第一章 绪论
第一节 疾病的基本概念
何谓疾病?疾病一词的英文“disease”是由表示否定的前縀“dis”和意为“舒适”的英文单词“ease”复合而成,连起来的词义为不舒适、不正常或不健康,直接指出了疾病的核心要义。然而,生物有机体的不健康状态或疾病要怎样来科学界定呢?通常将疾病的概念定义为:生物有机体在外部或内部的病因条件影响下,正常的生理状态和过程被干扰并超过了自身的调节能力,这一异常生命活动的状态或过程,即称为疾病。
疾病的表现包括病变和病征,在病理学上两者的概念和含义有明显的区别。生物有机体发病时首先是发生病变,其后才出现相应的病征。病变是指生物有机体被病原微生物感染或受其他致病因素影响后,发生的生理病变、细胞病变和组织器官病变,即在生理功能、细胞或组织器官形态上的异常变化;病征则是指生物有机体在致病因素作用下其外观形态、行为和机能上的异常变化。致病因素侵袭后到出现病征及病死的时间称为病程,根据病程长短可将疾病分为急性病、亚急性病和慢性病,病程的长短主要与致病因子的性质及对生物有机体的毒力和作用剂量有关。
疾病发生的进程一般分为潜伏期、发病期和转归期:潜伏期是指致病因素作用于生物机体后尚未表现出病变或病征的时期,疾病潜伏期的长短与致病因素的性质和生物机体的免疫能力有关;一旦致病因素突破和扰乱了生物有机体的免疫机制即引起病理变化则进入发病期,生物有机体渐次出现明显的病变和病征;转归期是疾病发展到昀后的阶段,即疾病的结局,存在痊愈、维持病态和死亡三种可能性,疾病的昀终结局取决于生物有机体自身的免疫作用与致病因素抗争的结果。脊椎动物和无脊椎动物的免疫机能存在明显的差异,无脊椎动物主要为先天性免疫,一旦致病因素突破先天性免疫屏障,疾病痊愈的机会将变小,结局多转归于维持病态或死亡。
疾病是生物有机体普遍存在的一种异常生命现象,无论是动物、植物还是微生物均存在疾病的困扰或危害。各种生物不仅会遭到病原微生物的袭击,也会受到机体内外环境异常因素的影响,即使是低等的微生物包括病原体也不例外,如细菌、真菌等本身也有可能遭到如噬菌体及病毒性因子的侵害。生物有机体生活方式的变化及环境条件的变化会带来疾病种类和流行病发生的变化。在自然界中,疾病是一种重要的生态平衡因子,可以调节生物种群数量的消长,维持生态平衡;但是,疾病的发生对人类生活和农业生产也会带来严重的影响和危害。为有效控制疾病对健康的影响和对经济的危害,各生物类别的病理学及特定生物体的病理学学科应运而生,对动物疾病或植物疾病的比较病理学研究方兴未艾。
第二节 家蚕病理学的定义及学科特点
家蚕又名桑蚕(Bombyx mori),在生物学分类上属于无脊椎动物中节肢动物门的成员,是一种昀具有经济价值的泌丝昆虫,由我国古代劳动人民从野蚕(Bombyx mandarina)驯化而来,其泌丝能力被显著强化。英文“silkworm”昀早就是指蚕或桑蚕,广义上指泌丝昆虫。根据历史文献和出土文物考证,我国栽桑养蚕、缫丝织绸已有 5000年以上的历史,并通过丝绸之路将养蚕业传到了中亚、欧洲及日本等地区和国家。在历史长河中,家蚕的生活环境已完全从野外环境迁入良好的室内空间,迄今已构建起完整的蚕桑种养殖体系和疾病控制技术体系。但蚕桑生态系统仍然是一个开放的生态系统,家蚕被各种致病因子危害的风险和威胁至今依然存在。我国古代曾有唐诗:“去年蚕恶绫帛贵,官急无丝织红泪 今年蚕好缲白丝,鸟鲜花活人不知。”意思是:去年蚕不好,绸缎卖得贵,官府着急要丝,养蚕人望蚕兴叹,只能以泪洗面;今年蚕长得好,缲出了白丝,面对如此丰收的年景养蚕人很高兴,甚至不知连鸟儿和鲜花都高兴了起来。这一诗句形象地说明了蚕病对养蚕业的危害性及蚕病防治的重要性。
家蚕病理学(silkworm pathology)是以家蚕为对象,研究家蚕个体及群体疾病发生的病因、致病机理、病理变化、发病流行规律、诊断技术及防治原理和方法的科学。家蚕病理学的目标是阐明家蚕疾病的发生规律和防治原理,为控制蚕病的发生及流行提供理论基础。
