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人类历史上6次流感大爆发及其统计特征(3)

已有 548 次阅读 2023-12-3 14:57 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

人类历史上6次流感大爆发及其统计特征(3)

                      吉林大学:杨学祥,杨冬红


相同的观点3

流感大流行太阳黑子学说的科学解释

已有 12036 次阅读 2018-1-9 10:28 |个人分类:突发公共卫生事件预警|系统分类:观点评述| 太阳黑子

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一个民族需要的是抬头仰望星空而非只看地面的人民,如此这个民族才会有希望。

                                                                                                           ——黑格尔


流行性感冒(Influenza)大流行的发生具有发病率和病死率高传播迅速和波及范围广的特点,极易演变成严重的突发公共卫生事件或国际关注疾病。自1932年首次分离出流感病毒以来,流感病毒不断引起各种规模的流行。全球范围内大流行一般每隔10~50年就会发生1次,但流感大流行的准确预测仍然是一个全球性的难题。20世纪发生的几次流感大流行(1946-1947,1957,1968)基本都间隔在11年左右, 这与太阳黑子平均11年的活动周期基本吻合。那么太阳黑子的活动到底与流感大流行的发生有没有关系呢?



                          1918年流感大流行时,美国当时的一家医院人满为患。

首先介绍一下什么是太阳黑子。太阳黑子(sunspot)是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、最明显的。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为3000-4500℃。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度(光球层表面温度约为6000摄氏度),所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动,通常是成群出现。黑子的活动周期为11年,活跃时会对地球的磁场产生影响。太阳黑子虽然颜色较"深",但是在观测情况下,与太阳耀斑同样清晰显眼。天文学家把太阳黑子最多的年份称为"太阳活动峰年",太阳黑子最少的年份称为"太阳活动谷年"。


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                                    箭头所指的就是太阳黑子

面对2009年的墨西哥甲型H1N1流感大流行,我们不仅会产生以下疑问:甲流为什么会在2009年出现?为什么会在墨西哥出现?哪些因素导致了甲流的出现?我们怎样才能够提前预测未来的新发病毒传染病?为了理解这些复杂的问题,我们将需要考虑在对新发病毒传染病感兴趣的生物医学科学家、包括经济学家和人类学家在内的社会科学家和对环境感兴趣的地球和天文科学家之间建立新的跨学科对话和合作。由于目前的纯医学和唯病毒研究无法彻底解决类似甲流等新发病毒性传染病的起源问题,所以为了找到这些导致新发病毒传染病发生的奇怪的新常态或新的因素,我们将需要抛弃我们的学术孤岛(academicsilos),即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作,以便提高今后传染病预防控制工作的预见性和主动性。在这里,我们有必要重新审视大流行的太阳黑子学说,因为这一学说很可能是正确的,需要引起公共卫生专家的足够的重视。



                                    流感病毒

目前认为关于导致世界流感大流行的理论有3一是禽流感病毒与人流感病毒发生重配导致一种新的亚型流感病毒的产生;二是禽流感病毒直接突变最后导致流感大流行;三是消失很久的旧的流感病毒重新在人群中流行[1]。甲型流感病毒通过抗原漂移或者抗原转换获得基因变化的能力,其中抗原转换是指流感病毒来源于病毒基因片段之间的重组,抗原变异大,形成新的亚型或新的毒株,可导致大流行,是发生流感大流行的基础[2]。流感influenza的词源是意大利语,原字是influencia,衍生自influence的意思。中世纪的人们认为,很多灾难都和星球、天象有关,认为宇宙中的星球可以放出影响到地球的东西1743年,欧洲爆发了流感大流行的时候,意大利人将之称作“influenza di catarro”,意即大灾难,其实是泛指,但是久而久之这个词就被用来专指流感了,可见古人的先见之明Hope-Simpson首次指出流感大流行与太阳黑子活动高峰期有关,都存在一个大约11年的流行周期[3]。但是太阳黑子活动对流感大流行发生的影响一直处于假说和争议之中,没有一个科学的理论和证据来充分证明二者之间确实存在因果关联[4-11]


                 地球每天都会受到来自遥远星空的各种射线和粒子的轰击

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  来自外太空的各种射线和粒子

我们的研究指出,太阳黑子极值年或前、后一年与流感大流行发生年份之间的Logistic回归统计结果显示OR值为3.85,提示太阳黑子极值年或前、后一年是流感大流行的一个重要的危险因素[12]

