Теория микробов болезней является в настоящее время принятой научной теорией для многих болезней . Она утверждает, что микроорганизмы, известные как патогены или «микробы», могут вызывать болезни. Эти маленькие организмы, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без увеличения, вторгаются в людей, других животных и других живых хозяев . Их рост и размножение внутри своих хозяев могут вызывать болезни. «Микроб» относится не только к бактериям, но и к любому типу микроорганизмов, например, простейшим или грибкам , или другим патогенам, которые могут вызывать болезни, например, вирусам , прионам или вироидам . [1] Заболевания, вызываемые патогенами, называются инфекционными заболеваниями . Даже когда патоген является основной причиной заболевания, экологические и наследственные факторы часто влияют на тяжесть заболевания и на то, заражается ли потенциальный хозяин при воздействии патогена. Патогены — это переносчики болезней, которые могут передаваться от одного человека к другому, как у людей, так и у животных. Инфекционные заболевания вызываются биологическими агентами, такими как патогенные микроорганизмы (вирусы, бактерии и грибки), а также паразиты.
Основные формы микробной теории были предложены Джироламо Фракасторо в 1546 году и расширены Маркусом фон Пленцицем в 1762 году. Однако такие взгляды были встречены с презрением в Европе, где теория миазмов Галена оставалась доминирующей среди ученых и врачей.
К началу 19 века первая вакцина , вакцинация от оспы, стала обычным явлением в Европе, хотя врачи не знали, как она работает или как распространить этот принцип на другие заболевания. Переходный период начался в конце 1850-х годов с работой Луи Пастера . Эта работа была позже расширена Робертом Кохом в 1880-х годах. К концу того десятилетия теория миазмов боролась за то, чтобы конкурировать с микробной теорией болезней. Вирусы были первоначально открыты в 1890-х годах. В конце концов, наступила «золотая эра» бактериологии , в течение которой микробная теория быстро привела к идентификации реальных организмов, вызывающих многие заболевания. [2]
Теория миазмов была преобладающей теорией передачи болезней до того, как к концу XIX века утвердилась микробная теория; научное сообщество больше не принимает ее в качестве правильного объяснения болезней. Она утверждала, что такие болезни, как холера , хламидийная инфекция или Черная смерть , были вызваны миазмами ( μίασμα , древнегреческое : «загрязнение»), вредной формой «плохого воздуха», исходящей от гниющей органической материи. [3] Миазмы считались ядовитыми парами или туманом, наполненными частицами разложившегося вещества (миазматами), которые можно было распознать по их неприятному запаху. Теория утверждала, что болезни являются продуктом факторов окружающей среды, таких как загрязненная вода, грязный воздух и плохие гигиенические условия. Такие инфекции, согласно теории, не передавались между людьми, но поражали тех, кто находился в месте, где возникли такие пары. [4]
В античности греческий историк Фукидид ( ок. 460 – ок. 400 до н. э. ) был первым человеком, который написал в своем рассказе о чуме в Афинах , что болезни могут передаваться от зараженного человека к другим. [5] [6]
Одна из теорий распространения заразных болезней, которые не передавались при прямом контакте, состояла в том, что они распространялись спороподобными «семенами» ( лат . semina ), которые присутствовали в воздухе и распространялись по нему. В своей поэме De rerum natura (О природе вещей, ок. 56 г. до н. э. ) римский поэт Лукреций ( ок. 99 г. до н. э. — ок. 55 г. до н. э. ) утверждал, что в мире есть различные «семена», некоторые из которых могут вызвать заболевание у человека, если их вдохнуть или проглотить. [7] [8]
Римский государственный деятель Марк Теренций Варрон (116–27 гг. до н. э.) писал в своей книге «Rerum rusticarum libri III» («Три книги о сельском хозяйстве», 36 г. до н. э.): «Меры предосторожности следует принимать также вблизи болот... потому что там водятся некоторые мельчайшие существа, которых нельзя увидеть невооруженным глазом, которые плавают в воздухе и проникают в организм через рот и нос, вызывая там серьезные заболевания». [9]
