免疫学的建立和发展
用人工免疫方法预防疾病,已有悠久的历史,中国在明代隆庆年间(1567~1572)已发明人痘接种法,1798年琴纳(Jenner,E. 1749~1823)又发明牛痘预防天花。但是直至十九世纪下叶以前,人工免疫法只属于经验阶段,尚未明了其机制和规律。
减毒疫苗的发明 自琴纳发明牛痘苗后,免疫学的发展停滞了将近一个世纪。进入十九世纪后,微生物学在巴斯德(Pasteur,L.1822~1895)和科赫(Koch,R. 1843~1910)等学者的努力下,得到迅速发展。有机物发酵本质的阐明,传染病的病原体相继被发现,技术方法的创建和改进,为人工疫苗的制备提供了条件。巴斯德的工作受到人痘苗和牛痘苗的巨大影响,通过系统的科学实验,找到了应用物理、化学或生物学方法,使病原微生物的毒力减低,然后用此减毒株制成疫苗。在1881年,他利用高温培养获得炭疽杆菌减弱毒株,继而将狂犬病毒在兔体内连续传代和干燥法获得了狂犬病病毒减毒株,分别制成了具有预防炭疽病和狂犬病的疫苗。巴斯德减毒疫苗的发明,为实验免疫学奠定了基础,同时也为疫苗的发展开辟了广阔前景。
细胞免疫防御功能的发现 梅契尼科夫(Мечников,И.И.1845~1916)首先发现动物体内的白细胞和肝、脾中的吞噬细胞的吞噬和消化入侵细菌的能力,并认识吞噬作用是机体抵抗传染病的主要因素。
在梅契尼科夫提出上述观点之前,人们早已发现机体内有一些细胞可以吞噬外来异物。阿米巴原虫获得营养物质就是凭这种吞噬作用。郎罕(Langhans,T.1839~1915)在1870年证明白细胞具有清除出血灶内红细胞的能力。1872年勃契-赫斯费尔(Birch-Hirschfeld,F. V.1842~1899)查见注射至血流内的球菌被白细胞摄入。科赫(1876)亦描绘了移种至蛙背淋巴囊的感染脾中的炭疽菌,可被囊内的细胞所吞噬。1874年帕纳(Panum,P.L. 1820~1885) 正式提出这可能是摧毁细菌的一种方式,这一观点受到了1881年罗泽尔(Roser,K.)的肯定,但是这些意见均未引人注目。约在此时(1882,1883),梅契尼科夫从事于星鱼的实验,认为某些中胚层细胞具有真正的消化能力,并引伸此论点作为抗御传染病的一种免疫机制。随后,他进行一系列研究并发表多篇论著,形成了由他倡导的细胞免疫学说。
体液免疫物质的揭示 1888年纳托尔 (Nuttall,G.1862~1937)发现某些动物的去纤维血液可杀死一些细菌。次年,勃契纳(Buchner,H. 1850~1902)发现这种血液经55℃加热1小时后就失去杀菌力,他将此不耐热物质称为防御素(alexine)。另一与体液防御有关的免疫物质是由贝林(Behring,E. A. von 1854~1917)和北里柴三郎(1852~1917)在1890年发现的。他们用非致死量的破伤风毒素多次注射动物后,其血清含有能特异地中和破伤风毒素的抗毒素,这种抗毒素能保护正常动物抵抗致死量毒素的攻击。三年后,法伊弗(Pfeiffer,R.F.J. 1858~1945)另提出一种体液防御途径。当将活的霍乱弧菌注射至预先曾用死霍乱弧菌接种过的动物腹腔内,可观察到原先运动活泼的弧菌变成活动迟缓,最后菌体溶解。1895年博鲍(Bordet,J. 1870~1961)证实法伊弗实验中霍乱弧菌的溶解不涉及细胞的参与,他认为有两种因素存在于免疫血清中。一为相对耐热且具有特异的因素;另一为易被55℃加热破坏的因素。前者正常血清中无,却大量存在于免疫血清中;另一存在于任何正常血清中。若以现代语称之,则为抗体和补体。鲍代还观察到,弧菌在溶解前是先凝聚,此即格鲁勃(Gruber,M. 1853~1927)和德汉 (Durham,H. E. 1866~1945)在1896年研究的抗体凝集现象。1897年克劳斯(Kraus,W. 1864~?)用鼠疫杆菌或霍乱弧菌滤液与免疫动物的特异性抗血清作用,创建了沉淀反应。与此同时,吞噬细胞和血清中的杀菌物质间的关系澄清了。1895年丹纳斯(Denys)和莱克利夫(Leclef)等在他们的抗链球菌免疫研究工作中,证明血清作用于链球菌可促进吞噬作用。这又导致了1903年赖特(Wright,A. E. 1861~1947)等证实直接作用于细菌的耐热物质是调理素(opsonin)。
超敏反应的发现 远在十八世纪末叶,琴纳在接种牛痘时,就发现有的人在复种时,炎症反应特别剧烈。1890年,科赫也发现类似的情况。当局部接种量较大的结核杆菌时,凡预先经结核杆菌感染的豚鼠比正常者显示过强反应,即使局部注射对正常动物并无毒性的结核菌素亦然。
另一种形式的超敏反应首先见于1894年,这是用一些无生命的抗原物质(例如血清等)进行多次免疫注射而引起的。往往在后来的注射中容易发生。它不象接种牛痘苗或注射结核菌素后发生的缓慢反应(24~48小时后),而是在数分钟内即出现症状,属即刻反应。超敏反应常给机体造成不良后果,尤其是即刻发生的速发型,由此导致的过敏性休克,往往使宿主死亡。
免疫学理论的提出 巴斯德发明的鸡霍乱、炭疽病、狂犬病等有关疫苗,虽在预防这些传染病上是成功的,但对这种保护机制尚不清楚。因而在1880年巴斯德曾提出其“耗竭学说”,认为抵抗力的产生是由于第一次进入的传染因子将机体内有关的营养物质消耗殆尽之故。
人们对于抗传染免疫现象本质的认识是从十九世纪末开始的。当时,对机体免疫机制的认识,有两派不同的学术观点。一派是以俄国生物学家梅契尼科夫为代表的细胞免疫学说,另一派是以德国学者艾利希为首的体液免疫学说,后一派认为血清抗体的作用是主要的。两个学派发生了长期的争论。直至1903年赖特等研究吞噬作用时发现了调理素,证明在体液因素参与下可使吞噬作用大为增强,从而统一了两个学派之间的矛盾,使人们对免疫机制有了较全面的认识,同时也反映了机体免疫机制的复杂性。