凜冬已至,如何呵護我們的呼吸道

凜冬已至,如何呵護我們的呼吸道季節變化會影響病毒的物理結構和人體抵御疾病的天然屏障。冬季空氣寒冷干燥,陽光不足,不利于我們抵御冠狀病毒等呼吸道感染。
攝影:MUSTAFA OZTURK, ANADOLU AGENCY VIA GETTY IMAGES

撰文:FEDOR KOSSAKOVSKI
 
  公元前400年,醫學之父、希臘醫生、哲學家希波克拉底寫道:“冬季的到來解決了夏季的疾病,而夏季的到來則消除了冬季的疾病。”
 
  這被認為是關于疾病(即流感)季節性變化最早的記錄研究。然而,為什么有些疾病是周期性的呢?直至現代,這個問題一直困擾著科學家。
 
  雖然還沒有完全弄明白,但現在研究人員已經知道,隨著四季循環,病菌、它們的宿主和棲息環境會以一種復雜的方式一起改變,人們因此或多或少更容易染病。
 
  “如果你問五位流感流行病學家,他們認為與哪些因素有關,那你很有可能得到五個不同的答案,”加州大學洛杉磯分校的博士后研究員Dylan Morris笑著說道。Morris負責研究病毒的生態學和進化。
 
  盡管如此,科學家已經發現,季節變化不僅會影響病毒的物理結構,也會影響人體抵御疾病的天然屏障。尤其是冬季,空氣寒冷干燥,陽光不足,不利于我們抵御流感、冠狀病毒等呼吸道感染。
 
冠狀病毒:活躍在冬季
 
  根據過去季節性感冒和流感的經驗,公共衛生專家一直在警告,冬季可能會出現冠狀病毒病例激增的現象,因為寒冷的天氣使得人們不得不挪到室內,空氣傳播很活躍。不幸的是,這一預測成了現實:最近幾周,美國的確診人數、住院人數和死亡人數都創下歷史新高,而且沒有緩和的跡象。
 
  Morris和同事最近發表了研究預印本,檢查了導致患病人數激增的其中一個因素:冠狀病毒的穩定性如何隨溫度和空氣濕度的變化而改變。
 
  他們發現,較低的溫度和極端的濕度(無論高低)會讓病毒長時間保持穩定,具有傳染性。較低的溫度會減緩化學反應,比如導致病毒分解的反應。這意味著,冠狀病毒會在呼吸道分泌物中飄浮更長時間。
 
  濕度較低的情況下,液滴的蒸發面積變小,病毒更容易撞上液滴中的其他化學物質,并失去活性,但僅限于一定程度。如果液滴太小,我們呼出的液體中自然產生的鹽分就會結晶,困住病毒,直至液滴在新宿主的呼吸道中被溶解,病毒又會蘇醒過來。
 
  不幸的是,冬季正是低溫和潮濕的季節。其他因素,比如人們總是待在室內,沒有足夠的陽光,也讓情況不太樂觀。
 
  “所有這些因素都指向同一個方向,我們有很多理由相信,冬季的呼吸道病毒更棘手,”Morris說。
 
  冬季的這些情況也會影響感染方程式的另一半:被感染的身體。
 
清新的冬日空氣
 
  耶魯大學的免疫學家、霍華德·休斯醫學研究所的研究員巖崎明子(Akiko Iwasaki)說,呼吸更冷更干燥的空氣,會改變免疫系統的運作方式。
 
  在2015年的論文中,巖崎明子和同事指出,當溫度較低時,小鼠呼吸道里的細胞產生的干擾素分子會變少。干擾素是一種蛋白質,會發出病毒犯罪警報,把免疫細胞召喚過來,有望阻止病毒繼續作惡。
 
  “那項研究發表后,我一直告訴我的孩子們,把圍巾圍到鼻子上——當然現在是戴口罩,因為這樣可以讓鼻腔保持溫暖,”巖崎明子說。
 
  最近,巖崎明子和她的團隊發現,低濕度也會抑制人體的第一道防線:粘液。我們的呼吸道里滿是粘稠物質,再往下是纖毛;它們形似小手指,宛若動物王國中的槳。兩者合作,就像一條傳送帶一樣:粘液負責捕捉黏性物質,纖毛協調擺動,把粘液通過鼻子和嘴送出去。接下來,記得用手帕。
 
  這個過程被稱為粘液纖毛清除,而寒冷干燥的空氣對它可不友好。低濕度會讓我們面部和喉嚨里的粘液層變干,干擾纖毛的運動,身體因此更難趕走入侵者。
 
  “吸入干燥、寒冷的空氣后,我們就會遇到這樣的情況,宿主的免疫反應負擔加重,無法有效對抗病毒感染,”巖崎明子說。
 
  巖崎明子建議買一臺加濕器,讓屋內的濕度保持在40%至60%。“這樣不僅能幫助免疫系統對抗病原體,而且在潮濕的空氣中,含有病毒的顆粒會積聚水分,”她說:“它們沒有辦法進行空氣傳播,而是落到地面上。”
 
