第一章 绪论
　　病原生物（pathogenic organism）是指自然界中能够给人类、动植物造成危害的生物。这类生物数量不等、种类不一，广泛地分布在土壤、空气和水中，以及植物、人类和动物的体表及与外界相通的腔道如消化道、呼吸道等。人体的病原生物主要涵盖病原微生物与人体寄生虫两大类，可引起一系列人体感染性疾病及寄生虫病。
　　病原生物学（pathogen biology）是研究病原生物的生物学规律、致病机制及其与宿主之间相互作用的科学。其是基础医学中非常重要的一门学科，与感染病学、临床免疫学、肿瘤学等临床学科有着紧密的联系；主要包括经典的医学微生物学与人体寄生虫学两部分。
　　第一节 微生物与微生物学
　　一、微生物与微生物学的基本概念
　　微生物（microorganism，microbe）是指个体微小，肉眼不可见，需要借助显微镜才能观察到的微小生物的总称，包括细菌、放线菌、病毒、真菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体及少量藻类等。微生物具有个体微小、繁殖快、适应强、易变异、分布广、种类多等特点。微生物中的病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染性疾病的微生物，也可称为病原体，其中以细菌和病毒的危害最大。
　　根据微生物细胞的结构特点，将其分为三种类型，即以病毒为代表的非细胞型微生物、以细菌为代表的原核细胞型微生物和以真菌为代表的真核细胞型微生物。
　　1.非细胞型微生物非细胞型微生物（acellular microbe）是最小的一类微生物，无典型的细胞结构，由核心和蛋白质衣壳组成，核心中只有RNA或DNA一种核酸，无产生能量的酶系统，只能在活细胞内生长繁殖。病毒为其代表。
　　2.原核细胞型微生物原核细胞型微生物（prokaryotic microbe）细胞核的分化程度较低，仅有裸DNA团块、呈环状结构的原始核质，无核膜和核仁；胞质内细胞器不完善，仅有核糖体。这类微生物包括细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌。根据核糖体RNA（16S rRNA）序列分析将这6类原核细胞型微生物归属于广义的细菌，统称为真细菌。
　　3.真核细胞型微生物真核细胞型微生物（eukaryotic microbe）细胞核的分化程度高，有核膜和核仁；胞质内细胞器完整。真菌属于此类微生物。
　　微生物学（microbiology）是研究各类微小生物生命活动规律和生物学特性的科学。通过研究微生物的形态结构、生理生化、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动规律，进而将其应用于工业、医学、生物和环境等领域。现代基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程等技术就是在微生物学原理与技术的基础上形成和发展起来的。在微生物学的发展过程中，又形成了许多分支学科，如研究微生物基本理论的普通微生物学、微生物生理学、微生物遗传学、细胞微生物学等，以及研究特定领域微生物的医学微生物学、兽医微生物学、工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学等。
　　二、医学微生物学的发展
　　医学微生物学（medical microbiology）是人类在长期对感染性疾病病原体的认知过程和对疾病的防治过程中形成的一门科学，是微生物学的一个分支。它主要研究与人类疾病有关的病原微生物的形态、结构、代谢活动、遗传变异、致病机理、机体抗感染免疫、实验室诊断及特异性预防等内容。具有致病性的各种病原微生物，是医学微生物学研究的主要对象。医学微生物学的发展过程中，又逐步形成了医学细菌学、医学病毒学、医学真菌学及医学免疫学等分支学科。
　　医学微生物学的发展过程大致可分为以下三个时期。
