病毒、大流行及免疫力:探寻新冠后时代我们如何战胜传染病
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天花简史

从古代到18世纪初

天花是一种病毒感染,对患者来说不仅致命而且可怕。患病初期,患者出现高热、萎靡、肌肉痛和头痛。这些症状可能会持续3~4天,接下来,口腔、舌头和喉咙会先后出现红斑和脓疱。在接下来的24小时内,红色斑疹将逐渐覆盖身体的其他部分。再过几天,脓疱会变大,最终破裂。在此第二阶段,大约30%的感染者会死亡。那些幸存下来的人经常因为严重的皮肤疤痕和皮肤色素的丢失而毁容。他们皮肤上的疤痕证明他们已从天花中恢复过来,不会再受天花的折磨。因此,他们可以安全地照顾其他患者。新冠肺炎不会给患者留下明显的疤痕,因此无法通过外表简单地判断人们是否感染过该病毒。这也意味着需要对一个人进行科学检测才能确定此人是否感染过新冠病毒并已获得了一定时间内的免疫保护。

据推测,天花自公元前1万年左右就开始折磨人类。埃及木乃伊的患病痕迹提供了3 000年前天花在人类中存在的具体证据。大约于公元400年,印度的一本医学书描述了这种疾病的典型症状,即患者皮肤上脓疱的出现。欧洲对天花的第一次描述呈现在公元580年前后图尔斯主教格雷戈里的著作中。随着14世纪欧洲对外探索的开始,天花被传播到非洲和亚洲。1849年,印度加尔各答市有13%的人死于天花,1868年至1907年间,印度有400多万人死于天花。据估计,在全球范围内,仅20世纪,天花就造成了3亿至5亿人的死亡,直到20世纪的50年代每年大约还有5 000万人感染。这些数字表明,天花的破坏程度要大于新冠肺炎迄今造成的破坏。

16世纪20年代,西班牙人将天花带到美洲,造成了毁灭性的后果。据估计,新大陆60%~90%的人口都死于这种病毒。美洲极高的病死率也可能是同时引入了其他高传染性病毒所致,如麻疹,而这些疾病都是当地人从未见过的。天花也影响了战争的结果:由于西班牙入侵士兵带来的天花在阿兹特克人*中迅速蔓延开来,阿兹特克军队最终败给了西班牙殖民者科特斯率领的殖民军,战况也因此发生了逆转。

*译者注:北美洲南部墨西哥人数最多的一支印第安人。

此外,早前的美国城市经常发生天花疫情。在1636年至1698年间,波士顿共计发生了6次疫情。1721年,波士顿疫情非常严重,许多人逃到其他殖民地,从而加剧了疫情传播。20世纪初(1900——1903年)波士顿和纽约的疫情促使政府建立了检疫设施和强制性疫苗接种计划。

毁灭性的天花和鼠疫使我们的祖先对其进行了详尽的观察。公元前430年,在雅典瘟疫期间,希腊历史学家修昔底德(Thucydides)指出,那些从疾病中康复的人可以去照顾患者而不会再感染。纵观历史,还有很多人观察到了这一现象。渐渐的,已经康复的人开始被称为“免疫者”(immune),该词来源于拉丁语“豁免”(immunis)。

对“免疫力”的观察给了我们祖先启发,人们开始尝试保护健康人群免受天花的侵害。早在公元1500年,中国人就开始尝试一种保护人们免患天花的操作*。这一过程包括从患有轻度疾病的人那里收集皮肤脓疱的痘痂,并将痘痂捣成粉末。大约一个月后,将粉末放入银管,嘱种痘者鼻吸粉末,女性左鼻孔,男性右鼻孔。一周后,种痘者口腔和皮肤会出现脓疱。人们希望这些局部症状不会像波及全身的天花那样严重或导致死亡。令人欣喜的是,在疫情发生时,那些成功接受种痘的人并没有罹患天花。

*译者注:即史料记载的“种痘法”。

17世纪,欧洲从印度引入了类似的操作:收集天花脓疱液体和痘痂,储存一段时间,并最终与煮熟的米饭混合形成糊状。用针头在健康人的皮肤(手臂或前额)上扎几个刺,用这些大米制成的糊状物覆盖针眼。这种方法后来从印度传到亚洲其他地区和巴尔干地区。