                                                               

太阳黑子和大流行之间的关联

太阳黑子数与太阳的活动密切相关,在太阳黑子峰年前后,太阳活动到达高峰,耀斑出现的次数最多耀斑辐射出的大量的紫外线、强X射线,以及宇宙线和非高能粒子。当太阳处于活跃期的时候,太阳周边的磁场就会变强,从而阻止来自太阳系外的宇宙射线,使到达到地球的宇宙射线大大减少。


但是当太阳处于低谷期的时候,太阳周边磁场则会变弱,辐射到地球上的银河宇宙射线的密度就会达到最大。



目前的研究表明,人类中引起大流行的新型流感病毒是由于作为基因重组事件的结果从某种动物或者禽类获得了一段基因,自1918年以来的历次流感大流行的病毒基本都是由人、禽或者猪的基因经过重组而成[13-16]

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图片引自:Pandemic influenza: certain uncertainties

David M. Morens* and Jeffery K. Taubenberger

National Institute of Allergy and Infectious Diseases, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA


1997年香港发生的人感染H5N1禽流感病毒很可能是一个重组体,它的H5基因来自于鹅的AyGooseyGuangdongy1y96(H5N1)流感病毒;它的内部几个基因来自于QayHKyG1y97样的禽流感病毒;它的N1神经氨酸酶基因来自于A/Parrot/Ulster/73(H7N1) 流感病毒[17,18]20133月,中国南方省份新出现的H7N9禽流感病毒基因来自于东亚地区野鸟和中国上海、浙江、江苏鸡群的基因重配[19,20]。点突变,基因重组和基因重排被认为是导致新发病毒传染病出现的三种基本的变异机制。引起大流行或者爆发的病毒一般要通过基因重组和基因重排形成新的抗原以逃避人体的免疫系统的阻击,基因重组和基因重排是导致病毒出现的重要机制。基因重组机制也因此被认为是导致流感大流行的重要原因。基因重组是指当二种有亲缘关系的不同病毒感染同一宿主细胞时,它们的遗传物质发生交换,结果产生不同于亲代的可遗传的子代,称为基因重组(Geneticrecombination)。灭活病毒间的重组例如用紫外线灭活的两株同种病毒,若一同培养后,可使灭活的病毒复活,产生出感染性病毒体,此称为多重感染再复活Multiplicityreactivation),这是因为两种病毒核酸上受损害的基因部位不同,由于重组合相互弥补而得到复活。死活病毒间的重组例如将能在鸡胚中生长良好的甲型流感病毒(如A0A1亚型)疫苗株经紫外线灭活后,再加亚洲甲型(如A2亚型)活流感病毒一同培养,产生出具有前者特点的A2亚型流感病毒,此称为交叉感染再复活(Cross reactivation)。多重感染再复活以及交叉感染再复活是导致病毒基因重组和基因重排的重要机制,实验室采用紫外线以及伽马射线等辐射分别使流感病毒实现了多重感染再复活以及交叉感染再复活[21-26]。同时也初步证明了流感大流行的发生可能与太阳黑子的活动有关。


                                  病毒基因重组和基因重排的示意图

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PNAS:流感大流行病毒可能的产生的机制


另外,有证据显示,太阳的活动对地球气候有重要影响,引发飓风、暴雨和严寒等严重气候异常,并最终会影响到生态系统[28]

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某些作为病毒重要储存宿主的鸟类的迁移方式受到极端气候变化的影响会延迟抵达迁徙[27,28]。这种延迟可能是出发的延迟或者是途中迁徙时间的延迟或者两种情况均有,途中的迁徙时间增加可能会导致当地鸟类数量的急剧增加,而高密度的鸟类可能会因为竞争有限的食物来源而增加迁徙鸟类与其他野生或者家养禽类的接触,进而增加这些禽类体内存在任何一种流感病毒之间重组的机会。在候鸟迁徙路线上的生活水源,也可能会受到这些鸟类携带病毒的污染,从而传播給包括猪在内的其它动物。

