•  

    Bardzo ciekawy artykuł na temat poszukiwania przyczyny sezonowości wirusowych chorób zakaźnych w kontekście COVID-19

    Poniżej moje tłumaczenie artykułu analizującego sezonowość w kontekście COVID-19 z udziałem naukowców, którzy w ostatnich latach prowadzili na ten temat badania. Materiał ukazał się na sciencemag.com , stronie internetowej czasopisma naukowego "Science"

    (poprawki mile widziane)

    W grudniowe popołudnie, 13 dni przed przesileniem zimowym, sześciu mężczyzn i kobiet zameldowało się w Surrey Clinical Research Facility, części University of Surrey w Wielkiej Brytanii. Po pobraniu wymazów z nosa w celu wykrycia 16 różnych wirusów dróg oddechowych weszli do swoich pokojów z regulowaną temperaturą i przez 24 godziny każda osoba pozostawała w półleżącej pozycji w słabym świetle. Pielęgniarki umieściły wenflon w żyle ramienia każdej osoby, umożliwiając łatwe pobieranie krwi, która przepływała przez rurkę do portali w ścianie. Badane osoby mogły naciskać brzęczyk podczas przerw w łazience, w których gromadzono stolec i mocz, ale poza tym byli sami w ciemności. Żadna z tych osób nie była chora. I chociaż zbliżał się najkrótszy dzień w roku, ich rytuał nie miał nic wspólnego z pogańskimi obrzędami, tradycjami świątecznymi lub dorocznym hipisowskim zgromadzeniem w pobliskim Stonehenge z okazji odrodzenia słońca.

    Zamiast tego zostali opłaceni jako wolontariusze w badaniu prowadzonym przez specjalistkę chorób zakaźnych Mikaelę Martinez z Columbia University, w celu zbadania zjawiska zauważonego 2500 lat temu przez Hipokratesa i Tukidydesa: Wiele chorób zakaźnych występuje częściej w określonych porach roku. „To bardzo stare pytanie, ale nie jest dobrze zbadane” - mówi Martinez.

    Jest to również pytanie, które nagle stało się bardzo pilne z powodu pojawienia się COVID-19. SARS-CoV-2, wirusowi wywołującemu chorobę, który obecnie zaraża ponad 445 tys. osób na całym świecie, niektórzy mają nadzieję, że może naśladować grypę i osłabiać się, gdy lato pojawi się w umiarkowanym klimacie regionów półkuli północnej, gdzie żyje około połowa światowej populacji . Prezydent USA Donald Trump wielokrotnie wyrażał tę nadzieję. „Istnieje teoria, że w kwietniu, kiedy robi się ciepło - historycznie było w stanie zabić wirusa”, powiedział 14 lutego. Ale to, co wiadomo o innych chorobach, nie daje dużych podstaw dla tezy, że COVID-19 nagle zniknie w ciągu kilku następnych tygodni.

    Różne choroby mają odmienne cykle. Niektóre osiągają szczyt wczesną lub późną zimą, inne wiosną, latem lub jesienią. Niektóre choroby mają różne szczyty sezonowe w zależności od szerokości geograficznej. I wiele nie ma w ogóle cyklu sezonowego. Nikt więc nie wie, czy SARS-CoV-2 zmieni swoje zachowanie wiosną. „Przestrzegałbym przed nadinterpretację tej hipotezy” - powiedziała na konferencji prasowej Nancy Messonnier, odpowiedzialna za COVID-19 w Amerykańskich Centrach Kontroli i Zapobiegania Chorobom. Jeśli pory roku wpływają na SARS-CoV-2, może również oprzeć się temu schematowi w pierwszym roku i dalej się rozprzestrzeniać, ponieważ ludzkość nie miała szansy zbudować na niego odporności.