从中国和印度兴起来的这种方法被称为人痘接种。关于如何将人痘接种带到欧洲的故事很有趣,并且有许多详细的描述。故事始于1660年,那时英国皇家学会刚刚成立,是有史以来创立时间最长的科学机构。由于英国皇家学会名声斐然,许多科学家将他们的重要观察结果提交给学会的研究人员。1700年,英国皇家学会收到两封居住在中国的英国臣民的信件,其中描述了中国的人痘接种过程。研究人员认为,使用患者伤口提取物的操作,感染健康人的风险太大,所以这两封信没有引起他们的重视。1713年12月,英国驻君士坦丁堡大使的主治医师伊曼纽尔·蒂莫尼(Emmanuel Timoni)寄来了一封信,信中也描述了类似的信息。与1700年不同,这封信最终引起了研究人员对人痘接种的兴趣。

玛丽·沃特利·蒙塔古(Mary Wortley Montagu)是英国驻君士坦丁堡大使爱德华·沃特利·蒙塔古(Edward Wortley Montagu)的妻子。玛丽的哥哥死于天花,她自己也因染上天花而毁了容。玛丽在君士坦丁堡目睹了人痘接种术,并对该技术产生了浓厚的兴趣。她决定请大使馆的查尔斯·梅特兰博士(Dr.Charles Maitland)为她年幼的儿子种痘。在玛丽回到英国之后,一直致力于推广这项技术。1721年,一场天花大流行在伦敦暴发。由于担心小女儿染上病,玛丽又请梅特兰博士给她的女儿进行了接种。英国皇家内科医师学会的成员在场观察了接种过程,见证了人痘接种术的成功。

在1721年英国天花大流行期间,威尔士王妃卡罗琳的孩子生病了。尽管事实证明孩子得的不是天花,但王妃也对人痘接种术产生了兴趣。蒙塔古、梅特兰、汉斯·斯隆恩(Hans Sloane)、巴特(Bart,英国皇家内科医师学会主席)都在推进英国王室的人痘接种术中发挥了重要作用,至于谁是最重要的推动者,尚无定论。这些人开展了世界上最早的“临床试验”——他们对英国纽盖特监狱的6名死刑犯进行了人痘接种试验。作为参加试验的回报,囚犯在试验后将获得赦免。1721年8月,6名囚犯接受了人痘接种,其中5名囚犯随后出现了天花症状,但都很快恢复了健康。第六名囚犯没有症状,后来得知此人去年已得过天花并且早已康复了。随后,其中的一名女囚犯在成功种痘后被送去照顾一个患有天花的孩子,这位妇女全程密切接触患儿但最终并没有发病,这进一步证实了人痘接种预防天花感染的有效性。最后,监狱如约释放了这6名囚犯。

尽管对囚犯进行的试验取得了成功,但卡罗琳王妃仍然不确定种痘术对她的孩子是否安全。为了进一步确认它的安全性,王妃赞助了5个孤儿做人痘接种术,结果这些孩子都很健康。1722年4月,卡罗琳对接种术的安全性不再怀疑,为两个女儿进行了接种,这一举动在英国上流社会中有效地宣传并普及了人痘接种术。大约在英国试验的同一时期,波士顿也进行了类似的试验。本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)也坚定地支持种痘术。

媒体广泛报道了1721年和1722年这些事件,公众逐渐相信人痘接种术是一种安全的操作。即使在今天,临床试验对于任何新疫苗的安全性验证和有效性评估也具有不可或缺的重要作用。正如我们将在第7章中描述的那样,历时漫长的临床试验是开发新疫苗需耗费较长时间的原因之一。从现代的医学伦理角度看,选择囚犯和孤儿作为临床试验的对象是不道德的,当然,现在疫苗临床试验的受试者都是健康志愿者,他们完全了解试验的风险。

人痘接种对于被接种者而言,是痛苦难忘的。在接种之前,患者已经开始被施以放血疗法*并且限制进食。种

*译者注:当时很流行的一种治疗手段。

痘需要从感染者身上取得接种物,而接种物含有天花病毒,因此,即使由经验丰富的医生进行操作,也可能会发生致命的感染。由于接种物内可含有活病毒,种痘也可能导致天花的局部暴发。因此,医生将接种后的人们关在一起,以防疾病传播。由于种痘术固有的危险性和它对被接种者可能造成的伤害,它没有被广泛应用。所以大多数人仍没有能力预防天花。而爱德华·詹纳(Edward Jenner)——人痘接种术的受试者之一,用其之后的工作成果改变了这一局面。

