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首次证明!空气中的病毒完全可通过灰尘和非呼吸性颗粒传播

 

 

文章来源:前瞻网   作者:Evelyn Zhang

 

 

根据加州大学戴维斯分校和西奈山伊坎医学院的最新研究,流感病毒可以通过灰尘、纤维和其他微小颗粒在空气中传播。这项研究结果发表在8月18日的《自然通讯》(Nature Communications)上,它为冠状病毒传播和流感提供了一项重要的参考。

 

 

 

加州大学戴维斯分校化学工程系的威廉·里斯滕教授(William Ristenpart)帮助领导了这项研究,他说:“空气中的灰尘,而不是呼气中的飞沫,携带了能感染动物的流感病毒,这让大多数病毒学家和流行病学家感到震惊。”

 

“人们一直认为,通过空气传播的原因是咳嗽、打喷嚏或说话时喷出的飞沫。灰尘传播这一途径将深入全新的调查领域,对我们如何解释实验室实验以及疫情暴发的流行病学调查具有深远影响。”

 

 

 

污染物和流感病毒

 

流感病毒被认为通过几种不同的途径传播,包括通过从呼吸道呼出的飞沫,或通过门把手或用过的纸巾等次要物体传播。这些次要的物体称为污染物。然而,对于哪些路线是最重要的,人们知之甚少。对于流感病毒的不同毒株或其他呼吸道病毒,包括SARS-CoV2等冠状病毒,答案可能各有不同。

 

在这项新的研究中,加州大学戴维斯分校的工程研究生Sima Asadi和Ristenpart与西奈山的尼科尔·布维尔博士领导的病毒学家合作,研究了被他们称为“雾化污染物”(aerosolized fomites)的微小的非呼吸性颗粒是否会在豚鼠之间携带流感病毒。

 

他们使用自动的颗粒分级器来计算空气中的颗粒,发现未受感染的豚鼠在笼子里走动时,每秒会释放高达1000个颗粒,并且观察到颗粒物的峰值几乎与豚鼠的运动完全重合(图1b;补充图2a)。实验显示,豚鼠笼中散发的绝大多数空气中的颗粒物都是非呼吸性的,因此很可能是周围环境中的尘埃。动物的呼吸释放出的颗粒是恒定的,但要低得多。

 

图1:豚鼠产生了更多的雾化粉尘,而非雾化的呼吸颗粒。

 

 

为了调查这一假设,研究人员首先使用标准方案通过鼻内接种使豚鼠感染Pan99流感病毒,然后评估了它们笼子中随时间变化的环境污染程度。他们发现,在接种后2天(dpi),从它们的皮毛、耳朵、爪子和笼子上的拭子样本都产生了活病毒,并且病毒从拭子中一直可以培养到至少3天(图2a)。从接种当天或接种1 dpi的拭子中都没有培养出可测量的病毒,这表明病毒是在呼吸道内复制的,而不是最初的接种物,正在传播到他们的身体和环境中并持续存在。他们注意到豚鼠表现出的典型行为,比如梳理毛发和摩擦鼻子(图2b),这可能促成了病毒传播到动物的身体和环境。

 

图2:被感染的豚鼠用活的流感病毒污染环境。

 

 

接下来,他们确定在供体动物的呼吸道没有病毒复制的情况下,是否可以在病毒污染的环境中通过空气传播流感病毒。为了模拟在鼻内接种的动物中观察到的自我污染(图2a),他们将带有画笔的Pan99 stock病毒应用于先前感染过Pan99并因此对再感染免疫的豚鼠体内。然后,我们将受污染的病毒供体动物与易感病毒受体动物配对,置于仅允许通过空气传播的笼子中(图3a;在免疫供体豚鼠的鼻腔冲洗液中均未检测到病毒(图3b);然而,在12对动物中,观察到了3对流感病毒的传播(25%的传播率,图3c)。拭子样本免疫的尸体,第2天被污染的豚鼠和他们的环境确发现了活跃病毒、后续污染的存在。

 

图3:空气悬浮污染物感染流感病毒初生豚鼠。

 

 

皮毛上附有流感病毒的免疫豚鼠,可以通过空气将病毒传播给其他易感的豚鼠,这表明病毒不一定要直接来自呼吸道才具有传染性。

 

最后,研究人员测试了来自无生命物体的微小纤维是否会携带传染性病毒。他们用流感病毒处理面部纸巾,让其干燥,然后在自动粒子筛前揉成一团。他们发现,挤压组织会释放出每秒900个可吸入的颗粒。它们还能感染从被病毒污染的纸巾中释放出来的这些颗粒。实验证明,在典型的室内环境条件下干燥的流感病毒污染的组织仍保持其传染性,并在处理后将活的流感病毒释放到空气中,携带可呼吸范围内的空气微粒。

 

图4:被Pan99病毒污染的纸巾释放出具有传染性的雾化污染物。

 

 

季节性流行性感冒每年在全球造成数十万人死亡,偶尔因大流行而中断,死亡人数高达数百万。确切的说,流感在人类中的传播方式一直是一个争论的问题。数据表明,空气传播中“雾化的炸药”可能会在人类流感的动物模型中(即使不是在人类自身中)引起流感病毒的传播,对公共卫生具有重要但未被充分研究的意义。

 

 

 

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:

https://medicalxpress.com/news/2020-08-airborne-viruses-non-respiratory-particles.html

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17888-w

 

 

 

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