克斯曼说,“但是如果实验设备出意外工程出意外,人事出意外就很难产出知识了。”

与此哃时不再忍受缺氧之苦的生物圈人,仍在尽力去处理挨饿的问题最初的紧张被新闻报道和科学目标的不一致所放大。最终8个人形成叻两个阵营,每边4人阵营之间几乎一句话都不说。(这出意想不到的“肥皂剧”启迪了电视人的灵感创作出了大获成功的真人秀节目《老大哥》——这大概是生物圈2号对世界最有争议的贡献了。)

尽管他们完成了为期两年的首次实验但生物圈2号的科学合法性已经被严偅破坏。第二次封闭实验开始于1994年3月但刚进行了一个月,由于对不断增加的开支和缺少沟通感到灰心资助人巴斯在联邦警察局长的帮助下夺回了产业。数天后2名首批生物圈人试图打开大门以破坏实验。仅仅过了7个月第二次实验结束。协作者组织的时代结束了

1995年12月,美国哥伦比亚大学接管了租约稻田和甘薯田被铲平,种上了棉白杨树研究人员把这个巨型温室分隔开,改变每一个区域的环境——洇为对原项目的一项批评就是实验没有对照组。他们研究树冠不同高度温度的变化如何影响叶片的呼吸作用研究潜入的蚂蚁这类入侵粅种,检测海洋中珊瑚礁的建造

但到了2003年,研究人员刚进入状态大学就结束了租约。不仅仅是因为运行这个设施过于昂贵(光是电费┅年就要60万美元绝大部分用于冷却),而且大学得不到许可做任何重大的改变“你不能把它弄坏,”当时在生物圈2号工作的生态学家格雷格·巴伦-加福特(Greg Barron-Gafford)说“那不是我们的,而是从艾德·巴斯那里租来的。”如今,他又回到了这里,正在参与新项目。

之后的4年生物圈2号就跟一个观光胜地差不多。实验都被搁置了巴伦-加福特回忆起2007年重回这个地方的情景,“我们的很多东西都还在那里——鋼笔在桌上东西还是我们离开时的样子。”

2007年这座设施差一点被推平用来建造公寓,好在美国亚利桑那大学适时介入接手了租约。2011姩巴斯把这座建筑捐赠给了这所大学,同时还捐助2000万美元来启动新项目

不过,生物圈2号的新主人还是得削减开支之前的农业区域现茬与外界空气相通,生物群区仍保持封闭但减少了冷却程度。雨林的上部树冠则任由它们茂盛生长也允许它们在夏日下枯萎,以减少維护费用热带草原的降雨频率也降低了。这些改变使每年的电费降低了25万美元

新项目由位于原农业区域的巨型人工山坡构成,现在它被称为地貌演化观测台这个项目至少要运行10年。他们有一个宏伟目标要把这里建成地球科学的“圣地”,就像物理学家眼中的欧洲核孓研究中心一样特洛奇说:“我希望能够一劳永逸地解决‘生物圈2号等同于失败’这个历史遗留问题。”

开头并不完美根据电脑模型,对于每小时12毫米的降水山坡至少应该能吸收24小时。现实明显差得很远亚当斯承认:“没想到第一天才过了一半,我们就收获了这么夶一个‘惊喜’”

不过这一回,没有人想要掩盖这些问题他们甚至允许我旁听了一场电话会议,内部科学家在会议上跟外面的研究人員讨论第一次实验中没有预料到的结果巴斯也在线。他在质疑降雨“势头过猛”时你几乎能听出他在摇头。用他的话来说“就好像伱新造了一架飞机,第一次试飞就想让它环球飞行”

幸运的是,飞机可以修好旅途也将继续。当我驾车离开这座沙漠中的迷人建筑时我很想知道,从生物圈2号学到的教训能否拯救生物圈1号。

原标题:生机无限:医学2.0(2)

不管是細胞数量还是拥有的基因数量,寄生在人体表面和内部的细菌都远超人体本身现在,科学家正在思考:掌控人体的到底是我们还是那些共生细菌?

人体内细菌细胞的数量远超人体细胞,二者的比例是10:1

但是直到最近,研究人员才开始阐明这些微生物对人类健康的诸哆益处比如,一些细菌的基因可以编码人体无法制造的有益化合物还有一些细菌可以使人体避免对外来的威胁产生过度反应。

计算和基因测序技术的发展使得研究人员可以编制出人体所有共生微生物基因的详细目录。

但令人遗憾的是使用抗生素等行为对有益细菌造荿了毁灭性的伤害,将导致人类自身免疫疾病和肥胖症患者不断增多

詹妮弗·阿克曼是一位优秀的科学作家。她是畅销书《阿嚏!不要小看感冒》(Ah-Choo! The Uncommon Life of Your Common Cold)的作者,目前正在写一本关于鸟类智慧的书

小小的细菌居然有如此大的影响力。

生物学家已经对人体内数量最多的一些细菌进行了深入研究最近,他们又开始研究细菌的一些特殊效应这些研究有助于我们更加了解自己身体的运作机制,也让我们更清楚肥胖症和自身免疫紊乱等现代疾病发病率越来越高的原因

提到身体内的微生物,人们通常会想到病菌事实上,研究人员也在很长一段时間中只关注有害病菌,忽视了那些有益的细菌美国加州理工学院的生物学家萨基斯·马兹曼尼安(Sarkis K. Mazmanian)认为,这源于我们的一些错误认識“自恋自大迷住了我们的眼睛,人类自以为拥有保持健康所需的所有功能但实际上我们需要这些有益细菌相伴一生。虽然它们来源於体外却是人体不可或缺的一部分。”

人类从幼年开始体内就有一个微生物群落。这些微生物并不是与生俱来的每个人都是在与周圍环境接触的过程中,渐渐形成自己的共生细菌群落的一般说来,子宫内没有细菌所以生命之初的胎儿是真正无菌的个体。但是当噺生儿通过产道时,母亲体内的一些共生细菌就会转移到婴儿身上并开始繁殖。随着母乳哺育和父母、祖父母、兄弟姐妹及友人的照料(更不用提与床单、毯子甚至宠物等的接触)婴儿体内的细菌会越来越多。到婴幼儿晚期人体内已经形成了地球上最复杂的微生物群落之一。

大约五年前科学家开始研究这种微生物生态系统。这项工作一度困难重重以肠道内的细菌为例,这些细菌已经适应了肠道内擁挤、无氧的环境很多种类在开阔的培养皿中根本无法存活。现在研究人员绕开了这一问题,他们不再研究细菌个体而是研究细菌嘚基因——即链状DNA和RNA的结构。由于DNA和RNA可在常规的有氧实验环境下进行操作因此科学家可以从人体中提取细菌样本,再从样本中提取遗传粅质进行实验分析

每种共生细菌都有自己的“身份证”——16S核糖体RNA基因。在每种细菌中这种基因都不一样。该基因可以编码核糖体中特定的RNA分子(核糖体是细胞中负责合成蛋白质的细胞器)科学家试图通过确定这类基因的序列,打造一本“人体细菌手册”这样,我們就可以知道人体内有哪些细菌个体之间的体内细菌又有什么不同。

接下来要做的是分析细菌群落中的其他基因,搞清楚哪些基因在囚体中比较活跃、有什么功能这项工作也非常复杂,细菌不仅数量巨大在提取过程中它们的基因还会混在一起。鉴定一种基因属于哪個菌种很难但鉴定一种细菌基因是否活跃就比较简单了。幸运的是在最近十年中,我们有了更强大的计算机和快速基因测序仪过去唍全不可能完成的细菌分选和分析研究,现在仅仅是一项比较麻烦的工作而已

在美国和欧洲,各有一组科学家利用这种新技术对人体內的细菌基因进行统计。2010年初欧洲小组发表了他们对人体消化系统中细菌基因数目的统计结果——330万个基因(来自1000多个菌种),差不多昰人类基因数量的150倍(人类基因组有2万~2.5万个基因)

在研究人体内细菌群落的过程中,有许多令人惊奇的发现——比如你几乎找不到細菌群落组成完全一样的两个人,即使是同卵双胞胎这一发现也有助于我们理解人类基因组计划的发现:人类99.9%的DNA都是相同的。看起来细菌基因的差异对人类个体的命运、健康、行为造成的影响,远胜于人类自己的基因不同人的体内,细菌种类和数量虽然大不相同泹对于大多数人来说,他们体内发挥关键作用的有益细菌基因其实都差不多尽管这些基因可能来源于不同的菌种。另外即使是最有益嘚细菌,如果它们在不恰当的地方大量滋生的话也可能导致严重的疾病。比如细菌进入血液中,就会导致败血症;进入腹部器官之间嘚组织中就会导致腹膜炎。

友好的细菌:人体内部和皮肤表面共生细菌携带的基因数量远远超出了人类从父母那里遗传来的基因数量。研究人员正在想办法弄清楚哪些细菌基因对人体有益,这些基因又是如何起作用的

几十年前,通过对动物肠道中的消化作用和维生素合成的研究人们第一次发现细菌可以造福人类。20世纪80年代研究人员发现,维生素B 12可以帮助人体细胞产生能量、合成DNA、制造脂肪酸泹形成维生素B 12的酶必须依赖细菌才能生成。同样地科学家在许多年前就知道,肠道内的细菌可以分解食物中某些难以消化和吸收的成分但直到最近,他们才发现一个有趣的细节:在人体的共生细菌群落中有两种细菌能影响人的消化和食欲。

thetaiotaomicron)的名字听起来似乎来源于唏腊姐妹会或兄弟会它是最优秀的碳水化合物降解细菌之一,能够将许多植物类食品中的大分子碳水化合物降解为葡萄糖和其他易消化嘚小分子糖类人体中则没有可以合成降解这类碳水化合物的酶的基因。除此之外多形拟杆菌的基因还能合成260多种消化植物成分的酶,從而帮助人体高效地从橙子、苹果、土豆、小麦胚芽等食物中获取营养素

通过对小鼠进行实验,研究人员发现了多形拟杆菌与宿主相互莋用向宿主提供营养物质的有趣细节。2005年美国华盛顿大学圣路易斯分校的研究人员先将小鼠饲养于一种完全无菌的环境中(小鼠体内無法形成共生微生物群),然后再让小鼠与多形拟杆菌接触多形拟杆菌通过消耗结构复杂的碳水化合物(即多糖)而存活,它们会让这些营养物质发酵生成短链脂肪酸(其实是它们的排泄物),为小鼠提供养分通过这种方式,细菌利用那些本来无法消化的碳水化合物(比如燕麦片中的膳食纤维)产生了热量研究人员还发现,如果要获得相同的体重那些没有携带共生微生物群的小鼠,需要比携带了囲生微生物群的小鼠多吃30%的食物

对共生细菌的研究还使一种病原菌——幽门螺旋杆菌( Helicobacter pylori)重获好名声。20世纪80年代澳大利亚医师巴里·马歇尔(Barry Marshall)和罗宾·瓦伦(Robin Warren)发现,幽门螺旋杆菌(可以在胃内酸性环境中旺盛生存的少数病菌之一)是引发胃溃疡的病原菌在这之湔人们一直认为,持续使用非甾体类抗炎药(NSAID阿司匹林就是其中一种)是导致胃溃疡的常见病因,所以细菌引发胃溃疡的新发现成了当時引人注目的新闻从那以后,使用抗生素治疗胃溃疡就成了一种标准的临床治疗方法很快,由幽门螺旋杆菌引发的溃疡发病率就下降叻50%多

但是,纽约大学的内科和微生物学教授马丁·布雷泽(Martin Blaser)认为事情远不是这样简单。布雷泽教授研究幽门螺旋杆菌已经25年了“与别人一样,刚开始我也认为幽门螺旋杆菌只是一种病原体但几年之后,我认识到它实际上是一种与人体共生的有益细菌”1998年,布雷泽和他的同事发现幽门螺旋杆菌对绝大多数人都是有益的,它可以调节胃酸水平创造既适合它生存也有利于宿主(人体)的环境。仳如当胃酸分泌过多影响幽门螺旋杆菌的繁殖时,这些细菌会利用其cagA基因产生一种蛋白质使胃部减少胃酸的分泌。不过对于易感人群来说,cagA有一种不好的副作用——会引发溃疡

能帮助乳糖不耐受的人们消化乳糖,因为这种菌可以产生乳糖酶

它们是一群生活在机体內,益于宿主健康的微生物它们维护人体健康和调节免疫功能的作用受到广泛认可。乳酸杆菌能使糖类发酵产生乳酸酸牛奶中含有此類细菌。

可以调节胃酸的分泌调节饥饿激素的水平。

链球菌通常寄生在口腔、皮肤、肠道和上呼吸道一般不会导致疾病,但当某些菌株进入人体特定组织或器官时便会引发疾病。唾液链球菌(Streptococcus salivarius)可以产生某种细菌素对口臭相关细菌有抑制作用。草绿色链球菌(Streptococcus viridans)可鉯导致心内膜炎和口腔感染

脑膜炎奈瑟菌及淋病奈瑟菌是引起人类疾病的病原菌,其他奈瑟菌多为人体呼吸道中寄生的正常菌群

大多數是不致病的,主要附生在人或动物的肠道里为正常菌群。但当细菌离开肠道进入泌尿道可以导致感染。当这类细菌由于如溃疡等导致的穿孔进入腹腔通常会导致致命性的腹膜炎。少数变异的大肠杆菌具有毒性可引起疾病。

十年之后布雷泽发表的另一项研究成果表明,幽门螺旋杆菌不仅能够调节胃酸的分泌还有其他作用。科学家早已知道胃可以产生两种与食欲相关的激素:一种是告诉大脑人體需要进食的饥饿激素(ghrelin);另外一种是提示胃已经饱满,不需要再吃的瘦素“早晨醒来时,你会感到饥饿这是因为你的饥饿激素水岼高,”布雷泽说“这种激素告诉你需要进食。吃过早餐后饥饿激素水平就会下降。”科学家将这种生理过程称为(饥饿激素的)“餐后减退”

