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新加坡登革热疫情严峻,蚊虫叮咬能给人类带来多大麻烦?

 袁承志dtau70na 2020-08-04

蚊子大概称得上是人类最讨厌的昆虫之一。纵是先哲亦难以脱俗,连逍遥自在的老子也抱怨“蚊虻噆肤,则通昔(夕)不寐矣”。不过,如今看来,比起蚊子所传染的众多致命疾病,夏日无法入眠实在只能算作一个小小的困扰……

 

歪打正着的“灵丹妙药”



蚊子叮咬,不仅影响人们的睡眠,给生活带来诸多不便,而且简直可以说是一场秘而不宣的生物战争。这种昆虫的嘴上长着6根比蜘蛛丝还细的尖螫针,其中有两根是刺血针、两根是长着32个锯齿的锯刺刀,其余一根是食道、一根是唾液管。这六管齐下,轻而易举就穿透了人类的皮肤。在蚊子吸血的过程中,它所携带的细菌便趁机进入了人类的身体,引发各种各样的疾病:淋巴丝虫病、乙型脑炎……以及疟疾。

对于人类来说,疟疾算是一种古老的疾病。“疟”是“瘧”字的简体写法,《说文解字》将这个字解释为“热寒休作,从疒从虐”。《黄帝内经·素问》里已经把疟疾的发病分为三种:每日发作一次、隔日发作和每三日发作一次。它的典型症状是发烧和无任何不适感的两个阶段的反复循环。疾病开始的标志是头痛,一般的小病、疲乏、作呕、肌肉痛、轻度腹泻和体温稍有增加等等都会有这种感觉。这些非常模糊的症状经常会被误认为是流感或胃肠感染。但是疟疾最严重的时候,开始是高烧,然后发展成意识逐步丧失和惊厥,随后是持续昏迷直至死亡。

长期以来,医生们对疟疾几乎无计可施。旧时云南流传的民谣唱道:

“五月六月烟瘴起,新客无不死,九月十月烟瘴恶,老客魂也落。”

这正是疟疾高发地区的真实写照。

治疗疟疾的第一缕曙光出现在遥远的南美洲。人类发展史上的一个有趣现象是,虽然文明程度各有高下,但似乎每一个民族都有一些“灵丹妙药”——尽管这些药物很可能只是当地人歪打正着摸索出来的。据说,在1630—1638年间的某个时间,西班牙驻秘鲁总督钦康(Cinchon)的夫人丽蓓拉(Ribera)染上了严重的疟疾,求医服药加上神父的祈祷都未能奏效。正当这位美丽的总督夫人奄奄一息的时候,一个从山区赶来的印第安人带着几片干树皮气喘吁吁地直奔总督寓所,声称用这种树皮可以治好总督夫人的病。对于这种来历不明的树皮,钦康总督当然不会贸然相信。但当他别无选择,也只好抱着试试看的心理勉强接受了这种民间单方。结果大出所料,总督夫人的疟疾竟被这种外表看来粗糙不堪的树皮治好了。1639年前后,也许是由热情的总督夫人,也许是由总督的私人医生,也许是由耶稣会士,将这种树皮带回了西班牙,并逐渐推广开来。所以西班牙人也把用这种树皮研制的药粉称作“总督夫人药粉”。
 
(上图)金鸡纳树皮。金鸡纳树在植物学上属于茜草科,树皮和根皮中富含可以治疗疟疾的 生物碱,可以供提取奎宁,也就是“金鸡纳霜”。西班牙最先在美洲发现了这种对付疟疾的妙药, 将其传播到了全世界 ;(下图)金鸡纳树彩绘手稿,1795绘制于英国伦敦

这个传说很可能不是真的,但却流传甚广。受其影响,伟大的瑞典博物学家、生物分类学的奠基人林奈,就用钦康总督的名字作为植物的“属名”,用以给具有抗疟疾神奇功效的南美洲安第斯山脉常绿树命名,称为“cinchona”,中文音译为“金鸡纳”(相应的,用金鸡纳树皮磨成的粉也就称为“金鸡纳霜”)。从此,这个关于总督夫人的传说,就以植物科学命名的形式被永久保存了下来。

