编者按:新冠疫情全球范围内依然牵动人心,截至今晚的最新数据,全球的累计确诊已经达到了万人,欧洲地区已开始尝试小规模解禁(点击查看:意大利、西班牙、德国……欧洲小心“解封”的同时,严防“第二波”疫情),美国地区的累计确诊已经攀升到接近85万。
各地流行病学家、病*学家、临床医生、研究机构等,仍在试图理解新型冠状病*这一百年不遇的病原体。今天将介绍本月两项相关研究。
01/曹彬团队提出病*性脓*症假说
4月17日,医院呼吸中心常务副主任曹彬领衔,来自华中科技大学、医院、清华大学医学院、北京生命科学研究院、上海巴斯德研究所等研究人员组成的研究团队,在顶级医学刊物《柳叶刀Lancet》上发表研究成果:SARS-CoV-2andviralsepsis:observationsandhypotheses(新冠病*和病*性脓*症:临床发现和科学假说)。
研究团队结合COVID-19的尸检病理研究以及先前对SARS-CoV-2和SARS-CoV进行的基础科学研究证据,提出了关于SARS-CoV-2发病机理的若干假设,认为病*性脓*症对COVID-19的发病机制至关重要。虽然未来可能会证实假设是不完美的,但作者认为这些观点可为基础研究提供思路和指导方向。
新冠病*的病*性败血症的出现和结果基于对患者的临床观察,研究团队假设,在轻症SARS-CoV-2感染者中,肺部的巨噬细胞能够激活炎症反应并吞噬病*,固有免疫和适应性免疫应答可有效抑制病*的复制,患者可以很快康复。但是,在重症或危重症COVID-19患者中,肺泡上皮-内皮屏障(气-血屏障)的完整性会被严重破坏。SARS-CoV-2病*不仅会攻击肺泡上皮细胞,也会攻击肺毛细血管内皮细胞,导致大量浆液性成分漏出进入肺泡腔。
SARS-CoV-2病*感染后,肺泡巨噬细胞和上皮细胞会释放大量促炎细胞因子和趋化因子;单核细胞和中性粒细胞会被募集到感染部位并清除含有病*颗粒和感染细胞的渗出液,导致炎症反应失控。在这个过程中,由于显著的淋巴细胞数量减少和功能失调,适应性免疫难以有效启动。失控的病*感染会导致严重的巨噬细胞浸润,进一步加重肺损伤。同时,播散的SARS-CoV-2病*也可直接攻击其它器官,免疫反应可导致系统性的炎症风暴,同时还有微循环障碍,这些因素一起作用最终引发病*性脓*症(如下图)。因此,有效的抗病*治疗、调节固有免疫应答和重建适应性免疫应答的措施是打破恶性循环、改善患者预后的关键。
该项研究基于临床研究和科学假设,提出了未来研究重点的思路,具备一定的指导意义:
1.探讨SARS-CoV-2病*是否可以直接攻击血管内皮细胞及其对凝血功能和病*播散的影响;
2.在临床试验或动物模型中,评估ARB/ACE抑制剂对SARS-CoV-2病*感染结局的影响;
3.确认SARS-CoV-2病*是否可以直接感染淋巴细胞以及如何影响适应性免疫应答;
4.细胞因子反应在SARS-CoV-2病*感染过程中的动态变化;
5.通过随机对照临床试验评估免疫调节药物的治疗效果。
02/流行病学:模型预测未来
国际权威期刊Nature近期刊发了特别报道《建模如何帮助应对新冠肺炎疫情》,对流行病学家的用建模方式为疾病防控提供帮助做出了介绍。
伦敦帝国理工学院的数学流行病学家NeilFerguson,在3月份向*府官员简要陈述了其团队最新的计算机模型结果,对新冠病*SARS-CoV-2在英国人口中的快速传播进行了模拟。数据显示,英国的医疗系统很快会因COVID-19而不堪重负,如果英国*府不采取任何行动,英国可能会面临50万以上的死亡人数,也因为此,英国首相鲍里斯·约翰逊几乎立刻宣布了对民众活动采取新的严格管控措施。同一模型还显示,如果不加干预,美国可能会面临万的死亡人数;英国与美国白宫分享了模型信息,随后新的控制社交距离指南发布出来(见“模拟冲击”)。
该文介绍了多种模拟疾病传播方式的模型,这些模型背后的数学原理是相似的。它们都基于掌握人群如何在三个主要状态之间变化:个体可以分为对病*易感(S,susceptible)、已经受到了感染(I,infected)、感染后痊愈(R,recover)或死亡。R组被假定对病*免疫,也就是不具备感染他人的能力。有天然免疫力的人也属于R组。
最简易的SIR模型采用最基本的假设,比如感染者感染所有人的几率是一样的,因为人群分布非常均匀,所有感染者在去世或痊愈前的传染力也是一样的。比这更先进的模型会进行量化预测,这也是决策者在新发传染病出现时需要的预测。量化预测会把人群按年龄、性别、健康状况、就业状况、接触次数等分成更小的组——设定好他们在何时何处遇见过谁。
利用关于人口规模和密度、人群年龄、交通网络、社交网络规模、卫生护理资源的详细数据,建模师就能通过不同公式控制人群组在时空中的移动和互动,构建一个城市、地区乃至整个国家的虚拟复本。随后,研究人员会在这个世界“种”下一种传染病,观察事态发展。
不过文中也指出,建模反过来也需要有在疫情发展初期只能大致估计的信息,比如感染者的死亡比例、基本再生数R0等,并且流行病学家尝试从疫情早期不同国家的不完整信息中拼凑出病*的基本特性,再做出大概估计。有一些参数必须完全基于假设。比如,帝国理工团队只能推断认为:既然没有人对COVID-19有天然免疫力,那么整个人群一开始都是易感群体,而且COVID-19痊愈的人在短期内不会再次感染。
流行病学家的研究为各个*府提供了决策参考。帝国理工团队在3月份根据最新信息更正了模型。团队表示,如果所有国家都采取严格的控制社交距离、检测和隔离感染者的策略,直到每周死亡率降至每10万人0.2,那么COVID-19的全球死亡人数到年底有望控制在万以下。Ferguson在3月25日表示,英国的响应措施让他“有理由相信”英国的总死亡数会控制在2万以下。
Ferguson说,和预期的一样,整个欧洲的全国封锁措施已经显现出遏制SARS-CoV-2传播的效果。但对于担心经济发展和被禁足民众身心健康的国家来说,接下来的大问题是,这些控制社交距离的措施还要实施多久。帝国理工的一个模型显示,控制社交距离可以减少新冠病*的传播,但解除这些措施可能会在下半年或明年掀起第二轮大流行(见“第二波疫情”)。
参考文献
1、SARS-CoV-2病*性脓*症:临床发现和科学假说
2、特别报道:建模如何帮助应对新冠肺炎疫情?
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