2020年11月2日

太阳在病毒性呼吸道疾病传播中的作用

流感样流行病的演变。图片来源:克里特大学Paolo Bonfini

为什么大多数病毒流行病在全球的温带地区在秋季和冬季周期性地传播?根据意大利国家天体物理学研究所,米兰大学,伦巴第地区环境局和唐·诺奇基基金会的跨学科研究团队的说法,答案与太阳密切相关。他们的理论模型表明,流行病的流行和演变与一年中在特定时间袭击地球上某个特定位置的日太阳辐射量密切相关。意大利团队的工作最近发表在 科学 日志。

“我们的 提供了一个重要但仍未解决的科学问题的简单答案,” INAF研究人员和PI研究员Fabrizio Nicastro说:“为什么许多病毒性呼吸道流行病(例如流感)在秋季和冬季仅在温带才周期性地发展在北半球和南半球的全球范围内,尽管它们似乎一直存在-尽管与温带地区的季节性周期相比患病率较低,但在赤道带?哪些因素触发并决定了这种季节性?在我们的工作中,我们建议导致空气传播的流行病季节性的原因与造成我们星球上季节的机理完全相同:地球上每天的太阳辐射量。”

众所周知,紫外线(UV)能够灭活许多不同种类的病毒和细菌。因此,到达地球的太阳紫外线必须对行星的裸露部分具有一定的消毒能力。特定病毒或细菌的紫外线灭活效率取决于病毒或细菌本身,但是对于地球上的给定位置,毫无疑问,当太阳辐射较强时(夏季),效率较高;而当太阳辐射较弱时,效率较低。 (冬季)。这种以每年一次的频率进行的太阳消毒作用的周期性能够与流行病的另一个典型频率产生建设性的共鸣:由于病毒的抗原转移/漂移,导致病毒宿主免疫力的丧失。这两种机制的结合触发了流行病的季节性,其时标范围从几年到几十年不等,具体取决于抗原的频率。

由意大利研究人员提出的模型可准确再现在地球上不同位置观察到的内在繁殖力(R0)小于约2的流行病的季节性(一种流行性感冒通常为R0〜1),并且还能够对一种具有以下特征的流行病进行建模:更大的内在生殖数,例如当前SAR-CoV-2大流行,R0≈3-4。这些模型预测了高强度的间歇性初始周期,该周期最终(在取决于抗原转移频率的时标上)稳定在季节性同步的中等强度的年周期上。

“从流行病学的角度来看,这些模型阐明了一个重要且长期存在的谜团:为什么当易感个体的数量仍然远远不足以触发群体免疫机制所需的个体数量时,每年流行性感冒会消失吗?”米兰大学和Don Gnocchi基金会的免疫学家Mario Clerici补充道。

“ Nicastro得出结论,SARS-CoV-2大流行的意大利数据也可以由我们的模型准确描述,但该模型的预测能力(确切地说,取决于新的UV-B决定性因素(而不是新限制措施的实施)) /致命的COVID-19病毒剂量,我们的合作即将对其进行测量。”

更多信息: Fabrizio Nicastro等人,“强迫具有季节性日照的流感样流行病的季节性”, 科学 (2020)。 DOI:10.1016 / j.isci.2020.101605

期刊信息: 科学

由...提供 天文学研究所

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