　　1.经验微生物学时期古代人类在当时落后的条件下虽未观察到微生物，但已懂得将微生物学知识用于工农业生产和疾病防治中。公元前2000多年的夏禹时代，就有仪狄酿酒的记载。北魏（386～534年）《齐民要术》一书中详细记载了制醋的方法。北宋（960～1127年）刘真人提出肺痨是由小虫引起的。意大利人Fracastoro（1483～1553年）认为各种流行病是由不同的、能迅速繁殖的微小物体引起的。我国的师道南在《天愚集》中生动地描述了1792～1793年鼠疫流行的凄惨景况，并指出鼠疫与鼠的关系。明代李时珍（1518～1593年）在《本草纲目》中曾指出，将患者的衣服蒸过后再穿就不会染上疾病，说明当时古人就已经有消毒灭菌的意识。在东晋医药学家葛洪（284～364年）所著的《肘后备急方》中还有关于防治狂犬病的记载。古代中国人也很早就认识到天花是一种烈性传染病，并发现了其在人体内感染所产生的免疫现象。明代《治痘十全》和清代《痘疹定论》中都记载了宋人王旦之子种痘的故事。改进的人痘接种法在明代隆庆年间（1567～1572年）已被广泛采用，后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其和英国。
　　2.实验微生物学时期1674年，荷兰人安东尼？列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632～1723年）用自制的显微镜第一次观察到微生物，对微生物的存在给予了肯定的客观证实，为此后微生物学的发展奠定了基础。法国化学家巴斯德（Louis Pasteur，1822～1895年）在解决葡萄酒变质问题的研究中，证实了有机物的发酵与腐败是由微生物引起的。巴斯德还首次研制成炭疽菌苗、狂犬病疫苗，成为现代微生物学和免疫学的奠基人。在巴斯德的影响下，英国外科医生李斯特（Joseph Lister，1827～1912年）采用苯酚喷洒手术室和煮沸法处理手术器械防止术后感染，创立了无菌手术。德国医生科赫（Robert Koch，1843～1910年）发明了固体培养基和细菌染色技术，使得病原菌的分离培养和鉴定成为可能。科赫还先后发现了炭疽芽胞杆菌（1876年）、结核分枝杆菌（1882年）和霍乱弧菌（1883年），并于1884年发表了确定病原菌的“科赫法则”。
　　1892年，俄国学者伊凡诺夫斯基（Dmitri Ivanovsky，1864～1920年）发现患烟草花叶病的烟叶汁经细菌滤器过滤后，仍具有感染性。这个发现是人类认识病毒的开端。1890年，德国细菌学家贝林（Emil Adolf von Behring，1854～1917年）和日本细菌学家北里柴三郎（Beili Chaisanlang Kitasato Shibasaburo，1852～1931年）发现了白喉抗毒素。1891年，贝林用动物免疫血清治愈了一名患白喉的女孩儿，这是被动免疫治疗的首个病例。此后，科学家纷纷从血清中寻找杀菌物质，并由此建立了血清学。1901年，美国科学家瓦尔特？里德（Walter Reed，1851～1902年）首先分离出黄热病毒。1929年，英国人弗莱明（Alexander Fleming，1881～1955年）发现青霉菌的代谢产物青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长，以青霉素为代表的抗生素的发现是迄今为止人类最伟大的发现之一，拯救了无数人的生命。
　　3.现代微生物学时期近几十年来，随着生物化学、遗传学、免疫学、细胞生物学、分子生物学等学科的发展，以及电子显微镜、免疫荧光、同位素标记、电子计算机、单克隆抗体等新技术的应用，医学微生物学得到了迅速发展，主要表现在以下几个方面：①不断发现新的病原生物，其中具有代表性的是1983年法国Montagnier和美国Gallo等从艾滋病患者体内分离出人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV），从而阐明了艾滋病的病因学。1982年，美国学者Prusiner等分离出一种只含蛋白质、无核酸组分的传染性蛋白因子，将其称为朊粒（prion），它可引起慢性致死性中枢神经系统疾病（库鲁病、疯牛病）。②微生物全基因组测序工作已经启动，2017年，在北京召开的“第世届七界微生物数据中心学术研讨会”上，由世界微生物数据中心和中国科学院微生物研究所牵头，联合12个国家的微生物资源保藏中心共同宣布，全球微生物模式菌株基因组和微生物组测序合作计划正式启动。③新型疫苗的研究发展迅速，科学家应用基因工程技术构建出乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）等疫苗。1993年，Ulmer等发明的核酸疫苗被誉为疫苗学的新纪元。④微生物学诊断技术有了快速发展，建立起免疫荧光、放射性核素和酶联免疫吸附法三大标记技术，使临床微生物学的检验向快速、微量和自动化的方向发展。⑤新的抗细菌和抗病毒药物的研究不断取得进展，第四代头孢菌素和抗逆转录病毒药物都是近年来取得的研究成果。
