从新病的出现和旧病复发中吸取教训,有助于我们对未来的流行病作好准备。
和25年前一样,近来瘟疫的威胁似乎已过时,甚至是中世纪的事了。传染病引起的死亡,被认为是卫生条件差和缺乏有效的抗菌素及疫苗的结果。在70年代中期,这些问题主要在美国和其他工业化国家得以解决。医务工作者自信地认为对传染性疾病的忧虑将小到可忽略不计。一位著名的生物学家曾在1975年写道:“在最近的150年内,西方世界实际上已排除了由传染性疾病引起的死亡。”
他的乐观主义观点似乎证明是有理的。天花已近灭迹,肺结核和脊髓灰质炎正在下降,除疟疾以外,所有其他20世纪威胁健康的主要传染病也在下降。科学家们相信,多亏卫生条件和环境卫生的改善,多亏了免疫接种和抗菌素,所有继续存在于人畜中的传染病将很快被消灭。
当然,甚至在这种情况下,怀疑主义的观点也在表达。从细菌到昆虫之间各种致病因素的变化,已开始显示出对药物和化学品的耐力,而后者曾如此成功地杀灭过它们。乐观的预测,与科学家确切地知道致病原有明显的易适应性不一致。例如:疯痒病(Scrapie),一种相对缓和的绵羊病,不知怎么地传染给牛,并是致命的。也知道植物的旧病消失时,会害上新疾病。然而,医学职业热情总的来讲并没有为这些例子所阻抑,毕竟这些例子来自别的学科,似乎与紧急的医疗实践相距甚远。
然而,70年代以来,疾病在一些曾已消失的地区重新出现,先是莱姆病(Lyme)(1975),军团病(Legionnaire's)(1978),中毒性休克综合症(1978),以及最近的艾滋病(1981),慢性衰竭综合症(1985),和hantarvirus(1993)。1961年,第七次霍乱开始在印度尼西亚流行,70年代传入亚洲,1991年在南非传开,而现在已有新的变异种出现。登革热和黄热病正在传播。肺结核的发病率在那些曾有过明显下降的国家又开始上升。成人白喉在前苏联又重现。看来突然宣布从传染病中排除它们还为时过早了。
这些日子,科学家们不再预言人类传染病历史将稳步朝着总体上消灭传染病的方向发展。很可能发展的模式是一种疾病的翻转。我们与其习惯于在传染病抬头之后作斗争,不如将唯一的把握放在措施上。我们作为哈佛大学关于新病和复发病工作组的成员,正努力识别促使新病出现和传播的因素。为了对付新病问题,包括尚未出现的疾病,我们必须调查现有疾病模式和传病媒介,同时也注视流行病学中的空白点。我们的原则之一是,不懂得新病产生的社会复杂性,就不能完全理解新病的出现。
何为新疾病?
开展工作以前,我们必须得出两个主要结论。首先,考虑一种病为“新”病时,我们得先有定义。所以要确定能识别新病的方法。一种病的症状区别于以往任何疾病;此时,该病被认作为新病。此外,当本地病广为传播时;当罕见病变得常见时。当缓和病变得严重时,状况就是新的了。有时候,当新人群进行体检的时候,或者当诊断技术改进后发现一种特殊传染物时,某种病就作为新病被确认。
我们也不得不为传染病下定义,即通过一种或多种寄生虫侵犯易感机体而造成的感染。这些寄生虫,通常称作病原体,可以是微生物,比如细菌和病毒,它们也可以是多细胞生物体,如蠕虫。无论它们的类别各异,它们都以类似的机制致病。
然而,寄生虫实际上仅为众多致病因素之一。许多寄生虫需要一位协同者,促进它们从宿主到宿主的传播。这种协同者,通常称为传病媒介,是一种昆虫,传病媒介经常叮咬受感染动物并吸取一些血。然后,叮咬第二只动物,并把第一只动物的一些血转留到后者组织中。有时候,昆虫传病媒介,自身需要媒介物。除隐匿性致病菌外,啮齿动物也能充当蚤、扁虱或其他昆虫的宿主,致病原在其中生活,与寄生虫和传病媒介发生的动物性接触,在决定其是否致病的问题上,显然将起重要作用。
识别病原体
大多数细菌不是病原体,大多数节肢动物并非传病媒介,以及大多数哺乳动物不属人类疾病之源。然而,真正的致病原或传病媒介具有什么特征?我们何处寻找它们?
