天气变暖会终结COVID-19吗?
2020/03/25
天气变暖会终结COVID-19吗?专家们警告不要过于寄希望于此。

一场新冠肺炎疫情,给我们生活带来了巨大的变化。当前境外疫情快速扩散蔓延,有人希望随着气温升高,新冠病毒疫情的爆发能有所减弱。

“大流行”COVID-19是否真的具有季节性?哥伦比亚大学的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(见下图)。随着夏季的到来,COVID-19疫情可能会开始减弱?然而,“喜欢泼冷水”的专家们警告不要过于寄希望于此


图片来源:Science

专家的谨慎是正确的,引发COVID-19的SARS-CoV-2是一种新病毒,没有任何关于病例随季节变化的确切数据。2003年,SARS病毒一经爆发被迅速控制,关于它如何受季节影响的信息也非常少。那从其他感染人类的冠状病毒中,能否找到一些线索,来判断SARS-CoV-2最终是否会成为季节性病毒?

10年前,英国爱丁堡大学传染病中心Kate Templeton进行的一项研究发现,有三种冠状病毒(HCoV-HKU1、HCoV-NL63和HCoV-OC43)显示出“明显的冬季季节性”,它们均来自爱丁堡医院和全科医生的呼吸道感染患者。这些病毒似乎主要在12月至4月之间引起感染,这与流感的模式相似。第四种冠状病毒(HCoV-229E)主要在免疫系统受损的患者中发现,其散发性更强。


doi: 10.1128/JCM.00636-10

除此之外,一些早期研究表明,COVID-19可能会随季节而变化。

一项发表在预印本平台medRxiv上的分析比较了全球500个发生COVID-19病例的地区的天气,表明病毒的传播与温度、风速和相对湿度之间存在联系。另一项同样发表在medRxiv上的研究也表明,较高的温度与COVID-19的较低发病率有关,但仅温度不能解释发病率的全球变化。


doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.16.20037168


doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.18.20036731

进一步研究(发表在预印本平台medRxiv)预测,温带的温暖和寒冷气候最容易受到当前COVID-19爆发的影响,其次是干旱地区。研究人员说,世界热带地区受影响可能最小。


doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.12.20034728

“大流行”与众不同

由于没有多个季节的真实数据,研究人员只能依赖于计算机建模来预测一年中可能发生的情况。根据地方性冠状病毒推断COVID-19季节性的数据是具有挑战性的,尤其是因为地方性病毒是季节性的,可能目前不适用于COVID-19。

“最终,我们希望COVID-19成为地方病,”斯德哥尔摩Karolinska研究所专门研究病毒的传染病控制教授Jan Albert说道,“如果它不表现出季节性,那将真的令人惊讶。最大的问题是,这种病毒对季节的敏感性是否会影响其在大流行情况下的传播能力。我们不确定,但这是有可能的。”

因此,在使用对其他冠状病毒的季节性行为的了解来预测当前的COVID-19大流行时,需要谨慎。但是,为什么相关的冠状病毒是季节性的,又会给这次爆发带来哪些启示呢?

冠状病毒是一类具有包膜的单链RNA病毒,这意味着它们的基因组由一条单链RNA(而不是DNA)组成,而每个病毒颗粒还被包裹在一层蛋白质“包膜”中。这意味着它们被涂上一层被称为脂质双分子层的“油性外衣”,上面布满了像皇冠上的刺突蛋白,由此得名corona(古希腊语王冠的意思)。对其他包膜病毒的研究表明,这种油性外衣使这种病毒比不带这种包膜的病毒更容易受热。在较冷的条件下,油性外衣会变硬为橡胶状,就像煮熟的肉中的脂肪在冷却时会变硬一样,以保护病毒在体外的时间更长。因此,大多数包膜病毒往往表现出强烈的季节性。

先前研究已经表明,SARS-CoV-2可以在21-23℃(70-73F)的温度和40%的相对湿度下在诸如塑料和不锈钢之类的坚硬表面上存活长达72小时。SARS-CoV-2病毒在其他温度和湿度下的确切表现尚待测试,但对其他冠状病毒的研究表明它们在4℃下可以存活28天以上。


DOI: 10.1056/NEJMc2004973

SARS病毒也是在更冷、更干燥的条件下生存的最好。例如,干燥的SARS病毒在22-25℃和40-50%的相对湿度下,在光滑的表面保持了5天以上的传染性。温度和湿度越高,病毒存活时间越短。