各种细菌寄生在人体内和皮肤表面。它们可以阻止病原体进入人体帮助宿主(人体)保持健康。还有一些细菌具有特别的功能比如脆弱拟杆菌,它们可以促进免疫系统保持平衡

?免疫细胞(树突状细胞)将从脆弱拟杆菌细胞中获得的多糖A(PSA)分子,提供給未分化的T细胞

?在PSA分子的作用下,未分化T细胞转变成调节性T细胞这些调节性T细胞又产生了一系列细胞因子和其他生物学因子,减弱促炎T细胞的攻击效应

案例研究:有益细菌是如何作用于人体的

对无菌小鼠的研究显示,脆弱拟杆菌对维持肠道健康至关重要在实验中,接触过会产生PSA的脆弱拟杆菌菌株的无菌小鼠肠道不会出现炎症反应(结肠炎),而那些接触过不会产生PSA的脆弱拟杆菌菌株的小鼠则出現了慢性肠炎结果证明,PSA的存在刺激了调节性T细胞的发育从而抑制了促炎T细胞,使机体恢复健康

在去年发表的一项研究中,布雷泽囷同事比较了两组受试者饭前饭后的饥饿激素水平:一组携带幽门螺旋杆菌另一组则不携带。结果很清楚:携带幽门螺旋杆菌的人饭後饥饿激素水平会降低;没有幽门螺旋杆菌的人,则没有这种能力这意味着,幽门螺旋杆菌可以调节饥饿激素水平从而影响食欲。遗憾的是其中的具体机制,在很大程度上还是一个谜一项对92名退伍军人的研究显示,使用抗生素杀灭幽门螺旋杆菌的人与他们那些未受感染的同伴们相比,体重增加得更快这可能是因为他们的饥饿激素水平不能适时下降,导致饥饿感延长进食更多。

两三代人之前80%的美国人身体内都携带有耐酸的幽门螺旋杆菌。而现在只有不到6%的美国儿童在检测幽门螺旋杆菌时,结果为阳性布雷泽说:“这┅代儿童是在没有幽门螺旋杆菌调控饥饿激素的情况下长大的。”而且由于这些儿童经常使用高剂量的抗生素,他们体内的微生物群落組成已经发生了很大改变比如,大多数美国儿童在十五岁之前会接受多次的中耳炎抗生素治疗。布雷泽猜想青少年大量使用抗生素妀变了他们肠道菌群的组成,这种改变有助于解释儿童肥胖症日益增多的原因他认为,在细菌群落中的各种细菌会影响人类干细胞向脂肪细胞、肌细胞和各种骨骼细胞的分化让青少年过早使用抗生素,会消灭某些特定的细菌干扰正常的生理信号,最终导致脂肪细胞的過量产生

随着高热量食品越来越多,体力劳动越来越少幽门螺旋杆菌和其他细菌从人体内的不断消失会否加剧全球范围的肥胖症流行呢?对此布雷泽说:“我们还不知道微生物群落对肥胖症的影响有多大?但是我敢打赌这种影响绝不是微不足道的。”

在布雷泽看来广泛使用抗生素并不是破坏人体细菌群落的唯一祸首。从上世纪开始人类生态学上的一些改变对此也有影响。过去几十年中通过剖宮产进行分娩的孕妇数量急剧增加,使一些重要的菌株无法通过母亲的产道传递给婴儿(在美国,超过30%的新生儿是通过剖宫产出生的;而在中国将近三分之二的城市女性在生育时都会选择剖宫产。)现代家庭规模都很小子女不多,这意味着将微生物传递给儿童的途徑也减少了另外,饮用水净化工程虽然拯救了无数人的生命但也让人类共生菌群付出了代价,减少了我们所能接触的细菌的种类结果就是,越来越多的人正在一个日益萎缩的微生物世界中出生和长大

就像对多形拟杆菌和幽门螺旋杆菌的研究显示的那样,即使是它们茬人体内的作用这样的基本问题也会引出复杂的答案。如果进一步探讨当这些外来细菌进入人体时,人体是如何反应的那问题就更錯综复杂了。我们都知道人体的免疫系统会区分自己的细胞(自我)和拥有不同基因的外部细胞(异物),并自动排斥后者这样看来,我们身体的生物防御系统本应该与数量巨大的共生细菌长期处于“战争状态”。但是为什么肠道并没有变成人类免疫细胞与无数细菌嘚激烈战场呢这一直是免疫学领域一个悬而未决的谜。

正常情况下调节性T细胞会在促炎T细胞肆虐之前迅速发挥作用。美国加州理工学院的马兹曼尼安称“促炎T细胞抵御病原体时采取的措施,比如释放毒性化合物会破坏我们自己的组织。”幸运的是调节性T细胞会产苼一种蛋白质来抑制促炎T细胞,使得炎症反应减弱防止免疫系统攻击人体自身的细胞和组织。一旦“好斗”的促炎T细胞与“平和”的调節性T细胞之间达成平衡人体就会保持良好的健康状况。

多年来研究人员都认为这种制衡机制完全是由免疫系统产生的。但是马兹曼胒安和同事发现,一个健康、成熟的免疫系统依赖于有益细菌的不断介入和作用这个事实再一次说明,我们对自己命运的主宰十分有限“细菌可以使我们的免疫系统运转得更好,这可能会颠覆传统观念”马兹曼尼安说,“不过事实越来越清楚——免疫系统后面的驱動力,正是那些共生细菌”

马兹曼尼安和他在加州理工学院的研究团队发现,大多数人(约70%~80%)体内都有一种细菌——脆弱拟杆菌这种细菌可以释放消炎物质,帮助免疫系统保持平衡研究人员注意到无菌小鼠的免疫系统存在缺陷,这种小鼠的调节性T细胞功能被削弱当研究人员向小鼠接种脆弱拟杆菌后,促炎T细胞和抗炎T细胞重回平衡状态小鼠的免疫系统恢复正常。

2011年马兹曼尼安和同事在美国《科学》(Science)杂志上发表论文,详细描述了上述效应中的分子通道第一次从分子通道角度阐明了微生物与哺乳动物之间的共生现象。“脆弱拟杆菌对人体非常有益帮助我们弥补了人体本身DNA的不足,”马兹曼尼安说“很多时候,它‘劫持’了我们的免疫系统对其发号施令,进行操纵”但是,与许多病原体不同的是这种操纵并不会抑制或减弱我们免疫系统的性能,反而有助于免疫系统发挥功能我們体内的其他微生物,可能对免疫系统有相似的作用马兹曼尼安提醒说:“这只是第一个例子。毫无疑问还会有更多的例子出现。”

遺憾的是因为人们生活方式的改变,脆弱拟杆菌与幽门螺旋杆菌一样正在从人体中消失。“所谓的社会发展已经在很短的时间里,唍全改变了我们与微生物世界之间的联系”马兹曼尼安说,“在努力使自己远离病原体的同时我们也断绝了自己与有益微生物之间的聯系。我们的本意是好的但我们将为之付出代价。”

在脆弱拟杆菌的例子中代价可能是自身免疫系统的紊乱。如果没有多糖A向免疫系統发送信号令其产生更多的调控性T细胞,那些好斗的T细胞就会攻击它们所遇到的任何东西包括人体自己的组织。马兹曼尼安认为近姩来免疫系统疾病,比如克罗恩病、Ⅰ型糖尿病、多发性硬化症等疾病的发病率提高了七八倍就与有益细菌的减少有关。“导致这些疾疒的既有遗传原因,又有外部原因”马兹曼尼安说,“我相信外部原因就是共生细菌群落它们的改变正在影响我们的免疫系统。”峩们生活方式的改变导致微生物群落发生改变,脆弱拟杆菌和其他抗炎微生物减少进而导致调节性T细胞发育不良。对那些遗传学上的噫感人群来说这种变化可能会导致免疫性疾病和其他疾病。

当然以上描绘的只是一种可能。现阶段的研究只能说明共生细菌数量的減少与免疫疾病发病率提高之间存在关联。但究竟谁是因谁是果,就很难分清了以肥胖症为例:有可能是人体内固有的细菌数量减少,导致了自身免疫疾病和肥胖症的发病率直线上升;也可能是这些疾病也使体内环境不再适宜共生微生物生存马兹曼尼安认为,前者才昰矛盾的主要方面肠道内细菌群落的改变导致了免疫性疾病发病率提高。但是“这还有待于科学家进一步验证,证明其中的因果关系阐明其中的机制,”马兹曼尼安说“这是我们的责任,也是我们的工作”

近年来,气候变化和人类活动开始在一些地区导致了当地囚闻所未闻的疾病:一种酵母菌感染在北美地区突然暴发造成健康人群和其他动物大规模患病。

2001年研究人员发现,一种通过空气传播嘚酵母菌在加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华岛感染了健康人群这是人们第一次发现这样的真菌病原体——在其从未出现过的地区,突然進化成致病性更强、能感染人体的真菌

确定这种酵母菌从何而来相当困难。最终研究人员意识到,它原本就躲藏在温哥华岛上一些人們意想不到的一些地方岛上存在的这些酵母菌成为感染疫情暴发的罪魁祸首,与不列颠哥伦比亚省的气候变化及土地开发不无关系

以後可能还会出现类似的真菌感染暴发。更好的诊断工具可以提高防御能力加强海关对出入境动植物的监管,研发更高效的抗真菌药物和疫苗也将有助于预防类似的真菌感染。

珍妮弗·弗雷泽是一位自由科学作家,也是《科学美国人》网站上“奇妙的阿米巴”博客的博主。她也为《自然》杂志、《谷物》(Grist)杂志和《高地新闻》(High Country News)撰稿她曾获得美国科学促进会科学新闻奖。

2001年在加拿大不列颠哥伦比亞省温哥华岛的东南海岸,人们发现了一具海豚尸体其肺部严重肿胀,充满酵母菌几乎没有空间可以容纳空气,重量是正常海豚的好幾倍岛上的兽医从未见过这样的怪事。该地区其他动物比如猫和狗,也都出现了呼吸困难的症状令人毛骨悚然的是,猫患上这种疾疒后会出现一种极其可怕的症状:随着酵母菌“啃噬”猫的头骨,猫的头部会出现一些渗着液体的洞与此同时,一些住在岛上但离海岸较远的人也开始出现一种未知的呼吸道疾病。患者持续咳嗽体能逐渐下降,并伴有严重的失眠X光片显示,患者肺部或脑部有结节然而活体组织检查最终证明,这种疾病的罪魁祸首不是癌症而是酵母菌。

尽管各种宠物、海豚和人类患者出现的症状有所不同但他們都遭受了同一种病原体的折磨:格特隐球菌(Cryptococcus gattii)。此前人们从未在温哥华岛上见过这种真菌,也不知道它是否可以在热带、亚热带以外的地区生存虽然没有人知道这种真菌的来源和它们在岛上的存活时间,但现在它们就生活在我们周围更令人担忧的是,没有人知道還有多少人会因此生病以及这种真菌可能会传播到什么地方去。

这种真菌导致的感染的确值得关注

真菌一直危害着各种植物,生长在媄国东部及周边地区的那些高大的榆树和栗树曾经因为真菌感染而大面积死亡。近些年来真菌导致的疾病在动物间传播、流行。例如在美国南部的池塘中,大量真菌聚集在一些青蛙的皮肤上导致青蛙的心脏停止跳动;在美国东部的洞穴中,经常可以看到身上发霉、鈈停颤抖的蝙蝠从洞顶掉下来这些都是真菌感染造成的。历史上那些能够感染人类的真菌一直被忽视人们普遍相信,真菌最多只会引起皮肤感染不会导致更严重的疾病。这主要是因为人体具有强大的免疫系统而且大多数真菌难以耐受人类较高的体温,因此人体可鉯抵御真菌侵袭,保持健康

真菌繁殖:一些香肠状的格特隐球菌孢子簇生在棒状结构周围(左),它们就是从这里产生的这些孢子长荿长链状,图中显示的长链已经断开

图片来源:德博拉·斯普林格(Deborah J. Springer)和约瑟夫·海特曼,美国杜克大学医学中心分子遗传学与微生物学系。

但还是有一些例外。在美国一些吸入性疾病一直在悄无声息中侵袭健康人群,比如美国西南部地区的山谷热病(valley fever)中西部和东喃部地区的组织胞浆菌病(histoplasmosis)等。从1999年到2011年美国山谷热病发病区域中,发病人数增长了八倍但现在,人们对于这种疾病大规模暴发的嫃正原因还不完全清楚近几十年,HIV感染和免疫抑制药物在器官移植及其他疾病治疗中的大量使用导致很多人的免疫系统受损,真菌感染病例迅速攀升当人体免疫力下降时,病原体的感染就会急剧增加然而总体来说,能一次侵袭很多健康人的真菌十分罕见即使有,吔主要是因为这些真菌在其正常的分布区域中遇到了更好的生存环境

格特隐球菌却不一样。该真菌出现在温哥华岛之前虽然曾在其他哋方偶尔使健康人生病,但从未引起大规模暴发加拿大出现了格特隐球菌,意味着微生物在更凉爽的气候中有时会意外地成为更有害的微生物埃莱妮·加拉尼(Eleni Galanis)博士是加拿大不列颠哥伦比亚省疾病控制中心的流行病学家。据她介绍从格特隐球菌感染开始暴发到2012年底結束期间,不列颠哥伦比亚省共有337人被感染其中三分之二是温哥华岛上的居民。

大约从2005年起格特隐球菌开始感染南方的美国西北太平洋地区的人们。从那时到现在该地区至少有100人被感染,其中25%~30%的感染者最终死亡美国杜克大学病原微生物中心负责人约瑟夫·海特曼(Joseph Heitman)认为,“对于在特定环境中才会致病的真菌来说这是相当高的致死率”。这些感染人群中大部分不是艾滋病患者大约有一半囚因服用处方药物或因病导致免疫力减弱,其余的患者有许多也因为一些常见的疾病(比如糖尿病肺、肾或心脏等器官的疾病),在一萣程度上削弱了自身的免疫系统功能但是,有20%多的感染者在感染格特隐球菌之前并没有健康问题海特曼说:“他们中的许多人经常進行户外运动,却突然感染真菌而患病”

如今,格特隐球菌的暴发流行给每个人发出了警示:它还会继续向南移动阿尔伯特·爱因斯坦医学院的免疫学家阿图罗·卡萨德瓦尔(Arturo Casadeval)认为,这种主要以单细胞方式而非细长的丝状方式生长的酵母类真菌最终将传播到美国佛羅里达州。

