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警惕超强厄尔尼诺再次引发美洲寨卡病毒大流行

已有 2242 次阅读 2018-12-29 09:08 |个人分类:突发公共卫生事件预警|系统分类:观点评述| 厄尔尼诺, 寨卡病毒, 宇宙射线


寨卡病毒通过蚊虫叮咬传播,感染后症状与登革热相似,包括发烧、疹子、关节疼痛、肌肉疼痛、头痛和结膜炎。寨卡病毒感染者中,只有约20%会表现轻微症状,如发烧、皮疹、关节疼痛和结膜炎等,症状通常不到一周即可消失。然而,如果孕妇感染,胎儿可能会受到影响,导致新生儿小头症甚至死亡。自2015年5月以来,寨卡疫情在拉丁美洲和加勒比海国家大肆流行,已有18个国家报告了感染病例。疫情最严重的巴西,感染者多达150万人,新生儿小头症疑似病例激增至3894例。寨卡病毒被怀疑是新生儿小头症的罪魁祸首,拉美多国公开呼吁妇女推迟怀孕。世界卫生组织于2016年2月1日在日内瓦召开《国际卫生条例》紧急委员会会议,对南美出现的寨卡病毒病进行讨论评估后宣布:南美地区暴发的寨卡病毒病已构成“国际关注的突发公共卫生事件”。

磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像X光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。太阳风是太阳上层大气射出的带电粒子流。地球绕太阳旋转过程中,会穿过太阳风。太阳风与地球磁场相遇处会形成激波,被称为弓形激波。太阳风中的电子与弓形激波相遇时,会立即被加速,使电子流变得不稳定而发生崩解。崩解过程又导致电子失去高速,并将其动能转化为热能,整个过程仅90毫秒, 这就是地磁场保护地球的机制。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气,使病原体发生变异或重组。南大西洋异常区上空的地球磁力保护变得薄弱之后,让更多的来自太空的辐射线得以穿透,到达大气层更低的地方,更接近地球表面,从而引发病毒发生变异或重组。目前太阳活动正处于太阳活动极小期和第24个太阳活动周期的下降期,伴随着南大西洋地磁场的急剧减弱,墨西哥地区的宇宙射线在20151月突然大幅增加,并且持续全年(http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1122608.html)。

蚊媒传染病是通过蚊虫叮咬传播给人类及动物宿主的一大类疾病。近年来,多种新发及再发病毒性蚊媒传染病,包括寨卡病毒和黄热病病毒等,对人类健康产生了严重威胁。寨卡病毒在进化过程中分为两个世系:一个是非洲世系,主要在非洲的丛林中循环传播;另一个是亚洲世系,主要在东南亚等地区流行。2015年起,由亚洲系寨卡病毒主导的寨卡疫情在南美洲暴发,并迅速扩散到40多个国家,引起胎儿小头畸形和格林巴氏综合症,造成上百万人感染。2016年世界卫生组织宣布,寨卡病毒的暴发流行已是全球紧急公共卫生事件。

ENSO(拉尼娜和厄尔尼诺)是热带地区年际变化的强信号,由于其会在全球引起严重的气候异常而广为关注。2015/16年厄尔尼诺事件持续了13个月,是一次极强的厄尔尼诺事件。中科院大气物理研究所LASG 实验室的研究人员基于1950年到2016年的数据资料从太阳活动的角度进行了分析,发现太阳黑子数与厄尔尼诺modoki 指数之间存在密切关系,两者具有共同的11年准周期特征。长时间历史资料显示,每一个太阳活动峰值年赤道东太平洋地区容易出现异常冷海温,而其后的1-3年内往往会发生一次厄尔尼诺Modoki事件。而2014年正好是第14个太阳周期活动达到峰值的年份,因此,太阳活动对2015/16年厄尔尼诺事件可能有不容忽视的影响。

Isaac及其同事在Lancet杂志上发表论文认为适合白纹伊蚊和埃及伊蚊生长繁殖的厄尔尼诺气候条件,可能是寨卡病毒在南美洲迅速蔓延的原因。2015年厄尔尼诺现象导致了南半球南美洲东北部地区的特殊气候。根据美国国家海洋和大气管理局发布的数据,整个2015年下半年南美洲北部和东部的温度为史上最高,同时伴随着严重干旱。这些导致寨卡病毒迅速传播的极端条件,可能是气候变化的一种表现形式。研究者们将某个月出现极端气候条件的区域与下个月的寨卡病毒地理分布区对照时,看到区域产生了明显的重叠。温度可以影响成年媒介生物的生存、病毒复制和传染期。温度升高(在一个温度范围内)可以扩大媒介生物的地理分布范围,减少病原体的外潜伏期,提高母蚊叮咬率。尽管在伊蚊生命周期的水生阶段,降雨为其幼虫提供必要的生活环境,但干旱可以直接扩大媒介生物的栖身范围。在几个区域中(包括巴西东北部),埃及伊蚊栖身范围扩大的风险与地区持续干旱期间家庭储水量的增大具有相关性。因此,这一时期严重的厄尔尼诺事件造成的独特气候条件,是导致寨卡病毒在南美洲传播的促成因素。英国利物浦大学的研究人员利用流行病学模型也分析发现,厄尔尼诺为寨卡病毒的两种传播媒介-埃及伊蚊和白纹伊蚊-在南美大规模传播寨卡病毒创造了最有利的气候环境,导致伊蚊死亡率降低、叮咬频率提高等后果。他们建立的模型显示,正是与2015/16年厄尔尼诺事件相关的温度环境在寨卡疫情暴发的过程中发挥了关键作用。