    Nawet w przypadku znanych chorób sezonowych nie jest jasne, dlaczego przybierają na sile i zanikają w ciągu roku kalendarzowego. To jest duża zagadka mówi prof. Andrew Loudon, chronobiolog z University of Manchester (chronobiologia zajmuje się badaniem cyklicznych zjawisk w organizmach żywych zachodzących pod wpływem czynników zewnętrznych - moja uwaga). Badanie hipotezy przez kilka sezonów może potrwać 2 lub 3 lata. „Młodzi naukowcy mogą wykonać jeden eksperyment, ale on może okazać się zabójczy dla ich kariery”, mówi prof. Loudon (chodzi o tzw. postdocs - czyli dużej grupy naukowców z doktoratem ale bez stanowiska na uczelni, którzy muszą mieć dobre publikacje żeby awansować - moja uwaga). Pole badawcze jest również nękane przez mylące zmienne. „Wszystkie rzeczy są sezonowe, np. świąteczne zakupy” - mówi epidemiolog Scott Dowell, który kieruje opracowywaniem i nadzorem nad szczepionkami w Fundacji Billa i Melindy Gatesów, a w 2001 roku napisał szeroko cytowaną prace na temat sezonowości chorób zakaźnych, która zainspirowała obecne badanie Martineza. Dowell mówi, że łatwo jest dać się zwieść fałszywym korelacjom.

    Mimo przeszkód badacze testują wiele teorii. Wielu koncentruje się na relacjach między patogenem, środowiskiem i zachowaniem człowieka. Na przykład grypa może lepiej radzić sobie w zimie z powodu takich czynników, jak wilgotność, temperatura, bliskość ludzi lub zmiany diety i poziomu witaminy D. Martinez studiuje inną teorię, którą postulował artykuł Dowella, ale go nie przetestował: ludzki układ odpornościowy może zmieniać się wraz z porami roku, stając się bardziej odporny lub podatny na różne infekcje w zależności od ilości światła, jakie odczuwa nasze ciało.

    Oprócz pilnego pytania, czego można się spodziewać po COVID-19, wiedza o tym co ogranicza albo sprzyja rozpowszechnianiu się chorób zakaźnych w poszczególnych porach roku może naprowadzić na nowe sposoby zapobiegania im lub leczenia. Zrozumienie sezonowości może również wpłynąć na nadzór nad chorobami, prognozy i harmonogram kampanii szczepień. „Gdybyśmy wiedzieli, co tłumi grypę do poziomów w okresie letnim, byłoby to o wiele bardziej skuteczne niż jakakolwiek z naszych szczepionek przeciw grypie”, mówi Dowell.

    Martinez zainteresowała się sezonowością jeszcze jako studentka, a w 2018 roku opublikowała „Kalendarz epidemii” w PLOS Pathogens, który zawierał katalog 68 chorób i ich osobliwych cykli. Martinez doszła np. do wniosków, że z wyjątkiem rejonów równikowych syncytialny wirus oddechowy (RSV) to choroba zimowa, ale ospie wietrznej sprzyja wiosna. Szczyt rotawirusa występuje w grudniu lub styczniu w południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, ale w kwietniu i maju na północnym wschodzie. Opryszczka narządów płciowych rośnie w całym kraju na wiosnę i w lecie, podczas gdy tężec jest szczególnie aktywny w połowie lata; rzeżączka występuje latem i jesienią, a krztusiec występuje najczęściej od czerwca do października. W Chinach kiła radzi sobie dobrze zimą, ale w lipcu występuje tam dur brzuszny. Wirusowe zapalenie wątroby typu C osiąga szczyt w zimie w Indiach, ale wiosną lub latem w Egipcie, Chinach i Meksyku. Pory suche są związane z chorobą Gwinei i gorączką Lassa w Nigerii oraz z zapaleniem wątroby typu A w Brazylii.

    Sezonowość jest najłatwiejsza do zrozumienia dla chorób rozprzestrzeniających się przez owady, które mają korzystne warunki w porze deszczowej, takich jak śpiączka afrykańska, chikungunya, denga czy ślepota rzeczna. W przypadku większości innych infekcji występuje niewielkie podstawy dla sezonowego rytmu lub uzasadnienia cykliczności. „To, co naprawdę mnie zdumiewa, to to, że w tym samym środowisku w tym samym miejscu prawie w każdym miesiącu roku można znaleźć takiego wirusa, który osiąga swój szczyt (zachorowań)” - mówi Neal Nathanson, wirusolog z University of Pennsylvania Perelman School of Medicine. „To naprawdę szalone, jeśli się nad tym zastanowić”. Dla Nathansona ta zmienność (sezonowość) sugeruje, że aktywność człowieka - na przykład dzieci wracające do szkoły lub ludzie przytuleni w domu w chłodne dni - nie wpływa na sezonowość. „Większość wirusów przenosi się między dziećmi i w tych okolicznościach można oczekiwać, że większość wirusów będzie zsynchronizowana” - mówi.