从非病原体转为病原体的潜在性,可以通过检查现存的疾病区域,检查病原体群体致病力和症状加以评价。
例如,系统性流行病学提出的问题,是有关一种特殊的病原体能感染一系列宿主,同样,一种特殊的宿主能支持各种病原体。它也探索在病原体的相关种群中存在的独有的和共有的特征;相同病原体在不同宿主中表现的变异性症状;不同种群具有的传染方式和流行病学潜能。
我们记录的247份传染病标本,与其他病原体有关,真菌在人类原发性重症传染病中是罕见的,但它是鱼和植物的重要病原体。我们也记录到病毒比其他群体,更多地依靠节肢动物为传病媒介。而真菌是不需要传病媒介的典型。病毒较小,也比真菌孢子更脆弱,这可能成为它们依靠传病媒介的理由。
哈佛公共卫生学校的学生威尔 · 卡斯坦斯(Will Kastens),准备对412名人类传染病患者进行初步调查。其中,180例人类专有病;118例人类原发病但能在其他动物中发现;以及62例主要发生在动物中偶见于人类的疾病;其余的病原体不能规范地划分为人类的或动物的。通常它们是自由活动的微生物,一遇机会与人接触,便能引起疾病。这些疾病属人与其他动物所共有,35种在哺乳动物中广泛传播,约12种在家畜和驯养动物中共存,约7种为非人类灵长目动物所有。少数病原体在人和鸟类之间出现,少量致病原能感染鱼、人类、水生贝壳类动物和昆虫。最后,至少有2种弧菌是能引起霍乱的微生物,与浮游生物有关。
进展中的病原体
病原体要致病,首先必须发现具备接受潜力的宿主群体。有时候病原体需要迁移。提出许多措施表明一种疾病侵犯人群的多种可能性。在这些人群中,新的病例源出于已有病例,流行病学家把这称作为繁殖率。
我们已经证实几种影响疾病向新人群传播的关键因素。疾病从一地向另一地传播的时候,确定传播时间是重要的。到达新人群所需的时间与疾病的进展有关。例如,在哥伦布时代,跨越大西洋要比天花的病程为慢,自从所有的病毒携带者表现出天花症状后,大多数受感染的旅行者不是得病死亡,或者就是在到达新大陆以前便恢复了健康。结果,在哥伦布航行后几世纪内,天花可能没有抵达美洲。如果哥伦布今天开始旅行,情况可就不同了,现代交通已缩短了旅行时间。到地球上任何地方,至多数天时间,比许多病原体的平均潜伏期为短。所以,旅行时间作为疾病传播的障碍,比起以前来已意义不大。
旅行本身也是如此。人群迁移比以前容易得多。离开自己的欲望。种群传播到新地方很慢。出自啮齿动物的瘟疫从西海岸抵达密西西比花了一个多世纪的时间。火蚁传播的速度仅为1年2英里了但是人为的转移能加速这种过程,以至于病原体能在数天内移动数万英里。政治和经济的抑制与机会,对于人们跨越国界、洲际的大规模运动是原始动力。如此之大的人类迁移活动的最后作用在于,曾经局限于地球小区域的疾病有可能扩散到许多地区。
大规模全球性商业增加了传病媒介(常为昆虫)和疾病携带者(非人类)传入自然人群。这种情形可能引起和促进第七次霍乱流行。例如,一位货船商认为舱内石渣水里的霍乱弧菌已从某国传到秘鲁沿海水域。在水藻开花时从污水处理场和肥料中获得氮、磷肥,弧菌变得旺盛起来、水藻滤过且被软体动物、甲壳纲动物和鱼食用,依次又被人食用。弧菌一旦进入,拉丁美洲的传染病迅速蔓延。所以社会和经济条件为传染病提供—个繁殖环境。快速都市化,外债和政治动荡使经济极度紧张,环境卫生和公共健康享有优先权不够,为霍乱的流行传播铺设了道路。
改变生态系
刚到新地方的病原体,不能确保占据那里。事实上,由于没落脚在适宜的小生境,大多数传入的种群没有获得移地发育的结果、新环境移生想成功,传入者必须找到合适的环境,要是病原体,还要有有接受能力的宿主群体。
同样易受侵犯的是被自然事件或人类活动打乱的栖息地。这些事件消灭食肉动物及敌手,并为新种群开始居留生活创造机会。比如,在新英格兰Lyme病的传播,与一些戏剧性的改变地区经济的人类活动有关。上个世纪,为了给农业让路,森林被毁。这些地区的鹿和它们的食肉动物也遭殃。后来,森林复原,鹿也回来了,但鹿的食肉动物没有回来。受标记的鹿作为感染携带者,会传染,没受到阻碍的话,会遍及鹿群,涉及与它们接触的人群。
