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[转载]霍乱弧菌、动物血清和补体的发现

已有 1356 次阅读 2020-10-9 13:14 |个人分类:医学史话|系统分类:科研笔记| 霍乱弧菌, 动物血清, 补体 |文章来源:转载

一九一九年,负责评审诺贝尔生理及医学奖的瑞典卡罗琳研究所的教授委员会遇到了一个难题,他们觉得当年被提名的候选人中没有人达到了诺贝尔奖的标准。根据规则,这一年的诺贝尔生理及医学奖延迟到一年后再颁发。于是,在一九二〇年,诺贝尔奖委员会同时颁发了两年的生理及医学奖。其中,一九一九年的生理及医学奖颁发给了Jules Bordet,理由是他发现了补体。

Bordet是比利时人,出生于一八七〇年。二十二岁那年,他在比利时布鲁塞尔大学获得了医学博士学位。两年后他去了法国,到由巴斯德领导的巴斯德研究所工作。巴斯德是现代微生物学和免疫学的奠基人,巴斯德研究所也是当时这一领域的两个重镇之一。

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Jules Bordet(图片来源:wikipedia)

十九世纪下半叶,由巴斯德为代表的第一代微生物和免疫学家积极参与了对抗人和动物的感染性疾病的斗争。也正是从与这些疾病的斗争经验里,免疫学家慢慢积累了科学知识和方法。比如,巴斯德发明了针对多种疾病的疫苗,另外他还通过免疫动物的方法建立了用来研究免疫学的动物模型。在当时,微生物研究领域的另外一个重镇就是在德国由科赫领导的感染病研究所。在那里,德国科学家科赫发现了导致肺结核的结核杆菌(科赫也因为这项工作被授予1905年的诺贝尔医学及生理学奖,因为这项工作更应该属于微生物学范畴,所以没有在这篇文章里提及);Emilvon Behring发现了抗‘毒素',也就是抗体。

抗体(抗毒素)的发现是一件令人兴奋的事件,这些神奇的抗毒素能够中和一些病原微生物分泌的致病毒素(比如白喉毒素、破伤风毒素等)。但是,并不是所有致病微生物都是通过分泌毒素来致病的,比如由巴斯德发现的霍乱弧菌就不是。那么免疫系统又是如何来对付这样的细菌呢?

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图片来源:www.pixabay.com

为了研究免疫系统对霍乱弧菌的反应,巴斯德把分离出来的霍乱弧菌注射到动物体内。结果发现,被注射霍乱弧菌的动物血清中虽然没有中和毒素的抗体,但这些血清依然对霍乱弧菌有抵抗作用。进一步研究发现这种血清对霍乱弧菌的作用是通过对裂解细菌来实现的。所以,这一现象说明对动物免疫霍乱弧菌能让动物血清中产生一种让细菌裂解的物质,而这种物质不是中和毒素的抗体。

那么对细菌的裂解是如何进行的呢,那个神秘的非抗体物质又是什么呢。这个问题吸引了科学家们的兴趣,因为回答这一问题将帮助揭示另外一种免疫现象。根据当时人们对免疫学的了解,被免疫的动物血清中应该存在针对霍乱弧菌的抗体,虽然这种抗体没有中和毒素的作用。那么,血清导致的细菌裂解是不是由这种抗体介导的呢?有没有其它因素参与了这一过程呢?但解决这一问题很难,因为那个时候科学家还不能把血清中的各个成分进行分离。

第一个解决这一问题的人就是Bordet,他用了一个很巧妙的方法。他首先把从被免疫动物分离出来的血清放在五十六度加热,然后再用这加热过的血清去裂解细菌,结果发现加热过的血清没有了裂解细菌的能力。这个实验说明,在参与细菌裂解的物质里,至少有一种是对热不稳定的物质。

他的下一步实验,就是往加热过的免疫动物血清里加入一点从没有免疫的健康动物里提取的血清,结果发现细菌又被裂解了。这一个实验说明,细菌的裂解主要有两个成分造成的:一个是对热稳定的因素,它来自于被免疫动物的血清;另一个是对热不稳定的因素,它来自于正常的血清。Bordet对这一结果做了进一步的推测,他认为那个来自被免疫动物血清的热稳定因素就是抗体,而那个来自健康血清的对热不稳定的因素是一种新的物质。因为i这种新的物质是对抗体作用的一个补充,他给这种物质命名为‘补体’。后来的研究证明了他推测是正确的,这也便是补体发现的起源。

现在我们知道,补体不是一个蛋白,而是一系列的功能蛋白。它是天然免疫系统重要的一部分,在抵抗细胞外病原微生物的反应中起到了重要的作用。补体能被好几种方式激活,包括细菌的成分、抗体抗原复合物。激活后的补体也能以多种方式来对付病原微生物,包括直接的杀伤和间接地诱导其它免疫反应。

现在回到霍乱弧菌被血清裂解的故事上来,看看补体是如何帮助裂解细菌的。第一步,被免疫动物血清中针对霍乱弧菌的抗体能够与该细菌结合。第二步,结合霍乱弧菌的抗体能够激活补体。第三步,激活后的补体能够在霍乱弧菌的表面形成膜攻击复合物。第四步,霍乱弧菌的细胞表面被膜攻击复合物打出孔来。第五步,霍乱弧菌被裂解。



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