事实上发生在加拿大不列颠哥伦比亚省和美国西北太平洋地区的感染事件,已经成为人类疾病史上的一个重要里程碑:在毫無预兆的情况下一种真菌突然进化出明显的致病能力,引起疾病流行这是有史以来的第一次;同时,在暴发这类真菌感染的地方人們此前竟然从未见过这类真菌,这也是有史以来的第一次格特隐球菌感染事件暗示了一个不太乐观的前景:健康的人们再也不能认为,怹们对那些新出现的致病真菌具有免疫力事实上,随着全球变暖我们可能会遇到更多类似这样的感染威胁。

对于2001年6月的温哥华岛来说上述观点尚未产生,温哥华岛的公共卫生官员注定要猝不及防加拿大不列颠哥伦比亚省疾病控制中心的研究员默里·法伊夫(Murray Fyfe)最早感觉到事情有些不对劲,是在接到该省一位兽医打来的电话时那位兽医告诉他,温哥华岛上感染隐球菌的猫、狗数量异常增多当地医苼也证实,这类真菌的人类感染病例也在增多并且他们在检测病原体时发现,病原体不是常见的新生隐球菌( Cryptococcus neoformans)而是另外一种不同的嫃菌——格特隐球菌。

法伊夫的研究团队急忙对疾病控制中心收集的菌种进行了核查看是否存在格特隐球菌使温哥华岛的居民发生感染洏被错误地鉴定为新生隐球菌的情况。核查结果表明1999年之后发生的一些感染病例确实是由格特隐球菌导致的,不过在这之前的感染都和格特隐球菌无关

经过多年研究,科学家已经大致了解格特隐球菌是如何进入人体并通过血液进入大脑的。幸运的是科学家已经证明,这种真菌不会在人与人之间直接传播

法伊夫现在是温哥华岛卫生局负责医疗卫生安全的官员。他采用多种方法来准确定位这种真菌嘚藏身之处。他组建了一个研究团队在温哥华岛及整个不列颠哥伦比亚省寻找新发病例。通过访问患者及被感染宠物的主人研究团队詳细调查了这种真菌感染的具体症状,然后分析感染者之间可能存在的共同特性及危险因素比如既往病史和旅行记录。研究团队甚至调查了这些受害者的院子里是否种有桉树因为科学家在澳大利亚曾发现,这种真菌可以生活在桉树上并且有零星报道称,澳大利亚有人缯经感染过格特隐球菌研究人员绘制了感染病例的地域分布图,并通过一种叫病例对照研究(case-control study)的方法将感染者与未感染者进行比较,探寻他们之间的差异和发病趋势

为了找到野外生存的格特隐球菌,法伊夫找到不列颠哥伦比亚大学研究生物气溶胶行为(比如真菌孢孓或其他颗粒如何进入生物体的呼吸道)的专家卡伦·巴特利特(Karen Bartlett)寻求她的帮助。由于人们曾在澳大利亚的桉树上发现过格特隐球菌于是,巴特利特开始对温哥华岛上的一些树种进行采样但她没有从桉树、其他树种以及泥土样本中分离到格特隐球菌。同时病例对照研究也没有任何发现。似乎没有任何环境因素比如砍伐树木或剥掉树皮,会增加岛上居民的感染风险感染病例散布在温哥华岛东岸嘚南北两侧,没有明确的感染中心而且在感染者中,最近也没有人去过澳大利亚或其他可能带回这种真菌的地方。

研究人员陷入了困境这种状态持续了六个月后,几个曾到温哥华岛旅游的感染者的出现让研究有了突破——有几个感染者曾到过岛上的瑞夫垂沃海滨省竝公园(Rathtrevor Beach Provincial Park)。2002年初研究人员终于在该公园附近常见的道格拉斯冷杉树上采集到的一份样本中,发现了格特隐球菌没有人想到,原本被認为是外来菌的格特隐球菌却躲在这个岛上土生土长的树种中。

最终巴特利特的研究小组从公园中的24棵树(属于几个不同的当地树种)上,分离出57个格特隐球菌菌株样本2002年夏末,在温哥华岛南端的维多利亚市东到坎贝尔河,西到岛的中心研究人员从这些区域的土壤、空气和树上,都分离出了格特隐球菌温哥华岛上的大部分人都居住在这片区域,每个人都可能暴露在感染格特隐球菌的威胁之下甚至已经被感染。对此状况研究人员感到无能为力。

更令人担忧的是按照2002年到2006年间收集的数据,在温哥华岛上每100万人中就有27.9人感染格特隐球菌,这比生活在澳大利亚北部热带地区人群的感染率整整高出三倍生活在北美的人们,可能感染了一种致病性更强的菌株——盡管这种感染率的升高也可能与人们以前没有接触过这种真菌有关。如果这种真菌对该地区来说是新的入侵者这里的人们几乎没有接觸过它,也就不可能对这种真菌建立起早期免疫

对这种真菌本身的检测结果也令人不安,因为它能够生活在淡水、盐水及空气中甚至鈳以在鞋上的泥土中存活多年。另一项同时进行的研究表明格特隐球菌正在快速向其他地方扩散。2004年加拿大不列颠哥伦比亚省的内陆哋区也开始出现感染病例,而这些患者中很多人从未到过温哥华岛研究表明,格特隐球菌更喜欢暖冬、低海拔和干燥的环境这说明,喃方的温暖地带更适合格特隐球菌的生存

2006年2月,一位生活在美国华盛顿州沿海的圣胡安群岛、患有白血病并服用类固醇类免疫抑制剂的咾人咳嗽着来找医生看病。胸部X光片显示该患者肺部有结节,经鉴定为格特隐球菌海特曼和美国弗雷德·哈钦森癌症中心(Fred Hutchinson Cancer Center)的内科医生基伦·马尔(Kieren Marr)一起,对这位老人身上分离出的菌株进行了基因分析结果显示,该菌株与温哥华岛上发现的格特隐球菌菌株没有區别虽然这位老人的居住地离加拿大的海岸线只有几千米,但他从未去过加拿大这种真菌还是进入了他的身体。

虽然直到2005年前后研究人员才意识到,几乎无法阻止格特隐球菌感染疫情在北美蔓延但他们仍然想知道,这种真菌在加拿大不列颠哥伦比亚省和美国西北部哋区已经存在了多长时间它们从哪里来,是什么原因导致它们突然开始大规模感染人类通过分析它们的DNA,研究人员发现了一些线索

據海特曼介绍,遗传研究发现1999年之前的几十年间,这种真菌就可能已经在温哥华岛附近的区域出现了温哥华岛上90%的感染病例都是由VGIIa型格特隐球菌菌株导致的,其DNA序列与1971年提取自美国西雅图一位男性患者的菌株很相似——30个DNA抽样片段的序列完全一致这位西雅图的患者箌过什么地方已经无人知晓,他有可能造访过温哥华岛但不管怎样,这一证据似乎表明VGIIa型菌株在西北太平洋地区至少已存活了近40年。洎格特隐球菌暴发以来科学家发现,在北美地区还存在一些致病性较弱、不会引发疫情的格特隐球菌因此,VGIIa型菌株很可能就是在这里變异产生的当然,格特隐球菌也可能来自非洲、澳大利亚和南美地区毕竟在这些地区也发现过格特隐球菌。

另一种格特隐球菌菌株的DNA序列类型是VGIIb型研究人员后来意识到,在温哥华岛的感染事件中VGIIb型菌株和VGIIa型菌株都是肇事者。暴发初期VGIIb型菌株的感染率只有10%。这类菌株与目前在澳大利亚流行的一种菌株相同最初源头可能就是澳大利亚大陆。如今美国俄勒冈州不仅出现了VGIIa型和VGIIb型菌株,还有第三种菌株类型:VGIIc型这类菌株于2005年在美国俄勒冈州突然出现,但目前还不清楚该菌株来源于哪里

让人担心的是,海特曼实验室的小鼠研究表奣VGIIa型和VGIIc型菌株是他们检测过的隐球菌中致病性最强的菌株。这一发现及其他研究成果让海特曼意识到一些DNA序列类型尚未确定的格特隐浗菌菌株之间的有性繁殖,可能催生了VGIIa型和VGIIc型菌株并增强了这两种菌株的致病性。在有性繁殖中亲本DNA会在后代中重新组合,提高菌株類型的多样性对于真菌而言,有性繁殖过程本身也能产生新的遗传突变人们推测,这些真菌的有性繁殖可能发生在北美或其他发现过格特隐球菌的地区如澳大利亚、南美以及非洲地区,只是到目前为止研究人员尚未找到亲本菌株。

此外科学家目前还不清楚,这些導致感染暴发的菌株是否来自其他国家如果确实如此,那它们是分别传播到北美地区还是一起到达的?

对于这些菌株传播到北美的可能方式科学家提出了多种设想:通过出入境的植物、土壤或动物,或者随风或洋流长距离迁徙这些真菌也可能“搭乘”船舶压舱水来箌北美。感染真菌的海豚也可能穿越太平洋当它们死亡后,尸体被冲上海岸真菌就会进入大洋彼岸的土壤中或食腐动物身上。黏附在車辆或鞋子上的泥土可能会将真菌从一个地方带到另一个地方。可能早在一万年前格特隐球菌就被带到了北美——也可能只是43年前。

鈈过至少有一个线索可以告诉我们,这些真菌在西北太平洋地区生活了多长时间一种真菌如果在一个地方存在了很长时间,在遗传特征上可能会产生多种不同的类型导致北美地区感染暴发的格特隐球菌包括三种类型,即VGIIa型、VGIIb型和VGIIc型它们属于同一个无性繁殖系,遗传褙景非常相似海特曼说:“如果格特隐球菌在西北太平洋地区生活了10万年,那我们应该可以发现更多类型但实际上并没有找到。我个囚认为这些真菌很可能只是在50年前、70年前或100年前才被带到这儿,而不是数千年前或者更早”

科研人员在用放大镜检查美洲板栗树上的潰疡,这些板栗树受到了有害真菌的感染美洲板栗树在20世纪前处于全盛状态,为许多动植物提供了居所和食物但在不到50年的时间里,┅种真菌杀死了30多亿棵美洲板栗树

那么,为什么格特隐球菌在这些地区存活了至少40年却一直没有暴发,而是直到最近才导致大量感染倳件一个可能的原因是气候变化。巴特利特指出过去40年间,温哥华岛的平均气温上升了1~2℃“这对人类来说可能没什么,但对微生粅而言可能就是巨大的环境改变了”。在1991年、1993年、1994年、1996年和1998年这些年份的夏季温哥华岛的气温都高于平均水平。在更温暖的天气下此前在温哥华岛上处于生死边缘的亚热带物种就可以存活,甚至繁荣起来卡萨德瓦尔说:“随着气候变暖,喜欢温暖环境的病原真菌鈳能会将分布地延伸到先前并不适宜的环境中。”

事实上自1960年以来,在气候变化的影响下植物病原真菌的分布地一直朝着两极方向快速扩张,平均每年推进7.5千米同时,更炎热的气候可能会促使其他真菌进化出耐受更高温度的能力真菌基因组的规模通常远大于细菌和疒毒,从而赋予真菌更强的适应高温的能力耐热能力的轻微增加,就可以让致病性真菌入侵人体后以更快的速度适应人体的体温,然後生存、繁殖而不是被杀死。如果真菌确实采用这种方式对于人类来说,这将是一个坏消息因为我们正是依赖较高的体温来抵御真菌。

除了气候变暖20世纪90年代末温哥华岛东部开始快速发展,大量砍伐森林修建高速公路,翻挖土壤兴建住宅。巴特利特指出这些囚类活动使得微生物从先前很小的生存空间扩散到更广阔的世界中。格特隐球菌感染在这些地区的暴发很可能是一些偶然因素造成的,仳如在某些年份冬天变得更暖和,夏天更干旱;土壤受到干扰;游客和退休者频繁光顾一些地区——这些人往往比年轻人更容易感染

佷大程度上来说,这些可以使植物、动物和人类感染致病的病原真菌日益增多其实应该归咎于人类自己。

真菌原本有着各自的分布地域人类活动不仅改变了气候,而且通过国际贸易使得真菌有机会远离原来的家园。很可能就是贸易给欧洲带来了爱尔兰大饥荒(有观點认为当时的马铃薯歉收是晚疫病造成的),给北美带来了栗树疫病(chestnut blight)给全球两栖动物带来了皮肤感染性壶菌病(chytridiomycosis)。全球航运的迅猛发展事实上为真菌传播创造了有利条件。真菌可以进行有性繁殖当人类将之前分别位于不同地理位置的真菌带到一起时,它们通过囿性繁殖就可能产生新的、致病性更高的菌株。这些新生菌株能够突然感染它们的祖先无法感染的生物迅速适应新环境。持续增加的貿易将大大提高病原真菌感染天然宿主或通过菌种间杂交产生新病原真菌的概率。

虽然我们现在几乎无法阻止格特隐球菌感染的蔓延泹至少可以采取一些措施,让更多的人知道真菌暴发的现实情况并为下一轮暴发做好准备。

我们可以从改进对真菌感染疾病的监测和诊斷措施开始因为真菌感染在健康人群中非常罕见,医生一般不会对感染者进行检测从而导致诊断延误,等到确认病因并开始治疗时患者很可能已经出现更棘手的症状。与此同时目前已有的很多真菌诊断技术,要么缺乏特异性灵敏度不够;要么诊断的费用太高,不適用于贫困地区世界卫生组织还没有专门监测真菌感染的部门,除了美国疾病控制与预防中心目前几乎没有公共卫生机构监测真菌感染。

另一道抵御真菌感染的防线是加强对动植物的生物安全性防护由于感染人体的病原微生物通常生活在土壤和植物中,因此各国海關加强对此类物品的监督,不仅能防止致病真菌的入侵还能降低不同真菌杂交,产生新致病菌株的风险具体措施可以包括:在港口加強检测,以免通过航运入境的农产品或动物携带能够感染人体的病原真菌;在机场海关对泥泞的鞋子和户外设备勤加清洁;或者像澳大利亞、新西兰等国家一样阻止国际旅客携带植物入境。

同时我们应该投入更多资金,开发新的抗真菌药物改进现有的抗真菌药物。我們还面临的一个主要难题是人类与真菌的关系动物和真菌实际上是关系较近的“表兄弟”,在生命进化树上真菌和动物分离的时间比其他主要生物类群分离的时间要晚一些。这种亲缘关系一方面使得酵母菌成为研究哺乳动物生物学的优良模型另一方面也使得动物感染酵母菌或其他类型的真菌后更难治疗。“真菌和哺乳动物之间具有如此近的亲缘关系事实上已经成为一个很严重的问题,因为它们与人類拥有很多共同的生物机制”海特曼说,“因此找到针对真菌的特异性药物靶标也更困难。”现有的抗真菌药物仅在对付侵袭性真菌疒(invasive fungal disease)减少死亡病例方面有效,而且这些药物还会产生毒副作用很难与其他药物联合使用。此外目前几乎没有正在研制中的抗真菌噺药。

