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凛冬已至,如何呵护我们的呼吸道

凛冬已至,如何呵护我们的呼吸道季节变化会影响病毒的物理结构和人体抵御疾病的天然屏障。冬季空气寒冷干燥,阳光不足,不利于我们抵御冠状病毒等呼吸道感染。
摄影:MUSTAFA OZTURK, ANADOLU AGENCY VIA GETTY IMAGES

撰文:FEDOR KOSSAKOVSKI
 
  公元前400年,医学之父、希腊医生、哲学家希波克拉底写道:“冬季的到来解决了夏季的疾病,而夏季的到来则消除了冬季的疾病。”
 
  这被认为是关于疾病(即流感)季节性变化最早的记录研究。然而,为什么有些疾病是周期性的呢?直至现代,这个问题一直困扰着科学家。
 
  虽然还没有完全弄明白,但现在研究人员已经知道,随着四季循环,病菌、它们的宿主和栖息环境会以一种复杂的方式一起改变,人们因此或多或少更容易染病。
 
  “如果你问五位流感流行病学家,他们认为与哪些因素有关,那你很有可能得到五个不同的答案,”加州大学洛杉矶分校的博士后研究员Dylan Morris笑着说道。Morris负责研究病毒的生态学和进化。
 
  尽管如此,科学家已经发现,季节变化不仅会影响病毒的物理结构,也会影响人体抵御疾病的天然屏障。尤其是冬季,空气寒冷干燥,阳光不足,不利于我们抵御流感、冠状病毒等呼吸道感染。
 
冠状病毒:活跃在冬季
 
  根据过去季节性感冒和流感的经验,公共卫生专家一直在警告,冬季可能会出现冠状病毒病例激增的现象,因为寒冷的天气使得人们不得不挪到室内,空气传播很活跃。不幸的是,这一预测成了现实:最近几周,美国的确诊人数、住院人数和死亡人数都创下历史新高,而且没有缓和的迹象。
 
  Morris和同事最近发表了研究预印本,检查了导致患病人数激增的其中一个因素:冠状病毒的稳定性如何随温度和空气湿度的变化而改变。
 
  他们发现,较低的温度和极端的湿度(无论高低)会让病毒长时间保持稳定,具有传染性。较低的温度会减缓化学反应,比如导致病毒分解的反应。这意味着,冠状病毒会在呼吸道分泌物中飘浮更长时间。
 
  湿度较低的情况下,液滴的蒸发面积变小,病毒更容易撞上液滴中的其他化学物质,并失去活性,但仅限于一定程度。如果液滴太小,我们呼出的液体中自然产生的盐分就会结晶,困住病毒,直至液滴在新宿主的呼吸道中被溶解,病毒又会苏醒过来。
 
  不幸的是,冬季正是低温和潮湿的季节。其他因素,比如人们总是待在室内,没有足够的阳光,也让情况不太乐观。
 
  “所有这些因素都指向同一个方向,我们有很多理由相信,冬季的呼吸道病毒更棘手,”Morris说。
 
  冬季的这些情况也会影响感染方程式的另一半:被感染的身体。
 
清新的冬日空气
 
  耶鲁大学的免疫学家、霍华德·休斯医学研究所的研究员岩崎明子(Akiko Iwasaki)说,呼吸更冷更干燥的空气,会改变免疫系统的运作方式。
 
  在2015年的论文中,岩崎明子和同事指出,当温度较低时,小鼠呼吸道里的细胞产生的干扰素分子会变少。干扰素是一种蛋白质,会发出病毒犯罪警报,把免疫细胞召唤过来,有望阻止病毒继续作恶。
 
  “那项研究发表后,我一直告诉我的孩子们,把围巾围到鼻子上——当然现在是戴口罩,因为这样可以让鼻腔保持温暖,”岩崎明子说。
 
  最近,岩崎明子和她的团队发现,低湿度也会抑制人体的第一道防线:粘液。我们的呼吸道里满是粘稠物质,再往下是纤毛;它们形似小手指,宛若动物王国中的桨。两者合作,就像一条传送带一样:粘液负责捕捉黏性物质,纤毛协调摆动,把粘液通过鼻子和嘴送出去。接下来,记得用手帕。
 
  这个过程被称为粘液纤毛清除,而寒冷干燥的空气对它可不友好。低湿度会让我们面部和喉咙里的粘液层变干,干扰纤毛的运动,身体因此更难赶走入侵者。
 
  “吸入干燥、寒冷的空气后,我们就会遇到这样的情况,宿主的免疫反应负担加重,无法有效对抗病毒感染,”岩崎明子说。
 
  岩崎明子建议买一台加湿器,让屋内的湿度保持在40%至60%。“这样不仅能帮助免疫系统对抗病原体,而且在潮湿的空气中,含有病毒的颗粒会积聚水分,”她说:“它们没有办法进行空气传播,而是落到地面上。”
 