发现金鸡纳霜的妙用之后,西班牙人很快就将其带回本土,并从西班牙传到了欧洲其他国家,乃至于全世界——包括中国。康熙三十二年(1693),康熙皇帝患了疟疾,服用各种药物均无效,病情日益严重。就在这个眼看情形不妙的时候,法国传教士洪若翰等人向康熙帝进献了金鸡纳霜。贵为“万乘之躯”,大清的皇上自然不能随便吃洋药。于是先用疟疾患者服用,然后又有四位大臣自告奋勇充当小白鼠。待到这些人都安然无事之后康熙皇帝才放心吃下了金鸡纳霜,果然痊愈。大为满意的皇帝为此赏赐了洪若翰等人“皇城西安门内”的一栋豪宅,以为奖赏。

19世纪产于圭亚那,盛满奎宁的玻璃药瓶

实际上,金鸡纳霜的受益者何止康熙皇帝。自西班牙人发现后近300年间,它曾是全世界唯一有效的抗疟疾药,迄今为止经金鸡纳霜治疗的人数比经任何其他药物治疗的传染病患者人数都多。1826年,法国药剂师佩雷蒂尔和卡文顿从金鸡纳树皮中提取了奎宁(生物碱)。此后,几位法国医生在治疗中发现奎宁的确能够治疗疟疾,也就是说它才是“金鸡纳”树皮中的有效成分。因为金鸡纳树皮的味道相当难闻,让人恶心、难以吞咽,奎宁的发现无疑成为疟疾病人的一个福音。

一名工人正使用工具从金鸡纳树上切割树皮,摄于20世纪,原照收藏于伦敦巴比肯艺术中心

即便有了解药,疟疾仍然是一种极度危险的疾病——金鸡纳树皮的供应量毕竟有限,而且也不是所有人都能及时得到奎宁。
 

3000种蚊子,哪个和疟疾有关?



19世纪时,疟疾是世界上最猖獗的流行病之一。据说,当时全球每年至少有3亿人患疟疾,其中300万人因此丧生。在19世纪末的印度医院里,居然有多达1/3的病人患上了疟疾。

金鸡纳霜(奎宁)只解决了治疗疟疾的问题,但同样重要的另一个问题仍然是个谜——疟疾究竟是怎样传播的?解释不了这个问题,也就无法遏制疟疾的发生与传播。由于疟疾总是在潮湿沼泽地区流行,中西方的古人最初都认为罪魁祸首应当是一种有毒气体。西文的“疟疾”(Malaria)一词便是由“坏(mala)”和“空气(aria)”二词组成;中国古时则称疟疾为“瘴气”,指的也是南方山林间湿热、蒸郁的空气。

一直到1880年,人们的固有观念才被一个新发现所改变。法国军医拉弗朗(Alphonse Laveran)发现,疟疾患者的红血球中有一种单细胞生物。他确信,这就是疟疾的罪魁祸首——疟原虫。接下来的问题是,这种可恶的虫子是怎样跑到人体的红血球里去的,它们又是如何由一个病人传给另一个病人的?

法国军医拉弗朗

这个研究的接力棒,传到了英国医生罗纳德·罗斯手里。在拉弗朗发现之后,许多人都猜测,疟原虫首先污染了饮用水,然后在人们饮水时进入身体——如同霍乱弧菌一样。后来才有人想到,疟疾多发生在沼泽、湿地及热带森林这样的高温、潮湿地区,这些地区常年滋生大量蚊子,而蚊子会叮咬人类,吸食血液,所以蚊子的嫌疑最大。但是,英属西印度巴巴多斯岛的立法会议通过决议,声称“蚊子传播疟疾的想法是亵渎神明、违反上帝意志的,因为《圣经》上并没有写到”。

英国医生罗纳德·罗斯爵士在实验室中,摄于1913年

但罗斯也相信蚊子的嫌疑。他决心找到蚊子与疟原虫之间的联系。这话说起来简单,可是世界上的蚊子有3000多种,到底是哪种与疟原虫有关?罗斯经过千辛万苦,捕捉、解剖、观察了无数的蚊子,做了一系列实验,可是全失败了。1897年8月,他在给妻子的信中沮丧地写道:“我没有能够从疟疾病人喂养的蚊子身上找到寄生虫,也许我没有找到合适的蚊种。”


但好运终究还是降临了。罗斯终于找到了一种他以前从来没有见过的蚊子。他把这类蚊子(即按蚊,Anopheles)称为“斑翼蚊”,因为它们的翅膀上覆盖了小小的点或斑。按蚊昼伏夜出,于黑暗之中悄然偷袭,无声无息地叮吸人血——它不发出“嗡嗡”之声,不易被人察觉。