Греческий врач Гален (129 г. н. э. – ок. 200/216 г. н. э .) предположил в своем труде «О первопричинах» ( ок. 175 г. н. э. ), что у некоторых пациентов могут быть «семена лихорадки». [7] : 4 В своем труде « О различных типах лихорадки » ( ок. 175 г. н. э. ) Гален предположил, что чума распространяется «определенными семенами чумы», которые присутствуют в воздухе. [7] : 6 А в своих «Эпидемиях » ( ок. 176–178 г. н. э .) Гален объяснил, что у пациентов может возникнуть рецидив во время выздоровления от лихорадки, потому что в их телах скрывается некое «семя болезни», которое может вызвать рецидив болезни, если пациенты не будут следовать лечебному режиму врача. [7] : 7
Гибридная форма теории миазмов и заражения была предложена персидским врачом Ибн Синой (известным в Европе как Авиценна) в «Каноне врачебной науки» (1025). Он упомянул, что люди могут передавать болезни другим через дыхание, отметил заражение туберкулезом и обсудил передачу болезней через воду и грязь. [10]
В период раннего средневековья Исидор Севильский ( ок. 560–636 ) упомянул «семена, несущие чуму» ( pestifera semina ) в своей книге «О природе вещей» ( ок. 613 г. н. э. ). [7] : 20 Позже, в 1345 году, Томмазо дель Гарбо ( ок. 1305–1370 ) из Болоньи, Италия, упомянул «семена чумы» Галена в своей работе Commentaria non-parum utilia in libros Galeni (Полезные комментарии к книгам Галена). . [7] : 214
Реформатор XVI века Мартин Лютер , по-видимому, имел некоторое представление о теории заражения, комментируя: «Я пережил три эпидемии чумы и посетил нескольких людей, у которых было два пятна чумы, к которым я прикоснулся. Но, слава Богу, мне это не повредило. После этого, когда я вернулся домой, я взял Маргарет (родилась в 1534 году), «которая тогда была младенцем, и положил свои немытые руки ей на лицо, потому что я забыл; в противном случае я бы этого не сделал, что было бы искушением Бога». [11] В 1546 году итальянский врач Джироламо Фракасторо опубликовал De Contagione et Contagiosis Morbis ( О заразе и заразных болезнях ), набор из трех книг, охватывающих природу заразных болезней, классификацию основных патогенов и теории по профилактике и лечению этих состояний. Фракасторо обвинил «семена болезней», которые распространяются через прямой контакт с инфицированным хозяином, косвенный контакт с фомитами или через частицы в воздухе. [12]
В 1668 году итальянский врач Франческо Реди опубликовал экспериментальные доказательства, опровергающие спонтанное зарождение , теорию о том, что живые существа возникают из неживой материи. Он заметил, что личинки появлялись только из гниющего мяса, которое было открыто. Когда мясо оставляли в банках, покрытых марлей, личинки вместо этого появлялись на поверхности марли, что позже было понято как запах гниющего мяса, проходящий через сетку, чтобы привлечь мух, которые откладывали яйца. [13] [14]
Говорят, что микроорганизмы были впервые непосредственно обнаружены в 1670-х годах Антоном ван Левенгуком , ранним пионером в микробиологии , которого считают «отцом микробиологии». Говорят, что Левенгук был первым, кто увидел и описал бактерии в 1674 году, дрожжевые клетки, кишащую жизнь в капле воды (например, водоросли) и циркуляцию кровяных телец в капиллярах. Слово «бактерии» еще не существовало, поэтому он назвал эти микроскопические живые организмы «animalcules», что означает «маленькие животные». Эти «очень маленькие animalcules» он смог изолировать из разных источников, таких как дождевая вода, вода из пруда и колодца, а также ротовая полость и кишечник человека.
Однако немецкий священник-иезуит и ученый Афанасий Кирхер (или «Кирхнер», как его часто пишут) мог наблюдать такие микроорганизмы и до этого. Одна из его книг, написанных в 1646 году, содержит главу на латыни, которая в переводе гласит: «О чудесной структуре вещей в природе, исследованных с помощью микроскопа... кто поверит, что уксус и молоко изобилуют бесчисленным множеством червей». Кирхер определил невидимые организмы, обнаруженные в разлагающихся телах, мясе, молоке и выделениях, как «червей». Его исследования с микроскопом привели его к убеждению, которого он, возможно, был первым, что болезнь и гниение, или распад, были вызваны присутствием невидимых живых тел, написав, что «ряд вещей можно обнаружить в крови больных лихорадкой». Когда в 1656 году Рим поразила бубонная чума, Кирхер исследовал кровь жертв чумы под микроскопом. Он отметил наличие «маленьких червей» или «животных» в крови и пришел к выводу, что болезнь была вызвана микроорганизмами.
