19. Robert Koch
Robert Koch (Heinrich Hermann Robert Koch,1843–1910)生於德國中部山地的鎮Clausthal。礦業工程師之子,五歲時就從報紙學會看書! 1862年到Göttingen 大學學醫。當時的解剖學教授就是Jacob Henle [Friedrich Gustav Jakob Henle
當時該地畜養的羊隻流行炭疽病(anthrax)。在1950年德國醫師Casimir Devaine(1812-1882)及法國皮膚科醫師Pierre François Olive Rayer (1793 - 1867)在生病的牛血液中發現絲狀細菌。1855年,Aloys Pollender(1800-1879,德國醫師)再從病死動物的血液發現絲狀的東西,他們都認為這就是anthrax致病菌。
Koch希望能夠予於明確的證明。他當時在Wollstein的實驗室,就是他們夫妻四房的房屋,顯微鏡是妻子替他買、其他器具是他自己購置的。沒有圖書館,也沒有其他研究工具。他用自製的木刺,沾炭疽病病死動物的脾臟,種入小老鼠,結果小老鼠都病死;用無病動物的脾臟接種的小老鼠並沒死亡。這證明了炭疽病可以用生病動物的血液傳染。他又想證明以前沒有在動物身上致病的細菌是否也可以致病。他先用牛眼球內的液體(aqueous humor)培養出純的anthrax病原菌(1876),他仔細觀察、繪圖、照相,發現培養環境惡劣時,尤其是缺氧時,此細菌可以產生孢子,孢子可以再產生細菌。細菌本身無法生存很久,但孢子則可以在土壤內生存很久[長達數十年以上,是非流行時牛羊無端發生炭疽病的原因。台灣北投有一匹無法站立、整天臥在地面上的病馬於1999年出現炭疽病,有可能是吸入土壤中長期存在的孢子而致病的,之前二十多年台灣未見過此病。]。他培養細菌數代,然後再接種動物,證明這些細菌仍然可以致病。
1876年四月,Koch帶了這些數據往見在Breslau大學的Ferdinand Cohn,Cohn邀請病理解剖學教授Julius Cohnheim(1839-1884, experimental pathologist,註一)討論,開會三天之後Cohn及Cohnheim接受這些結果,同年發表在Cohn的植物生理學期刊。Koch也即刻成名。Koch繼續在Wollstein工作四年,他改善固定、染色、攝影細菌的方法。
[註一: Julius Cohnheim(1839 -1884)是德國猶太病理學家,生於德國北方的鎮 Demmin。小時父親得逃亡到奧國,生活困苦,由母親照顧他,他又得養活家。十七歲進入柏林大學學醫,1861年取得學位。短暫開業、參軍(和荷蘭戰爭),之後1864回到柏林大學做Virchow之學生,到1868為止。以後到Breslau大學,Leipzig大學。他發表: “pus = 膿就是白血球發炎滲透出組織外而成”,轟動一時,是研究發炎=inflammation的先驅。他研究病態時的循環及血管栓塞,也是首做病理切片的冰凍frozen section者。]
1880年Koch成為柏林Imperial Health Bureau(帝國衛生局,Reichs-Gesundheitsamt)的一員,他才開始有實驗室,實驗室同伴有Loeffler [Friedrich August Johannes Löffler (1852–1915);Klebs-Loeffler bacilli---Corynebacterium diphtheriae,又和Wilhelm Schütz共同發現馬、騾、驢的 galnders病原—Burkholderia mallei;又和Frosch發現口蹄疫病毒]、Gaffky [Georg Theodor August Gaffky (1850 – 1918);分離Gaffky-Eberth bacillus =Salmonella typhi]等人。他繼續改善細菌培養的技術。他在特殊平面的皿,是同事R.J. Petrie 發明的 [1887年]。他在這Petri dish內導入加熱溶解的agar,冷卻成為固體後,在其表面培養細菌。如此他可以很清楚的看出細菌株。將混雜的細菌用細棒在固體agar上打散開來培養,再重複地打散,就可以很簡單地培養出純種的細菌。同時他訂定要指稱某細菌為一感染症的致病菌時的必要條件,稱為Koch’s postulates(“Koch的基本條件”),如下:
i. 該細菌要能夠從所有患該疾病的案例分離出來。(found in all cases of the disease examined)
ii. 分離出來的病原菌藥能夠在實驗室維持純培養。(prepared and maintained in a pure culture)
iii. 培養的純細菌,在數代繁殖後,仍能引起原來的疾病。(capable of producing the original infection, even after several generations in culture)
iv. 從在接種生病的動物可以分離出來。(retrievable from an inoculated animal and cultured again.)
