冷知識像毒藥,必須均衡攝取,偏食容易中毒。

我所關注的重要與不重要的事實

2019年9月6日 星期五

[公共不衛生] 從他家馬桶到你的餐桌:一個A型肝炎搭著貽貝跨國傳染的故事


出處是藍眼物理男 Steve Mould 的頻道,這集他與公共衛生、水質處理專家聯手,要講一個很噁心、不衛生,卻很有教育意義的故事

——英國威爾斯拉肚子的一家人,是怎麼不出門就讓遠在荷蘭、以及更多的歐洲人感染了A型肝炎,導致一次小型的爆發的?


A型肝炎是一種腸胃道的病毒性急性感染(肝臟是腸胃道的一部分),病毒從口腔進入,在腸胃道大量繁殖之後,以某些方式引起宿主拉肚子,因此使得數以兆計的病毒顆粒順著糞便而散播在環境之中。伺機再被人吃下或喝下。
簡而言之,糞口傳染(fecal-oral transmission)的病原體都一樣,是藉由讓人吃大便的方式傳播的。

這類的病毒包含:諾羅病毒、輪狀病毒、A型肝炎、E型肝炎、小兒麻痺病毒、腸病毒。當然也有不約而同採用這招的細菌:痢疾桿菌、霍亂弧菌、沙門氏桿菌等等。

洋人喜歡玩文字梗:這是糞口傳染的「F圖表」,裡頭有很多F。糞便(feces)、手指(finger)、蒼蠅(fly)、土地(field)、水(fluid),進入食物(food)。[出處]

* 正是因為如此,傳統智慧都會以「清潔-髒汙」的概念來歸納一個東西和大便的距離:大便本身當然是最髒的,而野外的土壤常常混合了動物的大便所以也是髒的。髒東西碰到的東西也是髒的,也是糞口傳遞鍊的一環。

上完廁所要洗手,不然髒(與大便距離近)的手所接觸到的表面(例如手機螢幕)也是髒的。正因如此,眾人的大便必須在與水源距離夠遠的一處茅坑集中,而不要四處散播,不過考慮到挖洞還是有可能汙染到地下水源,所以最好是由取水處的下游排出沖走。所以百川匯流、含有各種動物糞便的溝渠水自然也是髒的。

可以說髒汙的概念,是前現代的人類在根本還不知道微生物:細菌病毒致病的原理的時候,經驗歸結出的永保安康的傳統智慧。這也包括古老的閃米特宗教如猶太教、伊斯蘭教,都索性直接規定了可以安全食用的潔淨食物的規範,好讓子子孫孫都安全。

好,一如往常扯遠了XD,我們的主題,讓A型肝炎能跨過整個北海登陸歐洲的全球化旅程,始於威爾斯這家人的馬桶。

烙賽之家的某個成員曾經到加勒比海度假,在那裏吃了不乾淨的食物,染上了A肝——主要症狀是倦怠、發燒、上吐下瀉、黃疸——醫院給他觀察治療、後化驗糞便之後就讓他回家了。結果證明烙賽是很難完全清潔乾淨的,也許家人的手沾上了微小的糞便顆粒吃下,全部開始烙賽。
只是覺得這邊該有張彩色圖表。(出處=CDC.org)
這時不衛生的鍊條不巧獲得了延續,正常而言,現代社會家家戶戶的糞便會進入汙水下水道,排到汙水處理廠集中進行消毒(通常是各種的強行氧化),達到人畜無害的一定水準之後,才會放流進入河川大海。

原本沒道理會波及到荷蘭人。

但天時地利與人和,當威爾斯這家人正烙賽、比賽馬桶大風吹的時候,威爾斯地區也正被一場豪雨侵襲。威爾斯和英國其他地區一樣,雨水下水道並不會直接放流到河川,而是一樣會與汙水匯合進行一樣的處理消毒過程。一般來說這是好事,不放過一絲汙染。

——但在暴雨時,暴增的雨水流量瞬間超過處理廠的處理能力,所以溢出的部分就被放流掉了。不巧這溢出的部分也挾帶了烙賽之家的烙賽,一路流到了河口。

正常而言,這些糞便經過大量雨水的稀釋應該危害度能合理的降低。但不衛生鍊條的下一環節出現了:威爾斯的河口有貽貝(淡菜, mussel)養殖場。

這些貝類就是A型肝炎接力賽的下一環:貝類大多數都是濾食性動物。也就是說他們過濾水中漂浮的微粒和渣渣當作食物,當然也包括了烙賽糞便微粒。簡言之,貝類不挑食,連__都吃。

*也有一些貝類並不是濾食性而是肉食性的,吃小魚小蝦甚至其他貝類,一個例子是吃魚的芋螺

研究顯示,濾食貝類的效率極高,完全可以抵消河川對大便微粒的稀釋作用......翻譯翻譯:如果不幸河川被糞便汙染,經過努力累積汙染源之後,貝類的傳染力相當於原本的大便。

(若要安全地吃大便,請務必事先煮熟。因此邏輯推論,無論傳說生吃的口感有多麼滋潤鮮美,請都務必不要生吃貝類。)



於是透過全球貿易,威爾斯淡菜不久就採收,被經銷商賣到荷蘭,再轉銷到歐洲各處。引發了一小波A型肝炎的流行,這波流行,若是源頭是來自別的差池,完全有能換成糞口傳染的其他種類:包括諾羅病毒或小兒麻痺。

一個問題——事實上是科學新聞永恆的固定問題:他們到底怎麼知道的?

