百年中学生物学教材中免疫学内容的变迁及启示*(1)

2018-05-22 03:07人民教育出版社课程教材研究所北京100081
生物学通报 2018年6期
关键词:卫生学免疫学教科书

卢 媛 (人民教育出版社课程教材研究所 北京 100081)

免疫学是生命科学和医学中最基础、前沿和支柱性的学科之一。免疫学的发展与应用取得了辉煌成就,为人类健康作出了巨大贡献。研究百年中学生物学教材中免疫学的呈现及演变过程,可清晰展现免疫学在中国的发展轨迹与应用历史,不仅反映科学的发展与进步,亦体现了教材的与时俱进。

1 免疫学的发展历程

免疫学有着悠久的历史,我国很早就有了对传染病和免疫的记载,“免疫”一词沿用至今。“免疫”即“免除疫病”,也就是免除传染病的侵袭。我国古代人民在与传染病的长期斗争中,不断总结实践经验,发展出了早期朴素的“以毒攻毒”的免疫学思想和智慧。公元10 世纪,我国民间开创了用人痘接种术预防天花的先河,这是用免疫学方法预防传染病的伟大实践,对1796年英国医师詹纳发明牛痘疫苗有着重要的启示作用[1]。从人痘接种预防天花后大约1 000 多年的时间,免疫学的发展经历了经验免疫学、经典免疫学、近代免疫学和现代免疫学4 个时期(图1)。直至20 世纪60年代,由于胸腺免疫功能的发现,淋巴细胞免疫功能的确认,以及抗体分子结构与功能关系的研究进展,人们才从器官、细胞和分子水平上揭示了机体存在十分重要的防卫系统——免疫系统[2]。自此,免疫学开始成为一门独立的学科。免疫学与人类的健康和生老病死密不可分,几乎所有疾病都与免疫学有着千丝万缕的联系,在人类与疾病抗争的过程中,无不闪现着免疫学的身影。自1901年贝林因发现抗毒素而获得首届诺贝尔生理学或医学奖以来,100 多年中诺贝尔奖有18 次授予了免疫学家,可见免疫学在生命科学和医学中的重要地位及作用。

2 免疫学在百年中学生物学教材中的呈现脉络

中学生理卫生教材是中学生物学教材的重要组成部分,主要包括解剖学、生理学、卫生学等内容,免疫学亦是教材的基本内容之一。17 世纪生理学正式从解剖学中分离出来,19 世纪中期近代公共卫生学在西学东渐时与西医一起传入中国,20 世纪初近代解剖学已经相当完备。而免疫学起源于微生物学,此时刚从微生物学中独立出来,并开始迅速发展。免疫学100 多年的发展历程,决定了其成为百年中学生理卫生教材中内容变迁最大的一部分。

本文研究了人民教育出版社馆藏的48 套中学生物学教材,其中44 套教材中可见免疫学内容,且一般均严格遵循课程标准(教学大纲),依据其规定和要求选择与组织内容,设计呈现和表达方式。本文采用历史发展的视角与免疫学发展的视角,运用文本分析法,系统梳理了上述教材,将百年中学生物学教材按照课程标准(教学大纲)大致划分为以下若干阶段,分别进行总结。

2.1 经验免疫学早期的粗浅认识,逐渐有了免疫学概念(1902—1930年) 这一时期于1902、1904、1912、1913、1923、1929年先后颁布了课程文件[3],但不论是章程、规则、标准或纲要中都未见 “免疫”一词,知识比较零散,免疫学内容安排相对自由,常见于“疾病之预防”“疾病及治疗”或“传染病的预防”中,少数则分散于“循环系统:血液”中。目前关于免疫学最早的记载见于 《中学生理教科书》(1902年):“近日世界学术日进,其病原既明,因其未发而预防之者,其数甚多。如种痘法自发明以来,天然痘竟至绝迹,即不然,亦大杀其蔓延之势。”[4]

《中学生理卫生教科书》(1906年)中则首次出现了“免疫”“免疫质”“血清疗法”等免疫学名词:“三、行免疫法。(例如种痘法)是乃预防癞病、肺痨(肺结核)、肺炎、天行时症、鼠疫(黑死病)、肠窒扶斯(伤寒)、白喉、红痧(猩红热)、麻疹、天然痘、霍乱、赤痢等之最良法也。”“例如今有患白喉之人,其寄生于咽喉黏膜之一种病菌,次第增殖,而败坏其组织,遂酿成该病特有之毒质。”“虽然,此时患者若身体强壮而能抵抗病势,则于体内发生一种之物质,以抵拒毒质。扑灭病菌,而次第痊愈。此物质有时永留于体内,其人即永不再罹此疾,故特称为免疫质。又因此理而创获免疫之良法,即以诸种病菌移植于他动物(例如马牛),使于其体内,生成消灭毒质之物质,以其血液制为血清,注射于该病之患者,则患者可克胜病毒而免于死,所谓血清疗法是也。”[5]上述可以看作疫苗、病原体、抗毒素、抗体、人工免疫等免疫学概念最早的描述。