家蚕病理学是一门很有特色的应用基础学科,既研究生命科学的基础理论,又涉及蚕病防治的应用问题。从研究内容所涉及的广度、深度及防治实践来看,家蚕病理学突显了多学科融合和交叉的特点。从生命科学的角度,家蚕病理学是昆虫病理学及无脊椎动物病理学研究的先驱及分支,也是动物比较病理学(也称病理生物学)的重要组成。19世纪30年代意大利科学家巴希(Bassi)根据对家蚕白僵病发生的试验,首次提出了动物疾病发生的微生物病原学说。19世纪60年代初法国微生物学家巴斯德(Pasteur)通过著名的曲颈瓶试验,提出并证明了微生物参与了“肉汤”发酵和腐败的“生源说”,彻底否定和结束了“自然发生说”的争论,很快他有机会接受法国政府邀请对家蚕微粒子病和软化病进行研究(1865~1870年),其研究成果使生物有机体疾病的微生物生源说在理论上和实践上得到了更大的支持。1888年俄国动物学家梅契尼可夫(Metchnikoff)在法国巴斯德研究所研究节肢动物水蚤的一种真菌病的过程中,发现了血液中的吞噬细胞及其对真菌的吞噬过程,并提出病理学是生物学的一个领域,应以所有生物为对象进行比较研究即比较病理学研究。这种细胞的吞噬现象在家蚕和高等动物中都得到了证实。20世纪 60年代库珀(Cooper)和米勒(Miller)在脊椎动物中发现了特异性免疫细胞 T细胞和 B细胞,它们能对病原微生物的感染免疫应答,在血淋巴中产生特异性的抗体。然而,迄今为止尚未在无脊椎动物中发现 T细胞和 B细胞的存在,但类似抗体的蛋白质在一些无脊椎动物中已被发现,该类蛋白质也能被微生物诱导产生,现已了解这种类似抗体蛋白的功能仅在免疫应答过程中参与了血淋巴细胞的吞噬作用。近代以来,病理生物学的研究在微观方向已从细胞病理学发展至分子病理学的水平,在宏观方向上由基础病理学推进到群体病理学的研究。随着生命科学的发展及学科之间的互相渗透和交叉越加深入,在家蚕病理学中涉及的相关生命科学知识和范围也越来越丰富,如微生物学、免疫学、细胞生物学、分子生物学、生态学、生物化学及毒理学等。包括昆虫病理学在内的其他生物学学科的昀新相关研究成果也被不断地吸收到对家蚕病理学的研究中。
从应用生物学的角度分析,人们要将家蚕病理学理论和原理应用于指导蚕病的防治实践,离不开对蚕桑生产体系的熟悉和了解。蚕业生产既有植物的栽培,又有动物的饲养;生长环境涉及室外自然环境和室内环境;技术体系包括蚕桑品种的繁育、检验检疫、病虫害防控、养蚕技术过程及养蚕布局和环境调控等方面。蚕病的发生特别是流行病的发生往往是多因素影响的结果。从某种意义上讲,蚕病的发生状况实际上是对蚕桑生产体系和技术体系科学性和先进性水平的一个映射。为了提高防治蚕病的水平,首先,要从构建科学、先进且结构稳定的蚕桑生产与技术体系入手,因此需要加强对蚕体解剖生理学、蚕体遗传学、蚕种学、养蚕学、桑树学、土壤学、气象学、蚕业经济及环境毒理学等相关课程的学习,充分认识和理解蚕体生命活动的过程、特征及影响因素,只有这样才能提高对蚕病病因的正确诊断与防控能力。其次,对疫病及发生风险的管理应当有法律法规的意识,国家根据感染性和危害性将动物疫病分为一、二、三类,依法对各类动物疫病进行防疫管理,家蚕传染性疾病中蚕的多角体病毒病、家蚕白僵病及家蚕微粒子病被列为《一、二、三类动物疫病病种名录》中的三类疫病,其一般是指不存在人畜共患风险,但对产业经济存在较大危害风险的疫病;另外,为了预防农药中毒及减轻对环境影响的风险,国家对于农业和林业生产中防治病虫害也提出了生产和科学使用农药的规范,在桑园害虫防治过程中涉及农药的安全使用,同时又要防范饲养家蚕的过程中桑园被其他途径农药污染引起的中毒。因此,在防治实践中需要学习和了解《中华人民共和国动物防疫法》《一、二、三类动物疫病病种名录》《蚕种管理办法》《农药管理条例》等相关知识。
第三节 家蚕病理学的发展历程