令人愉悦的阳光
 
  由于疫情的缘故,越来越多的人整天待在室内,加重了冬季的另一个不利因素:维生素D减少。你可能已经从牛奶盒熟悉了维生素D。但除了强化骨骼外,维生素D在调节免疫反应方面也起到了重要作用,至少200个涉及基本防御的化学通道都受到维生素D的影响,斯坦福大学的生物工程师Annelise Barron说。她研究的是合成版天然分子。
 
  Barron对复制名为“LL-37”的肽(或小蛋白质)特别感兴趣,这是一种人体内天然存在的强效抗病毒、抗细菌和抗真菌分子。在哺乳动物中,只有灵长类动物能依靠身体吸收阳光制造维生素D,从而产生这种抗菌肽。
 
  我们的皮肤会利用阳光中的紫外线B打破胆固醇化学前体的一个碳环,来制造维生素D。虽然富含脂肪的鱼类或强化牛奶都可以补充一些维生素D,但阳光能提升我们体内的维生素D水平,而这对于远离赤道的人来说,是一个问题。
 
  “在阳光充足的月份里,全世界大约有一半的人缺乏维生素D,”Barron说:“现在,凛冬将至,平均近80%的人维生素不足。”
 
  适当的维生素D可以降低I型糖尿病和多发性硬化症等炎症性疾病的风险,减少急性呼吸道感染的发病率。Barron表示,虽然还不清楚维生素D对健康的全面影响,但不断有调查显示,生活在北纬35度以北的美国人都缺乏维生素D,包括拉斯维加斯等遥远的南方城市。
 
  尤其是新冠疫情期间,人们经常待在室内,虽然有利于控制病毒传播,但不利于晒太阳产生维生素D。一些研究显示,很多新冠患者缺乏维生素D。例如,发表于11月下旬的一项研究发现,缺乏维生素D的新冠患者的死亡率是正常水平患者的4倍。这是否是真正的致病原因,还有待研究:早期研究显示,在治疗新冠肺炎时,摄入维生素D具有积极效果,或没有效果。
 
  深色皮肤有时会阻碍维生素D生成。这被认为是新冠病毒对非裔美国人和其他有色人种影响较大的一种可能的遗传学解释。然而,生成率低并不意味着有色人种体内的维生素D水平低于白人群体,因为不同人群体内,中和维生素D的其他分子的浓度也不一样。而且,关于少数群体内部爆发新冠疫情,很多影响健康的社会因素起到了更大的作用。
 
  不过,Barron说,补充维生素D可以帮助提升身体的自然防御功能。她指出,最近一项研究显示,补充维生素D提升了LL-37在冬季的活性。美国国家过敏症和传染病研究所所长Anthony Fauci说,自己每天都服用维生素D补充剂,以增强免疫系统。
 
  Barron建议每天补充2000国际单位(物质的标准计量)的维生素D。这个数字高于美国国家卫生研究院的400至800国际单位的指导剂量,但与内分泌学会推荐的上限值一样,而且远低于对人体有害的4000国际单位。
 
每种传染病都有季节性
 
  哥伦比亚大学的传染病生态学家Micaela Martinez负责研究生物节律与季节性疾病,她说,维生素D不是唯一受阳光季节性变化影响的身体机能。
 
  一些研究人员已经提议,研究中断睡眠如何导致医护人员易被新冠病毒感染,以及一天中什么时间服用地塞米松最合适;这是治疗新冠重症患者的一种药物。
 
  “新陈代谢、激素、免疫系统,我们身体几乎所有方面都随着昼夜交替在变化,”她说。
 
  一些关于时间生物学方面疾病的早期研究,主要关注昼夜循环和褪黑素。2015年,《自然》杂志上的一项研究发现,大约四分之一人类基因表达存在季节变化,不过研究团队并未指出这种基因表达差异是否会影响免疫系统对抗入侵者的能力。
 
  “不是说,冬季感染得多,夏季感染得少。不是这样,每种传染病都有季节性,”Martinez说。她的实验室正在研究季节变化对免疫系统抵御不同病原体能力的影响。她指出,根据历史,麻疹流行发生在春季,脊髓灰质炎则在夏季最严重。
 
  不管是什么季节,Martinez担心,越来越多的人整天待在室内,得不到足够的阳光帮助身体机能持续运转。在10月发表的预印本中,她的团队证实,在纽约市,配备光传感器的研究参与者全年接触自然光较少,感受到的自然光季节变化也很小。
 
  “因为待在室内时间太长,我们已经体会不到大部分季节的光照变化”,Martinez说。
 
  她建议,感受清晨的阳光,帮助身体转换到日间模式,并调节身体的重要机能,为抗击新冠病毒等呼吸道病原体做好准备。
 
(译者:Sky4)
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