1897年8月20日,罗斯切开一只按蚊的身体组织,终于找到了单细胞生物疟原虫。为了纪念这个日子,罗斯把8月20日这一天定为“蚊子节”。为了表彰罗斯“有关疟疾和疟原虫的发育过程的研究为成功地研究和防治疟疾奠定了基础”,1902年他获得了诺贝尔生理与医学奖。顺便提一句,5年以后拉弗朗也获得了诺贝尔生理或医学奖。虽然这个奖来得迟了点,但拉弗朗的功绩毕竟没有被埋没。

1900年,又有人在正反两面做了实验。一方面,在意大利罗马附近正流行疟疾的坎帕尼亚,三位志愿者睡在挂有蚊帐的帐篷里。很容易理解,由于蚊帐将蚊子拒之门外,当时虽然是容易染上疟疾的季节,三人仍然安然无恙。另一方面,只吮吸过疟疾病人血液的按蚊,从罗马被带到了英国首都。伦敦虽然没有流行疟疾,乃至连疟疾病人都很难找到一个,但就是这几只按蚊却使受试者们,包括一位23岁、身体强壮的大学生传染上了疟疾。这样就无可辩驳地证明了蚊子是传播疟疾的帮凶。

随之而来的研究,终于使得元凶疟原虫的复杂生命循环无所遁形。寄生虫在雌性按蚊的胃中繁殖,通过血液循环到达唾液腺,每当按蚊叮咬皮肤时,随着唾液注入受害者的体内。而按蚊在吸吮疟疾患者的血液时,又把疟原虫吸到胃里,在叮咬健康人时,再把疟原虫注入健康人的血液里。10天以后,疟原虫开始在接近皮肤的血管内出现。它们在患者的红血球内繁殖,分裂成大量的小原虫,这些小原虫破坏红血球并释放一种毒素。每个小疟原虫又侵入其他红血球而继续繁殖,使得病人体内疟原虫和毒素越来越多,引起患者发冷和发烧。得了疟疾的病人首先发冷,全身抖个不停,但体温表测验体温是高的。大约经过一小时,病人才觉得发烧,这时体温继续上升,三四小时之后开始出汗、体温下降,再过几小时病人觉得轻松,病好像过去了,其实这时小原虫己侵入新的红血球,又开始繁殖。当疟原虫再次破坏红血球而出时病人又随之发病,如此往复。

如果不是罗斯等人的发现,这一严酷可怕的事实,人类还将被长期蒙在鼓里。
 

致命“黄热病”



与疟疾一样,黄热病也是一种致命疾病。它的起源至今还有许多不明确处,通常都认为非洲西部是黄热病病毒的发源地。黄热病的病程很快,被感染后可有几天的潜伏期,病毒就在人的体内繁殖。症状一旦出现,发展就很迅猛:头痛、背痛、浑身虚弱、体温迅速上升,还有寒战、恶心和呕吐。在持续两三天之后,或开始恢复,或病情加重。这时会出现高热,脉搏弛缓,并吐黑血,在症状出现后六七日死亡。由于病毒破坏肝细胞,致使胆色素沉积,出现黄疸,造成皮肤和眼部变黄,故而称为“黄热病”。

与疟疾一样,欧洲人对“黄热病”同样毫无抵抗力。1801年,为了镇压法国殖民地海地的黑奴起义,在欧洲所向披靡的拿破仑派出了一支几万人的庞大军队。正当战场形势对法国人非常有利时,一场规模巨大的“黄热病”降临了。在拿破仑派遣的2.5万法军士兵中,竟有2.2万多人死于瘟疫。反观黑奴起义者则大多安然无恙,这或许是因为他们的祖先来自西非,在与“黄热病”长久的共处中培育出了较强的抵抗力。最终,骄横一时的法国人不得不选择撤退。

与疟疾类似,渐渐的,也有人开始怀疑蚊子在“黄热病”的传播中所扮演的角色。1881年,古巴内科医生卡罗尔·芬利最先提出,蚊子是传染黄热病的媒介。一年后,他鉴定出,传播此病的这种蚊子叫“埃及伊蚊”。只是他这理论仅是一种猜测,没有实验证据。

