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科学好故事|甲型H1N1流感会卷土重来吗?

来源:,H1N1,甲流,病毒,猪流感 编辑:天生丽质 浏览:17 发布:2021-06-10 09:31:24

科学好故事|甲型H1N1流感会卷土重来吗?

翻译:任天

据世界卫生组织报道,本周全球死于某种疾病的人数增加了700多,达到5700人;在欧洲,乌克兰关闭了学校和电影院,并禁止公众集会;在英国,感染病例每周翻倍;而在美国,总统宣布全国进入紧急状态。

一切听起来似乎都再熟悉不过,但这并不是我们现在正在遭受的新冠疫情的初期阶段,而是发生在2009年10月,当时的世界正经历着上一次大流行——甲型H1N1流感大流行。

研究人员认为,甲型H1N1流感病毒于2009年1月从墨西哥中部地区开始在猪群中小范围传播。当年3月,美国加利福尼亚州和德克萨斯州报告了第一例病例。到了6月,该病毒已经扩展至全球74个国家。一年后,当世界卫生组织宣布大流行结束时,有大约151700至575400人死亡。

大规模的全球疫苗工作帮助结束了这场大流行,但H1N1病毒仍然与我们同在,每年都会传播季节性流感,导致疾病和死亡。新冠疫情的突然来袭,让我们无暇再去注意甲型H1N1病毒的大流行,但全球各地的科学家仍在监测甲型H1N1病毒和其他会感染猪的流感病毒,以更好地了解这些疾病是如何发生的,并找出阻止下一种病毒再次引发大流行的方法。然而,新冠疫情已经很好的说明了阻止病毒传播是一项复杂的工作,而人类活动——无论是食物的生产方式还是我们的旅行方式——让这一切变得更加困难。

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历史上著名的流感大爆发都是由甲型流感病毒导致的。为了更好地了解我们所面临的潜在威胁,一项大规模的合作研究已经在欧洲2500个养猪场展开。参与研究的科学家对超过18000头猪进行了取样和分析,他们发现,甲型流感病毒存在于50%以上的农场中,特别是在猪肉生产密集的地区,包括丹麦、法国布列塔尼、德国西北部和荷兰。

换言之,他们发现一场大流行即将发生。

流行病的基本要素

在德国的东北角,陆地与波罗的海相接的地方,有一个名为里姆斯的小岛。人们可以通过一条堤道前往该岛,而这并不是偶然的。里姆斯岛是世界上最古老的病毒研究机构的所在地,该机构由科学家弗里德里希·洛弗勒于1910年建立。现代的生物安全措施意味着病毒研究机构可以建立在几乎任何地方,但在1910年,由于有太多的病原体从洛弗勒的实验室进入了当地社区,这促使他决定最好还是将实验室建在岛上。如今,弗里德里希·洛弗勒研究所是德国领先的动物疾病研究中心。

里姆斯岛很小,绕岛步行一圈只需30分钟。你会经过大型的方形建筑,里面有实验室、动物实验设施和动物围场,那里是猪、鸡、牛和野猪的繁育区。在建筑最远处的顶端是鸭子围场,研究团队在那里通过各种方式吸引迁徙路过的野鸟,以监测禽流感模式和新出现的病毒株。每年会有成千上万只鹤、野鸭和野雁经过这个小岛。

马丁·比尔在岛上工作了20年。他是2009年甲型H1N1流感大流行时最快开始研制和测试疫苗的科学家之一,现在担任诊断病毒学研究所所长。正是他的团队对欧洲的猪只进行了大规模的采样。

到目前为止,研究人员发现了4种仍在传播的流感病毒,并且都或多或少具备一些导致大流行的“基础”。它们是可以感染人类的病毒,有可能在人与人之间传播,而我们既没有疫苗,也没有先天免疫力。不过,目前所发现的病毒中还没有一种具备所有引发大流行的基本要素,但如果其中任何一种病毒发生了适应性变异,发生另一场大流行的可能性就会大大增加。

该研究小组还发现,这些病毒在猪体内的感染率正随着时间的推移而增加。马丁·比尔说:“这个监测项目中第一个令我们意外的事情是……大约30%的猪对甲型流感病毒呈阳性反应。这是很高的比例。”和人一样,猪在年轻的时候容易感染更多的病毒,因为它们没有足够时间形成对抗病毒所需的抗体。在欧洲集约化的猪肉生产体系中,猪在屠宰前只能活六个月。如此年轻的猪还不足以对抗大多数流感病毒,因此“就有了很多高度易感的猪”。事实上,每年有2.57亿头猪会感染流感病毒。

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不过,欧洲的一些优势使其比世界其他一些地区更不容易发生人类传染病,许多国家都有良好的医疗保健系统,也生活着许多很棒的科学家,而且通常气候温和。

但正如我们在新冠疫情中所看到的,这些因素并不能使该欧洲地区免受大流行的影响。历史上,人类以传统方式发展出的农业系统与环境是相适应的,但如今这种情况已经改变。随着人口膨胀,对蛋白质来源的需求也随之激增。全世界大部分地区正试图以前所未有的速度生产更多的猪肉,而这种需求同时也制造着新的疾病。

