医学前沿
2013年02月号
医学进展
人物与学科

风从亚洲大陆来

    Jane Burns回忆,1981年是她在科罗拉多州大学丹佛校区医学院成为儿科住院医师的第三个年头,期间她曾接诊一个急救直升机从怀俄明州送来的危重女婴。患者入院后21天时皮疹基本消失,但是发热依旧很严重,Burns无法确定病因。学校里一名感染性疾病主治医师Richard Anderson也参与了检查,认为女婴所患的疾病是川崎病。

    川崎病病例最早报道于20世纪60年代的日本,但即使是在日本本土,川崎病也并不常见。在美国基本没有听说过川崎病的相关报道。川崎病的主要特征是5岁以下儿童的血管炎症,临床症状多变。Burns知道这个疾病,也仅仅是因为她早年遇到过两个川崎病病例。现在,这已经是她碰到的第三例了。之后不到12个小时,患者不幸死亡了。

    “当和病理专家一起进行尸检确认后,我很惊讶,这个疾病我竟然遇到了第三次。” Burns回忆说,“我想我是永远也无法忘记,打开她的胸腔看到冠状动脉瘤的那一刻。”冠状动脉气球样突起在成年人中常见,尤其是在患有糖尿病或高血压的人群中,但是在婴幼儿中非常罕见。

    Burns如今在加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego,UCSD)从事儿科研究工作,并且是该校川崎病研究中心的负责人。对她而言,当年与川崎病的遭遇是一个转折点,从那时起她就尽量申请基金开展川崎病的研究。

    加州大学纽约分校的感染与免疫中心的负责人Ian Lipkin这样评价川崎病:“川崎病自首次被报道后,就吸引了感染性疾病研究者们的关注,它看起来就是一个感染性疾病,但人们从来没有确定过病原体。”

    “来自于中亚的风”可能是现在流行病学家的一个新的研究方向。一个包括Burns等由医学和气候学专家组成的研究小组,在去年11月的Scientific Reports指出:包括日本和朝鲜等东亚国家儿童,以及太平洋另一端的夏威夷和美洲本土儿童的川崎病患者,可能都是病原体经由来自于亚洲大陆上的风传播而感染的。

    假若风力传播途径被确认,川崎病病原体将是第一个被证实的可以通过自然方式(风力)穿越数千公里的人类疾病病原体。可能它也并不是唯一一个,研究者会思考流感病毒等是否也可能通过这种方式传播。

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缘起

    日本儿科医师川崎富作(Tomisaku Kawasaki)第一次见到川崎病是在1960年,当时他对川崎病没有一点认识,但是当他详细记录了患者症状并制作了图表之后,他对该疾病感到很不可理解,以至于将记录的文件命名为GOK(God Only Knows,只有上帝知道)。

    川崎富作医生在1967年发表了对川崎病描述的研究文章,从那时起,川崎病在日本有三次发病高峰:1979年4月、1982年5月和1986年3月。虽然日本的出生率呈下降状态,川崎病发病人数却呈逐年上升趋势。现在,日本每年约有12000名新发川崎病病例。即使在圣地亚哥,每年的新发病例也有80到100例。

    很难说清楚川崎病分布的广泛程度,因为在日本以外的国家,川崎病被漏诊的几率很大。儿童皮疹很常见,这并不是可辨别的显著特征。川崎病发病时看起来并不严重,其预后却很差:自然病程下约有1/4的患者发生动脉瘤,即使经过治疗,患者动脉也可形成疤痕组织或动脉狭窄。Burns介绍道:对动脉的伤害可能要到数十年后才体现出来,患者成年后发生急性心脏病,那时也不能回溯到几十年前查明病因。

    川崎病发病中基因占很重要的因素,相对于其他人种,日本等亚洲男性更容易患病。免疫系统也参与了发病,全身炎症状态是该病的主要特征,中动脉平滑肌细胞和心脏组织等受累导致动脉瘤的发生。川崎病目前唯一有效的治疗手段是静脉滴注丙种免疫球蛋白G,可以将动脉瘤的发生率由25%降低到1%~5%。

    该病的病因仍然是GOK:几十年来,研究者们遍寻了包括病毒、细菌和其它各种病原体,但从未得到过确切的证据。伴随着川崎病的研究遭遇挫折,资助的基金和研究也越来越少。Burns和Lipkin已经合作了有20年时间, 对川崎病病因开展了各种研究。在20世纪80年代,Burns曾将研究集中在地毯清洁等可能上,最后并没有得到结果。在2005年左右,Burns开始关注川崎病和气候之间的联系,和她一起工作的是加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的气象学专家Daniel Cayan。通过分析日本境内川崎病的发病情况,他们取得了成功突破。在研究了1987年~2000年的约85000例患者资料后,他们发现了一个非常明显的趋势:川崎病是一种典型的季节性疾病,其发病主要集中在冬季、初春和初夏,这提示该病的发生很可能有环境因素的参与。

    2007年的时候, 在Cayan听了Xavier Rodó的气象学讲座后,研究有了新进展。Rodó来自于西班牙Catalan气象研究所,当时在UCSD进行学术休假。Rodó曾研究过气候对疾病(如疟疾)的影响,在建立数学和统计模型降低混杂因素、寻找关键点方面有丰富的经验。