1900年美国军医瓦尔特·里德少校(1851—1902)被派往到了刚刚被美国占领的古巴。其他成员有细菌学家杰西·威廉·拉齐尔(1866—1900)、军医和细菌学家詹姆斯·卡罗尔(1854—1907)和古巴外科医生、病理学家阿里斯蒂德·阿格拉蒙特(1868—1931)。这个“四人委员会”在古巴西部的一家军医院开始了对“黄热病”的研究。

瓦尔特·里德制服照,约摄于1880年

杰西·威廉·拉齐尔,该照片为1920年左右翻拍

他们决定对芬利的理论进行验证——通过人体实验。也就是说,要让不带菌的蚊子去吸黄热病人的血,等它吸足之后,再停到健康人身上吸血,来检验这蚊子是否会传染黄热病。这一实验的危险性显而易见,虽然蚊子传播“黄热病”还未获证实,但毕竟没有人敢保证让吸过黄热病人血液的蚊子叮咬之后,自己不会被染上黄热病。首先,卡罗尔让已经叮咬过黄热病人的蚊子叮咬自己,结果未证实感染。接下来,一只蚊子偶然地落在拉齐尔的胳臂上,他没有赶走它,结果被蚊子叮咬后得了黄热病,五天后不幸牺牲。卡罗尔后来写了一份报告,报告最后是这样说的:“我们这位同事死于9月25日晚,对他的死,我们深感悲痛。”拉齐尔去世时非常年轻,还未满34岁,留下两个孩子,小的那个他还从未见到过。

委员会在悲痛中继续工作。里德设计了一所单独封闭的隔离房,蚊子无法进入,两扇封死的避阳小窗子使空气不能对流,一只火炉尽可能保持房内具有热带的温度和湿度;床上的被单、毯子和枕头沾满死于黄热病的病人的呕吐物或排泄物。

新的志愿者(来自美国军队)住进去后,还一股劲地拍打这些衣物,希望衣物上的黄热病病毒在房内扩散,使自己受到感染;有的甚至穿上黄热病死者死时所穿的睡衣,或者在枕头上盖一条浸透黄热病死者血液的毛巾入睡。但是一批又一批的实验,志愿者都没有染病。反过来,而给那些实验时未能染病的志愿者中皮下注射了黄热病人的血液,或者让叮过黄热病人血液的蚊子去叮咬另一个志愿者,结果却都病了。这就确凿无疑地证明了芬利的设想:蚊子是“黄热病”的唯一传染源。

与疟疾一样,一旦证实了蚊子在传播中所扮演的角色,人类立即采取预防措施。戈尔加斯成功地战胜了巴拿马的蚊子,从那时起直到运河开通为止的7年修建过程中,只有1.7%的工人死于黄热病。

这样就只剩下一个问题。“黄热病”真正的致命微生物是什么?1927年,科学家在西非成功分离出了“黄热病”病毒。这也是历史上所分离出的第一种病毒。对此有不同看法的日本细菌学家野口英世起身前往非洲,希望找到他所认为的“致病细菌”。遗憾的是,第二年他因不慎染上了“黄热病”而客死他乡。在他的墓碑上写着:“他毕生致力于科学,他为人类而生,为人类而死。”日本人没有忘记他们心目中的悲剧英雄。《哆啦A梦》漫画出现了野口英世的传记,而今天的一千日元纸币上也印有他的肖像。

马克斯·泰累尔正在自己的办公桌前,摄于1951年10月,纽约

从科学进步的角度看,正是有着如此之多的科学家前仆后继地献身于研究,人类才能够基本征服了“黄热病”。南非病毒学家马克斯·泰累尔先是在自己身上注射“黄热病”病毒无果,随后通过白鼠一代代感染,发现经过在体外多次培养,“黄热病”病毒的毒性大大降低,但仍然可以激活身体的免疫力。1937年,泰累尔用鸡胚胎粉碎组织成功地培养出黄热病疫苗,挽救了数以万计人类的生命。他也因此荣获1951年诺贝尔生理或医学奖。
 

人与蚊子的拉锯战



从进入20世纪算起,当人类在与“黄热病”的较量赢得一个又一个巨大胜利时,另一个“战场”(疟疾)的形势却在逆转……数百年来,奎宁作为治疗疟疾的特效药挽救了无数人的性命。然而,随着奎宁使用量的增加,疟原虫对它的抗性也在增加,其药效因此大打折扣。同样产生抗药性的还有疟原虫的宿主蚊子。第二次世界大战以后,人类一度似乎看到了根除蚊子的曙光:自己的武库里出现了一种强有力的新型“超级化学武器”——滴滴涕(DDT)。人们开始有意识地向蚊子展开主动进攻。住所内外一经施用这种“神器”,传播疾病的蚊子便销声匿迹了。