Кирхер был первым, кто приписал инфекционное заболевание микроскопическому патогену, изобретя микробную теорию болезней, которую он изложил в своем Scrutinium Physico-Medicum , опубликованном в Риме в 1658 году. [15] Вывод Кирхера о том, что болезнь вызывается микроорганизмами, был верным, хотя вполне вероятно, что то, что он видел под микроскопом, на самом деле было красными или белыми кровяными клетками, а не самим возбудителем чумы. Кирхер также предложил гигиенические меры для предотвращения распространения болезни, такие как изоляция, карантин, сжигание одежды, которую носят инфицированные, и ношение масок для лица, чтобы предотвратить вдыхание микробов. Именно Кирхер первым предположил, что живые существа проникают и существуют в крови.
В XVIII веке было сделано больше предложений, но они с трудом приживались. В 1700 году врач Николас Андри утверждал, что микроорганизмы, которых он называл «червями», были ответственны за оспу и другие заболевания. [16] В 1720 году Ричард Брэдли выдвинул теорию, что чума и «все чумные болезни» были вызваны «ядовитыми насекомыми», живыми существами, которые можно было увидеть только с помощью микроскопов. [17]
В 1762 году австрийский врач Маркус Антониус фон Пленциц (1705–1786) опубликовал книгу под названием Opera medico-physica . В ней была изложена теория заражения, согласно которой определенные анималькулы в почве и воздухе ответственны за возникновение определенных заболеваний. Фон Пленциц отметил различие между болезнями, которые являются как эпидемическими, так и заразными (например, корь и дизентерия), и болезнями, которые являются заразными, но не эпидемическими (например, бешенство и проказа). [18] В книге цитируется Антон ван Левенгук, чтобы показать, насколько вездесущи такие анималькулы, и она была уникальной для описания присутствия микробов в изъязвляющихся ранах. В конечном итоге теория, поддерживаемая фон Пленцицем, не была принята научным сообществом.
В начале 19 века, движимый экономическими проблемами из-за краха производства шелка, итальянский энтомолог Агостино Басси исследовал болезнь шелкопряда , известную как «muscardine» на французском языке и «calcinaccio» или «mal del segno» на итальянском языке, вызывающую белые грибковые пятна вдоль гусеницы. С 1835 по 1836 год Басси опубликовал свои выводы о том, что споры грибка передают болезнь между особями. Рекомендуя быстрое удаление больных гусениц и дезинфекцию их поверхностей, Басси изложил методы, используемые в современном профилактическом здравоохранении . [19] Итальянский натуралист Джузеппе Габриэль Бальзамо-Кривелли назвал возбудитель грибков в честь Басси, в настоящее время классифицируемый как Beauveria bassiana . [20]
В 1838 году французский специалист по тропической медицине Луи-Даниэль Бопертюи стал пионером в использовании микроскопии в отношении болезней и независимо разработал теорию о том, что все инфекционные заболевания вызваны паразитарной инфекцией « animalcules » (микроорганизмами). С помощью своего друга М. Аделя де Россвилля он представил свою теорию в официальной презентации перед Французской академией наук в Париже. К 1853 году он был убежден, что малярия и желтая лихорадка распространяются комарами. Он даже определил особую группу комаров, которые передают желтую лихорадку, как «домашний вид» «полосатого комара», который может быть распознан как Aedes aegypti , фактический вектор. Он опубликовал свою теорию в 1854 году в Gaceta Oficial de Cumana («Официальный вестник Куманы»). Его отчеты были оценены официальной комиссией, которая отвергла его теорию о комарах. [21]
Игнац Земмельвейс , венгерский акушер, работавший в Венской больнице общего профиля ( Allgemeines Krankenhaus ) в 1847 году, заметил чрезвычайно высокую материнскую смертность от родильной горячки после родов, которым помогали врачи и студенты-медики. Однако те, которых принимали акушерки, были относительно безопасны. Продолжая исследования, Земмельвейс установил связь между родильной горячкой и осмотрами рожениц врачами и понял, что эти врачи обычно приходили непосредственно со вскрытий . Утверждая, что родильная горячка является заразным заболеванием и что вещество от вскрытий было вовлечено в его распространение, Земмельвейс заставил врачей мыть руки хлорированной известковой водой перед осмотром беременных женщин. Затем он задокументировал внезапное снижение уровня смертности с 18% до 2,2% в течение года. Несмотря на эти доказательства, он и его теории были отвергнуты большинством современных медицинских учреждений. [22]