爱德华·詹纳提出的疫苗接种新模式

詹纳于1749年5月17日出生在英国格洛斯特郡伯克利镇。在药剂师的课程结束及见习期满后,詹纳师从苏格兰外科医师约翰·亨特(John Hunter)进行学习。詹纳和亨特有许多共同的兴趣,例如研究动物冬眠和鸟类迁徙。

在结束与导师的合作之后,詹纳于1773年回到家乡伯克利。一个挤奶女工告诉詹纳,她对天花没有反应,因为她曾经患有牛痘。牛痘对牛和人来说都是一种相对无害的疾病。詹纳也从格洛斯特郡的医学同事约翰·弗斯特(John Fewster,1738——1824)那里听说过这一现象。他逐渐注意到,曾感染过牛痘的人就再也不会得天花。于是詹纳开始研究牛痘感染与预防天花之间的联系。因为乳品厂和农场鲜有牛痘疫情发生,所以詹纳的研究需要较长时间。詹纳发现,牛痘源于一种叫作“马踵炎”的疾病*,这种疾病会导致马的皮肤发炎。他认为这种病是由同时照料牛和马的农场工人传染给牛的。牛痘可累及奶牛的乳头,并在挤奶时传染给挤奶女工。传说,贵族女人都羡慕挤奶女工的漂亮肤色。这个传说的根据可能是:挤奶女工接触奶牛皮肤上的牛痘后对天花产生了免疫,所以脸上没有痘痕。

*译者注:该病也称为“马痘”。

在导师亨特的鼓励下,詹纳做了一个实验,以验证牛痘接种是否可以保护人类免受天花的感染。1796年5月14日,詹纳从一个挤奶女工萨拉·莱默(Sarah Nelmes)的牛痘脓疱处取得了痘液,为一个叫詹姆斯·菲普斯(James Phipps)的男孩做了种痘。这一事件在医学史上是如此重要,以至于感染萨拉·莱默的那头牛的名字“兴旺(Blossom)”都被人们熟知。两个月后,詹纳又给这个孩子接种了天花,孩子果然没有出现天花症状,詹纳的假说从此得到了验证。两年后,他又在其他几个人身上重复了实验。

詹纳的实验代表了人类试图保护自己免受传染病侵袭的一种新模式,即从一种对人类相对无害的疾病中提取接种物,并对人进行接种,以此保护个体免受致命传染病的侵犯。与天花人痘接种不同,该过程对身体健康的人而言基本上是安全的。

图片 | 牛痘病毒为人类提供了对天花病毒的免疫力

Cowpox provides immunity to Smallpox

詹纳向英国皇家学会展示了他的工作,并试图依据他的发现在社会上享有盛名的《哲学会刊》上发表一篇论文,该杂志至今仍然存在。尽管詹纳是英国皇家学会会员,但皇家学会拒绝了他的论文。他们认为詹纳没有足够的证据证明他的发现,而如果在获得确切证据之前就发表关于这项工作的论文,将对詹纳的声誉造成不可挽回的损害。詹纳最终把他的发现交付一家叫作桑普森·洛(Sampson Low)的私人公司发表。据推测,他可以从该公司出版的相关书籍的销售中获利,这是在《哲学会刊》上发表论文所不能实现的。

随后,詹纳的学说开始流行。因为拉丁文中牛痘的名字是Vaccinia,所以英国早期支持该学说的理查德·邓宁(Richard Dunning)提议将种牛痘的方法称为(牛痘)疫苗接种(Vaccination)*。后来巴斯德(Pasteur)宣布将此术语用于预防任何人类疾病的接种过程。最终,疫苗接种取代了人痘接种术,1840年人痘接种术在英格兰被定为非法行为。此后不久开始实行“强制疫苗接种”。

*译者注:疫苗的英文是Vaccine。

詹纳在认真观察的基础上发展了疫苗接种,这是一项了不起的进步。天花在过去的数千年中经常造成毁灭性的疫情,而现在,安全的疫苗接种技术可以保护数百万人免受疾病的侵扰。在詹纳的有生之年,这一公共卫生领域的巨大进步得到了来自英国和世界各地专业组织的认可并使詹纳获得无数荣誉,法国皇帝拿破仑就是詹纳的忠实粉丝。为了纪念詹纳对人类的贡献,人们为他雕塑像、写赞诗。詹纳的故居现如今已是博物馆,而当年接种疫苗的小男孩菲普斯的小屋也是如此。值得注意的是,在詹纳从事研究时,人们并不知道天花是感染性微生物引起的,也不知道机体内含有免疫系统。在接下来的三章中,我们将描述感染性微生物以及免疫系统的运转机制。