谈病毒性传染病流行的季节性

人们普遍认为这次疫情可能要到夏天才能彻底离去,这个说法包含的季节性因素可能并不是病毒远离的唯一因素,本文从不同季节个体免疫系统状态讨论了传染病的季节性特点。

2019年12月在英国萨里大学的临床研究中心内,六对男女志愿者用鼻咽拭子检测了16种不同的呼吸道病毒后,走进一个灯光昏暗的房间,在接下来的 24小时里保持半卧位,护士将对他们的血液、粪便和尿液进行取样。这是哥伦比亚大学传染病生态学家Micaela Martinez领导的研究,该研究致力于解释2500年前希波克拉底和修昔底德发现的现象:传染病的流行具有季节性。 进行疾病季节性研究可以为疾病监测、预测和疫苗接种安排提供指南。流行病学家Scott Dowell说:“如果我们知道流感为什么会在夏季减少,那将比现有的任何流感疫苗都有效。”

哥伦比亚大学Micaela Martinez在2018年发表的一篇论文显示,至少有68种传染病是季节性的。但是它们并不同步,并且季节性因位置而异。
在雨季里,传播疾病的昆虫繁殖迅速是理解疾病季节性变化的最简单方式,如非洲昏睡病,登革热和河盲症。对于其他的大多数感染,宾夕法尼亚大学佩尔曼医学院的名誉病毒学家Neal Nathanson说:“真正令人惊奇的是,你可以在同一地点的同一环境中发现一种病毒,几乎在一年中的每个月都达到高峰,人类活动并不影响病毒的季节性行为。” Nathanson猜测说,对于病毒来说,在人体外的生存能力更为重要。一些病毒的遗传物质不仅在衣壳蛋白中,而且在脂类构成的包膜中。带有包膜的病毒更脆弱,更容易受到不利条件,比如夏季炎热和干燥的影响。 2018年发表在Scientific Reports上的一项研究支持上述观点。爱丁堡大学的病毒学家Sandeep Ramalingam团队发现包膜病毒有非常明确的季节性,除此之外,他们还研究了病毒丰度与每日天气变化之间的关系,并发现当湿度急剧变化时,脂质膜会变得更脆弱。 呼吸道合胞病毒和人类偏肺病毒都有包膜,像流感一样,在冬季达到高峰。缺乏包膜的鼻病毒是引起普通感冒的主要原因,对冬季并无偏好性。研究发现,在一年中84.7%的日子里,鼻病毒都存在于呼吸道中,并且显示,当学生们回到学校后,鼻病毒达到高峰。 哥伦比亚大学的气候地球物理学家Jeffrey Shaman认为,影响病毒因素中最重要的是绝对湿度,即空气中的总水汽量,而不是相对湿度。