    Nathanson podejrzewa, że w przypadku wirusów ważniejsza jest ich żywotność poza ludzkim ciałem. Materiał genetyczny niektórych wirusów jest opakowany nie tylko w kapsyd (taki płaszcz białkowy wironu czyli jednej, kompletnej cząstki wirusa- moja uwaga), ale także w błonę zwaną osłonką (otoczką), która zazwyczaj jest wykonana z lipidów. Współdziała z komórkami gospodarza podczas procesu infekcji i pomaga uniknąć ataków immunologicznych. Nathanson mówi, że wirusy z osłonkami są bardziej delikatne i podatne na niekorzystne warunki, w tym na przykład upał i suchość w lecie.

    Badanie z 2018 r. w Scientific Reports wspierają tą tezę. Wirusolog Sandeep Ramalingam z University of Edinburgh i jego współpracownicy przeanalizowali obecność i sezonowość dziewięciu wirusów - niektóre osłonkowe, niektóre nie - w ponad 36 000 próbkach oddechowych pobranych w ciągu 6,5 roku od osób, które szukały pomocy medycznej w swoim regionie. „Wirusy osłonkowe mają bardzo określoną sezonowość”, mówi Ramalingam.

    Zarówno RSV, jak i ludzki metapneumowirus (hMPV - nowy wirus wywołujący infekcję dróg oddechowych - moja uwaga) mają osłonkę, taką jak grypa i jednocześnie szczyt zachorowań w miesiącach zimowych. Żaden z tych trzech wirusów nie jest obecny (powszechny) przez ponad jedną trzecią roku. Rinowirusy, najbardziej znana przyczyna zwykłego przeziębienia, nie mają osłonki inie wykazują szczególnego związku z zimną pogodą: badanie wykazało je w próbkach oddechowych w 84,7% dni w roku i wykazało, że osiągają szczyt, gdy dzieci powrót do szkoły z letnich i wiosennych wakacji (na Zachodzie to zwykle przerwa szkolna w marcu). Adenowirusy, kolejna grupa "zimnych wirusów", również nie ma otoczki i mają podobny wzorzec, krążąc przez pół roku.

    Zespół Ramalingam badał również związek między liczebnością wirusów a codziennymi zmianami pogody. Zarówno grypa, jak i RSV radziły sobie najlepiej, gdy zmiana wilgotności względnej w ciągu 24 godzin była niższa niż średnia (różnica 25%). „W otoczce lipidowej jest coś delikatniejszego”, gdy wilgotność gwałtownie się zmienia, podsumowuje Ramalingam.

    Jeffrey Shaman, geofizyk z Kolumbii, twierdzi, że najważniejsza jest wilgotność bezwzględna - całkowita ilość pary wodnej w danej objętości powietrza - a nie wilgotność względna, która mierzy, jak blisko jest nasycenie powietrza. W artykule z 2010 r. W PLOS Biology, Shaman i epidemiolog Marc Lipsitch z Harvardu stwierdzili, że spadki wilgotności bezwzględnej lepiej wyjaśniają początek epidemii grypy w kontynentalnych Stanach Zjednoczonych niż wilgotność względna lub temperatura. A absolutna wilgotność gwałtownie spada w zimie, ponieważ zimne powietrze zatrzymuje mniej pary wodnej.

    Jednak dlaczego niższa wilgotność bezwzględna może sprzyjać niektórym wirusom, pozostaje niejasne. Zmienne, które mogą wpływać na żywotność błony wirusowej, mogą obejmować zmiany ciśnienia osmotycznego, szybkości parowania i pH, mówi Shaman. „Gdy przejdziemy do kluczowych elementów tych procesów, nie mamy odpowiedzi”.