这一时期教材中免疫学的篇幅参差不齐,叙述详略不同,但内容基本一致。例如,《现代初中教科书生理卫生学》(1923年)中首次对抗体作出了定义:“此外血液中也还有各种无形的成分,可以抵抗病原微生物或异种的细胞,也有可以消灭病菌的毒素的,总称为抗体;其中抵抗毒素的,特称抗毒素。这些特殊的成分,一部分是血中原有的,还有一部分是遇必要时所新生的,在免疫学上都很重要。”[6]《新中华生理卫生(语体)》(1930年)则进一步区分了先天性免疫和后天性免疫:“凡动物都有先天性免疫,但力量不强,可是一度染疫之后,就会发生杀菌素或抗毒素而成免疫体,叫做后天性免疫。”[7]

2.2 经典免疫学脱胎于微生物学,强调免疫对预防传染病的重要性(1933—1949年) 这一时期于1932、1936、1941、1948年先后颁布了课程标准[3],1932年《初级中学卫生课程标准》规定讲授“病原之发明,细菌、免疫、及消毒,医学及公共卫生发达史,传染病之预防”。自《复兴初级中学教科书卫生学》(1933年)开始,半数以上教材以詹纳创立牛痘接种法的历史为例,强调了预防接种在传染病预防中的作用,还介绍了巴斯德、科赫、贝林等科学家的重大发明和对免疫学作出的突出贡献,渗透了科学史的教育。《复兴高级中学教科书卫生学》(1934年)则依据1932年《高级中学卫生课程标准》,介绍了微生物学的起源、琴纳氏和牛痘、微生物学的疗法等。

自《初中卫生》(1934年)开始,将免疫在“微生物”或“细菌、免疫和消毒”一章中设为一节,介绍了免疫的意义、免疫的范围和免疫的要素等,篇幅呈爆发式增长,出现了大量免疫学概念(图2)。

自该书开始还进一步明确了抗体的种类和特点:“凡具有免疫性的人体或动物,其血清内均有特异的成分可以证明。此等成分,或可抗细菌所产的毒素为无毒(称抵抗素),或可以溶杀细菌(称溶血素),或可促进白血球的食菌作用(如调理素),或可使细菌互相凝集(称凝集素),或与细菌蛋白发生各种特异的反应(如沉降反应、补体结合反应、过敏反应等)。这些统称为抗体或免疫体。抗体或免疫体的作用,范围甚狭小。作用于甲者,不能作用于乙,特异性颇为著名。”[8]

1936年《初级中学生理卫生课程标准》规定讲授“免疫之意义、病原概论”,自《建国教科书初级中学生理卫生学》(1936年)开始,免疫学成为专门的一章,内容和篇幅都有所增长,对免疫学原理和应用的介绍更为详实具体。例如,《初中新生理卫生》(1936年)中首次出现了“免疫原”一词:“细菌毒素和其他动物的血清等,总称之为免疫原”[9],可以看作抗原概念最早的描述。这一时期教材中还详细介绍了各种急性传染病的预防接种方法,例如注射伤寒疫苗、霍乱疫苗、牛痘疫苗、鼠疫疫苗、脑膜炎疫苗、狂犬病疫苗、白喉血清、猩红热血清、痢疾血清、破伤风血清、流行性脑脊髓膜炎血清等。但《新中国教科书初级中学生理卫生学》(1944年)中只介绍了“急性传染病的预防及管理” ,而不明缘由地缺失了免疫章节。

2.3 近代免疫学向纵深发展,概念逐渐清晰、具体和扩大(1950—1983年) 这一时期于1951、1952、1954、1956、1963、1978、1980、1986年先后颁布了教学大纲(课程标准)[3],规定讲授“血液的保护作用和免疫性”“常见传染病的预防”,教材中免疫学不再独立成节,而见于“血液循环”或“传染病”章节中。内容和篇幅与前一阶段教材类似,但结构略有调整,例如不再区分先天免疫与后天免疫,而概括为自然免疫(先天免疫与病后免疫)和人工免疫。个别教材中免疫学内容很简短甚至缺失,例如《初级中学课本卫生常识》(1954年)只介绍了传染病的预防注射,《初级中学课本生理卫生》(1961年)只介绍了抗体和免疫,《初级中学课本生理卫生》(1964年)只介绍了自然免疫和人工免疫。少数教材中保留了牛痘接种法的历史和巴斯德等科学家的发明和贡献。