令人愉悅的陽光
 
  由于疫情的緣故,越來越多的人整天待在室內,加重了冬季的另一個不利因素:維生素D減少。你可能已經從牛奶盒熟悉了維生素D。但除了強化骨骼外,維生素D在調節免疫反應方面也起到了重要作用,至少200個涉及基本防御的化學通道都受到維生素D的影響,斯坦福大學的生物工程師Annelise Barron說。她研究的是合成版天然分子。
 
  Barron對復制名為“LL-37”的肽(或小蛋白質)特別感興趣,這是一種人體內天然存在的強效抗病毒、抗細菌和抗真菌分子。在哺乳動物中,只有靈長類動物能依靠身體吸收陽光制造維生素D,從而產生這種抗菌肽。
 
  我們的皮膚會利用陽光中的紫外線B打破膽固醇化學前體的一個碳環,來制造維生素D。雖然富含脂肪的魚類或強化牛奶都可以補充一些維生素D,但陽光能提升我們體內的維生素D水平,而這對于遠離赤道的人來說,是一個問題。
 
  “在陽光充足的月份里,全世界大約有一半的人缺乏維生素D,”Barron說:“現在,凜冬將至,平均近80%的人維生素不足。”
 
  適當的維生素D可以降低I型糖尿病和多發性硬化癥等炎癥性疾病的風險,減少急性呼吸道感染的發病率。Barron表示,雖然還不清楚維生素D對健康的全面影響,但不斷有調查顯示,生活在北緯35度以北的美國人都缺乏維生素D,包括拉斯維加斯等遙遠的南方城市。
 
  尤其是新冠疫情期間,人們經常待在室內,雖然有利于控制病毒傳播,但不利于曬太陽產生維生素D。一些研究顯示,很多新冠患者缺乏維生素D。例如,發表于11月下旬的一項研究發現,缺乏維生素D的新冠患者的死亡率是正常水平患者的4倍。這是否是真正的致病原因,還有待研究:早期研究顯示,在治療新冠肺炎時,攝入維生素D具有積極效果,或沒有效果。
 
  深色皮膚有時會阻礙維生素D生成。這被認為是新冠病毒對非裔美國人和其他有色人種影響較大的一種可能的遺傳學解釋。然而,生成率低并不意味著有色人種體內的維生素D水平低于白人群體,因為不同人群體內,中和維生素D的其他分子的濃度也不一樣。而且,關于少數群體內部爆發新冠疫情,很多影響健康的社會因素起到了更大的作用。
 
  不過,Barron說,補充維生素D可以幫助提升身體的自然防御功能。她指出,最近一項研究顯示,補充維生素D提升了LL-37在冬季的活性。美國國家過敏癥和傳染病研究所所長Anthony Fauci說,自己每天都服用維生素D補充劑,以增強免疫系統。
 
  Barron建議每天補充2000國際單位(物質的標準計量)的維生素D。這個數字高于美國國家衛生研究院的400至800國際單位的指導劑量,但與內分泌學會推薦的上限值一樣,而且遠低于對人體有害的4000國際單位。
 
每種傳染病都有季節性
 
  哥倫比亞大學的傳染病生態學家Micaela Martinez負責研究生物節律與季節性疾病,她說,維生素D不是唯一受陽光季節性變化影響的身體機能。
 
  一些研究人員已經提議,研究中斷睡眠如何導致醫護人員易被新冠病毒感染,以及一天中什么時間服用地塞米松最合適;這是治療新冠重癥患者的一種藥物。
 
  “新陳代謝、激素、免疫系統,我們身體幾乎所有方面都隨著晝夜交替在變化,”她說。
 
  一些關于時間生物學方面疾病的早期研究,主要關注晝夜循環和褪黑素。2015年,《自然》雜志上的一項研究發現,大約四分之一人類基因表達存在季節變化,不過研究團隊并未指出這種基因表達差異是否會影響免疫系統對抗入侵者的能力。
 
  “不是說,冬季感染得多,夏季感染得少。不是這樣,每種傳染病都有季節性,”Martinez說。她的實驗室正在研究季節變化對免疫系統抵御不同病原體能力的影響。她指出,根據歷史,麻疹流行發生在春季,脊髓灰質炎則在夏季最嚴重。
 
  不管是什么季節,Martinez擔心,越來越多的人整天待在室內,得不到足夠的陽光幫助身體機能持續運轉。在10月發表的預印本中,她的團隊證實,在紐約市,配備光傳感器的研究參與者全年接觸自然光較少,感受到的自然光季節變化也很小。
 
  “因為待在室內時間太長,我們已經體會不到大部分季節的光照變化”,Martinez說。
 
  她建議,感受清晨的陽光,幫助身體轉換到日間模式,并調節身體的重要機能,為抗擊新冠病毒等呼吸道病原體做好準備。
 
(譯者:Sky4)
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