    Czy SARS-CoV-2, który jest wirusem osłonkowym okaże się słabszy wiosną i latem, kiedy wzrośnie wilgotność absolutna i względna? Najbardziej znany z innych chorób koronawirusowych, SARS i Bliskowschodni zespół niewydolności oddechowej (MERS), nie dają żadnych wskazówek. SARS pojawił się pod koniec 2002 r. i został wyparty z populacji ludzkiej latem 2003 r. poprzez intensywne działania ograniczające rozprzestrzenianie. MERS sporadycznie przeskakuje z wielbłądów na ludzi i spowodował epidemie w szpitalach, ale nigdy nie rozprzestrzenił się między ludźmi jak na przykład COVID-19. Żaden wirus nie krążył wystarczająco długo, na wystarczająco dużą skalę, aby pojawił się jakikolwiek cykl sezonowy. Gdybyśmy wiedzieli, co tłumi grypę do poziomów w okresie letnim, byłoby to o wiele bardziej skuteczne niż jakiekolwiek nasze szczepionki przeciw grypie.

    Cztery ludzkie koronawirusy, które powodują przeziębienia i inne choroby układu oddechowego przynoszą więcej informacji. Trzy mają „wyraźną sezonowość zimową”, z niewielką liczbą wykrytych lub brakiem wykrycia w lecie - stwierdziła w 2010 roku biolog molekularna Kate Templeton z Uniwersytetu w Edynburgu na podstawie analizy 11 661 próbek oddechowych pobranych między 2006 a 2009 r. Trzy wirusy zasadniczo zachowują się jak grypa.To nie znaczy, że COVID-19 również. Wirus może wyraźnie przenosić się w ciepłym, wilgotnym klimacie: Singapur jest dobrym przykładem. Dwa nowe artykuły w wersji roboczej opublikowane w ostatnich tygodniach doszły do przeciwnych wniosków. Jeden z nich, którego współautorem jest prof. Lipsitch, przyglądał się rozprzestrzenianiu COVID-19 w 19 prowincjach Chin z różnym klimatem: od zimnego i suchego po tropikalny, i wszędzie znajdował ciągłą transmisję. W drugim badaniu stwierdzono, że trwałe przenoszenie wydaje się występować tylko w określonych pasmach kuli ziemskiej, które mają temperatury między 5 ° C a 11 ° C i wilgotnością względną 47% do 70%.

    W końcowej analizie zachodzi równowaga między czynnikami środowiskowymi a układem odpornościowym populacji. Inne koronawirusy istniały już od dawna, więc pewna część populacji ma odporność, co może pomóc w wygnaniu tych wirusów w niesprzyjających warunkach. Ale to niekoniecznie dotyczy COVID-19. „Mimo że może występować duży sezonowy spadek, jeśli w pobliżu znajduje się wystarczająca liczba podatnych osób to może osłabiać efekt sezonowości i trwać przez długi czas”, mówi Martinez. Lipsitch nie sądzi też, aby wirus zniknął w kwietniu. Jakiekolwiek spowolnienie (wynikające z sezonowości - moja uwaga) „powinno być samo w sobie skromne i niewystarczające, aby zatrzymać transmisję."

    Martinez bada inny czynnik, który może ostatecznie wpłynąć na występowanie COVID-19. Jej wolontariusze wielokrotnie wracali do kliniki - podczas przesilenia zimowego i letniego oraz ponownie podczas równonocy wiosennej i jesiennej - aby badacze mogli ocenić, jak zmienia się ich układ odpornościowy i inna aspekty fizjologiczne w zależności od pory dnia i pory roku. Licząc różne komórki układu odpornościowego, oceniając metabolity i cytokiny we krwi, odszyfrowując mikrobiom kałowy (mikroflora czyli głównie bakterie jelitowe - moja uwaga) i mierząc hormony, zespół Martineza ma nadzieję, że pory roku mogą „zrestrukturyzować” układ immunologiczny

    Ludzki układ odpornościowy również ma wrodzony rytm dobowy. Na przykład badanie szczepionki przeprowadzone na 276 dorosłych przez badaczy z University of Birmingham losowo przydzieliło połowę do otrzymania szczepionki przeciw grypie rano, a drugą połowę po południu. Uczestnicy w grupie porannej mieli znacznie wyższe odpowiedzi przeciwciał na dwa z trzech szczepów grypy w szczepionce.

    Istnieją również dowody sezonowej zmienności w działaniu ludzkich genów odpornościowych. W obszernej analizie próbek krwi i tkanek od ponad 10 000 osób w Europie, Stanach Zjednoczonych, Gambii i Australii naukowcy z University of Cambridge odkryli około 4000 genów związanych z funkcją immunologiczną o „sezonowych profilach ekspresji”. W jednej niemieckiej grupie badanych ekspresja w białych krwinkach prawie jednego na cztery geny w całym genomie różniła się w zależności od pory roku.