《初级中学生理卫生课本(修订本)》(1950年)中首次提出了 “身体的两道防线”:“但人体有两道防线,足以防御病菌的侵犯。皮肤是我们的第一道防线”,“如果不幸病菌进去了,在血液里面发生战斗,这是第二道防线。”[10]《初级中学课本生理卫生学》(1952年)中首次明确了抗体的性质:“抗体是体内组织产生的一种蛋白质,能够消灭微生物或毒素。专门中和毒素的抗体又叫做抗毒素。”[11]

《全日制十年制学校初中课本(试用本)生理卫生》(1978年)中增加了“免疫学的进展”:“免疫学是研究免疫反应(人体对抗原物质的反应)规律的科学。近20年来,免疫学有很大的进展,它已发展成为与医学各科都有关系的一门学科。例如器官和组织的移植能否成活,甚至肿瘤的发生与发展,都与免疫反应有关。人体对肿瘤细胞的免疫反应,主要是通过细胞免疫,即在抗原作用下,人体内出现免疫淋巴细胞,能释放淋巴毒素等来破坏相应的肿瘤细胞,从而抑制肿瘤的生长。”[12]不仅首次提出了 “细胞免疫”,还对抗原作出了定义:“凡能刺激人体产生抗体的物质叫做抗原”。

《初级中学课本(试用本)生理卫生》(1983年)中首次提出了“非特异性免疫”和“特异性免疫”:“免疫可分为非特异性免疫和特异性免疫两类。人体具有一些保护性功能,如皮肤的屏障作用,吞噬细胞的吞噬作用,泪液、唾液中所含大量溶菌酶的杀菌作用等等,它们是对防御一切病原体都起作用,而不是专门对某一种病原体才起作用,所以把这类免疫叫做非特异性免疫。另一类免疫通常只能对某一特定的病原体或异物起作用,具有特异性,所以把这类免疫叫做特异性免疫。”[13]同时还在“免疫研究的进展”中扩大了免疫的现代概念:“免疫是人体的一种生理功能;人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分,从而破坏和排斥进入体内的抗原物质,如病原体、异体组织等或人体本身所产生的老死和受损细胞、肿瘤细胞等。这个免疫概念把抗感染免疫、移植免疫、肿瘤免疫等等都包括了进去。”

2.4 现代免疫学以免疫反应为核心,深入到细胞和分子机制(1990—2013年) 这一时期于1988、1990、1992、1996、2000、2001、2003、2011年 先 后 颁布了生物学教学大纲(课程标准)[3],生理卫生教材从此退出了历史,免疫学成为生物学的教学内容,在教材中再次成为独立的章节,内容更为详尽深入,篇幅亦有所增长。《义务教育三年制初级中学教科书(实验本)生物:第二册》(1990年)首次介绍了人体的三道防线、免疫反应、免疫的功能等,在“小资料”中介绍了过敏反应、免疫缺陷病及计划免疫,在“课外读”中还介绍了“人痘”和“牛痘”以及艾滋病,教材中免疫学的结构可概括为图3。

此后,《义务教育课程标准实验教科书生物学》(2002年) 和 《义务教育课程标准教科书生物学》(2013年)均以该书为蓝本进行改编和修订,进一步修正完善了具体细节,补充更新了器官移植等内容。

《全日制普通高级中学教科书(试验本)生物(选修)》(1998年)在“人体生命活动的调节和免疫”一章中将免疫设为一节,除介绍人体的三道防线外,还首次提出了“免疫系统”的概念:“骨髓、胸腺、脾、淋巴结等免疫器官,淋巴细胞和吞噬细胞等免疫细胞,以及体液中的各种抗体和淋巴因子等,共同组成了人体的免疫系统,这是构成特异性免疫的物质基础。”[14]同时重点介绍了特异性免疫(体液免疫和细胞免疫)的基本过程(图4),以及免疫失调引起的疾病 (过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病),免疫学在免疫预防、免疫治疗和器官移植3 个方面的应用等。

《普通高中课程标准实验教科书生物必修3稳态与环境》(2004年)在“动物和人体生命活动的调节”一章“免疫调节”一节中,介绍了免疫系统的组成(图5)、免疫系统的防卫、监控和清除功能,以及免疫失调引起的疾病(艾滋病、自身免疫病、过敏反应)、免疫学的应用(疫苗、疾病检测、器官移植)等,侧重于免疫调节在维持机体稳态中的作用,教材中免疫学的结构可概括为图6。

(待续)

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