十九世紀中期開始,以後幾十年是新的科學--細菌學黃金時代。他的學生同事們發現了:
l 白喉菌(Corynebacterium diphtheriae; Löffler),
l 沙門菌(Salmonella typhi,Gaffky),
l 肺炎球菌(Pneumococcus,1926改稱Diplococcus pneumoniae,1974年再改稱為Streptococcus pneumoniae。首先由 Louis Pasteur於1881從狂犬病患唾液中分離。George Miller Sternberg (1838-1915)也同時發現。1886年Albert Frankel確定它是致肺炎的細菌。又稱Fraenkel-Weichselbaum diplococcus)
l 淋菌(Neisseria gonorrhoeae,Albert Neisser於1879發現,又稱gonococcus,要用Thayer-Martin agar ---含有Vancomycin, Colistin, Nystatin, 及 SXT的agar plate),
l 腦膜炎雙球菌(miningococcus,Neisseria Meningitides,1884年義大利病理學家Marchiafava and Celli發現腦脊髓液=CSF=cerebrospinal fluid中白血球內有此菌。1887年Anton Weichselbaum (1845-1920看到腦膜炎病患CSF中白血球有此菌稱為 Neisseria intracellularis)、
l 癩病菌(Mycobacterium leprae;1873,Armauer Hansen)、
l 鼠疫菌(Yersinia pestis; Yersin and Kitasato),
l 破傷風菌(Clostridium tetani;1889, Kitasato),等等!
到十八世紀、十九世紀末結核病流行達到高潮。Koch到達柏林後兩年就發現了結核菌(tubercle bacilli),以及將其培養呈純種細菌的方法。他特別執著於結核菌的工作;其他細菌的研究,他都可以讓其他工作人員、學生負責,但結核菌的研究他一定要自己做。1982年他就發表了經典的文章,也因此獲得Nobel Prize [上圖:和妻子領諾貝爾獎時]。十九世紀歐洲病人死亡的七分之ㄧ是因為結核病!!
1881年他還主張用熱消毒外科用器具。
結核病研究未了,他就被派率領德國霍亂調查團遣往埃及調查霍亂。他發現並分離出純種的霍亂菌Vibrio cholera(1883),帶回德國 [此菌已經在1854年就被義大利解剖學家Filippo Pacini in 1854,但因義大利的miasma學說勢力強大,掩埋了這次發現,Koch也不知道以前有此發現。1965年此細菌正式命名為Vibrio cholerae Pacini]。他也到印度調查霍亂。根據他所學到Cholera vibrio的習性,1893年他建議嚴格管制水源的乾淨及其他控制霍亂的方法。他也因而得到德國政府一萬馬克獎金。
以後各種榮譽接踵而來。1885年他升任為柏林大學公共衛生學教授,兼新建公共衛生學院院長。再五年,升任Generalarzt (General Surgeon), Class I 以及Freeman of the City等榮譽位。1891年他成為新建感染症學院(Prussian Institute of Infectious Diseases,以後改稱為Robert Koch Institute)院長,其成員包括: Paul Ehrlich、von Behring、日本人Kitasato(北里)。
這時他又專注結核病的研究,從結核菌培養液製造出tuberculin,以為可以用來治療結核病。不過他先做出來的old tuberculin效果令人非常失望,對tuberculin的批評更演進為對Koch的責罵! [看來偉人在生前不一定都會被人尊重!] 1896新製出來的new tuberculin的治療效果也不佳,但還可以用來診斷。