    Jednak to, jak te ogromne zmiany wpływają na zdolność organizmu do walki z patogenami, nie jest jasne, jak wyjaśniają immunolog Xaquin Castro Dopico i jego współpracownicy w artykule z 2015 r. opisującym powyższe wyniki. Niektóre zmiany mogą być wynikiem infekcji, a nie przyczyną. Zespół próbował wyeliminować osoby, które miały ostre infekcje, ale „oczywiście sezonowe obciążenie zakaźne prawdopodobnie odgrywa pewną rolę”, mówi Dopico, który obecnie pracuje w Instytucie Karolinska (to ten co przyznaje Noble z medycyny - taka ciekawostka). A sezonowe zmiany odporności nie mogły wyjaśnić wszystkich złożonych zmian sezonowości, które wykazują choroby. „Nie są ze sobą zsynchronizowane” - zauważa Nathanson. Jest także sceptyczny, że sezonowe zmiany w układzie odpornościowym mogą być na tyle duże, aby coś zmienić.

    Martinez mówi jednak, że znalazła intrygujące wskazówki. Wczesne analizy z jej badania w Surrey (hrabstwo na południe od Londynu - moja uwaga), które zakończyły się gromadzeniem danych w grudniu 2019 r., nie ujawniają jeszcze niczego na temat sezonowości, ale pokazują, że określone podzbiory białych krwinek, które odgrywają centralną rolę w pamięci i odpowiedzi układu odpornościowego, są podwyższone w pewnych momentach dnia. Ma nadzieję, że potwierdzi to odkrycie, rozpoczynając podobne, ale większe badanie w przyszłym roku.

    Martinez ostrzega jednak, że sztuczne światło może siać spustoszenie w rytmach dobowych, które ewoluowały, z nieprzewidywalnym wpływem na podatność na choroby. Aby zbadać możliwe skutki, Martinez prowadzi odrębne badanie w miejskich i wiejskich częściach Nowego Jorku i New Jersey. Zainstalowali czujniki światła na drzewach i tyczkach, a uczestników wyposażono w urządzenia monitorujące ekspozycję na światło i temperaturę ciała. „Fakt, że ludzie naprawdę po prostu zmywają dobowe rytmy (jakby wypłukują z organizmu - moja uwaga) podczas ekspozycji na światło, może być problematyczny”.

    Również eksperymenty mogłyby dać wgląd w czynniki wpływające na sezonowość chorób, Dowell zasugerował w swoim artykule z 2001 roku. Ludzie z półkuli południowej i północnej, którzy przystosowali się do różnych pór roku, regularnie mieszają się na statkach wycieczkowych lub podczas zjazdów, na których są narażeni na te same patogeny. Będąc świadkiem ogromnej epidemii COVID-19 na Diamentowej Księżniczce (nazwa statku), która została zadokowana i poddana kwarantannie w Japonii w Jokohamie przez 2 tygodnie w zeszłym miesiącu badacze mogli potencjalnie przeanalizować, czy są zarażeni w różnym stopniu (chyba chodzi o to jak organizmy osób z różnych obszarów klimatycznych zareagowały na spotkanie z wirusem - w zakresie objawów, ilości przeciwciał itp - moja uwaga)

    Bez względu na odpowiedzi, najnowsze badania mogą ostatecznie przynieść ważne korzyści dla zdrowia publicznego. Na przykład: „Jeśli wiemy, jak najlepiej podawać szczepionki, jeśli chodzi o porę roku i najlepszą porę dnia, aby skorzystać z naszego układu odpornościowego, możemy uzyskać o wiele większą efektywność".

    Mówi, że globalny kryzys COVID-19 może zwrócić większą uwagę na badania i przyspieszyć odkrycia. Ale na razie nikt nie wie, czy na ratunek przyjdzie rosnąca wilgotność, wydłużające się dni, czy nieprzewidywany efekt sezonowy - czy też ludzkość musi stawić czoła pandemii bez pomocy pór roku. Czas pokaże.

    Tutaj można wykopać moje znalezisko z fragmentami tłumaczenia w komentarzach

    #nauka #biologia #covid19 #gruparatowaniapoziomu

Gorące dyskusje ostatnie 12h