不同的病毒到底是怎么实现传播的?
早高峰的地铁车厢里,一个人咳嗽了两声。三天后,坐在他斜对面的乘客开始发烧;一周后,那位乘客的孩子也病倒了。这种场景在我们生活中经常出现,背后其实是看不见的病毒传播过程。
其实不同的病毒传播路线也不相同:唾液飞沫,粪口途径,血液和体液都可能是病毒传播的载体。为什么同样是病毒,传播方式却大相径庭?因为,病毒在身体哪个部位复制,就决定了它如何排出、又如何抵达下一个感染者。
病毒传播逻辑
病毒不是细菌。它没有自己的代谢系统,必须入侵活细胞、劫持细胞的合成元件才能复制。一条完整的感染链包括:侵入→ 复制增殖→ 排出→ 传播→ 再侵入。
流行病学上衡量一条感染链跑得多顺畅的指标,叫基本再生数(R0)——在所有人都没有免疫力的情况下,一个感染者平均能传染几个人。流感的R0大约在1~3之间,而麻疹病毒的R0高达12~18:一个麻疹患者在不免疫的人群里平均能感染十几人,这也是为什么麻疹被认为是已知传染性最强的疾病之一,需要95%以上的人群接种两剂疫苗才能维持群体免疫。下面介绍不同病毒的传播路径:
1.呼吸道病毒
这是大众最熟悉的一类。流感病毒、新冠病毒、麻疹病毒、呼吸道合胞病毒等,都以呼吸道黏膜作为主战场。感染者咳嗽、打喷嚏、说话甚至单纯呼吸时,含有病毒的飞沫和气溶胶就被喷入空气:较大的飞沫在1米范围内快速沉降,较小的气溶胶颗粒可以在通风不良的密闭空间里悬浮数小时,被易感者吸入后直达下呼吸道。呼吸道病毒有两个特点:
第一是先排毒、后发病。以流感为例,感染者通常在临床症状出现前24~48小时就已经开始排出病毒,排毒量在发病后24小时内达到高峰,成年人和较大儿童一般持续排毒3~8天。也就是说,人有症状了,病毒可能已经提前传染了一天,这正是流感每年都能形成规模流行的原因之一。
第二是稳定性强。麻疹病毒排出后可在空气中和物体表面保持传染性长达2小时。这意味着在一个通风不良的房间里,感染者哪怕已经离开,两小时内进屋的易感者仍可能被感染。麻疹的传染期也长得惊人:从出疹前4天到出疹后4天,前后约9天都具有传染性,出疹前的“前驱期”恰恰是传染性最强的阶段。
2.胃肠道病毒
胃肠道病毒传播为粪-口途径。诺如病毒、轮状病毒、甲型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒以及引起手足口病的部分肠道病毒,都在肠道上皮细胞中复制,随后随粪便大量排出。一旦排泄物污染了水源、食物、餐具或手,病毒就经口进入下一个宿主的消化道,完成新一轮循环。
以诺如病毒为例,根据美国疾病预防控制中心(CDC)的资料,一名诺如病毒感染者一次能排出数十亿个病毒颗粒,而致病只需要低至18个病毒颗粒,也就是肉眼不可见的微量粪便或呕吐物污染就足够引发感染。更麻烦的是,感染者在症状消失后的头几天内传染性最强,除粪-口途径外,患者呕吐时产生的微小飞沫可形成气溶胶直接污染食物和周围表面,这是游轮、学校、餐厅频繁暴发聚集性疫情的重要原因。
3.血液与性传播病毒
艾滋病病毒(HIV)、乙肝病毒(HBV)、丙肝病毒(HCV)代表了一种截然不同的传播方式:它们不依赖飞沫,也不通过消化道,而是通过血液、精液、阴道分泌物等体液的直接交换来传播。输入被污染的血液或血制品、共用注射器、使用未严格消毒的医疗器械、无保护的性行为、分娩过程中的母婴体液接触,都是这类病毒的传播途径。
这些病毒在体液中的分布并不均匀。以HIV为例,血液、精液和阴道分泌物中的病毒浓度显著高于其他体液,因此传染性强;而在体外它相当脆弱,常温下在体外血液中只能存活数小时,56℃加热30分钟即失去活性,也不能在空气、水和食物中存活。这就解释了为什么握手、拥抱、共餐、咳嗽这些日常接触不会传播艾滋病。
4.皮肤与黏膜接触病毒
人乳头瘤病毒,也就是HPV,通过皮肤与皮肤、黏膜与黏膜的直接接触传播,微小擦伤就足以让病毒入侵。单纯疱疹病毒、水痘-带状疱疹病毒同样经密切接触和飞沫传播。疱疹病毒家族初次感染后病毒长期潜伏在神经节里,等到机体免疫力下降时再次激活,沿神经到达皮肤形成疱疹,病灶破溃后又获得传染下一个宿主的机会。
5.虫媒病毒
登革病毒、流行性乙型脑炎病毒、寨卡病毒通过蚊子传播。蚊媒传播分三步:蚊子先从感染者血液中吸入病毒;病毒穿过蚊子中肠上皮细胞并大量增殖;再随蚊子的血淋巴到达唾液腺,进一步增殖后随唾液排出。以登革病毒为例,这个过程大约需要8~10天,之后蚊子终生都具有传染性。叮咬时,蚊子为了防止血液凝固会先注入含抗凝物质的唾液,病毒就随之进入人体血液循环。
流行性乙型脑炎的主要传染源其实是猪,病毒在猪体内大量增殖,蚊子叮咬病猪后再传染给人。但人被感染后血液中的病毒浓度通常不足以让叮咬的蚊子获得感染,这也解释了为什么防控乙脑靠的是给儿童打疫苗、给猪做管理和灭蚊,而不是隔离病人。为什么新冠病毒不会经蚊子传播?上海市疾控部门的科普给出过答案:即使蚊虫标本中检出冠状病毒核酸,也只能说明蚊子被病毒污染,没有证据表明它能完成中肠增殖—唾液腺聚集的完整三步,就不会有传播能力。
6.母婴传播
也就是垂直传播。感染的母亲可以在三个时机把病毒传给孩子:孕期经胎盘造成宫内感染;分娩时胎儿接触含病毒的母血、羊水或产道分泌物;产后经母乳喂养传播。HIV、乙肝病毒、巨细胞病毒都具备母婴传播能力,其中乙肝的围产期传播曾是我国慢性乙肝感染的主要来源之一。
参考资料:
1.上海市卫生健康委员会. 被蚊子叮了, 会得新冠吗? https://wsjkw.sh.gov.cn/xdybmfz/20200416/5d1b009acf5b4890a843dc98b1dd8472.html
2. Fenner's Veterinary Virology (Fifth Edition). Mechanisms of Virus Shedding. https://sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/virus-shedding
3. MedlinePlus. Bloodborne Pathogens. https://medlineplus.gov/ency/patientinstructions/000453.htm
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