此時他的同事(von Behring、Ehrlich、Kitasato等)也有很大進展,製出白喉的疫苗。1896到1898年間,他到南非研究牛瘟(Rinderpest,病毒引起的牛類疾病,發燒、口內潰瘍、瀉痢、淋巴潰瘍,高死亡率),雖然未能分離出病原,但他用病牛膽汁注射到健康牛隻,可以控制傳染。又到印度、非洲,研究malaria(瘧疾)、black water fever(惡性瘧引起血尿,尿會呈暗色), 牛馬的surra(Trypanosoma evansi原生蟲引起的發燒性疾病,終會死亡)。隨後他又到義大利及熱帶,確認Sir Ronald Ross [註二]在瘧疾研究的結果,再進一步做不同瘧疾原虫種類的研究,用quinine (奎寧、金雞納鹼)治療的方法。這時,他已經發覺人的結核菌和牛的結核菌不同,可是1901年在國際會議呈現這結論,卻仍引起很大的爭執。1900-1902年間曾被邀到Veliki Brijun Island [註三],根絕了malaria在該島的流行。他對typhus (傷寒)也有研究,發現人和人之間的傳染,比飲用水引起的傳染更常見,而導致新的控制傷寒的步驟。1904他又被派遣去德屬東非,研究牛羊的發燒,發現致病的Babesia、Trypanosoma、tick-born spirocheatosis(壁蝨攜帶的螺旋菌病)等種類。
[註二: Sir Ronald Ross, KCB: 1857 – 1932, 英國醫師,母親為印度人,英國的印度軍隊General Sir Campbell Claye Grant Ross長子,自小在英國,1875年在St. Bartholomew Hospital受醫學教育,1980考取執照,到Madras印度軍醫團服務。他發現管制蚊子和水的接觸,就可控制瘧疾;發現蚊子種類中,Anopheles才可能傳播瘧疾;他用一位染瘧疾的病人Hussein Khan,讓蚊子叮咬,看到蚊子有了瘧疾原虫;以後用有瘧疾的鳥,發現「瘧疾原蟲會在蚊子的唾液腺內,叮咬時傳染給人」這整個瘧疾原虫生活史= Plasmodium life cycle。1902年他因此受頒Nobel Prize。他又到西非、希臘、Mauritius、Cyprus、等等地區研究瘧疾的流行病學;他的貢獻不僅於此,又設定其流行的mathematical model=數學模式。1923年他的自傳還受獎。因為他的衝勁及獨特研究方式,他受不少人的反感,但也接受了很多榮譽。印度大都市Hyderabad建立Sir Ronal Ross Institute of Tropical Medicine。他的助手Kishori Mohan Bandyopadhyay也受頒英國國王金獎章。Sir Ross以後被選為Fellow of the Royal College of Surgeons=FRCS 以及Fellow of the Royal Society=FRS。1902年被任命為Companion of the Most Honourable Order of Bath by King Edward VII,1911年升為Knight Commander of the Order of Bath=KCB。]
到1913年Kupelweiser已經在島上建立十八家旅館、室內游泳池、賭場、運動設施、歐洲最大的高爾夫球場、碼頭、高級引擎交通船、郵局、電話、五十公里長的交通路線等等。這島嶼設施也成為歐洲貴族富翁名士的休旅勝地。可是1914-1918第一次世界大戰,兩千義大利兵佔據,又有多處休旅中心的競爭,加上1929年經濟大蕭條,Paul Kupelweiser之子Karl自殺。1936年Kupelweiser的事業宣告破產,轉由義大利經濟部管轄。第二次大戰,島內建築遭轟炸破壞。戰後則由南斯拉夫獨宰者Josip Tito開發佔為自己的夏宮,招待外國元首及名人,著名明星Elizabeth Taylor、Richard Burton、Sophia Loren、Carlo Ponti、Gina Lollobrigida等人都來過此地。該島又引進各國奇珍異獸,1983年成為匈牙利的國家公園,是到Croatia旅遊時的觀光地。]
Koch於1866年和Emmy Fraats結婚,生一女Gertrud,1893年再和Edwig Freiberg結婚。他獲得的榮譽無數。1905年獲得諾貝爾獎。六十六歲時死於心臟病。2005年德國發行有Koch半身像的郵票;柏林有他的雕像 [左圖];月球有一火山口命名為Koch。
註四: 結核菌醫學知識簡介:
Mycobacterium tuberculosis (結核菌;TB菌;結核性分支桿菌;耐酸性桿菌; acid-fast bacillus;AFB) &a