人类生产蛋白质的方式与所发现的病毒之间存在着某种联系,例如1995年,一个饲养200头母猪的猪场是很少见的,而现在,我们的猪场动辄拥有2000到20000头母猪。这是农场总体规模的增长,改变了流感病毒的流行病学。

20年前,如果一种新的病毒突然出现在一个小型养猪场里,那它可能很快就会消失,因为没有很多宿主可供感染。现在这样的情况已不复存在,在一个大型猪场里,每天都有数百只新生的小猪。流感病毒一旦传入,就会持续存在。你在多年之后还会发现这种病毒,而且一年四季都存在。

随着猪场的规模和集约化程度也不断提高,人类正一步步改变着流感病毒的运作方式,使它们的活跃时间更长。这里变成了病毒的温床。

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疾病的培养皿

好消息是,如果你身体健康的话,感染H1N1可能只会导致轻微的流感症状,几周后就会过去。坏消息是,流感病毒可以在物种之间传播,并与其他流感病毒株混合。科学家担心的正是这些新的组合变种:它们有能力导致严重的健康问题,甚至死亡,并在全球范围内引发类似新冠疫情的大流行。

事实证明,猪是这些新毒株的理想混合容器。猪通常不是病毒的发起者,但它们可以作为一个培养皿,使来自人类、鸟类和其他物种的流感病毒混合在一起,然后创造出更致命的组合变种,再传播给其他物种。

猪群中出现如此多流感毒株的最大原因是,每年人类都会将自身的季节性流感传染给猪。这就是为什么建议养猪户每年注射流感疫苗的原因。然而,受影响的不仅仅是欧洲的猪——在全球范围内,人类和猪正在共享并混合病毒。

由于有成千上万的宿主可供选择,这些病毒可以随时跨物种传播并适应。流感病毒的这种快速变化的特性使得科学家的研究工作更加复杂,因为他们需要不断地调整目标。

猪不仅将来自人类、鸟类和其他物种的病毒混合在一起,它们之间的病毒也会相互混合。例如,欧洲的猪与亚洲的猪所感染的流感毒株并不不同,当这两个品种相遇时,它们就会相互感染,进而产生新的疾病。

研究者认为,2009年在墨西哥、美国和欧洲之间的长距离猪贸易导致了一种新型流感病毒的形成,感染了该地区没有抗体的年轻人,随后迅速传播至全球。2016年一份关于2009年甲型H1N1流感大流行起源的报告中写道:“在将不同大陆的不同病毒汇集起来的过程中,动物贸易发挥了关键作用,这些病毒随后可以结合并产生新的大流行病毒。”

在欧洲大陆,猪是不经常流动的。而在北美,猪的流动相当频繁,它们可能出生在北卡罗来纳州,然后在中西部的屠宰场宰杀,因为那里离生产喂猪谷物的农场很近。由于这种流动,一些流感病毒在北美的演变速度是其他地方的两倍。

然而,我们要面对的对手不仅仅是甲型流感病毒,还有非洲猪瘟。目前,全球死于这种疾病的猪只数量屡创新高,情况令人担忧。

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新冠疫情中的非洲猪瘟

2020年9月,在德国林业部门任职的埃格伯特·格莱希收到了一条坏消息:非洲猪瘟正跨越波兰与德国的边境,进入了勃兰登堡森林。这片面积110万公顷的森林中长满了松树,生活着大量的红狐狸和野猪——这一点至关重要,格莱希认为正是野猪把病毒带到了这里。

格莱希的工作就是阻止非洲猪瘟失控。他说:“我们必须找到所有的野猪尸体,为了预防起见,我将使用野猪陷阱的方法。”

这是一项艰巨的任务:非洲猪瘟病毒是一种高度传染性的病毒,可以在被感染的宿主体内存活数月。值得庆幸的是,这种病毒不会感染人类,但它对猪的影响是巨大的。据报道,2019年,非洲猪瘟已经导致全球四分之一的猪死亡,其中包括一大部分亚洲的猪。非洲猪瘟还说明了人类活动与人类或动物遭受的疾病之间的联系。

随着人类活动使地球变暖,野猪的数量激增。几年前,寒冷的冬天会冻住地面,限制野猪获取通常赖以为生的树根、鳞茎、坚果和种子,导致大量野猪死亡。如今的冬天更加暖和,野猪也更不容易死亡:它们会迁移到更靠近城市的地方,因为那里有充足的食物和栖息场所。

结果就是,野猪与家猪一样,它们也能混合形成更强力的病毒,再把病毒传播给其他物种。现在野猪很多都感染了非洲猪瘟,当它们迁移并与养猪场的猪群接触时,就会造成大规模感染。随着家猪死亡,种群重新填充,新的病毒被转移和共享,人类离下一次大流行又近了一步。

事实上,非洲猪瘟病毒在欧洲的存在最初正是由于人类的活动。这种曾经只在东非感染疣猪的病毒,很可能是在1957年由安哥拉前往葡萄牙的船只带到了欧洲大陆。2007年,通过野猪吃过的受污染肉类,这种病毒被引入格鲁吉亚,并从那里传播到俄罗斯和东欧,在远至比利时的地方也发现了受感染的野猪及其尸体。

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非洲猪瘟如何在全球蔓延?

