随着北半球秋冬季的到来,大部分位于北半球的国家迎来了“流感季节”。而在今年COVID-19大流行的情况下,人们更加担心流感病毒与新冠病毒的双重袭击。提到秋冬季更容易患上流感、感冒等呼吸道病毒疾病,人们首先想到的可能是因为天气寒冷,大多数人们的活动都从室外转向室内,从而增加了病毒传播的可能性。然而原因真的这么简单么?
日前,耶鲁大学教授,HHMI研究员Akiko Iwasaki博士和合作伙伴一起在Annual Review of Virology杂志上发表了一篇综述,对季节性呼吸道病毒感染的原因进行了深度盘点。作者们表示,自从工业化以来,人们已经大幅度地改变了环境温度对我们行为的影响,在世界上很多地方,办公室和住家的温度都保持恒定,并不受到季节的影响。而且在工作环境下人与人的接触并不会因为季节的变化而减少。在工业化国家,大部分人一生90%的时间是在空气流通不畅,相对封闭的环境下度过的。所以,秋冬季呼吸道病毒感染高发的原因并不只是人们行为的改变那么简单。那么,秋冬季的哪些因素让呼吸道病毒感染的风险提高?这又能给我们在这个冬天预防新冠病毒感染带来什么启示?今天药明康德内容团队将介绍这篇综述的重点内容。
季节性呼吸道病毒种类
目前,至少有9种不同的病毒类型会导致常见的呼吸道感染,而在温带地区的流行病学研究显示,大部分呼吸道病毒感染的高峰都随着季节波动。例如,流感病毒、人冠状病毒、人呼吸道合胞病毒(RSV)在冬季的几个月中达到顶峰。腺病毒、人博卡病毒、人类偏肺病毒(hMPV)、鼻病毒全年都可能出现。而某些肠病毒(enteroviruses)种类则在夏季达到高峰。
▲不同类型的呼吸道病毒流行程度的季节性变化(图片来源:参考资料[1])
一个有趣的现象是大部分呼吸道病毒的高峰不会重叠,例如,流行病学研究发现即使RSV病毒和流感病毒都在冬季流行,但是它们的高峰仍然不会在同一时间段出现,似乎一种呼吸道病毒的流行可以延缓另一种病毒的流行。这种干扰现象的潜在机制尚未被完全澄清,可能的假设包括细胞表面病毒受体的干扰、细胞死亡、以及人体干扰素(IFN)的应答等等。
环境因素对呼吸道病毒稳定性和传播性的影响
呼吸道病毒的传播方式可以分为三类:直接或间接接触;液滴或飞沫导致的短距离传播;和通过气溶胶导致的长距离传播。而病毒通过这三种途径传播的效率会受到多种环境因素的影响。其中对长距离传播效率影响最大的因素包括温度和空气的湿度。它们被认为可以通过影响病毒表面蛋白和脂质膜的特性来调节病毒的生存力。
动物实验显示,当空气的相对湿度过高(>60%)或过低(<40%)时都让病毒能够在液滴中保持活性,而当空气相对湿度在40%和60%之间时病毒反而会失活。
▲空气湿度对病毒稳定性和生存力的影响(数据来源:参考资料[1],药明康德内容团队制图)
环境因素对呼吸道抗病毒防线的影响
我们的呼吸道表面的粘膜因为呼吸,无时无刻都暴露在吸入气体中的挥发性和非挥发性污染物,以及多种潜在病原体之下。因此,呼吸道也设置了多重防线来防止外来病毒的感染。而研究表明,吸入空气的温度和湿度随季节的变化能够在多个层面直接影响呼吸道粘膜的防护能力。
进入呼吸道的病毒想要感染宿主的话,首先要接触到呼吸道表面的上皮细胞。为了防止病毒的入侵,呼吸道分泌的粘液(mucus)不但可以作为一道屏障,在病毒“找到”上皮细胞之前就将它们捕捉住。而且,粘液中包含的抗菌蛋白也能够起到杀菌的作用。此外,上皮细胞表面的纤毛通过不断地鞭动,能够推动包裹着病原体的粘液向咽喉部位运动,最终被吐出来(或咽下去)。这个过程称为粘液纤毛清除(Mucociliary clearance,MCC),是呼吸道清除病原体和污染物的重要手段。