目前有研究表明,太阳黑子极值年的活动对ENSO事件(厄尔尼诺/拉尼娜现象)的形成有重要影响[30]人间的季节性流感的活动与ENSO的强度密切相关[29]而且在ENSO事件发生的年份,流感达到流行高峰的时间都要提前[31]。也有研究指出,1850年开始的八次确定的流感大流行都发生在中等到强烈的厄尔尼诺事件之后[32]。世界范围内的流感大流行曾在1918年、1957年、1968年以及2009年造成大量伤亡。美国研究人员2012年在美《国家科学院学报》发表论文指出,流感大流行可能与拉尼娜现象有关。拉尼娜现象是指赤道太平洋东部和中部海水大范围持续异常变冷的现象。为研究气候模式和流感大流行之间的关联,哥伦比亚大学和哈佛大学的研究人员分析了1918年、1957年、1968年以及20094次流感大流行出现前一年赤道太平洋地区秋冬两季的海洋温度记录。他们发现,这些年份赤道太平洋地区的海水表面温度均低于正常年份。研究人员表示,拉尼娜现象可以改变人类流感病毒的主要宿主候鸟的迁徙模式,影响它们在迁徙途中的健康和种群混合,进而影响到彼此间的基因交换,导致某些更危险的流感新毒株出现。此外,拉尼娜现象还会导致候鸟与猪等家畜接触,2009年流感大流行一大原因即为禽流感病毒与猪流感病毒发生了基因交换,形成更危险的毒株[33]

红色部分表示发生了厄尔尼诺,蓝色部分表示发生了拉尼娜。

最终,在太阳黑子以及宇宙射线的作用下,某种甲型流感病毒很可能通过不断的物种间频繁接触和适应性突变获得与人类宿主细胞相结合的能力,通过与其它流感病毒的相互重组获得了有效的人际间传播能力,并最终引发流感大流行。


流感大流行病毒在自然界中的形成过程image.png

世界卫生组织认为,流感大流行属于不可预测,但又重复发生的事件,可对世界范围内的卫生、经济和社会造成影响。当关键因素出现交集时,就会发生流感大流行,即流感病毒的出现伴随着可持续的人间传播力,且大部分人对这种病毒具有较低或不具有免疫力。在当今相互联系的世界中,局部流行有可能迅速发展成为大流行,使我们几乎没有时间对公共卫生方应对做出准备,来遏制疾病的传播。根据世卫组织规定,流感大流行警告共有六大级别:一级:流感病毒在动物间传播,但未出现人感染的病例。二级:流感病毒在动物间传播,这类病毒曾造成人类感染,因此,被视为流感流行的潜在威胁。三级:流感病毒在动物间或人与动物间传播,这类病毒已造成零星或者局部范围的人感染病例,但未出现人际间传播的情况。四级:流感病毒在人际间传播并引发持续性疫情。在这一级别下,流感蔓延风险较上一级别显著增加。五级:同一类型流感病毒在同一地区(比如北美洲)至少两个国家人际间传播,并造成持续性疫情。尽管大多数国家在这一级别下仍不会受到显著影响,但五级警告意味着大规模流感疫情正在逼近,应对疫情采取措施的时间已经不多。六级:同一类型流感病毒的人际间传播发生在两个或者两个以上地区。这一级别意味着全球性疫情正在蔓延。


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世界卫生组织的预警方案只是针对动物流感病毒而设定的,该预警方案有一定的局限性。目前医学界由于搞不清楚哪些是导致流感大流行的因素,所以只能根据流感病毒的变异情况发布预警,而这种预警方式实际上在真正应对大流行时起到的作用有限,因为这种预警方式只是关注在动物和人际间传播情况,对大流行发生的先兆只是根据病毒流行的趋势,实际上只是一种疾病流行状态的一种告示,不是真正的预警。而实际上先兆往往是决定大流行发生的因素,当这种决定因素即将出现时,大流行往往就会发生,而在这之前我们早已提前预知并有条不紊的做好了应急准备和应对方案才是真正的预警。根据太阳黑子活动规律、宇宙射线资料、气象学监测、动物流感疫情以及配合目前的流感样病例监测在内的综合监测,在不久的将来可能成为流感大流行监测预警的一种趋势。


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http://www.sidc.be/silso/home


论文见:


Qu J. Is sunspot activity a factor in influenza pandemics? Rev Med Virol. 2016;26(5) 309-313.


Is sunspot activity a factor in influenza pandemics.pdf

https://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1093648.html


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