　　在诺贝尔奖历史中，有近50位中外学者因微生物或相关领域研究成果获奖（表1-1）。此外，我国学者黄祯祥（1910～1987年）首创的病毒体外细胞培养技术，为现代病毒学奠定了基础；1955年，汤飞凡（1897～1958年）在世界上首次分离出沙眼衣原体，被誉为“衣原体之父”；朱既明在世界上首次将流感病毒裂解为有生物活性的亚单位，并先后发现了引起世界性流行的甲型流感病毒的三个亚型；2002年，金奇等完成了中国流行的痢疾杆菌优势株—痢疾杆菌福氏2a 301株全基因组序列测定与分析工作；2010年，李德新等发现一种名为发热伴血小板减少综合征布尼亚病毒（SFTSV）的新型病毒；2015年，屠呦呦因青蒿素的发现而获得诺贝尔生理学或医学奖，成为首位获得此奖的中国本土科学家。
　　表1-1 与病原生物学相关的历届诺贝尔奖获得者
　　人类生产生活方式的不断变化也在影响着病原微生物的传播、流行，主要表现为“新病原体不断出现，旧病原体死灰复燃”。一方面，过去已经被控制得很好的病原体因变异、耐药等原因重新流行，导致再现传染病，如结核。另一方面，新的病原体出现，引发新的传染性疾病。例如，2003年在中国和其他一些国家暴发的急性重症呼吸综合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）和2015年在韩国暴发的中东呼吸综合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）等（表1-2）。
　　表1-2 1973年以来发现的重要病原微生物
　　第二节 寄生虫与寄生虫学
　　一、寄生虫与寄生虫学的基本概念
　　寄生虫（parasite）是一大类营寄生生活的多细胞、无脊椎的低等动物和单细胞的原生生物。其中可引起人体感染的寄生虫称为人体寄生虫。大多数人体寄生虫属于原生生物、线形生物、扁形生物、环节生物和节肢生物。习惯上把原生生物称为原虫（protozoa），把线形生物和扁形生物合称为蠕虫（helminthes）。
　　人体寄生虫学（human parasitology）又称医学寄生虫学（medical parasitology），是一门研究与医学有关的寄生虫及其与宿主关系的科学。其主要研究寄生虫的形态结构、生态规律、寄生虫与人体及外界因素的相互关系，并从病原学和病原种群动力学角度，揭示寄生虫发病机制及流行规律，为控制、预防与消灭寄生虫病提供病原学的依据。作为病原生物学的重要组成部分，人体寄生虫学是预防医学及临床医学的基础课程。人体寄生虫学由医学原虫学、医学蠕虫学和医学节肢动物学三部分组成。研究对象包括寄生性原虫、吸虫、绦虫、线虫及医学节肢动物等。
　　二、人体寄生虫学的发展
　　1.人体寄生虫学萌芽时期有关寄生虫的报道最早可追溯至1626年，Redi将肉眼可见的蠕虫称为“在活动物内见到的活动物”，使之成为最早知道的寄生性蠕虫。但是，直到19世纪初才出现研究肠蠕虫的学科—内动物学，1860年被蠕虫学所替代。1681年，Leeuwenhoek用自制显微镜在自己的粪便中观察到一种与红细胞大小相仿且可活动的生物，将其称为“animalcules”，这种生物就是今天我们所说的原虫。遗憾的是，在其报道100多年后，寄生性原虫的研究陷入停滞状态。
　　2.近代人体寄生虫学时期19世纪中叶至20世纪初，蠕虫学的研究进入快速发展时期。1900～1918年是人体寄生虫学发展的重要阶段，热带医学研究的兴起是这一阶段的重要标志。这一时期是当时欧洲国家在全世界建立殖民地的高潮时期，这些殖民地大多数位于热带与亚热带，而这些地区也是寄生虫病流行最严重的地区。