 1945年7月,托德造船厂的工作人员在纽约琼斯海滩测试用DDT喷雾进行杀蚊,这次测试的DDT喷雾覆盖了4英里长的海滩

好景不长,化学杀虫剂的使用只取效于一时,不久之后,许多蚊子已经对滴滴涕产生了抗药性,从而使滴滴涕在有些地区对疟疾的控制失去了原本的效力。更让人始料不及的是,滥用杀虫剂不仅没有使蚊子绝迹,反而污染了我们自己的生活环境——就像蕾切尔·卡逊在划时代的科普读物《寂静的春天》中所说的那样。

这两个因素加在一起,就形成了蚊子(挟疟原虫)向人类疯狂反扑的局面。20个世纪60年代,疟疾再次在全世界肆虐,尤其是在东南亚地区,疫情曾近乎失控。

1967年,中国开展了一项集中全国科技力量联合研发抗疟新药的大项目。该项目的启动日期是5月23日,因此被命名为“523项目”。1969年1月21 日,屠呦呦以中医研究院科研组长的身份,参加了这一项目。在此之前,国内其他科研人员已经筛选了4 万多种抗疟疾的化合物和中草药,但却没有筛选出一种满意的药物。于是,屠呦呦等人开始系统整理历代医籍,并四处走访老中医,最后整理出了一个包括青蒿在内的640多种草药的《抗疟单验方集》。

青蒿,民间又称作“臭蒿”和“苦蒿”,属菊科一年生草本植物,在中国南北方都很常见。1971年下半年,屠呦呦从东晋术士葛洪所著的《肘后备急方》一书中受到启发。屠呦呦决定降低提取温度,由乙醇提取改为用沸点更低的乙醚提取,结果取得惊人发现:乙醚提取法的青蒿提取物,对于鼠疟和猴疟的抑制率均达到了100%。

屠呦呦提取的鲜青蒿汁被命名为青蒿素。其成品新药于1975年研制成功,并于1979年通过了国家鉴定。“青蒿素”是新一代的“疟疾克星”。根据世界卫生组织的统计数据,自2000年起,撒哈拉以南非洲地区约2.4亿人口受益于青蒿素联合疗法,约150万人因该疗法避免了疟疾导致的死亡。直到几十年后的今天,使用青蒿素为基础用以治疗疟疾的联合疗法疗效仍能达到90%以上。正因如此,2015年10月,屠呦呦获得了诺贝尔生理或医学奖。这是中国科学家在中国本土进行的科学研究首次获得诺贝尔科学奖。屠呦呦本人也因此成为中国科学家群体中获得诺贝尔奖的第一个女性科学家。

20世纪50年代,时任研究实习员的屠呦呦(前右)与老师楼之岑副教授一起研究

然而,对杀虫剂产生了“抗药性”的蚊子,仍在我们这个时代肆意传播着各式各样的细菌与病毒——在已知的500多种病媒病毒中,从蚊子体内分离到的病毒占到近50%。考虑到蚊子在全球范围内分布极广,它在病媒传染病的传播上对人类的威胁自然不言而喻了。

新兴的“登革热”就是一个代表。“登革”一词源于西班牙语,意为装腔作势,用来描写登革热患者由于关节、肌肉疼痛,行走步态好像装腔作势的样子。它也是一种由蚊子传播登革病毒引起的急性传染病。最早有记录的“登革热”发生在1779年,在埃及开罗等地爆发。20世纪70年代之前,这种疾病的分布只局限于少数热带国家。从80年代开始,“登革热”迅速扩散,成为东南亚、太平洋岛屿、加勒比海、中南美洲地区的公共卫生问题。

在未来的很长时间里,人类依旧需要与小小的蚊子及其身上携带的细菌、病毒,进行一场艰难而持久的拉锯战。

(参考资料:余风高:《瘟疫的文化史》;魏健:《改变人类社会的二十种瘟疫》;郭奕玲:《蚊腹中的发现:记罗斯对疟疾病源的研究》;张田勘:《疟疾克星青蒿素的前世今生》)

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