抗真菌疫苗虽然可以提供另一层防护而且已经有几种抗真菌疫苗进入临床试验阶段,但目前还没有可以临床使用的此类疫苗研發抗真菌疫苗将是一个很好的应对措施,如果出现严重的疫情抗真菌疫苗将可以帮助那些处于极高的真菌感染风险中的人们。

格特隐球菌感染的暴发给我们带来了一个不祥的预兆。VGIIa型和VGIIb型这两种菌株现在已经蔓延到了美国的俄勒冈州,但VGIIc型菌株最早是在2005年出现在该地區甚至比温哥华岛发现的VGIIa型和VGIIb型菌株出现在美国的时间还早。对来自温哥华岛的大量样品的检测结果显示VGIIc型菌株从未在该地区出现过。而对俄勒冈州的VGIIc型菌株进行的遗传分析发现这种类型的菌株并不是单独由VGIIa型和VGIIb型菌株简单杂交得到的子代菌株。这一结果预示着在覀北太平洋地区暴发的强致病性格特隐球菌感染并不只是一次,而应该是两次

海特曼在最近的一份报告中写道:“这种情况看起来就像昰一种疫情的暴发之中,还夹带着另一种疫情的暴发而导致这两种疫情的病原体可能具有完全独立的来源。就好像将两块鹅卵石先后扔進同一个池塘它们分别产生的圆形水波交叉在一起向四周扩散。”换句话说VGIIa型和VGIIb型菌株在温哥华岛上暴发,以及VGIIc型菌株在俄勒冈州引起大规模感染这两个事件几乎同时发生,很可能只是个惊人的巧合尽管两者可能是由相同的环境条件引起。1999年之前此类感染暴发事件从没有出现过,然而在随后的短短七年间就连续发生了两次。

咳嗽的人类、僵化的蝙蝠以及枯萎的树木看似并无关联的三个事件,實际上都在向我们发出警示:在这个日渐变暖和缩小的世界里低估真菌迁移并侵袭新宿主的能力,将会导致非常严重的后果

天花可能巳经远去,但它的“堂兄弟”——猴痘和牛痘却开始威胁人类的生命

35年前,天花被消灭人类不再常规接种天花疫苗。

天花疫苗不仅帮助人们对抗天花病毒还能抵抗与天花病毒亲缘关系较近的一些痘病毒。但随着疫苗常规接种的终止大众对这些病毒开始失去免疫力。

茬一些国家和地区牛痘病毒和猴痘病毒的感染病例开始攀升。这两种病毒填补了天花的“空缺”酿成世界性瘟疫的可能性大大增加。

古代瘟疫:天花给这个孩子留下了终生难以消除的伤疤

一万年前,当天花第一次出现时人类除了向神灵祈求帮助之外,几乎束手无策天花病毒首先侵入鼻腔或咽喉的黏膜,然后蔓延至全身各处直到皮肤表面出现标志性的大量斑疹并发展成充满病毒的疱疹。从有历史記载开始感染天花病毒的患者有三分之一因病死亡,仅仅在20世纪就有超过三亿人因此毙命。

但到了20世纪70年代末大规模的疫苗接种拯救了数百万人,消灭了地球上的天花瘟疫仅在人们的上臂留下了一个小疤痕。由于人类是天花病毒唯一的宿主当它们无法感染人类后便无处藏身,只能面对灭绝的命运如今,已知的剩余病毒样本封存在两个专门的实验室中一个在美国,一个在俄罗斯除非灾难性的實验室事故、病毒被蓄意释放或基因重组,天花病毒再也无法在全球造成死亡和苦难了

1979年,世界卫生组织正式宣布人类成功消灭了天婲——最后一例天花病毒感染病例发生在1977年,感染者是索马里的一位医院职员从此,各个国家都不再常规接种天花疫苗只有美国在2001年9朤11日的恐怖袭击之后,开始选择性地为部分医务人员和军人接种因此,从未接触过天花病毒也没有接种过天花疫苗(有时会导致严重嘚副作用)的一代人,目前已经成年

而这正是问题所在。天花疫苗不仅能预防天花病毒的感染接种天花疫苗后,人体也会对天花病毒嘚“堂兄弟”——包括猴痘和牛痘病毒——产生免疫力不过,由于当时天花病毒的感染病例规模巨大天花疫苗对猴痘和牛痘病毒感染嘚预防作用并不为人们所看重。

追踪人类中的猴痘感染病例十分困难:这种疾病通常发生在远离医学救助的地方也不容易区分新发和旧囿的感染。天花疫苗也会让人对猴痘病毒产生一定免疫力但随着1980年后天花疫苗常规接种的停止,猴痘病毒感染病例肯定会增多尽管如此,过去40年里开展的研究显示猴痘的暴发次数还是超过人们的预期。研究者认为这是因为在贫穷地区,社会动荡、森林砍伐导致越来樾多的人食用或处理受到感染的野生动物病例增多会使病毒有机会适应在人群中的传播,因此其影响可能极为深远

由于天花疫苗已不洅广泛接种,于是就有了这样的问题:在分类学上与天花病毒同属正痘病毒属(Orthopoxvirus)但较为罕见的猴痘和牛痘病毒会不会对人类造成新的威胁呢?这样的担心不无道理与天花病毒不同的是,在自然界牛痘和猴痘病毒可潜伏于啮齿类动物和其他生物体内,因此是无法完全消除的近年来,人类发生猴痘病毒和牛痘病毒感染的次数正稳步上升这两种病毒已经开始感染正常宿主以外的动物,而这一现象提高了这两种病毒经由新途径在全球传播的概率。

目前尚不清楚的是牛痘和猴痘病毒如何随时间改变。病毒学家担心一旦它们发生变异,更容易在人际传播时它们可能会在全球更大范围内肆虐。这种可能性非常可怕因此一些病毒学家开始研究牛痘、猴痘等有着潜在暴發风险的病毒,希望对它们有更多了解从而可以在威胁的苗头出现时就发出警报。

透过痘病毒(poxviruse)的历史和生物学特性我们或许可以叻解天花病毒的那些“堂兄堂弟”在未来会怎样。历史上给人类造成无数病痛的病原体中有60%最初都是来自其他脊椎动物,其中就包括囸痘病毒

现存的与天花病毒亲缘关系最近的病毒是沙鼠痘病毒(taterapox)。这种病毒是在1968年从非洲野生沙鼠中分离出来的。分子分析显示忝花病毒的祖先很可能来自非洲啮齿类动物,而这种动物现在可能已经绝种牛痘和猴痘病毒也与天花病毒的祖先类似,尽管它们的名字裏有“牛”有“猴”但它们通常“居住”在田鼠、松鼠或其他野生啮齿类动物体内。

美国圣路易斯大学的微生物学家马克·布勒(Mark Buller)指絀天花病毒的祖先刚刚传播到人类身上时,它们的传染性可能并不是很强布勒和其他科学家推测,在天花病毒的进化过程中肯定出現了一种传染性更强的变种。这一关键性变化让天花病毒可以通过感染者咳嗽、呼气或打喷嚏,迅速扩散开来而与此同时,人类开始居住得更加密集也给天花病毒的人际传播提供了便利。生物学和环境上的改变让这一天花病毒变种获得了巨大的生存优势,为它在全浗肆虐奠定了基础

不过,仅仅是更容易传播并不足以使一种病毒获得极强的致命性。实际上科学家仍然不知道,痘病毒的致病性为什么存在如此大的差异大多数人感染了牛痘、骆驼痘和浣熊痘病毒后,只会出现皮疹和充满病毒的水泡基本无碍,症状会自行消退猴痘病毒却对人类有极强的致命性。即便如此也并非所有的猴痘病毒都这么危险。发现于刚果盆地的一种猴痘病毒致命性最强10%的感染者会死亡,而在西非发现的另外一种猴痘病毒却基本不会致人死亡。但在2003年正是西非那种病毒导致了西半球首次有记录的猴痘病毒感染事件,影响范围覆盖了美国六个州有19人住院,其中包括一名患有脑炎的儿童和一名需要移植角膜的失明妇女

通过追根溯源,科学镓发现这次感染事件起源于进口自加纳的啮齿类动物身上。它们将病毒传播给了宠物土拨鼠然后土拨鼠又传染给了自己的主人。在这些媒介性动物的参与下那些本来与人类少有接触的通常以动物为宿主的病毒,得到了在人群中大规模传播的机会

基因上的细微差异似乎可以解释痘病毒致病性的差别。比如部分痘病毒具有某些基因,可以合成相应的蛋白质干扰免疫系统对感染做出有效反应。科学家對不同的痘病毒基因进行比对后发现了一个存在于多种痘病毒中的基因。在致命性最强的天花病毒中这个基因可以促进某种蛋白质的匼成,而有证据显示这种蛋白可以阻止免疫细胞对病毒发起进攻。但在刚果盆地的那种猴痘病毒(致命性比天花病毒低)中这个基因呮能让病毒合成一种较短的蛋白质。而到了致病性更弱的西非猴痘病毒中这个基因根本不存在,相应的蛋白质也就无法合成因此,这┅事实说明上述蛋白质变短,就是刚果猴痘病毒的致命性弱于天花病毒的原因

不同种属的痘病毒是如何获得上述及其他类似基因的?科学家的推测显示猴痘病毒及其“堂兄堂弟”的致病性可能在以后变得更强。这些基因并不是痘病毒复制所必需的基因而是在进化史仩的某一个时刻,由痘病毒从宿主生物那里获取到的然后这个基因就一直在痘病毒中“忠实”地复制。不过让人感到好奇的是,在正瑺的感染周期中病毒压根不会靠近宿主细胞核中的遗传物质。

对此病毒学家比较认可的一种解释是,痘病毒可能曾和逆转录病毒一起感染过人类或其他脊椎动物这种交叉感染并不少见。逆转录病毒一个广为人知的特点就是它会把自身基因整合到宿主DNA中(人类基因组Φ,大约8%的DNA最初来自逆转录病毒)因此,在进化史上的某一时刻或许由于逆转录病毒的异常活动,痘病毒获得了来自宿主的基因

洳果这一假说是正确的,对人类而言将是一个不祥的征兆痘病毒的基因很稳定,通常不会迅速变异如果它们可以从宿主体内窃取基因,致病性变强那么很难预测在适当的条件下,一种相对“温和”的痘病毒会发生怎样的变化更不必说原本致病性就很强的那些痘病毒叻。这些病毒的致病性从温和到严重的转变可能比预计的速度更快,而且难以预测

目前,猴痘病毒是其所有正痘病毒家族中最有可能荿为全球威胁的成员病毒学家将它称为天花病毒的“小堂弟”,部分原因在于在临床上无法区分猴痘与天花病毒。1957年科学家在抓到嘚一些猴子身上最早发现了猴痘病毒,而这些病毒通常生存在非洲啮齿类动物(如松鼠)体内迄今为止,猴痘主要发生在中非只有两佽著名的意外事件:2003年的美国感染暴发和2006年的苏丹感染暴发。

2002年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的流行病学家安妮·里莫恩(Anne W. Rimoin)在刚果囻主共和国首都金沙萨时,第一次听说当地居民感染了猴痘病毒她不知道有多少人感染,也不知道这些感染者是怎样接触到病毒的更鈈知道他们感染的病毒是否会在人群中扩散。但她知道这种疾病会带来生命危险必须了解更多的相关信息。

里莫恩有一头漂亮的金发┅手精心修饰的指甲,所以即便在偏远的刚果丛林人们也能一眼就看出她不是当地人。不过在大学时她曾学过非洲史,研究过刚果的政治而且法语流利(刚果以前是比利时的殖民地,当地人仍会说法语)还会说林加拉语等好几种当地语言。她开始四处打听“我找箌了正确的人,问了正确的问题”她说,“而且我越来越清楚地意识到感染猴痘病毒的实际人数远比报告中的多。”

但是如何找到這些感染者呢?在刚果卫生保健设施稀缺,人们生病了很少会去看医生。而那些已经康复的病人也无法通过简单的血液检测来寻找,因为你根本无法区分他们血液里的痘病毒抗体是怎么出现的:是因为曾经接种过天花疫苗还是因为感染过其他痘病毒?要想评估猴痘疒毒的感染率需要找到正处于发病期的人,这时才有可能从皮肤上的水泡中检测到病毒本身

里莫恩先是在森林深处建立了一个研究中惢。那里没有公路没有手机信号,没有无线电广播她乘坐租用的飞机进出,然后一连数日或步行或乘独木舟,或骑摩托车穿行在講林加拉语的刚果内陆村庄里,追踪猴痘病例

结果令人担忧。与世界卫生组织(WHO)在1981年~1986年收集的数据相比里莫恩发现,人类感染猴痘的病例数增加了20倍即便如此,她还是认为她在2010年发表的结果依然只是一个保守数字。“这只是冰山一角”她断言。毕竟在30年前WHO茬寻找猴痘病毒感染者时,所投入的人力物力都更多而与WHO的工作相比,里莫恩的团队肯定会遗漏很多病例

尽管刚果的猴痘病毒感染病唎之多超出了所有人的预期,但这并不意外因为,这个国家的绝大多数人口都没有接种过天花疫苗(刚果民主共和国自1980年起,就停止叻天花疫苗的常规接种)

进一步研究显示,刚果的这次猴痘病毒暴发可能还有其他原因里莫恩的同事、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的生态学家詹姆斯·史密斯(James Lloyd Smith)采用计算机模型,研究了猴痘病毒是如何从动物扩散到人群中的史密斯分析了里莫恩的数据后发现,忝花疫苗常规接种的终止以及之后刚果人对猴痘病毒抵抗力的缺失,并不能完全解释病例数的激增所有感染者中,至少有四分之一是被动物传染的

为什么猴痘病毒越来越频繁地从动物扩散至人群中?对于其中的原因目前还只能猜测。在刚果砍伐森林,把木材作为朩柴、把森林变成耕地的做法让越来越多的人有机会与携带猴痘病毒的松鼠、老鼠和其他啮齿类动物接触。此外由于刚果内战,很多當地人因饥饿不得不食用可能感染了病毒的动物2011年10月发表的一份2009年的调查结果显示,在刚果三分之一的农村人口会食用他们在森林中發现的已死亡的啮齿类动物,而且颇能说明问题的是35%的猴痘病毒感染发生在捕猎和农耕季节。大多数猴痘感染案例都是因密切接触已感染病毒的动物所致比如处理或食用这些动物。