另外,香港大学研究人员分析了24株寨卡病毒毒株,他们在GenBank中有完整基因组或完整的多蛋白序列,包括1947年至2015年期间在非洲、亚洲和太平洋地区从人、动物和蚊子上采集的毒株,并将寨卡样本与其它致病黄病毒的基因组序列进行比较,如Spondweni病毒、登革热病毒和日本脑炎病毒等,并构建了系统进化树和开展了蛋白家族的分析,发现除了非结构2BNS2B)编码区域外,所有编码区域的进化树拓扑结构是相同的,而且此发现得到了分子重排分析和多序列比对的确认,结果表明NS2BSpondweni病毒发生了遗传重组。2017年国际著名学术期刊《自然》发表了清华大学医学院和深圳市疾病预防控制中心关于《进化导致寨卡病毒在埃及伊蚊上感染力增强》的最新研究论文,研究者发现寨卡病毒的NS1蛋白具有辅助病毒感染蚊虫的功能。在传播过程中,亚洲系寨卡病毒非结构蛋白NS1上的一个氨基酸位点突变 (NS1 A188V) 导致NS1蛋白的分泌能力增强,使得病毒可以更高效地感染蚊虫、导致蚊虫病毒感染率大幅上升,这可能是造成寨卡病毒突然在南美洲大陆大范围流行的原因之一, 这一研究为解释近年来寨卡病毒暴发流行提供了科学依据。分子流行病学证据也表明,寨卡病毒很可能在20世纪也经历了多次重组,寨卡病毒是一种通过蚊虫进行传播的单链RNA病毒,蚊虫特别是埃及伊蚊在自然条件下能够感染不同种的寨卡病毒,这些病毒首先在蚊虫的肠道中繁殖,然后通过血液到达其它组织,最终在唾液腺中繁殖,病毒可以在蚊虫吸取一些像植物汁液或露水时通过唾液播散到食物表面。大幅增加的宇宙射线能够灭活被蚊虫播散到外界环境中的寨卡病毒,但是实际上这些被灭活的病毒是半传染性的,蚊虫可以在进食时混合感染不同的病毒并通过基因感染再复活以及交叉感染再复活机制形成一种新的重组的病毒。宇宙射线也可以直接导致寨卡病毒发生变异。变异的寨卡病毒、减弱的地磁场以及厄尔尼诺现象共同促进了寨卡病毒在南美洲地区的大规模流行。

目前科学家最关注的是南大西洋异常区,其范围之大涵盖从南美洲智利一直延伸到非洲南部的津巴布韦的广阔地区。这片地区的磁场强度比正常弱30%-50%,持续弱化的速度也比其他地区快了10倍左右。南大西洋异常区的怪异之处不仅表现在磁场的日益弱化,甚至出现局部的磁场翻转,产生一个小范围内朝南的磁北极。美国NASA的数据表明,南大西洋异常区的范围在逐渐扩大,其中心每年向西方移动0.3°。科学家预测,若异常区继续以目前的速度扩大,到2240年将会覆盖半个南半球。

太阳黑子活动自1980年以来呈现稳步下降的趋势,并且是自1906年以来活动最弱的时期,第24周期的太阳黑子活动将于2019-2020年到达低谷,并且很可能进入现代太阳黑子活动极小期。随着太阳黑子活动的减弱,全球的宇宙射线活动在全面加强。世界宇宙射线数据中心莫斯科中子监测数据显示,2018年4-10月份宇宙射线强度均达到9600imp/min以上,超过2009年发生甲型H1N1流感大流行时的宇宙射线水平,并且还有进一步增强的趋势。2017-2018 年已经发生了拉尼娜现象,中科院大气物理研究所预测2018/19年秋冬季将会发生中等强度的厄尔尼诺事件,美国气候预测中心和世界气象组织也同样预测下一次厄尔尼诺将很快到来;美国宇航局发出警告,漫长的寒冷“冬季”即将在几个月内袭击大气层表面,并带来创纪录的低温。厄尔尼诺正在澳大利亚持续发威,近50度高温现身(http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1154105.html

据此,我们预测2019-2020年全球很可能会再次发生寨卡病毒大流行,南美洲仍是高风险地区;如果太阳黑子活动进入现代极小期,从中长期来看,全球新发病毒性传染病将进入高发期和多发期,全球在未来30~50年内会不断出现各种新发病毒传染病,全球公共卫生系统将面临巨大挑战,必须加强监测预警和应急准备。



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1 杨学祥

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