由于人类不会感染非洲猪瘟,因此就算你吃了一个感染该病毒的猪肉汉堡,你也不会知道。但是,如果野猪食用了带有这种病毒的厨余垃圾,可能两天后野猪就会死掉——在它感染了关系最密切的其他野猪之后。

解决这一问题的方法之一似乎是捕杀野猪,但糟糕的狩猎行为实际上有助于这种疾病的传播,因为猎人和他们的猎狗会接触野猪的血液,将其传播到其他地方。野猪在生态系统中也扮演着重要的角色,它们会松土,帮助树苗获得生长的空间,还会吃掉其他动物的尸体,并为掠食者提供食物来源。

应对这种疾病需要一整套的解决方案,从早期发现到接种疫苗。科学家团队希望在野猪身上对新的疫苗进行试验,并试图了解野猪和家猪在对抗疾病的能力方面有何不同。

在受到非洲猪瘟侵袭的德国勃兰登堡森林,一组高科技设备,包括无人机、直升机和红外探测仪等,正被用来寻找野猪尸体。工作人员需要将它们从环境中清除出去。到2020年10月底,他们在一个多月的时间里已经发现了90多具野猪尸体。

目前,布洛姆及其同事正与巴伐利亚国家森林的科学家合作,希望更深入了解这种疾病。自7月以来,马尔科·赫尔维奇的团队每三周都会射杀三头健康的野猪,并将其尸体放置在森林中,通过拍摄照片和视频来监控尸体的分解过程。首先是非洲猪瘟能在动物尸体中存活多久;其次,病毒能否在土壤中存活,以及能存活多久;第三,动物尸体可以在多长时间内保持足够高的温度,使无人机能将其与周围环境区分开来;第四,是否有掠食动物会将野猪尸体带走,从而将疾病传播到更远的地方。掌握这些细节将使科学家更有机会阻止这种疾病。

尽管对野猪做了这么多工作,但 “最重要的传播机制是人类”。非洲猪瘟“传染性极强,大多数动物都会死亡,而且死得很快。然而,是人类传播了这种疾病,并使其迅速扩散”。

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状态监测

在一切顺利的情况下,追踪这些疾病的适应和传播情况都是一项极为复杂的工作,但还有其他无法回避的挑战。

尽管2009年的甲型H1N1流感爆发曾给人类健康造成严重破坏,但这并不是一种“必须报告”的疾病。换句话说,农场主不需要提供猪只的样品以供检测。这与禽流感不同,后者是一种必须报告的疾病,农民必须依法向政府报告任何疑似病例。

另一个困难是,猪肉产业为数百万人提供了生计。农民必须在控制呼吸系统疾病的措施和这些措施的成本之间取得平衡。此外,猪体内存在病原体的观念可能不利于生意。科学家一直引入强制性的监控计划,需要持续的监测,观察不同病毒株的发展,做出预测。

到目前为止,研究人员已经创建一个重要的新型猪流感病毒标本库,详细描述了它们的生物学和遗传学特征。然后,他们使用EpiFlu——一个拥有超过100万个序列的国际流感数据库——来比较这些病毒。“它能让你了解了最相关的病毒是什么,以及病毒的基因成分来自哪里”。

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有了这些信息,研究团队可以更快地了解病毒,并选择那些表现出流行病潜力的病毒来制造原型疫苗。一旦疾病从猪传染给人类,这种疫苗就可以大规模生产。

但这可能还不足以防止下一次大流行,但肯定能帮助我们以比目前更快的速度制造和推广疫苗。我们可以“准备得更加充分,缩短我们的反应时间……我们可以改变大流行的影响”。

尽管如此,这项工作需要时间和资金来完成,而目前看来,这两种资源可能都远远不够。

另一个重要的干预措施可能是改变现有的养猪模式,以及与牲畜互动的方式。2020年10月,推动食品体系转型的非营利组织Eat的顾问委员会向二十国集团发表了一封公开信,称工厂化养殖和不可持续农业的扩张增加了病毒从动物向人类传播的风险。信中写道:“我们今天拥有的所有证据表明,如果我们希望从Covid-19危机中迅速复苏,避免未来的疾病大流行,并希望实现可持续发展目标和巴黎协定的话,我们就必须重点关注食品。”目前有许多人正在推动工厂化养殖的转型,试图在更环保的环境中饲养小群猪,同时建立更健康、更可持续的农业。

当我们对一种疾病了解得越多,就越有可能阻止它的传播。与此同时,我们所处的是一个复杂的、相互连接的系统。人类并不是生活在孤岛上,欧洲的疾病无法与亚洲隔绝,美国也无法完全阻止在墨西哥出现的疾病——控制每一种病毒几乎是不可能的。尽管科学界正在努力尝试所有能阻止病毒传播的手段,但人类可能需要更大的变化——从社会共识到监管,再到环境保护——才能避免下一次大流行的爆发。

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