Гидеон Мантелл , врач из Сассекса, более известный тем, что открыл окаменелости динозавров , проводил время со своим микроскопом и в своих «Мыслях об анималькулях» (1850) высказал предположение, что, возможно, «многие из самых серьезных болезней, поражающих человечество, вызваны особыми состояниями невидимой анималькулятивной жизни». [23]
Британский врач Джон Сноу считается основателем современной эпидемиологии за изучение вспышки холеры на Брод-стрит в 1854 году . [24] Сноу критиковал итальянского анатома Джованни Марию Ланчизи за его труды начала XVIII века, в которых утверждалось, что болотные миазмы распространяют малярию, опровергая тот факт, что плохой воздух от разлагающихся организмов присутствовал не во всех случаях. В своей брошюре 1849 года « О способе передачи холеры» Сноу предположил, что холера распространяется фекально-оральным путем , размножаясь в нижних отделах кишечника человека . [25]
Во втором издании книги, опубликованном в 1855 году, Сноу выдвинул теорию, что холера вызывается клетками, меньшими по размеру, чем человеческие эпителиальные клетки, что привело к подтверждению Робертом Кохом в 1884 году бактериального вида Vibrio cholerae как возбудителя. Признавая биологическое происхождение, Сноу рекомендовал кипятить и фильтровать воду, создав прецедент для современных рекомендаций по кипячению воды . [25]
С помощью статистического анализа, связывающего случаи холеры с конкретными водяными насосами, связанными с Southwark and Vauxhall Waterworks Company , которая поставляла загрязненную сточными водами воду из реки Темзы , Сноу показал, что в районах, снабжаемых этой компанией, было в четырнадцать раз больше смертей, чем у жителей, использующих насосы Lambeth Waterworks Company , которые получали воду из расположенных выше по течению, более чистых колодцев Seething Wells . Хотя Сноу и получил похвалу за то, что убедил Совет попечителей прихода Сент-Джеймс снять ручки загрязненных насосов, он отметил, что случаи вспышки уже снижались, поскольку напуганные жители покидали регион. [25]
В середине XIX века французский микробиолог Луи Пастер показал, что обработка женских половых путей борной кислотой убивает микроорганизмы, вызывающие послеродовые инфекции , при этом не повреждая слизистые оболочки . [26]
Основываясь на работе Реди, Пастер опроверг самопроизвольное зарождение, сконструировав колбы с лебединой шеей, содержащие питательный бульон. Поскольку содержимое колбы ферментировалось только при прямом контакте с воздухом внешней среды, удалив изогнутую трубку, Пастер продемонстрировал, что бактерии должны перемещаться между очагами инфекции, чтобы колонизировать среду. [27]
Подобно Басси, Пастер расширил свои исследования в области микробной теории, изучая пебрину , болезнь, которая вызывает коричневые пятна у шелкопрядов. [20] В то время как швейцарский ботаник Карл Нэгели открыл грибковый вид Nosema bombycis в 1857 году, Пастер применил полученные результаты, чтобы рекомендовать улучшение вентиляции и скрининга яиц шелкопряда, раннюю форму наблюдения за болезнями . [27]
В 1884 году немецкий бактериолог Роберт Кох опубликовал четыре критерия установления причинно-следственной связи между определенными микроорганизмами и заболеваниями, ныне известные как постулаты Коха : [28]
При жизни Кох осознал, что постулаты не были универсально применимы, например, бессимптомные носители холеры нарушали первый постулат. По этой же причине третий постулат определяет «следует», а не «обязан», потому что не все организмы-хозяева, подвергшиеся воздействию инфекционного агента, приобретут инфекцию, потенциально из-за различий в предшествующем воздействии патогена. [29] [30] Ограничивая второй постулат, позже было обнаружено, что вирусы не могут быть выращены в чистых культурах, поскольку они являются облигатными внутриклеточными паразитами, что делает невозможным выполнение второго постулата. [31] [32] Аналогично, патогенные неправильно свернутые белки, известные как прионы , распространяются только путем передачи своей структуры другим белкам, а не путем саморепликации. [33]
Хотя постулаты Коха сохраняют историческое значение, подчеркивая, что корреляция не подразумевает причинно-следственную связь , многие патогены принимаются в качестве возбудителей конкретных заболеваний, не отвечая всем критериям. [34] В 1988 году американский микробиолог Стэнли Фальков опубликовал молекулярную версию постулатов Коха, чтобы установить корреляцию между микробными генами и факторами вирулентности . [35]
После прочтения работ Пастера о бактериальной ферментации британский хирург Джозеф Листер осознал, что сложные переломы , включающие прорыв костей через кожу, с большей вероятностью могут быть инфицированы из-за воздействия микроорганизмов окружающей среды. Он осознал, что карболовую кислоту можно наносить на место травмы в качестве эффективного антисептика. [36]