    Burns和Lipkin提供了超过247000例日本川崎病的患者数据给 Rodó。经过分析,研究有了新的发现:每当来自于中亚的风到达日本的时候,川崎病新发病例数明显上升。日本川崎病3次爆发都遵循这个模式,每年的季节性也遵循该模式。当风来自于太平洋的时候,日本川崎病发生率开始下降。当中亚风力吹过太平洋的时候,夏威夷和加州的川崎病的发生率同样呈上升趋势。Rodó说,“我必须承认我真的很惊讶这个结果,相对来说,气候和川崎病的关联结果来的太容易了一些。”而且,这个结果提示:川崎病病原体可能在穿越了太平洋数千公里后仍然保持活性,这是在其它病原体从没有见过的现象。

    很显然,这个分析结果——川崎病病原体是活的生物体并且可在高空穿行数千公里后仍保持活性——假若最终被证实的话,将会遇到传统理论的质疑。微生物学家通常认为紫外线辐射和高海拔低温将会在任何感染性微生物穿越大洋之前杀灭它们,但这也许并不准确。Burns谈到:“我的专业背景是分子病毒学,当我在实验室保存病毒时是怎么做的呢?脱水,保存在零下80 ℃!这也是大气层正在做的。另外,风也是一个重要因素。风中的微粒灰尘虽然看起来很小,但和微生物相比较,它们就大得不可思议了,因此很有可能在其中容纳病原体,从而免受太阳紫外线辐射的影响。”

    风可以短途携带病原体是一个已经被广泛证实的观点。纽约阿尔伯特•爱因斯坦医学院的微生物学家Arturo Casadevall指出,球孢子菌病——即溪谷病,一种发生在美国西南部的地方流行性人类真菌病,其孢子在大风或地震时由土中进入大气从而传播该病。另外,真菌聚多曲霉可以通过尘暴由非洲传播到加勒比海附近。

    在美国佛罗里达州美国地质学测量中心工作的环境和公共卫生微生物专家Dale Griffin,研究非洲尘暴已经很长时间了。在大西洋中部水域,Griffin收集培养船舶上空空气培养,已获得数百种微生物,他认为其中大约10%~20%的微生物是病原体。Griffin也曾经参与过一个收集平流层(海拔18000米)样本进行培养的课题,他认为Rodó及其工作伙伴们对川崎病在风中传播的研究很有价值,“假若川崎病病原体存在于大气层的话,我绝对不会吃惊的,我们已知有很多可在大气中生存并长途旅行的微生物。”

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找到病原体

    Casadevall认为川崎病病原体风力传播的证据是有力的,但同时强调两者间未必是因果关系。已从事植物病原体和花粉的风力传播研究35年的康涅狄格州农业实验站的植物病理学家Donald Aylor谈到:“过去,人们宣称有许多诸如此类的发现,最终却都无法予以证实”。Aylor认为,“即使当某种疾病的发病伴随着某个方向风力出现,也很难去证明该病病原体就是依靠风力传播的,特别是该病病原体是完全未知的时候,这个难度就更大了,这时候问问自己还有没有别的发现,例如川崎病爆发的时候有没有发生别的什么,这很难确定,因为会有数不清的影响因素,是吧?”

    Burns和她的工作伙伴们知道:要驳斥那些反对意见,最重要的事情就是去找到病原体。Burns和Lipkin设立了空气监测收集点,从而可以对某一时间段不同的海拔平面的空气进行过滤,筛查所有可疑的物质,并分析其DNA——进行基因组学分析。

    在2011年3月初,该研究小组派遣了一个西班牙工程学家,通过飞行器上的空气收集器沿着实时风力数据分布图收集空气样本,返回后立即干冰保存并运输到Lipkin位于哥伦比亚的实验室。很幸运,他们的收集路线和福岛的位置是交叉的,再晚一点的话,就会受到大海啸后福岛核电站核泄漏污染的影响。

    在哥伦比亚,由生物学家Brent Williams开展基因组学分析。实验进展得很慢,因为高空空气中的DNA样本量非常少。但付出终于有了回报,Williams发现了可能的川崎病病原体,但Lipkin拒绝在专业文章发表前透露这些发现。他们很快就将开展免疫检测,将可疑病原体产生的抗体和川崎病患儿或非患儿对照血清样本混合,假若抗体有特异性的话,这将增强研究小组对结果的信心。下一步计划是比对空气样本DNA序列和川崎病患儿血清样本DNA序列。

    假若因果关系确定的话,关于川崎病还有更多的问题需要解决——哪里是川崎病病原体的自然存储地?是否有自然宿主存在?为什么该病在20世纪五六十年代开始爆发出现?为什么感染人口会持续上升?

    此外,是否还有其他的传染病也是通过风力传播的呢?台湾的科学家就在空气样本中发现了常常爆发于沙尘暴下风区域的禽流感病毒,而且这种病毒在空气中的浓度随着来自中亚的沙尘暴的到来而达到顶峰。因此,Burns说道:“为什么我们就不能承认,其实那些影响人类健康的许多物质很可能就是随着风力而传播的。”(作者:赵永刚、沈颖)

参考文献:《Nature》2012;484:21-23

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