驅動傳染病季節性感染高峰的成因

許嘉昭 張愛紅 李靜 鐵子涵

（1.中國人民解放軍陸軍防化學院 北京 102205 2.73123 部隊 福州 350012）

人類發現有許多傳染病在特定的季節里更常見，例如流感往往高發于寒冷干燥的冬季。但疾病的季節性現象迄今也沒有得到很好的解釋。這是因為要驗證“疾病的季節性假設”，可能需要兩三年的時間，更重要的是，這一領域充斥著各種混淆變量，研究者非常容易落入偽相關的陷阱。那么找出引發不同傳染病季節性感染的驅動因素，才可以真正解釋和預測某種傳染病的周期變化。

傳染病是由各種病原體引起的能在人與人之間相互傳播的一類疾病。引發傳染病季節性感染高發的驅動因素分為兩類，自然因素和社會環境因素。在自然因素和社會因素的影響下，引發病原體和病媒數量的漲落和人類宿主易感性的振蕩變化[1]，造成在特定季節更多的易感人群暴露在傳染源下，患病人數顯著高于均值的現象。

1 自然因素對傳染病季節性感染的影響

自然因素包括氣象因素和非氣象因素，二者均體現出季節性。其中，氣象環境對傳染病傳播影響的要素包括溫度、濕度、氣壓、降水、風速、日照等。非氣象環境因素包括水和土壤中的鹽度、PH 值，空氣污染等[2]，非氣象環境因素在一定程度上也會受到氣象環境的影響。環境因素對傳染病季節性傳播的影響主要體現在其對病原體、病媒和人類宿主等傳染病傳播環節的影響。環境變化對微生物的影響程度最大，直接影響其生存和繁殖；其次是對病媒的影響，生物存在廣泛的物候學特征，如周期性繁衍、免疫和遷徙行為，生物的物候學規律取決于當地固有的自然環境；而自然因素對人類宿主的影響相對較小，主要體現在人類宿主對傳染病的易感性上。

1.1 自然環境的周期性變化造成的病原體數量的漲落

病原體在宿主外的存活取決于環境條件，特別是溫度、濕度、日光照射、pH 和鹽度等[3]。研究人員針對傳播途徑為糞口傳播的病原體受季節性驅動開展了大量研究。其結果發現，輪狀病毒和諾如病毒等病毒低溫下存活率升高，這是冬季成為胃腸炎疾病多發期的主要原因之一。同樣為糞口傳播疾病，霍亂細菌繁殖率與微環境之間關系更為復雜，與環境溫度、鹽度和濕度等因素相關，當微環境有利于細菌生長時，霍亂發病率會隨之增加。通過氣溶膠、飛沫、粉塵傳播的疾病，其病原體在不同環境下體外生存的能力也是其季節性感染的重要原因。當濕度增加時，流感病毒在空氣中的存活率也增加，這被認為是造成流感在冬季季節性暴發的原因之一[4]。相關研究還發現，戊型肝炎、流感、拉沙熱、軍團病、天花等傳染病是受氣候環境因素驅動的季節性傳染病，而細菌性肺炎、霍亂、麥地那龍線蟲病等傳染病是受到非氣候的環境因素驅動的季節性傳染病[1]。

研究發現，登革熱、日本腦炎、瘧疾、沙眼等傳染病是蟲媒驅動季節性傳染病[1]。以蚊蟲所引發瘧疾季節性發病模式為例進行分析。蚊蟲數量隨溫度和降雨的年度變化而變化，該變化可在瘧疾流行地區引起強烈的季節性瘧疾發病模式。在熱帶地區，疾病風險的季節性變化通常歸因于“雨季”的出現；在亞洲季風氣候地區，疾病風險的季節性變化通常歸因于季風為蚊子媒介提供了充足的水源，融雪增加帶來的徑流量和洪水事件也有類似的影響；在亞熱帶和溫帶地區，溫暖的天氣更有利于昆蟲的繁殖，從而增加蚊蟲叮咬與疾病傳播的概率。

1.2 生物的物候學特征造成的病原體周期性漲落

生物長期適應光照、降水、溫度等條件的周期性變化，形成與此相適應的生長發育節律，這種現象稱為物候現象，物候學現象包括但不限于季節性的繁殖行為、免疫力的季節性重組、新陳代謝和身體狀況的循環、冬眠和遷徙。遷徙和冬眠是生物物候學中的年度周期行為，病畜的遷徙行為可以通過其地理位置的轉移增加疾病感染的風險。