当然,人类病原体传播成功,需要易感人群。人群对病原体的易感性一方面依赖于,如何触染病原体和怎样快速在人与人之间传播。另一方面与人群的免疫力相对而论。在这种因素中,由于条件能影响蔓延和恢复的相对过程,获得和丧失免疫力,所以总的环境改变潜在地反映到流行病学上来。
传染率取决于那些离开受感染个体并进入环境的病原体数量。也取决于那些环境中幸存的并获得接触且最终感染他人的病原体数量。其间的每一步都是复杂的,结合着不稳定的生物学和社会因素。例如,没有对传染病同样易感的两个人。一个人总的健康状况,同取决于遗传学因素那样多地取决于社会的、营养学的、年龄和性的因素。个人习惯,如吸烟、性习惯、饮酒和食物爱好也是个人对特殊病易感性产生作用的依据。
此外,现在普遍关心气候变化对疾病的潜在影响。随着全球气温改变,风和雨量、湿度、土壤成分以及植被也发生了改变。所有这些都影响人的活动与群体运动。
Hantavirus
当今年早些时候,一种神秘的疾病出现在美国西南的四角地区,戏剧性地阐明了生态系改变中出现疾病的问题。1993年8月,一位在四角地区工作的37岁农民,患病6天并且有所加重,他开始求医。起初,农民有流感样症状,包括发烧、恶心呕吐,进而咳嗽和胸痛。X光检查提示两肺积液。12小时以后,发展为急性呼吸衰竭并死亡,数周内随后又发生几例,亚特兰大疾病控制中心的科学家把神秘疾病与新的名为hantavirus的病毒株联系在一起,在欧亚,这种病毒与出血性发热和肾病有关。但在得知以前北美无此病例。病毒从何而来?为何又突然出现?
回答偶遇奇迹般地出自新墨西哥大学罗伯特 · 帕门特(Robert Parmenter)和同事所指导的研究。帕门特和他的小组对鹿鼠的突然增多感兴趣。当鹿鼠出动时,成为hantavirus的携带者。该地区连续6年干旱,1992年春的一场大雨才结束旱情。突然的变化干扰该地区生态学的平衡,为鼠类准备了充裕的矮松坚果、蚱蜢和食物。鹿鼠种群兴旺起来。但是,干旱最终消灭了所有鼠的食肉动物。在1992年5月至1993年5月期间,鹿鼠种群增长10倍。到1993年10月,鼠群锐减,流行病明显处于结束状态,这些变化的代价是重大的。15个州报道了42例hantavirus肺综合症,多数集中于西南部。其中的26例死亡。
从这种病例研究中得到的教训之一是,稳定生态系受到怎样的破坏,能改变已有疾病并促使它传播。为此,我们特别关心最近海洋生态系的破坏,海洋生态系正经历着戏剧性变化。污物和肥料源源不断地进入海洋生态系统,滥捕鱼类和水生贝壳类动物及潮湿土壤的丢失,与气候变化一起,协同促进世界沿海区域的海藻繁殖,为各种微生物群落造成了富环境。这些区域内海面温度时常升高,也许因此造成生物体突变和繁殖率上升,结果生物体转为毒性更大的种类。
正视不确定性
这些分析的最终目的是,先发制新疾病的发作,并排除新病传播的有利条件。在遇到这些挑战的时候,我们则要正视极其易变的情况。通过认识已有疾病暴发的条件和预测与人活动有联系的生态学变化,我们能对新疾病的暴发作一些短期预告。我们依据进化生态学挖掘典型,将对新疾病的暴发作出一些长期预报。
正如生物体对新环境快速适应一样,我们也能对新疾病的威胁作出迅速反应。但是要做到这一点,我们必须很快认识它们。对认识中的有利或不利因素所作的分析,与诊断技术的改进一起,也许会使我们比现在更快地认识问题。
我们也必须很全面地对疾病作出反应,我们现行的治疗工具:免疫疗法和抗菌素——在于它们对付的疾病具有高特异性,仅在病原体研究以后才能发展。其他有机体产生的抵抗力非特异性较强,针对一系列威胁提供保护。从人的角度看,通常采取措施提高身体防御,力,这包括:好的营养,控制污染,控制传病媒介的生物变化,以及确保这些措施进入所有人群的社会安排。
最后,也许我们得对疾病概念作重新评价。我们必须把疾病看作为复杂条件的后果。条件的起因,不仅在于细胞核的变化,而且在于地球周围的变化,包括气候变化,生态学模型和物种群落变化。必须清醒地认识到,有关疾病出现的任何有效分析,也许如同我们时代主要的综合性科学问题一样复杂。
[American Scientist,1994年1~2月]