如果你在生活或工作中需要经常跟动物打交道，在与动物互动过程中或者处置动物时不小心受伤了，比如被动物咬伤或者不小心被注射针扎伤，你身边有经验的人或医生往往会劝说你打一针破伤风针，但可能我们中大多数人不知道究竟为何要打这一针。

1、破伤风感染及其严重性

破伤风是由厌氧的破伤风梭菌感染引发的。破伤风梭菌（主要是其孢子）一旦进入身体的受伤部位，在厌氧的条件下很快便会复苏并繁殖出大量的破伤风梭菌。这种厌氧菌会产生一种强大的神经毒素，能够阻断神经传递，导致肌肉不受调控地收缩，进而使机体呈强直性痉挛和抽搐，最终会使患者因窒息或呼吸衰竭而死亡。

破伤风梭菌和它的孢子广泛存在于与我们工作和生活密切相关的土壤、灰尘及动物和人类的粪便中，因此极易通过刺穿伤、撕裂伤、皮肤破损、感染的注射器接种或昆虫叮咬进入体内。正是由于感染源在环境中广泛分布，加之部分伤者存在个别小伤微不足道的心理而被忽视，最后导致破伤风感染的发生。

破伤风感染的致死率极高，不治疗的死亡率几乎是百分之百。在抗生素被发现和疫苗被广泛应用前，破伤风与结核和白喉一样，曾是人类健康和生命的最大威胁之一。如今在使用含破伤风类毒素的疫苗大规模免疫接种基础上，破伤风感染已经逐年减少，并主要集中在不洁分娩的母婴中。根据世界卫生组织的统计，2018年有2.5万名新生儿死于破伤风，这一数据相较于1988年的83万人，已经减少了近97%。

2、早期发现

本号前文《豚鼠—早期感染实验的明星动物》一文中介绍了德国科学家埃米尔·阿道夫·冯·贝林（Emil Adolf von Behring）因建立了针对白喉的血清疗法而获得了1901年的第一届诺贝尔生理或医学奖。其实针对破伤风毒素的血清疗法建立的时间比针对白喉的还要早。

1889年日本细菌学家北里柴三郎成功获得破伤风梭菌纯培养物，并证明其是导致破伤风的病原体。1890年，北里柴三郎和冯·贝林合作发表了通过动物血清转移破伤风毒素和白喉毒素免疫力的研究结果，开启了血清疗法的时代。然而，与白喉抗血清相反，破伤风抗血清在用于治疗目的时相对无效。其原因如前所述，破伤风孢子往往是通过一些容易被忽略的小伤、皮肤破损甚至是蚊虫叮咬而进入人体内引发感染的。感染早期通常没有明显症状，而当感染者显示出症状时，毒素早已经血液循环到达了中枢神经系统，此刻即便使用抗破伤风血清也为时已晚。加之当时白喉感染的范围和人数要远超破伤风感染，也更加引人注目。冯·贝林正是由于在白喉血清疗法推广中作出了重要贡献而独享了首届诺贝尔奖。正当科学界几乎要放弃使用血清疗法治疗破伤风感染时，来自法国巴斯德研究所的兽医和微生物学家埃德蒙·诺卡德却利用这个方法成功治愈了感染破伤风梭菌的马。

3、大显神威

马匹在当时具有极其重要的经济和战略意义。它们不仅作为人类耕作和运输等生产活动重要的畜力而被大量饲养，战马也是当时重要的战略资源。由于厌氧的破伤风梭菌会在马粪中大量繁殖，马匹常常会因为蒺藜刺伤等轻伤或常规绝育而感染。与此同时，相较包括人类在内的其它哺乳动物，马还是对破伤风毒素最敏感的物种。即便在感染早期，也会显现出一些症状，这就给了使用抗破伤风毒素血清对其进行有效治疗的机会。通过对马匹的成功治疗，也让科学界发现在潜在的破伤风梭菌感染患者中使用抗毒素血清进行预防性接种的价值。这一预防性接种理念很快在第一次世界大战中得到了实施，并在挽救了大量伤兵的生命后获得了证实。

1914到1918年的第一次世界大战，是人类战争史上最为残酷和致命的战争之一。这次战争造成数千万军民受伤和约2000万士兵死亡。在子弹和炸弹之外，伤口感染在各种死亡原因中排名第一，而导致死亡的主要感染便是气性坏疽和破伤风。火炮和机关枪等热兵器被大量投入到战场，使得士兵特别容易受伤，而由于战场环境中破伤风孢子无处不在，破伤风感染也成为了家常便饭。

战争初期，在没有使用破伤风毒素抗血清时，受伤士兵的破伤风感染率非常高。如1914年8月至10月期间，德国第15军到军医院记录的伤兵破伤风感染率高达6.3%，在英国军队中，受伤士兵中的破伤风发病率也有3.2%。1914年西线战场上感染破伤风的德国伤员的死亡率从75% 到100%不等。同样，战争第一年，在海外受伤的英国士兵感染破伤风后死亡率也高达78.2%。其后，交战双方都进行了针对受伤士兵的破伤风毒素抗血清预防性接种，从而令冲突双方的破伤风发病率急剧下降。保守估计，通过抗破伤风毒素抗血清的预防接种挽救了数十万伤员的生命。

与此同时，为了满足破伤风毒素抗血清生产需求，大量马匹被接种破伤风培养物肉汤（含有破伤风毒素）用来生产抗毒素血清。而战后，抗破伤风毒素血清接种也成为军马和农业用马受伤后的常规处置措施，极大地减少了伤马因感染破伤风而死亡的比例。因此，在血清疗法的临床应用中，马不仅仅是破伤风毒素抗血清的生产者，也是受益者。这是动物实验同时让人类和动物受益的又一经典案例。

参考文献

1.Falaju, B. N. a. J. Nigeria records 7,200 cases of diphtheria, 453 deaths. The Guardian (30 September 2023).

2.Kaufmann, S. H. Remembering Emil von Behring: from Tetanus Treatment to Antibody Cooperation with Phagocytes. mBio 8, doi:10.1128/mBio.00117-17 (2017).

3.Toop, C. R. Tetanus in farm animals. Journal of the Department of Agriculture Western Australia, Series 4: Vol. 1: No. 4, Article 14., 347-351 (1960).

4.Wever, P. C. & van Bergen, L. Prevention of tetanus during the First World War. Med Humanit 38, 78-82, doi:10.1136/medhum-2011-010157 (2012).

5.Aubert, N. et al. History, extensive characterization and challenge of anti-tetanus serum from World War I: exciting remnants and deceived hopes: Centenarian IgGs lost their neutralization capacity. Immunol Res 68, 7-12, doi:10.1007/s12026-020-09121-z (2020).