Shaman和哈佛公共卫生学院的流行病学家Marc Lipsitch在2010年发表在PLOS Biology上的一篇论文中表示,冬季绝对湿度急剧下降,冷空气中的水汽含量较低,比相对湿度或温度更好地解释了美国流感流行的原因。 然而,为什么较低的绝对湿度可能有利于某些病毒感染,目前尚不清楚。Shaman说,渗透压、蒸发速率和pH值变化等因素都可能影响病毒的包膜活力。 再看这次的新冠肺炎,当绝对湿度和相对湿度上升时,有包膜的SARS-CoV-2在春季和夏季是否会变得脆弱?但SARS和中东呼吸综合征(MERS)并没有显示具有季节性。SARS于2002年底出现,2003年夏天通过卫生防控后消失。MERS从骆驼身上转移到人类身上,并在医院里引起了流行,但未像COVID-19这样广泛传播。这两种病毒的传播时间都不够长,传播范围也不够广,没有出现季节性循环。 导致感冒和呼吸道疾病的其他四种人类冠状病毒或许更能揭示原因。爱丁堡大学的分子生物学家Kate Templeton对2006年至2009年间采集的11661份呼吸系统样本进行了分析,结果表示其中三种病毒“具有明显的冬季季节性”,夏季几乎没有检测到。这三种病毒的行为基本上与流感相似。 但这仍无法预测此次COVID-19的行为。新加坡已有超过175例病例,这表明病毒能在温暖潮湿的气候中传播。本周在预印本网站上发表的两篇新论文得出了相反的结论:其中一个研究了中国19个省份的新冠肺炎的传播情况,无论是寒冷干燥地区还是热带地区都有持续的传播;第二篇论文的结论是,持续传播似乎只发生温度介于5°C到11°C之间,相对湿度在47%到70%之间的地区。 总而言之,环境因素和人体免疫系统之间会达到平衡。对于COVID-19来说,Martinez表示:“尽管疫情可能会随季节性变化,但如果有足够多的易感人群,疫情也会持续很长一段时间。” 与前述许多研究集中在病原体与环境和人类行为之间的关系上,比如湿度、温度、人与人之间的距离、饮食或维生素D水平的影响不同的是,Micaela Martinez在萨里大学的研究假设是:由于身体在不同季节接受的光照程度不同,人类的免疫系统可能随季节性变化,从而对不同感染的抵抗力不同。 参与研究的志愿者们分别在春分、夏至、秋分和冬至回到研究中心,因此研究人员可以评估一天中和不同季节之间志愿者免疫系统和生理学等相关变化。通过检测免疫系统中不同细胞占比,血液中的代谢物和细胞因子水平、粪便微生物群和激素水平,Micaela Martinez的团队希望发现,季节可能会“重组”免疫系统,使某些特定类型的细胞更多或更少,从而影响免疫系统对病原体的敏感性。 对动物的研究支持免疫系统随季节变化的观点。格罗宁根大学的鸟类学家BarbaraHall团队研究了欧洲的一种鸟类-Stonechats,一年内采集了多份血液样本,发现夏季Stonechats的免疫系统增强了,但在秋天迁徙的时候,免疫系统减弱,可能是因为迁徙消耗了大量的能量。 褪黑素也可能是季节性变化的主要驱动因子。西弗吉尼亚大学内分泌学专家RandyNelson说,当夜晚变长时,会释放更多的褪黑素,细胞由此会感知到冬季的到来。在对西伯利亚一种白天活动的仓鼠研究中,Nelson团队已证明施用褪黑素或改变光模式可以改变免疫反应高达40%。 人类的免疫系统似乎也存在昼夜节律。伯明翰大学的研究人员在276名成人身上进行了一项疫苗试验,随机分配一半人在早上接种流感疫苗,另一半人在下午接种。结果显示早起组对疫苗中三种流感病毒株中的两种有更高的抗体反应。 人类免疫相关基因的作用也有季节性变化的证据。在对来自欧洲、美国、冈比亚和澳大利亚10000多人的血液和组织样本大规模分析中,剑桥大学的研究人员发现了约4000个与免疫功能相关的基因,这些基因具有“季节性表达”,在整个基因组中,近四分之一的基因在白细胞中的表达随季节变化。 不过Micaela Martinez在萨里临床研究中心的早期分析结果中并没有揭示出季节性影响,而是发现,在免疫记忆和反应中起核心作用的特定白细胞亚群在一天中的某些时候会升高。Martinez分析说,人造光可能会破坏已经进化的昼夜节律,对疾病易感性可能有影响。 然而季节性变化如何影响人体免疫系统抵抗病原体的能力尚不清楚。一些变化可能是感染的结果,而不是原因,并且,季节性的免疫变化有时并不与疾病的季节性变化同步。 流行病学家Scott Dowell表示,自然状态下的实验可以对影响疾病季节性因素的进行验证。比如上个月在日本横滨停靠和隔离了两周的钻石公主号上有大规模的新冠肺炎流行,而船上有来自南北半球的人,研究人员可以分析他们是否以不同的速度感染病毒。 全球新冠肺炎的流行会加大疾病季节性的相关研究。但目前,没有人知道病毒行为是否会受湿度上升、白天延长或一些尚未预料到的季节性影响,或者人类是否必须在没有季节性帮助的情况下应对此次大流行。 大概只有时间会证明这一切。

文章来源于网络内容整理,版权归原作者,如有问题请联系我们修改或删除。:简谜离 » 谈病毒性传染病流行的季节性

赞 (0) 打赏

评论 0

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