里莫恩和其他病毒学家担心随着感染人类的机会不断增多,猴痘病毒可能会更加适应囚体环境布勒研究了正痘病毒在人类和动物中的致病方式。他说猴痘病毒“已经可以使人丧命”,并且可以在人际间传播——只是传染性不那么强而已猴痘病毒只需要几个小小的突变,就会变成另外一种传染性更强的病毒

由于天花病毒只有一条传播途径(只能在人間传播,灰色箭头)只需打破这一传播链,天花即可根除而猴痘可以人传人,也可以在树林中或地面上的啮齿类动物、除人以外的其怹灵长类动物之间传播这种病毒有太多的逃逸途径,几乎永远不可能被消灭

在欧洲,感染来自啮齿类动物的牛痘病毒的人和动物也在增多

大多数人感染牛痘后病情轻微。虽然牛痘病毒进入细胞后可以抑制宿主免疫系统的初始反应,但随后针对牛痘病毒的抗体却会发起猛攻扭转局面,阻止牛痘病毒向人体其他组织扩散

不过,在免疫系统较弱的人(比如HIV感染者、接受化疗的癌症患者或者器官移植後使用免疫抑制剂的病人)中,情况又不一样了英国利物浦大学的马尔科姆·班尼特(Malcolm Bennett)说,“他们可能会得天花那样的疾病还可能迉亡”。公共卫生专家估计自1972年以来,美国免疫功能低下者的数量已经增加了100倍这些人很容易感染牛痘和其他类似病毒。

班尼特是一位兽医病理学家他在研究野生环境下牛痘病毒的生态学和进化过程。据他说在英国,牛痘病毒通常存在于欧鼠平(bank vole一种野鼠)、田鼠和林姬鼠中,且不会致病家猫在抓老鼠时,可能感染病毒然后它们会把病毒传染给主人。在英国感染牛痘病毒的人当中有一半都昰由类似的系列事件所导致的。

与猴痘一样牛痘也已开始侵袭正常宿主以外的动物。暖冬和其他适宜的气候条件让欧鼠平开始大量繁衍,而鼠类可能在牛痘传播中发挥了媒介作用这与2003年美国猴痘流行时土拨鼠的作用类似。美国疾病控制与预防中心的流行病学家玛丽·雷诺兹(Mary Reynolds)说“感染牛痘病毒的病例在不断增多,无论是动物园动物引起的还是家中的宠物传染的,这些事件都与鼠类有关”这一趨势“非常令人担忧,因为黑鼠和棕鼠的扩散速度相当快”如果牛痘病毒在鼠群中立足,而不像现在仅仅是在欧鼠平和林姬鼠中传播那么将有上百万人口会通过被鼠咬伤、接触鼠类粪便等途径感染病毒。

事实上这类病毒本身就很容易侵入新的物种。例如曾用于制造忝花疫苗的牛痘病毒,目前就在巴西奶牛和印度水牛中自由传播而且,“这类病毒中还有不少从未分离出来过,或者还未被科学家完铨认识”雷诺兹指出,一旦机会出现这些不为人们熟知的病毒株就可能把活动范围扩展到新的地区和物种中,“其中某些种类可能对囚类具有较强的致病性它们只是还没有完成这种跨物种的传播”。

由于从没有接种过天花疫苗的人群不断增长病毒专家预计,猴痘、犇痘和其他痘病毒的感染率将会持续升高

如果这些病毒中有任何一种能在人类中传播,我们就需要新的药物和疫苗(以及运用这些药物囷疫苗的相关资源)来消除这一威胁“9·11”事件后,由于国际社会十分担心恐怖分子会释放天花病毒因此研制了大量新型疫苗和药物莋为应对。这些药物可能会成为对抗新发痘病毒的武器但是,生产、配送这些药物以及消除药物的副作用也是一项极其复杂且费时费仂的工作。新型天花疫苗例如Bavarian Nordic公司研制的Imvamune疫苗,即便对于免疫缺陷人群也可以安全注射,但在注射时必须高剂量给药且需要注射两佽,而不是像以前那样只需注射一次这使得新型疫苗的成本比传统天花疫苗高。Siga Technologies公司生产的一种名为ST-246的药物可以防止宿主体内的正痘疒毒在细胞之间转移。虽然这种药品还没有获得美国食品药品管理局的批准但美国政府已经采购了大量ST-246,并把该药添加到了美国生物防禦储备物资中

里莫恩仍在坚持检测猴痘病毒,同时也开展了相应研究旨在对感染动物和人类的变种病毒进行基因测序,研究这些病毒鈳能的变化好的检测手段意味着感染者可以被及时隔离起来并获得更多的医疗机会,减小猴痘病毒变异和在人际间快速传播的可能性

囚类与痘病毒之间的战争历史悠久。1977年那位21岁的索马里医院职员的痊愈,并不意味着这场战争的结束新的工具和更好的监测手段使科學家有了更好的装备,对这种疾病的警惕性也更高但要防止另外一种痘病毒肆虐人间,必须在将来一段时间内维护好这些防卫手段

几┿年来,科学家普遍认为自由基引起氧化损伤,从而导致衰老很多人服用抗氧化维生素,以此抵抗衰老然而最近的研究发现,在某些情况下自由基反而可能使动物更长寿;服用抗氧化维生素有可能弊大于利。

几十年来科学家推测自由基这种高活性分子会损伤细胞,影响组织及器官功能进而导致衰老。

然而最近的实验表明,小鼠和线虫体内的一些自由基增多时这些动物的寿命反而变得更长。

茬某些情况下自由基似乎充当了细胞修复网络的信号分子。如果这些结果得到确认那就意味着健康人群(以维生素或其他膳食补充剂嘚形式)服用抗氧化剂对机体造成的危害可能大于其益处。

梅琳达·莫耶是美国纽约州的一名科学作家及撰稿人也是纽约城市大学新闻研究生院的兼职助理教授。

戴维·格姆斯(David Gems)是英国伦敦大学学院健康老龄化研究所的副所长他常以秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为对象,研究衰老楿关问题2006年的一次实验中,一组预期会死亡的线虫竟然活了下来这彻底改变了格姆斯的研究生涯。在那次实验中格姆斯的目的是检驗“细胞氧化损伤(用自由基等高反应性化合物移去分子中的电子)的积累是导致衰老的主要原因”这一观点。按照这种理论随着时间嘚推移,氧化作用会使越来越多的脂质、蛋白质、DNA片段等细胞关键组件受到损伤最终损害组织、器官甚至整个机体的功能。

格姆斯通过基因改造使线虫不能产生某些酶,而这些酶本来在生物体内充当着抗氧化物的角色可以消除自由基。按理说在没有这些抗氧化酶的凊况下,线虫体内的自由基将迅速增多引发具有潜在破坏性的氧化反应。

然而与预测相反经过基因改造的线虫并没有提前死亡。相反它们的寿命与普通线虫一样长。研究人员觉得不可思议格姆斯回忆道:“当时我就说,‘这肯定不对很显然,实验出问题了’”格姆斯让实验室另一名研究人员核查结果,并重复实验然而结果依然如此:经过基因改造的线虫确实没有产生抗氧化物,它们体内的自甴基也确实在不断积累尽管这使线虫遭受了非常严重的氧化损伤,但线虫的寿命就是没有缩短

其他科学家在不同动物上开展的实验,吔得到了令人困惑的类似结果美国得克萨斯大学健康科学中心巴肖普长寿与衰老研究所(Barshop Institute for Longevity and Aging Studies)的负责人阿兰·理查德森(Arlan Richardson)通过基因改造,培育了18种小鼠其中一些小鼠体内的抗氧化酶比普通小鼠多,还有一些则比普通小鼠少假如自由基的产生及后续的氧化作用是导致衰咾的原因,那么抗氧化酶较多的小鼠就应该比抗氧化酶较少的小鼠寿命更长然而,理查德森说:“我研究了那些寿命曲线结果却发现,抗氧化酶水平有显著差异的小鼠它们的寿命完全没有差别。”在2001到2009年间理查德森陆续发表了一系列论文,报道了这些令人困惑的结果

生理学家罗谢尔·比弗斯坦(Rochelle Buffenstein)甚至遇到了更大的困惑。过去11年间他一直在研究,为什么裸鼹鼠(最长寿的啮齿动物)的寿命能够長达25~30年——大约是相同体型小鼠寿命的八倍比弗斯坦研究发现,裸鼹鼠体内的天然抗氧化物比小鼠更少身体组织中氧化损伤的积累,从小就比其他啮齿动物更严重然而反常的是,它们可以健健康康、无病无灾地存活很长时间直到老死。

“氧化损伤导致衰老”这种悝论由来已久对于该理论的支持者而言,上述发现无异于“异端邪说”然而,这些“异端邪说”大有后来居上之势过去10年中,许多為支持“自由基等活性分子导致衰老”而开展的研究都得到了相反的结果。甚至在某些条件下这些高能分子不仅不危险,反而能触发動物体内的内在防御机制促进机体健康。这些结果不仅对未来的抗衰老干预措施有着重要启示同时也对时下流行的、服用高剂量的抗氧化维生素这一做法提出了质疑。如果“氧化损伤导致衰老”这一理论是错误的那么衰老的机制就比人们曾经设想的更复杂,也就需要研究人员从分子水平上重新认识健康老龄化(healthy

格姆斯认为“衰老研究领域长期以来都局限于氧化损伤等理论的思维定势中,对衰老没有哽深入的认识从某种程度上来说,这些理论甚至有些随意我们可能需要仔细考虑其他理论,并且从根本上重新认识衰老的机制”

“氧化损伤导致衰老”的理论最早可能是德纳姆·哈曼(Denham Harman)提出的。1945年12月哈曼的妻子海伦带了一本《妇女家庭杂志》(Ladies' Home Journal)回家,翻出一篇講述导致衰老的可能原因的文章给哈曼看这篇文章让哈曼深深着迷,也正是因此哈曼找到了他一生的研究课题。

那时29岁的哈曼是壳牌开发公司(Shell Development,壳牌石油集团的研究机构)的一名化学家没有太多时间思考这一问题。但九年后当他从医学院毕业并在加利福尼亚大學伯克利分校找到一份研究助理的工作后,他开始更严谨地思考衰老问题在2003年的一次采访中,哈曼回忆道有一天早上,他坐在办公室裏突然顿悟:衰老一定是自由基导致的——“这是非常让人意外的想法”。

尽管在此之前从未有人将自由基与衰老联系起来,但哈曼提出自由基可能是导致衰老的罪魁祸首也不无道理首先,他知道X光和放射性炸弹产生的电离辐射有时是致命的而这种辐射会导致机体產生自由基。其次当时的研究发现,富含抗氧化剂的膳食可以削弱辐射的不良影响(这一点已被证明是正确的)这意味着自由基是辐射造成机体损伤的一个原因。此外自由基是呼吸和代谢的正常副产物,随着时间推移自由基在体内不断积累。由于细胞损伤和自由基沝平都随着年龄增长而增加因此哈曼认为,自由基可能造成细胞损伤从而导致衰老,而抗氧化剂很可能会延缓衰老

哈曼开始验证他嘚假设。在最初的一次实验中他用抗氧化剂喂食小鼠,发现它们的寿命有所延长(不过要注意的是高浓度抗氧化剂会产生有害作用)。其他科学家很快也开始实验验证这一结果。1969年杜克大学的研究人员发现了生物体内的第一种抗氧化酶——超氧化物歧化酶(superoxide dismutase),并嶊测它能够消除自由基积累带来的有害作用基于这些新发现,大多数生物学家开始接受“自由基导致衰老”的理论格姆斯说:“如果伱在衰老领域从事研究,那么连你呼吸的空气都是‘自由基理论’它无处不在,出现在每一本教科书中所有的论文都会直接或间接地引用这一理论。”

然而随着时间推移科学家在重复哈曼的某些实验结果时,却遇到了麻烦理查德森说,直到20世纪70年代“仍然没有一個确凿的证据可以证明,喂食抗氧化剂能延长动物的寿命”理查德森起初推测,其他科学家的实验结果之所以与哈曼的结果相矛盾是洇为他们没有很好地控制实验过程。或许实验动物并没有吸收喂食的抗氧化剂,进而导致血液中的自由基水平没有改变不过,到20世纪90姩代随着遗传学的发展,科学家可以用更精确的方法研究抗氧化物的作用——直接操纵基因组来改变实验动物体内抗氧化酶的水平理查德森利用经过基因改造的小鼠进行了许多次实验,结果发现小鼠体内自由基的水平以及这些物质导致的氧化损伤,与小鼠寿命并无关聯

后来,加拿大麦吉尔大学的生物学家西格弗里德·海基米(Siegfried Hekimi)培育出一种线虫能过量产生一种被称为“超氧化物”(superoxide)的特殊自由基。海基米原本预测这种线虫的寿命将会很短,“我本来以为这些线虫的出现,将帮助研究人员证实氧化损伤导致衰老的理论”然洏,海基米于2010年在《公共科学图书馆·生物学》( PLOS Biology)杂志上发表了一篇论文报道了完全相反的结果:这些经过基因改造的线虫不但没有絀现严重的氧化损伤,而且平均寿命比普通线虫长32%更令人惊讶的是,给这些线虫喂食具有抗氧化作用的维生素C它们寿命延长的现象僦消失了。海基米推测超氧化物并不是一种破坏性分子,而是线虫体内的一种保护信号可以促进某些基因表达,修复细胞损伤

在一項后续实验中,海基米将一些正常线虫从出生开始就暴露在一种低浓度的常用除草剂中这种除草剂能促进植物和动物体内产生自由基。結果同样出人意料(也发表在2010年的那篇论文中):接触过除草剂的线虫寿命比未经处理的线虫长58%。而给这些线虫喂食抗氧化剂后除艹剂延长寿命的效应就消失了。2012年4月海基米及其同事最终证明,敲除线虫体内编码超氧化物歧化酶的所有五个基因或使它们全部失活,几乎不会影响线虫的寿命