家蚕病理学学科的形成和发展具有非常悠久的历史,大致经历了4个历史发展过程:①我国古代劳动人民对家蚕疾病的朴素认识;②19世纪中叶,以发现家蚕白僵病的病原、家蚕微粒子病的病原及微生物学家巴斯德提出家蚕微粒子病母蛾检验技术为标志,开启了近现代家蚕病理学及昆虫病理学的发展序幕;③20世纪,以蚕种生产对家蚕微粒子病母蛾的集团检验及微孢子虫病理生物学分类鉴定为代表的成果,标志着家蚕的群体流行病学研究走在了昆虫病理学的前列,使现代家蚕病理学的理论日趋完善和成熟;④21世纪以来,对家蚕病原微生物包括病毒、真菌、微孢子虫及细菌的基因组学研究,以及病原与寄主互作分子机制的研究标志着家蚕病理学的发展达到了新高度。
一、中国古代文献对有关蚕病的描述
我国古代劳动人民很早就认识到了家蚕多种疾病的病征及某些蚕病的传染性,并提出了疾病的发生与环境温湿度、桑叶叶质等的关联性。
春秋战国时期的《礼记 祭义》中记载:“天子、诸侯必有公桑、蚕室”,吕不韦组编的《吕氏春秋 上农》也记载了王公贵妇要垂范蚕桑。而提及蚕病及鼓励防治蚕病也早有文献记载,昀早当推战国时期管仲所著的《管子 山权数》中记载的:“使蚕不疾病者,皆置之黄金一斤”,即重金奖励防治蚕病的能人,说明当时蚕病的危害已相当严重。南宋陈敷所著的《陈敷农书》中对蚕病已有了具体的表症(病征)描述及病因的推测,如蚕生“黑白红僵”病及“昀怕湿热及冷风”;对家蚕核型多角体病有“节高”“脚肿”等典型症状的描述。元代的司农司组编的《农桑辑要》记载了多种蚕病的表征及发病原因,如对家蚕微粒子病蛾的记载:“拳翅、秃眉、焦脚、焦尾 先出、末后生”,即使今天来看这些症状的描述都非常准确,“食湿叶,多生泻病;食热叶则腹结、头大、尾尖”则记载了细菌病的症状并指出了细菌病的发生原因与叶质的关系。明代宋应星所著的《天工开物》一书中记述了家蚕核型多角体病及病毒性软化病的症状:“凡蚕将病,则脑上放光,通身黄色,头渐大而尾渐小;并及眠之时,游走不眠,食叶又不多者,皆病作也。急择而去之,勿使败群。 ”
不仅记述了蚕病发生的显著症状,且已认识到病害的传染性及立即隔离淘汰病蚕的重要性。宋朝苏轼在其所著《物类相感志》中记载:“苍蝇叮蚕,生肚虫”,可能是非传染性蚕病中关于家蚕多化性蝇蛆病的昀早记载。
二、病原体的发现及微生物学家巴斯德对家蚕病理学的贡献
荷兰科学家列文虎克(Leeuwenhoek)于1676年用自制的显微镜发现了微小的生物,拉开了观察微生物世界的序幕,但在科学混沌初开的年代,对微生物是否引起“疾病”存在长期的哲学争论。
至19世纪,意大利科学家巴希于1834年报道用显微镜发现了家蚕白僵病的致病微生物,并以实验接种的方法发现这种微生物可以从一头白僵病蚕传染给另一头健蚕使其发病(这个发现首次揭示了传染性蚕病发生的病原学说),并出版了《家蚕白僵病》一书。在当时这个发现的科学意义已远远超过家蚕病理学的范畴,其首次以实验科学的方法确立了动物疾病的微生物病原学说。
之后科学家们陆续发现了家蚕众多传染病的病原微生物。德国植物学家内格里(Naegeli)于1857年首次在蚕体内发现家蚕微粒子病的病原,起初认为它是一种藻类植物的孢子;1901年日本细菌学家石渡繁胤(Ishiwata Shigetane)首先从病蚕尸体中发现了苏云金杆菌(昀早称为卒倒杆菌);Maestri(1856)、Bolle(1894)及 von Prowazek(1907)等发现和鉴定了家蚕核型多角体病毒;1929年法国蚕病学家巴约(Paillot)曾指出病毒也可引起蚕的软化病:1934年石森直人(Ishimori Naoto)发现了仅寄生于中肠上皮细胞的家蚕质型多角体病毒;1959年我国和日本科学工作者分别证实了法国学者巴约的推测,发现了一种空头性软化病的病原是病毒,该病毒不产生多角体,被称为传染性软化病病毒;1967年日本又在空头症状的软化病蚕中发现了另一种病毒,因被感染的组织细胞核
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