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御风而行的神秘疾病?

今年5月14日在PNAS上发表的一篇研究指出,川崎病可能是人类历史上第一个以风为传播途径的疾病。这种疾病于1960年代在日本发现,但迄今仍未发现病源。

什么是川崎病?

川崎病是一种多发于幼儿(年龄为六个月至五岁以下)的疾病。这种病的流行期集中在每年的四月至六月,1961年由儿科教授川崎富作 (Tomisaku Kawasaki))在日本首先纪录。川崎病在病发初期可通过注射抗体治疗,若初期未治疗妥当,后期会发生冠状动脉发炎甚至引起心脏病。这个疾病的成因至今仍是个谜,对于它究竟是单纯由环境引起的自身免疫疾病,还是由病原体引起的传染性疾病,仍未有定论。

川崎氏病在固定月份出现发病高峰期的现象,吸引了理论生态学家泽维尔·罗多 (Xavier Rodó) 的注意。他并带领西班牙的研究团队与日本合作开始对这现象展开研究。他们注意到,日本川崎病的高峰期与西北气流在时间上有重叠,这可能暗示了这种疾病的发生与中日两国之间的空气对流有关系。

为了验证这种关系,他们首先使用了电脑模拟系统FLEXPART——这是一种借由运算大气流动方向来分析其中物质的历史轨迹的软件。经过软件计算发现,在每年四月到六月期间,日本受到大量西北风的吹袭,而这些风的路径在地理上与中国东北有高度重叠。在时间上,与日本40几年来累积的疾病通报资料之川崎氏病高峰期也吻合;另外,调查后发现,大陆东北有着大量的农业区。

图中黄色区域表示川崎病发病高峰期时的风向来源区域,暗棕色点则为农业区。图片来源:研究论文

御风而行?

为了理清川崎病的传播方式是否可以直接人传染人, 研究团队调查了东京及其他邻近城市的发病情形。研究者假设,如果疾病是通过传染而流行起来的,则城市与城市之间的疫情高发期会出现时间差。于是他们建立了一个简易的易感-暴露-感染-复原模型(susceptible-exposed-infected-recovered,SEIR),并输入了各城市的川崎病历史回报资料。结果显示,目前没有已知的传染病有这么高的传染效率。城市间的疾病通报资料显示,疫情高发期的时间差非常短,即使把目前已知潜伏期最短的感冒病毒(如鼻病毒及乙型流感)的潜伏期再缩短十倍,在城市间传播的时间仍高于目前观察到的资料,因此排除了川崎氏病的流行是通过人传染人。研究者推断,这么高的传染效率很可能是因为所有易感个体几乎同时曝露在病源下,而这也与之前的风传播说法不谋而合。

为了了解风与川崎病的关系,研究团队决定搜集空气中的物质,看看里面到底有什么。他们在东京市搜集空气中的花粉及化学物,但这些物质都与川崎病的高峰时间不一致;接下来,他们分析了与川崎病流行期重叠的高空气流内的微生物群(microbiota)。他们在高度约2000~3000米的对流层搜集微生物,并与在地表附近搜集的对照组看看有什么差异。之后,他们利用空气中含有的微生物样本进行PCR扩增实验。分析结果显示高空的样本中充满大量(超过54%)念珠菌属真菌(Candida sp.),而地表附近的样本中只发现了曲霉属真菌(Aspergillus sp.)的反。目前观察发现,真菌与农作物存在普遍的共生或寄生关系,而念珠菌在动物实验上,也的确展示出部分与川崎病类似的症状。因此在综合了对大气中微生物的检测、测量大气对流的源头并且排除人传人的可能性后,研究者认为日本的川崎病也许与经由大气散播的的念珠菌或其制造的毒素有关。

后记

本研究揭示了日本的川崎病发病原因与高空对流带来的念珠菌之间的潜在关联性,但并没有办法直接推论念珠菌就是川崎病的致病菌,毕竟这些念珠菌是不是真的由中国东北的农业区来的还不清楚(这可能要再跟中国合作调查农作物),而且也没有明确指出念珠菌为什么会让日本的小孩儿发病——因为目前已知的真菌毒素中,并没有任何一种会让人类患上川崎病。另外,川崎病也并非日本独有的疾病,它在美国也有发生。那么有任何类似的大气对流活动发生在美国吗? 或者进一步说,美国的川崎病是不是也是因为这种大气对流带来的有害物质引发的呢?这些都有待解释。但这篇研究的贡献在于,他们从宏观角度去阐释了某种疾病发生的原因,并结合了生态学观点、数学模型以及历年医学资讯去探索川崎病这块杂乱的拼图。我认为这是非常好的一个起点,相信未来对美国川崎病的研究会带来更多亮点,将这块杂乱的未知图像补全为更完整的场景。(编辑:球藻怪

参考资料

  1. Rodó, et al. 2014. Tropospheric winds from northeastern China carry the etiologic agent of Kawasaki disease from its source to Japan. Proceedings of the National Academy of Sciences, early edition. doi: 10.1073/pnas.1400380111

原文发表于PanSci,作者milkdoggy,转载时部分文字有修改。

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发布于2014-05-24, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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