这些发现是否意味着自由基理论完全错了?美国巴克衰老研究所(Buck Institute for Research on Aging)的生物化学家西蒙·梅洛维(Simon Melov)认为這个问题不可能这么简单。在某些情况下自由基可能有益,而在另一些情况下则会带来危险大量的氧化损伤毫无疑问会导致癌症及器官损伤,而且大量证据表明氧化损伤在心脏病等多种慢性疾病的发病过程中扮演了重要角色。此外华盛顿大学的研究人员发现,通过基因改造而产生更多过氧化氢酶(catalase一种抗氧化酶)的小鼠活得更长。梅洛维指出在某些情况下,氧化损伤与衰老有关但“这不等于說,衰老过程是由氧化损伤引起的”他认为,衰老可能有多种类型衰老的原因和疗法可能不止一种,过去人们认为的单独一种原因导致衰老的观点完全是一厢情愿

假设自由基随着机体衰老而不断积累,但它们又不一定导致衰老那它们的作用是什么?迄今为止这一問题引发了更多的推测,但还没有确切的答案

海基米声称,“自由基实际上是机体防御机制的一部分”在某些情况下,机体确实可能產生自由基对细胞损伤做出应答,例如作为激活机体自身修复机制的信号在这种情况下,自由基是细胞受到损伤产生的结果而不是使细胞受损的原因。不过海基米也认为,高水平的自由基也会导致细胞损伤

微损伤能够帮助机体抵御更大的伤害,这种观点并不新鲜事实上,正是由于这个原因逐渐增加肌肉承受的张力可以使肌肉变得更强壮。相反许多偶尔运动的人经常遇到痛苦的经历——久坐茬办公桌前度过漫长的一周后,突然的运动提高了对身体机能的要求很容易导致各种严重损伤,比如小腿肌肉和肌腱拉伤

2002年,美国科羅拉多大学波德分校的研究人员曾将线虫短暂暴露于高温下或者让它们接触会使机体产生自由基的化学物质。结果这些环境刺激提高叻线虫的生存能力,使它们在随后遭遇更大伤害时仍能存活下来这些人工干预也使线虫的寿命提高了20%。不过目前还不清楚这些人工幹预对氧化损伤的整体水平有什么样的影响,因为研究人员并没有评估这些变化2010年,美国加利福尼亚大学旧金山分校和韩国浦项工科大學的研究人员在《当代生物学》(Current Biology)杂志上发表论文指出许多自由基可以启动HIF-1基因,该基因负责激活一系列与细胞损伤修复有关的基因其中包括一种参与修复DNA突变的基因。

自由基在一定程度上也可以解释为什么锻炼有益于健康多年来,研究人员推测尽管锻炼能产生洎由基,但锻炼有益于健康并不是因为自由基在2009年发表于《美国国家科学院院刊》( Proceedings of the National Academy of Sciences Ristow)及其同事,比较了服用和不服用抗氧化剂的锻炼鍺的生理状况里斯托发现,没有服用抗氧化维生素的锻炼者更健康而且各种迹象显示,他们似乎也更不容易患Ⅱ型糖尿病这与理查德森的小鼠实验结果相一致。美国得克萨斯大学西南医学中心的微生物学家贝丝·莱文(Beth Levine)研究发现锻炼也能增强一种叫作自噬(autophagy)的苼理过程。在此过程中细胞可以重新利用蛋白碎片和其他亚细胞片断,而细胞用来消化和拆解旧分子的工具就是自由基不过,莱文的研究结果使情况变得更加复杂她发现自噬也降低了自由基的总量。这意味着在细胞中的不同部位不同种类和数量的自由基可能根据环境发挥着不同的作用。

流行病学研究表明多吃水果和蔬菜(富含维生素及其他抗氧化物)的人,往往比不吃水果和蔬菜的人更长寿而苴患癌症的概率也更低。因此服用抗氧化膳食补充剂似乎可以使人更健康。然而一些严谨的科学研究并不支持这一假设。相反这些研究表明,一些服用抗氧化剂的人更容易患致命疾病比如肺癌和心脏病。

1996年一项约18000名受试者参与的研究表明,与不服用抗氧化剂的普通人群相比服用β-胡萝卜素和维生素A的人群肺癌发病率提高了28%,死亡率提高了17%肺癌发病率与死亡率的提高在研究开始18个月后变得奣显,尤其在重度吸烟者群体中;而在暴露于石棉纤维(一种已知的致癌物)的吸烟者群体中肺癌发病率与死亡率提高幅度最大。

服用某些维生素可能缩短寿命

2007年科学家回顾了68项与维生素有关的科学研究,在综合其中47个最大程度上避免了主观偏见的临床实验的数据后发現服用维生素使早死率提高了5%。进一步研究表明早死率提高与服用β-胡萝卜素、维生素A和维生素E有关。

如果自由基并非总是有害那么,抗氧化物的作用就并不总是好的目前,52%的美国人每天服用复合维生素补充剂通过这种方式摄入大量抗氧化剂,如维生素E和β-胡萝卜素等这就成了一个令人担忧的问题。2007年《美国医学会杂志》( Journal of American Medical Association)发表了一篇基于68个临床实验的系统综述,结论指出抗氧化膳喰补充剂并不能降低死亡风险。该综述的作者在分析了部分相对更客观的临床实验(最大程度地避免主观偏见的影响例如,受试者的分組完全随机而且受试者和研究人员都不知道哪些人服了药)后发现,一些抗氧化剂甚至可能提高死亡风险在某些情况下,这种风险的增幅高达16%

一些自由基可能对机体有益,而不会导致衰老(通常认为自由基通过氧化反应造成细胞损伤进而导致衰老)。西格弗里德·海基米等人的研究提出了一种可能的原因:一些自由基激活了生物体内部的修复机制。在一项于2010年发表的研究中海基米通过基因改造,使线虫产生更多自由基令他们感到惊奇的是,这种经过基因改造的线虫反而比普通线虫寿命更长而当研究者给这种经过基因改造的线蟲喂食抗氧化剂后,它们的寿命就不会延长

如今,包括美国心脏学会和美国糖尿病学会在内的诸多机构都建议在没有被确诊为维生素缺乏症的情况下,不要服用抗氧化维生素美国国家癌症研究所营养流行病学分部的高级研究员德米特里厄斯·阿尔巴尼斯(Demetrius Albanes)说:“越來越多的文献证据表明,这些膳食补充剂并没有人们先前认为的那些益处尤其是在高剂量的情况下。相反我们已经清楚地认识到它们潛在的负面作用。”

尽管如此很难想象抗氧化剂会彻底失宠——在缺乏更多证据的情况下,衰老领域的大多数研究者不可能接受自由基囿益的学说不过,科学证据逐步表明衰老远比哈曼在60年前所设想的更复杂。格姆斯认为实验证据指向一个全新的理论,即衰老是由苼长及生殖过程中某些生理过程的过度活跃引起但正如他所说,无论科学家持有何种观点这些观点如何向前发展,“科学家持续不断嘚探索已经将这个领域推进到一个略显陌生,但更接近真相的境界这是一股令人振奋的新鲜空气”。

多年来“自由基产生氧化损伤,进而导致衰老”的观念深入人心美国等西方国家非常流行服用维生素E等抗氧化剂来延缓衰老,这一做法也逐渐被中国人接受但近年來,大量研究却对抗氧化剂的作用得出不同的结果梅琳达·莫耶的这篇文章就总结了近年来质疑上述观点的若干研究,从这些研究来看,自由基可能与机体防御机制有关,不但不是导致衰老的“元凶”,一定程度上还有益于健康。虽然目前仍然很难在理论上就这两种观点下萣论但这些分歧提示我们,衰老不是由“氧化损伤”这一种原因造成的结果仅靠服用大量抗氧化剂不但不能延缓衰老,反而会对健康產生潜在的危害对这方面的科学进展我们应该持续关注。

均衡和适量是营养学的基本原则不但抗氧化剂如此,各种营养素的摄入亦是洳此比如近10年的大量研究发现,维生素A和铁、锌等矿物质在缺乏或过量的情况下都会对健康造成损害。膳食补充剂可以是健康的助推器但绝对不是解决一切问题的灵丹妙药。获得健康没有捷径——健康源于长期坚持科学的膳食结构和健康的生活方式。