研究發現，炭疽、禽流感、包蟲病、大腸桿菌、MERS-CoV、狂犬病等人畜共患傳染病是季節性驅動傳染病[1]。對于人畜共患疾病而言，與野生動物或牲畜的接觸可導致季節性傳播。研究顯示草食動物是炭疽病原體的主要宿主，人類感染炭疽病通常是由于在農業活動中接觸病畜或加工受污染的動物產品而引起的[7]。同樣的夏季頻發的動物咬傷抓傷事件是狂犬病夏季高發的重要原因。

1.3 自然因素引發人類宿主易感性波動影響分析

人類宿主免疫力季節性波動和季節性社會行為，可能是導致人類宿主對病原體易感性波動的原因[3]。如，人群在冬季日照時長縮短對免疫系統所產生的影響，可能增加其對冬季呼吸系統疾病的易感性。研究認為，造成上述現象的原因為，維生素D 是細胞免疫重要物質（一些關于維生素D 的隨機、安慰劑對照試驗已證明其可有效降低冬季呼吸道感染發病率），溫帶國家冬季紫外線照射減少，人群維生素D 相對缺乏而導致易感。褪黑素，作為另一個受到日照時長季節性影響的免疫調節因子，也參與了細胞和體液免疫的調節，這也在一定程上解釋了某些傳染病的季節性高峰現象。

2 社會因素對傳染病季節性感染的影響

社會因素主要包括經濟衛生水平、人類社會的聚集或遷徙行為和政府管控等因素。這些條件的變化會不同程度增加或減少人類宿主易感性。社會的經濟衛生水平決定了人們的居住條件、營養水平、衛生習慣等因素。不佳居住擁擠和衛生條件均可導致呼吸道及腸道傳染病的傳播。

2.1 對傳染源和傳播途徑的影響

對于傳染病的監測、預測和控制是傳染病學主要研究的方向，也是人類阻止傳染病大流行的手段與方法。現在的政府和世界衛生組織都會對法定的傳染病進行系統性的監測，包括WHO 組織的全球疫情與應對網絡（GOARN）、美國疾病控制和預防中心（CDC）、日本的應對突發事件的信息化基礎設施和中國的傳染病監察系統。當國家對傳染病產生的大流行事件進行管控時，傳染病的季節性傳播現象將會減弱。中國對新冠肺炎疫情的管控，有效降低了中國全年新冠肺炎的患病率。

2.2 對人群易感性的影響

易感人群聚集是傳染病季節性暴發最常見的誘發原因之一。英國學者的研究表明，在校期間兒童麻疹發病率會升高，夏季暑期間兒童麻疹、腮腺炎、水痘、白喉和百日咳的傳播率明顯降低，這表明學校開學放假時間與疾病發病率升降相關[5]。城市間人口的流動也會增加疾病感染的風險。例如，遷徙所導致尼日爾人口密度變化被認為是季節性麻疹傳播的主要原因[6]。

疫苗是典型的人為主觀降低人群易感性的重要手段。通過接種疫苗，可使個體和種群獲得對特定疾病的免疫力，從而減少易感人數，甚至在理想情況下能達到群體免疫，以阻止傳染病在人群間的流行。人們日常疫苗接種方式大致分為兩種，即常規疫苗接種和脈沖疫苗接種。這兩種接種疫苗的行為都會對傳染病的周期性造成影響[3]。常規疫苗接種是出生后或出生后不久的一部分接種，常規疫苗接種會增加平均感染年齡。因此，常規疫苗接種可能導致季節性較強的疾病從常規的年度或兩年期流行病轉變為更復雜的疾病發病模式。脈沖疫苗接種是決定傳染病年平均再生數和疾病動態的重要因素。每年進行一次脈沖疫苗接種所導致的易感人群的減少會直接作用在傳染病的周期和峰值上，若在最佳的時間接種脈沖疫苗，可以使一個周期中患病人數達到最少[3]。

3 結束語

流行病學通過統計學方法分析傳染病傳播過程中的季節性發病特征，發現驅動傳染病季節性感染高峰的驅動因素，建立科學可靠的傳染病季節發病預測模型。以幫助我們更好地監測、預防和控制傳染病，從而更好地預警和控制傳染病的暴發。但研究者對傳染病感染人數呈現季節性高峰的科學解釋目前尚未達成一致，現有的模型僅能解釋一部分影響因素和患病率之間的驅動原因，如同一種傳染病不同地區其季節性驅動因素可能不同等。未來通過對全球不同地區、同種疾病季節性驅動因素的研究，我們將能夠對不同地區疾病致病的機理產生更加深刻的認識，并為政府防疫決策提供科學有效的支持。