SARS-CoV-1和SARS-CoV-2在气溶胶和各种表面上的生存力。图片来源:NEJM

马德里国家自然科学博物馆研究环境变化对生物多样性的影响的Miguel Araujo说:“气候之所以起作用,是因为在咳嗽或打喷嚏时,它会影响病毒在人体外的稳定性。病毒在环境中保持稳定的时间越长,感染他人并成为流行病的能力就越大。尽管SARS-CoV-2已在世界各地迅速传播,但主要爆发还是发生在阴凉干燥的地方。”

SARS-CoV-2对天气敏感性低于预期

Araújo认为,如果COVID-19对温度和湿度具有相似的敏感性,则可能意味着冠状病毒病例将在世界各地的不同时期爆发。他的计算机模型似乎与世界各地的暴发流行模式相吻合,热带地区以外的病例数量最多。

马里兰大学的一项研究表明,该病毒在世界平均温度为5-11℃(41-52F)且相对湿度较低的城市和地区传播最多。但是在热带地区也有相当多的病例。哈佛医学院的研究人员最近对这种病毒在亚洲的传播进行了分析。结果表明,这种大流行的冠状病毒对天气的敏感性低于预期。

病毒的传播远不仅仅取决于它在环境中生存的能力。对于像COVID-19这样的疾病,现在是人在传播病毒,新冠疫情爆发初期,恰逢是中国的农历新年,这对COVID-19广泛传播起了关键作用。因此人类行为的季节性变化也可能导致感染率发生变化,这也解释了为什么理解疾病的季节性变得很复杂。

比如说,天气会干扰免疫系统,使机体也更容易受到感染。有证据表明,机体内的维生素D水平可以影响对传染病的易感性。在冬季,我们的身体因日光照射而产生的维生素D减少,这主要是因为我们花更多的时间呆在室内,用衣服把自己裹起来抵御寒冷的空气。但是一些研究发现,这种理论不太可能解释流感等疾病的季节性变化。

更具争议性的是,寒冷的天气是否会削弱我们的免疫系统?一些研究表明确实如此,但另一些研究发现,寒冷实际上可以增加保护我们的身体免受感染的细胞数量。

但是,有更充分的证据表明,湿度会对我们的疾病易感性产生更大的影响。当空气特别干燥时,可以减少粘在我们的肺和气道上的粘液量。这种粘稠的分泌物可以自然防御感染,如果粘液量少,我们就更容易感染病毒。

中国科学家进行的一项有趣的研究表明,COVID-19的致命程度与天气状况之间存在某种关系。他们调查了中国武汉市近2300例死亡病例,并将其与发生当天的湿度、温度和污染水平进行了比较。


doi: https://doi.org/10.1101/2020.03.15.20036426

他们的研究表明,在湿度水平和温度较高的日子里,死亡率较低。他们的分析还表明,在最高和最低温度范围较大的日子里,死亡率较高。但是这项工作很大程度上也基于计算机建模,因此,这种关系的确切性质以及是否适用于世界其他地区,仍有待探索。

减少不必要接触

由于导致COVID-19大流行的病毒是新病毒,因此,除非有人感染,否则很多人不具备对它的免疫力。法国卫生与医学研究所的研究主任Vittoria Colizza说,航空旅行一直是病毒如此迅速地传播到世界各地的主要途径。此外,一旦病毒开始在社区中传播,人们之间的密切接触也会推动传播。停止人与人之间的接触也应降低感染率。

“还没有证据表明COVID-19的季节性行为,” Collizza说,“行为成分也可能发挥作用。” 但现在还不能确定这些措施是否足以阻止病毒的传播。就其本身而言,由于减少了可能传播疾病的接触,它可能会部分降低有效的传染性。”

如果COVID-19病例在未来几个月确实有所减少,这可能有几个原因:隔离和封锁等预防措施取得成功;人群的免疫力不断增强;也可能是季节的影响,就像Albert的模型所显示的那样。

即使COVID-19确实表现出某些季节性变化,也不太可能在夏季完全消失。但是在某些情况下病例数量的下降可能会带来一些好处。

“从经济角度讲,我们为平缓曲线而采取的措施代价是昂贵的,但它们可以帮助我们将这种大流行推到夏天,” Albert说,“如果有季节性因素,它可能会为卫生系统赢得时间。时间,正是我们现在迫切需要的。”

参考资料:

[1] Will warm weather really kill off Covid-19?

[2] Why do dozens of diseases wax and wane with the seasons—and will COVID-19?

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