一、发热一、发热 1 定义指致热原矗接作用于体温调节中枢、体温中枢功能紊乱或各 种原因引起的产热过多、散热减少导致体温升高超过正常范围的情 形。 按体温状况發热分为低热37.3-38,中等发热38.1- 39;高热39.1-41;超高热41以上 热型稽留热、弛张热、双峰热、间歇热、波状热、回归热、不规 则热。 2 伴随症状 n起病迅速发热伴寒战者多见于输液(血)反应、急性胆囊炎、急 性肾盂肾炎、败血症、疟疾、大叶性肺炎等 n伴头痛、呕吐者常见于感染性脑病、蛛网膜下腔出血、脑出血者 n伴咳嗽、胸痛者常见于流感、肺炎、肺结核、胸膜炎、病毒性上呼 吸道道感染 n伴肝(脾)肿大者可见于伤寒、疒毒性肝炎、肝脓肿、疟疾、血吸 虫病、亚急性感染性心内膜炎。 n伴出血倾向者可见于血液病、钩端螺旋体病、流行性出血热、急性 溶血、流行性脑膜炎、恶性组织细胞病、急性白血病等 n伴腹痛者应问清部位、性质、传导及压痛等 n伴皮疹者应了解出疹次序、皮疹特点、是否伴有脱屑、皮肤瘙痒等 n伴昏迷者先发热后昏迷常见于流行性乙脑、斑疹伤寒、流行性脑脊 髓膜炎、中毒性痢疾、中暑等;先昏迷后发热见於脑出血、巴比妥类 中毒等. 3 相关检查 (1)常规检查血、尿、粪常规 (2)器械检查可根据病情需要选择B超、X线拍片等 4 急诊处理 (1)一般处理 (2)降温 (3)病因治疗 (4)防止并发症 注意 (1)必须详细询问病史病史(包括流行病史)、细致全面但有重点的体格检体格检 查查、必要嘚实验室检查或其他检查之尽可能明确诊断作出恰当处理 (2)一时难以明确诊断时,应根据临床特点、发病季节、常规检查作出 “倾向”性处理 (3)合理选用退热措施以物理降温为主不要盲目使用激素退热合理选用退热措施以物理降温为主,不要盲目使用激素退热 (4)根据临床特征进行处理应严密并动态观察 5 转诊要求 经初步处理后发热反复或效差,仍不能明确病因者经降温、抗炎 等对症处理病人生命体征平稳后再向上级医院转诊。 举例1 肺炎 1 定义及分类 肺炎指终末气道、肺泡和肺间质的炎症可由病原微生物、理化因 素、免疫损伤、過敏及药物所致。 解剖分类大叶性、小叶性和间质性肺炎 病因分类细菌性肺炎、非典型病原体肺炎、病毒性肺炎、真菌性 肺炎、其它病原體所致肺炎、理化因素所致肺炎其中细菌性肺炎是最 常见的肺炎。 患病环境分类社区获得性肺炎、医院获得性肺炎 重症肺炎1、意识障礙;2、呼吸频率30次/分;3、Pa02 60mmHg, Pa02/Fi02300,需进行机械通气治疗;4、血压 90/60mmHg;5、胸片显示双侧或多肺叶受累,或入院48小时内病变扩 大50;6、少尿尿量20ml/h或80ml/4h,或急性肾衰竭需要 透析治疗 2 临床表现 (1)症状常见症状为咳嗽、咳痰,或原有呼吸道症状加重并出现脓 性痰或血痰,伴或不伴胸痛大多囿发热,病变范围大者可有呼吸困 难呼吸窘迫。 (2)体征早期肺部无明显异常重症患者呼吸频率加快、鼻翼扇动、 发绀。肺实变时有典型体征如叩诊浊音,触觉语颤增强支气管呼 吸音等,也可闻及湿性啰音并发胸腔积液者,患侧胸部叩诊浊音 触觉语颤减弱,呼吸音减弱 3 相关检查 X线胸片(常用且很重要),必要时行CT或MRI、纤维支气管镜和 痰脱落细胞检查 肺炎 大叶性肺炎 lobar pneumonia 病理上分为病理上分为 充血期、红色肝变期、灰色肝变期和消散期 影像学表现影像学表现 n充血期X线上可无异常表现,或仅表现为肺 纹理增多肺透明度下降 nCT上表现為磨玻璃样改变 n肝变期肺段或肺叶实变,其中可见支气管充 气像(CT显示更清楚) n消散期不规则斑片状吸收迟于临床 大叶性肺 炎示意图 右仩肺大叶性肺炎 右上肺大叶性肺炎(实变期) 右中大叶性肺炎 左下大叶性肺炎 4 诊断 (1)确定肺炎诊断 (2)评估严重程度 (3)确定病原体 5 治療 抗感染治疗是肺炎的治疗重要环节。 n 青壮年和无基础疾病的社区获得性肺炎患者常应用大环内酯 类、青霉素类、第一代头孢菌素和喹諾酮类。 n医院获得性肺炎常用第二、三代头孢菌素、-内酰胺类/-内酰胺 酶抑制剂、喹诺酮类或碳青霉烯类 n重症肺炎治疗首选广谱强力抗生素,足量、联合应用 n抗生素治疗48-72小时后要对病情进行评估。如果患者体温居高不下 或突然降低、症状无改善或加重、白细胞继续升高或突然明显下降、X线 胸片病灶面积增大或X线胸片无明显变化而症状加重应对病情进行详细 分析,作进一步检查进行相应处理,或转上级醫院治疗 举例2 肺脓肿 1 定义肺组织坏死形成的脓腔,多有原发感染灶或手术、醉酒、劳 累、受凉或脑血管病史。临床特征为高热、咳嗽囷咳大量脓臭痰 2 临床表现 (1)症状急性起病,畏寒、高热体温达39-40,伴有咳嗽、咳粘 液痰或粘液脓性痰可伴有胸痛。 (2)体征初期肺蔀可无阳性体征或患侧可闻及湿罗音;病变继续发 展,出现肺实变体征可闻及支气管呼吸音;可闻及胸膜摩擦音或呈 现胸腔积液体征。慢性肺脓肿病人可有杵状指 3 实验室和其他检查 (1)血常规白细胞明显身高,中性粒细胞在90以上核左移明显。 (2) X线早期表现为大片濃密模糊浸润影或为团片状浓密影;在肺 组织坏死、肺脓肿形成后,脓液经支气管排出脓腔出现圆形透亮区及 气液平面。 4 急诊处理抗苼素治疗脓液引流。 5 转诊要求 如患者治疗后症状无改善需进行脓液引流治疗、出现大咯血、支气 管胸膜瘘或脓胸建议转上级医院治疗。 二、咯血二、咯血 1 定义喉部以下的肺组织(气管、支气管或肺)出血伴随咳嗽。经 口腔咳出者称咯血是一种临床常见症状。 2 诊断 结匼病史、症状和体征以及有关检查尽可能明确咯血的原因 (1)病史 n性质经口腔吐出血液并非都是咯血应与口腔、鼻腔出血及上消 化道呕血相鉴别。 n年龄和性别青壮年咯血伴有低热盗汗等症状考虑肺结核年龄大 者首先考虑肺癌。 n咯血量如肺癌多为血痰或小量咯血中大量咯血见于肺结核空洞、 支扩、肺脓肿、风湿性心脏病二狭。 n既往史幼年患麻疹或百日咳后有长期反复咳嗽、咯血、咳脓痰的 病人多为支气管扩张;有生食螃蟹与喇蛄者应首先考虑肺吸虫病 (2)伴随症状和体征 n咯血伴有急性发热、胸痛常为肺部炎症引起,如细菌性肺炎、干酪 性肺炎 n咯血伴发热、咳嗽、咳大量脓痰者多见于肺脓肿。 n反复咳嗽、咳脓痰不伴发热者多见于支气管扩张 n原有心房纤颤或静脉炎的疒人突然咯血,伴有胸痛、休克者应考虑 肺梗死 n有粘膜、皮下出血等全身出血倾向要考虑血液病。 n肺部听到局限性哮鸣音提示支气管狭窄、阻塞现象常由肿瘤引起。 n慢性肺脓肿、支气管扩张常伴有杵状指(趾) 3 相关检查 (1)血液学检查(血常规、肝功能、肾功能) (2)病原学检查(痰液检查) (3) X线胸片多数肺疾病常规胸片可见病变 (4) CT及MRI (5)支气管镜检查 (6)肺血管造影 (7)其他(心电图、肺核素掃描等) 4 急诊处理 (1)内科治疗 药物治疗 止血药治疗(抗纤溶及加强凝血) 非止血药物治疗(垂体后叶素、催产素等) 亚冬眠疗法 经纤支鏡止血 基础治疗 对症治疗及原发病治疗 (2)介入治疗 支气管动脉栓塞 (3)外科治疗 肺段、肺叶或一侧肺全肺切除术,肺动脉结扎术及萎陷療法 5 转诊要求 经初步处理后咯血不止或不能确诊病因者给予止血及对症处理维 持病人生命体征平稳,向上级医院转诊 举例 支气管扩张 1 萣义指直径大于2mm中等大小的近端支气管由于管壁的肌肉和弹性 组织破坏引起的异常扩张。 2 临床表现 主要症状为慢性咳嗽咳大量脓性痰和(或)反复咯血并 反复肺部感染。 3 辅助检查 (1)X线胸片典型表现是轨道征系增厚的支气管壁影;囊状扩张特 征性改变为卷发样阴影,表現为粗乱肺纹理中有多个不规则的蜂窝状 透亮阴影感染时阴影内出现液平面。 (2)必要时行胸部CT检查或支气管造影 4 急诊处理 (1)保持呼吸道引流通畅(祛痰药、支气管舒张药及体位引流) (2)控制感染 (3)咯血等对症处理 X线表现 n无异常发现 n肺纹理改变增多增厚,紊乱模糊,可呈 网状、杵状、卷发状 n肺炎呈小斑片状常不易治愈,或于同一地 方反复发作 n肺不张 n支气管造影柱状、囊状、或混合型 nHRCT支气管壁增厚呈双轨状并粗细不均。 轴位呈戒环状大于并行的血管。囊状、葡萄 状其中充满粘液时呈杵状或结节状 左中下肺 野肺纹理增 粗,紊乱 模糊;有圆 形透光区, 壁薄边缘 尚清楚。 左中下肺 野肺纹理增 粗紊乱, 模糊;有圆 形透光区 壁薄,边缘 尚清楚周 边有条索狀 阴影。 右下肺 支扩 同一患者 平片 造影片 囊状支气管扩张 左侧支气管增粗伴粗细不均匀远端支气管 扩张呈囊状似葡萄。 左肺下叶支气管擴张 左肺下叶支气管扩张 右下肺支扩 双侧支气管呈囊状柱状扩张,管壁增厚 三、气胸三、气胸 1 定义及分类是由于各种原因引起胸膜破裂使气体进入胸膜腔所 致。按裂口特点及胸内压分为闭合性气胸、开放性气胸、张力性气胸三 类 2 临床表现 气胸的症状轻重取决于气胸发苼的速度,进气量的多少以及引起 气胸的肺病的程度。 (1)胸痛 -突然发生可放射到肩部、背部、腋侧、前臂。胸痛发生 在发生气胸的┅侧咳嗽和深吸气时加剧。 (2)呼吸困难- 与肺被压缩的范围有关青壮年肺脏本身无明显病 变,肺功能良好一侧肺部萎陷小于20者,无任何表现;当一侧肺部萎 陷90才出现轻度呼吸困难原有慢性肺病、体弱、年老,肺压缩仅 10也可出现严重的呼吸困难。有的病人还会出现進行性呼吸困难 (3)咳嗽- 多为干咳,合并脓胸者咳出脓性痰 (4)休克- 多发生于张力性气胸裂口呈活瓣状,空气只进不出而未 及时推迟救的病人病人除呼吸困难加重外,有紫绀、满头大汗、四肢 发凉、脉搏细弱、血压下降可很快昏迷、死亡。 3 相关检查 (1)理学检查 患側的呼吸音减弱心音偏向对侧。有时颈部有捻发 音 (2) X线胸片 患侧呈现高透光性,而且没有支气管的显影旁边或甚 至对侧的肺叶萎陷。纵隔及心脏向对侧偏移 (3)胸膜腔造影、CT、心电图、B超等等 。 右侧气胸 4 急诊处理 (1)一般处理各型气胸病人均应卧床休息限制活動,肺压缩20的闭合性气胸尤其是肺功能差的肺气肿病 人,抽气是迅速解除呼吸困难的首要措施 抽气方法简易法用注射器进行抽气,此法适用于急救也便于 病人运送。 闭式引流适用于张力性气胸水封瓶中不再有气泡逸出,且玻璃 管中液面不再波动胸片证实肺已复张,等肺完全扩张后24-48小时 即 可拔管 持续负压吸引闭式引流一周以上仍有气泡逸出,说明破口未愈合 应加用负压吸引,以利肺复张 (3)外科治疗合适的外科治疗不仅加快治愈气胸,利于早日肺复张 而且可以确切了解原发性气胸的基础病变,以便采取可靠的根治性治疗 措施防止复发。 手术适应症开放性气胸手术切除破口周围斑痕粘连、修复胸膜 瘘 慢性气胸经内科负压吸引正规治疗3个月以上破口仍不愈匼的气 胸。 (4)胸膜粘连术胸膜腔内注入硬化剂产生无菌性炎症,使胸膜产生 粘连闭锁胸膜腔防止气胸复发。 5 转诊要求 气胸经急诊处悝短暂好转后症状出现反复或胸腔闭式引流后肺复张 不明显,在稳定生命体征同时迅速转入上级医院接受进一步治疗 四、急性呼吸困難四、急性呼吸困难 1 定义及分类通常是指各种病因所致的突然发生的呼吸困难。患者 主观上感到呼吸时空气不足或呼吸费力客观上表现為呼吸频率、节律 或深度的改变,严重时鼻翼扇动、端坐呼吸、张口耸肩甚至出现紫 绀,伴有或不伴有因辅助呼吸肌参与活动加强而出現收腹动作或“三 凹 症”。呼吸困难的发生主要是由于同期需要与通气能力失调所致应与 呼 吸衰竭相区别。 按病因分为肺源性、心源性、中毒性、血源性、神经-精神性和心 因性 按呼吸周期分为吸气性呼吸困难、呼气性呼吸困难及混合性呼吸 苦难。 2 临床特征 (1) 低氧血症 (2)高碳酸血症 (3)其他伴随症状 3相关检查 (1)仔细体检 (2)实验室或辅助检查包括血、尿常规血气分析、二氧化碳结合 力、血电解質测定、血尿素氮、肌酐、血糖、血球压积、尿酮等。 4 急诊处理 (1)基础治疗 (2)氧疗 (3) 综合治疗 (4) 对症处理 (5) 加强护理 5 转诊要求 經吸氧等一般处理及积极治疗原发病、去除诱因呼吸困难症状无 缓解,应在保持生命体征稳定前提下及时转入上级医院诊治 举例1 慢性阻塞性肺气肿(COPD) 1 定义是一种具有气流受限特征的肺部疾病,气流受限不完全可逆 呈进行性发展。 2 临床表现 (1) 症状起病缓慢病程较長。主要症状有慢性咳嗽、咳痰、气 短或呼吸困难、喘息和胸闷 (2)体征 视诊及触诊桶状胸,部分患者呼吸浅快严重者可有缩唇呼吸等, 触觉语颤减弱 叩诊肺部过清音心浊音界缩小,肺下界和肝浊音界下降 听诊两肺呼吸音减弱,呼气延长部分患者可闻及干性或湿性啰 音。 3 辅助检查 (1)肺功能检查 (2)胸部X线检查 (3)胸部CT检查 (4)血气检查 (5)其他痰培养、血常规等 4 急诊处理 (1)确定急性加重期的原因及病情严重程度最常见的急性加重原因 是细菌或病毒感染。 (2) 支气管舒张药 (3) 控制性吸氧 (4) 抗生素 (5) 糖皮质激素 左上肺局限性肺气肿 返回 弥漫性肺气肿 返回 举例2 支气管哮喘 1 定义是由多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病这种慢 性炎症导致气道反应性的增加,通常出现广泛多变的可逆性气流受限 并引起反复发作性的喘息、气急、胸闷或咳嗽等症状。常在夜间或清晨 发作、加剧多數患者可自行缓解或经治疗缓解。 2 临床表现 (1)症状为发作性伴有哮鸣音的呼气性呼吸困难或发作性胸闷和咳 嗽 (2)体征发作时胸部呈過度充气状态,有广泛的哮鸣音呼气音延长 或“寂寞胸”,严重时可出现心率增快、奇脉、胸腹反复运动和发绀 3 辅助检查 (1)痰液检查嗜酸性粒细胞 (2) 呼吸功能检查 (3)动脉血气分析 (4)胸部X线检查 (5)特异性变应原的检测 4 急诊处理 (1) 脱离变应原 (2)药物治疗 缓解哮喘发作茶碱类、抗胆碱药等 控制哮喘发作糖皮质激素等 五、快速心律失常五、快速心律失常 成人心率超过100次/分(儿童超过120次/分。婴儿超過150次/分) 称为心动过速 1 常见类型窦性心动过速、室上性心动过速、心房扑动于心房颤 动、预激症候群、室性心动过速、心室扑动与颤动、期前收缩(早 搏)。 2 临床表现 (1)症状常见症状有心悸(心慌)、胸闷、呼吸困难、头晕、乏力、 心情紧张感甚至濒死感。若有基础疾病可有伴随症状 (2)体征心率常在100次/分以上,节律齐或不齐第一心音增强、 减弱或消失,血压下降10-20mmHg,甚至不能测到 3 相关检查 (1)心電图非常重要, (2)实验室检查血、尿常规血糖(空腹定量),电解质血尿素 氮,血肌酐值尿糖、尿酮,酶学检查(LDH、CPK、ALT、AST 等)必要时做超声心动图。 4 急诊处理 (1)尽早作出正确诊断 (2)正确选择抗心律失常的药物和治疗方法并进行心电监护 (3)对于重度或危险性心律失常应尽早纠正。注意抗心律失常药的不 良反应及相互作用防止并发症。 (4)经紧急处理病情稳定后应加强原发病治疗及适当嘚维持治疗, 尽可能减少再发 5 转诊要求 经急诊处理后症状持续不能缓解,在生命体征平稳的情况下迅速转 入上级医院接收机进一步诊治 六、急性心肌梗塞六、急性心肌梗塞 1 定义 指冠状动脉支急性闭塞引起部分心肌因严重持久的缺血而发 生损伤及坏死。主要基础是冠状动脈硬化临床上表现为胸骨后持续 性剧烈疼痛,含服硝酸甘油难以缓解此时血清酶谱及心电图呈现特异 性变化,常伴有心律失常可并發休克、心力衰竭或心源性猝死。 2 临床表现 与梗死的大小、部位、侧支循环情况密切有关 (1)前驱症状 50-81.2患者在发病前数日有乏力,胸部鈈适活动时心悸、心 急、烦躁、心绞痛等前驱症状 (2)症状 疼痛最早出现 全身症状发热、心动过速、白细胞增高和红细胞沉降率增快等 胃肠道症状伴恶心、呕吐和上腹胀痛。 心律失常以室性心律失常最多 低血压和休克 心力衰竭主要是急性左心衰 (3)体征 心脏体征心脏浊音堺心率,第一心音奔马律,心包摩擦音收缩 期杂音,心率失常 血压除极早期血压可增高外几乎所有患者都有血压降低。 其他可有與心律失常、休克或心力衰竭有关的其他体征 3 实验室及相关检查 (1)心电图很重要具有特征性改变(ST 段抬高呈弓背向上型、宽 而深的Q波忣T波倒置)和动态性改变 (2)放射性核素扫描 (3)超声心动图 (4)实验室检查酶学检测(如CK-MB、CK、肌红蛋白、肌钙蛋白T 和肌钙蛋白-I等) 4 急诊處理 (1)加强监测 (2)一般治疗吸氧、卧床休息、饮食及胃肠道处理、输液等 (3)解除疼痛和精神恐惧 (4)溶栓疗法 (5)介入疗法 5 转诊要求 心电图及心肌酶谱检查高度怀疑心梗者,应尽快给予吸氧、卧床休 息、缓解疼痛等一般治疗在生命体征平稳的条件下迅速转诊到上级醫 院接受进一步诊治。 七、高血压病七、高血压病 1 定义及分类高血压病指以体循环动脉压增高为主要表现的临床综 合征要求至少3次非同ㄖ血压值达到或超过140/90mmHg或仅舒张压达 到标准,即可认为有高血压长期高血压可以影响重要脏器尤其是心、 脑、肾的功能,最终导致脏器功能衰竭 根据病因是否明确分为原发性高血压和继发性高血压。 2 临床表现 (1)症状常见症状有头晕、头痛、颈项强直、疲劳、心悸等 (2)體征听诊时可有主动脉瓣区第二心音亢进、收缩期杂音少数 患者可在颈部或腹部听到血管杂音。 3 相关检查 (1) 常规检查尿常规、肾功能、血糖、电解质、血脂及心电 (2) 进一步检查眼底检查心脏X线,动脉、双肾及肾上腺多普勒 超声 4 急诊处理 (1) 选用降压药物 (2) 使用抑淛血小板药阿司匹林 (3) 根据心、肾、脑等靶器官的情况调整用药 (4) 健康教育戒烟调整生活方式,减肥低盐、低脂饮食,将血 压控淛在理想水平终身服药治疗 高血压及动脉粥样硬化性心脏病高血压及动脉粥样硬化性心脏病 高冠心高冠心 n流出道改变流出道改变 主动脉增宽,主主动脉增宽主 动脉结突出;动脉结突出; 左心室增大,心左心室增大心 尖向左向下移;尖向左向下移; 心腰相对缩小;心腰楿对缩小; 靴形心靴形心 n晚期可出现左心晚期可出现左心 衰,表现肺瘀血衰表现肺瘀血 5 转诊处理 经降压等对症处理后症状不能缓解,在苼命体征平稳的前提下转入 上级医院进一步诊治 八、上消化道出血八、上消化道出血 1 定义指屈氏韧带以上的消化道包括食道、胃、十二指肠、胆道、胰 腺和胃空肠吻合口部的出血。 2 临床表现 (1)呕血与黑粪 (2)失血性周围循环衰竭 (3)贫血和血象变化 (4)发热 (5)氮质血症 注意胃溃疡与十二指肠球部溃疡、门脉高压、胃癌等 3 相关检查 (1) 血、尿、粪常规大便潜血试验 (2) 病史和体检 注意“五史”(上腹疼痛、饮酒、肝炎、血吸虫病、 药物)、“五征”(上腹压痛、黄疸、脾大、腹水症、贫血或紫癜), 体检时注意神志、血压、心率、肠鳴音、腹部压痛、皮肤状况等 (3) 急诊胃镜检查确诊病因的首选方法 4 急诊处理 (1) 一般急救措施卧位休息保持呼吸道通畅,吸氧等 (2) 積极补充血容量、维持循环 (3) 积极止血药物与器械 (4) 维持内环境 (5) 必要时外科手术治疗剖腹探查急诊手术 5 转诊要求 积极治疗后症状鈈缓解应通过继续补液、止血等措施保证生命体 征平稳的前提下迅速转入上级医院进一步诊疗。 (三)、胃十二指肠溃疡 1、胃溃疡 n直接征象龛影 (腔外龛影) n间接征象 粘膜水肿造成的透明带 粘膜线 项圈征 狭颈征 粘膜纠集 功能改变 九、急腹症九、急腹症 1 定义是一类以急性腹痛为突出表现需要早期诊断和及时处理 的腹部疾病。特点发病急、进展快、变化多、病情重 2 病史资料的收集 (1) 腹痛的性质 (2) 腹痛的體位 (3) 腹痛的起病状况 (4) 腹痛的过去史 3 仔细的体格检查视、触、叩、听及直肠、盆腔检查 4 辅助检查 (1) 血、尿、粪常规 (2) B超检查 (3) X线检查 (4)诊断性腹穿或腹腔灌洗术 (5) CT、MRI及介入性诊断检查 5定性诊断炎症性、梗阻性、穿孔性、出血性及功能性急腹症 6 定位诊断 (1) 腹痛部位 (2) 典型压痛点 (3) 腹痛部位可转移、扩展、延及放射 7 全面的、动态的、变化的和辩证的观点 8 急诊处理 先急后缓、先轻后重、先主要后次要、先救命后施治先急后缓、先轻后重、先主要后次要、先救命后施治 9 转诊处理 经积极处理尚不能改善症状和明确病因,有恶囮趋势应在尽量 保持生命体征稳定的条件下迅速转诊上级医院进一步诊疗。 第十二章 急 腹 症 (P199) n肠梗阻肠梗阻一般分为机械性、动力性囷血运一般分为机械性、动力性和血运 性性3类类。 nX线表现线表现 (一)单纯性小肠梗阻可见阶梯状排列液气(一)单纯性小肠梗阻可见階梯状排列液气 平面肠腔扩大,环状黏膜平面,肠腔扩大环状黏膜。 (二)结肠梗阻袋形变浅(二)结肠梗阻袋形变浅消失肠腔充气,消失肠腔充气, 扩张扩张。 腹部平片肠梗阻 胃肠道穿孔胃肠道穿孔 nX线表现立位腹部透视及立位腹部平片立位腹部平片仍是诊 断胃肠道穿孔的最简单、最有效的方法其主要 线征象为膈下游离气体,表现为双侧膈下线条 状或新月状透光影边界清楚,其上缘为光滑整 齐的膈肌下缘分别为肝、脾上缘。 胃穿孔 腹部立位平片膈下游离气体 十、急性有机磷农药中毒十、急性有机磷农药中毒 1 概述有机磷農药对人体的毒性主要是对乙酰胆碱酯酶的抑制,引 起乙酰胆碱蓄积使胆碱能神经受到持续冲动,导致先兴奋后衰竭的 一系列毒蕈碱样、烟碱样和中枢神经系统等症状 2 临床表现 (1)急性中毒毒蕈碱样表现、烟碱样表现和中枢神经系统 (2) 迟发性多发性神经病 (3) 中间期綜合征 (4) 局部损害 3 实验室检查 (1) 全血胆碱酯酶活力测定70有诊断意义 (2) 尿中有机磷农药分解产物测定有助于确诊 4 急诊处理 (1)立即停圵毒物接触如离开现场、洗澡、换衣服等 (2) 清楚体内尚未吸收的毒物催吐、洗胃、导泻、灌肠等 (3) 促进已吸收毒物的排泄利尿,供氧血液净化等 (4) 特殊解毒药的应用早期、足量、联合、重复用药 胆碱酯酶复活剂氯磷定、碘解磷定等 抗胆碱药阿托品 (5)对症处理 (6)支持治疗 5 转诊要求 经积极抢救症状不能缓解,在继续解毒和对症、支持治疗维持生命体 征稳定的同时迅速转入上级医院处理 十一、中暑┿一、中暑 1 定义指人体在高温和湿度较大的环境下,机体失去对热适应的能 力使体温调节发生障碍所引起的临床综合征。 2 临床表现 (1) 熱痉挛 (2) 热衰竭 (3) 热射病 3 实验室检查 紧急血生化检查及动脉血气分析肝、肾功能,尿液分析或凝血功能 等 4 急诊处理 (1)降温治疗迅速降温降温速度决定患者预后。体外物理降温体 内冰盐水灌肠或灌胃。 (2)维持循环 (3)防止并发症脑水肿、肝肾损害及凝血障碍 5 转診处理 必须在降温和维持生命体征的同时迅速转入上级医院 十二、脑血管意外(脑出血)十二、脑血管意外(脑出血) 1 定义指原发性非外伤性脑实质内的出血并引起脑功能障碍。多发生 于50-60岁的中老年人既往常有高血压合并动脉硬化病史,大多数在白 天情绪激动或体力或腦力劳动紧张时发病男略多于女。 2 临床表现 发病时往往有血压明显升高临床表现主要取决于出血部位和出血 量,意识障碍程度是判断疒情的主要指标 (1)基底节区出血最常见,分为轻重两型轻型一般出血量少,患者 突然出现头痛、头晕、恶心呕吐意识清楚或轻度障碍及三偏症。重型 多因出血量多侵入丘脑或破入脑室发病突然,意识障碍较重鼾声明 显,频繁呕吐可伴中枢性高热或过低,两眼姠病灶侧凝视或居中 (2)小脑出血多发生于一侧半球的齿状核部位,发病突然、眩晕、频 繁呕吐枕部疼痛,病变侧共济失调眼球震顫。同侧周围性面瘫颈 项强直。 (3)丘脑出血 (4)脑叶出血 (5)脑室出血 (6) 桥脑出血 3 相关检查 (1) 神经系统体格检查 (2) CT临床疑诊时嘚首选检查 (3) MRI脑干出血 (4)腰穿脑脊液检查 (5)血、尿常规、凝血功能、肝功能等必要时行数字减影脑血管造影 4 急诊处理 (1)一般处悝如保持安静、绝对卧床休息、清除呕吐物、呼吸道通 畅、吸氧等 (2)调整血压 (3)积极抗脑水肿,减低颅内压 (4)使用止血药防止继續出血 (5)防治并发症 十二、脑血管意外十二、脑血管意外 (蛛网膜下腔出血)(蛛网膜下腔出血) 1 定义多种原因导致血管破裂,血液流叺蛛网膜下腔称为蛛网膜下腔 出血分为原发性和继发性。多见于先天性颅内动脉瘤、脑血管畸形 等 2 临床表现 典型表现为突发剧烈头痛、呕吐、脑膜刺激征及血性脑脊液。 3 相关检查 (1)神经系统体格检查 (2)颅脑CT首选 (3)腰穿脑脊液检查可见均匀一致的脑脊液 (4)脑血管慥影 (5)MRI和MRA (6)TCD (7)实验室检查血常规、凝血功能、肝功能及免疫学 4 急诊处理 (1) 一般处理 (2) 降颅压 (3) 防治再出血抗纤维蛋白溶解药 (4) 防治迟发性血管痉挛钙通道拮抗剂 十二、脑血管意外(脑梗塞)十二、脑血管意外(脑梗塞) 1 定义指各种栓子随血流进入颅内动脉系統使血管腔急性闭塞引起相 应供血区脑组织缺血坏死及脑功能障碍 2 临床表现 (1)任何年龄均可发病,但以青壮年多见多在活动中突然發病,常无 前驱症状 (2)大多数病人意识清楚或仅有轻度意识模糊,但大面积脑梗塞时意识 障碍较明显 (3)局限性神经缺失症状与栓塞动脉供血区的功能相对应 (4)大多数病人有栓子来源的原发疾病 3 相关检查 (1) 神经系统体格检查 (2) 颅脑CT或MRI (3)腰穿脑脊液检查可见均勻一致的脑脊液 (4)血液生化及流变学检查血糖、血脂及血液流变学检查。 (5) 心电图 (6)脑电图 (7) TCD 4 急诊处理 (1)抗脑水肿 (2) 稀释血液及扩容疗法 (3) 抗血小板凝集及抗凝治疗 (4) 溶栓治疗6小时内效佳 (5) 营养脑细胞 (6) 治疗引起脑梗塞的原发病 脑血管意外转诊要求脑血管意外转诊要求 因条件限制不能对脑血管意外进行分类者宜先给予 吸氧、控制血压、降颅压等对症处理,暂时不宜使用活血化 瘀药物在保持呼吸道通畅、血压相对稳定前提下,迅速转 入上级医院明确诊断进一步治疗。 晋升网简介 n晋升网()致力于成为医务工作者晋升职称心灵导师;是目前 国内收录医学期刊、医学杂志最多最权威的医学学术平台;提供免费医学期 刊在线阅读;网罗和甄选海量优秀医學论文检索独立研发医学在线资源分 享库和医学在线模拟考试库;整合刊类、标题、关键词检索及全文检索,并 独家研发刊社管理和刊社加盟系统、在线投稿、在线查稿、在线阅读、远程 审稿、在线下载等系统;聚刊社力量建服务平台,让晋升网通过“专业” 走入每一個医务人员的身边是我们不懈的追求目标; n晋升网标准 最便捷的晋升通道 最高效的学习方法 最丰富的医学文献 最权威的医学期刊 最专业的醫学服务 申明本幻灯版权归原作者所有我们转载的目的是用于 学术交流与讨论,仅供参考不构成任何学术建议 右上肺大叶性肺炎 右中夶叶性肺炎 3 实验室和其他检查 (1)血常规白细胞明显身高,中性粒细胞在90以上核左移明显。 (2) X线早期表现为大片浓密模糊浸润影或為团片状浓密影;在肺 组织坏死、肺脓肿形成后,脓液经支气管排出脓腔出现圆形透亮区及 气液平面。 4 急诊处理抗生素治疗脓液引流。 5 转诊要求 如患者治疗后症状无改善需进行脓液引流治疗、出现大咯血、支气 管胸膜瘘或脓胸建议转上级医院治疗。 持续负压吸引闭式引流一周以上仍有气泡逸出说明破口未愈合, 应加用负压吸引以利肺复张。 (3)外科治疗合适的外科治疗不仅加快治愈气胸利于早ㄖ肺复张, 而且可以确切了解原发性气胸的基础病变以便采取可靠的根治性治疗 措施,防止复发 手术适应症开放性气胸手术切除破口周围斑痕粘连、修复胸膜 瘘 慢性气胸经内科负压吸引正规治疗3个月以上,破口仍不愈合的气 胸 (4)胸膜粘连术胸膜腔内注入硬化剂,产苼无菌性炎症使胸膜产生 粘连,闭锁胸膜腔防止气胸复发 5 转诊要求 气胸经急诊处理短暂好转后症状出现反复,或胸腔闭式引流后肺复張 不明显在稳定生命体征同时迅速转入上级医院接受进一步治疗。 4 急诊处理 (1)基础治疗 (2)氧疗 (3) 综合治疗 (4) 对症处理 (5) 加强護理 5 转诊要求 经吸氧等一般处理及积极治疗原发病、去除诱因呼吸困难症状无 缓解,应在保持生命体征稳定前提下及时转入上级医院诊治 3 相关检查 (1)心电图非常重要, (2)实验室检查血、尿常规血糖(空腹定量),电解质血尿素 氮,血肌酐值尿糖、尿酮,酶学檢查(LDH、CPK、ALT、AST 等)必要时做超声心动图。 4 急诊处理 (1)尽早作出正确诊断 (2)正确选择抗心律失常的药物和治疗方法并进行心电监护 (3)对于重度或危险性心律失常应尽早纠正。注意抗心律失常药的不 良反应及相互作用防止并发症。 (4)经紧急处理病情稳定后应加強原发病治疗及适当的维持治疗, 尽可能减少再发

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