上述的公共衛生傳染鍊條,每一個環節的追溯都有難度,從加勒比海的上萬名遊客,從威爾斯的上萬噸家庭汙水到出口的數百萬顆淡菜,恐怕無法統統抓來化驗......難不成這只是個唬爛的寓言故事嗎?

非也非也,剛剛不是提到醫院給烙賽一家的患者1號檢驗了糞便嗎?拜現代先進的基因定序技術,我們很容易就能用 PCR(聚合酶連鎖反應)給患者的病毒驗定「條碼」——事實上A肝病毒是 RNA 病毒,所以是應該用反轉錄聚合酶連鎖反應(RT-PCR)。

RNA 病毒,就如同季節流行性感冒一樣,突變演化的速度非常快。如果我們把可得的肝炎案例的病毒樣本拿來測定某些RNA片段的突變特徵,這些資料可以用來做稱為基因型分型(genotyping)的分析。就可以依照病毒的「親緣關係」去回推傳染途徑是誰傳給誰了。配合一些可以查證的紙本資料,例如護照上加勒比海區國家的入境章和出口淡菜生產地認證的條碼,這個故事就八九不離十了。

傳染病學/公共衛生接下來問的問題是:有沒有什麼方案能維護人類健康,成本最低、效益最高?標準的思路是回顧整個傳染鍊條,看有沒有哪一步最容易打斷。

例如我們能用政策規定,當已知旅遊目的地是傳染病高危險區的時候,旅客必須強制接種疫苗,不然不准出境......估計這成本大部分是政治性的XD 目前大部分的疫苗都是建議施打,因此在大家都便宜行事,不想花心思防禦「小病」的穩定解之下——肝炎雖然還是有可能造成人生黑白,但它畢竟不是惡名昭彰的伊波拉病毒——這個鍊條恐怕只能削弱,但無法徹底切斷。

我們也可以規定醫院分發給糞口傳染病的病人一大罐次氯酸鈉(漂白水,氧化性的殺菌劑),不是叫病人喝,那樣會中毒.....而是沖馬桶前先杓一瓶蓋倒下去,靜置幾分鐘再沖水,殲敵於自家馬桶。可以這招很廉價,而且很對症下藥。

或是在豪雨時節,汙水隨著雨水一起放流的時候,警告下游的貝類養殖業者有一段時間不准採收,或是採收前必須通過針對糞口傳染病源體的抽驗。

影片中訪問的專家表示,傳統上汙水都只驗生菌數,因此有多少病毒顆粒一般是不會常規檢測的,這是受限於歷史上實驗方法所致。細菌可以培養,但病毒的培養傳統上有困難。不過近來已經有越來越靈敏、廉價、快速的定量檢驗病毒的方式了。這包括先培養一些人類腸道上皮細胞,然後讓經過離心沉降,因而濃縮的汙水中的顆粒去接觸細胞,如果帶有病毒的話腸道細胞就會被破壞,據此算出原水裡的病毒顆粒數(這整個實驗方式稱為 assay,實驗套組或是標準分析法的意思)。

或是也可以用非常靈敏的上文我提到的RT-PCR,定量(quantitative)的版本就加個q,叫RT-qPCR這樣。

再下游 [←雙關有] 就需要環境、水文專家的專業了。原來牡蠣和淡菜生活大多生長在河口,可以迅速長大變重的秘訣就在於河川沖刷下來的大便......和其他營養的碎屑有機物,當它們流到淡鹹水交界的時候,基於電解質濃度的改變,造成河水中的懸浮雜質的凝絮化(flocculation):小顆粒彼此因為相反電荷性質互相吸引、黏著、行成大顆粒,大顆粒容易沉降在河床,被淡菜或牡蠣的濾食管吸進去。至於病毒顆粒,基於某些生物化學的親和性,幾乎完全卡在貝類體內。

這些是恆常的物理化學變化,我們理解了也不能改變它分毫XD 但我們至少能藉由這理解,去估計一次豪雨沖刷下的東西要多久才能離開河口?

水文專家的電腦模擬結果十分驚人,和我們的無腦想像完全不同:即使好多雨水一股腦衝下去,他們到了河口也不會一次出海,而是流到河口時速度所剩無幾,因此會隨漲退潮前進~後退~前進~後退......多達十幾次——取決於河口形狀和當地潮汐差等因素,也就是可以長達五六天才會消散,這期間貝類就一直濾一直濾,把大便和其他微粒吃乾抹淨,難怪雨水會起不了多少稀釋汙染的作用,會被貝類照單全收了。[cf. 二仁溪綠牡蠣事件]

幸好,病毒在人體外會逐漸受到環境中的自由基、酸鹼、生物酵素的攻擊,而失去他們外膜/殼的完整性,對於病毒傳染力會有累積性的傷害。原理是病毒需要殼或膜上的蛋白質,才能有效地黏附到宿主細胞表面並進入。所以只要病毒僅僅只是卡在貝類體內,而不是演化到能在貝類體內複製(跨物種傳染了那樣),我們都可以藉著等待一定的時間讓病毒消滅,或是說變得失去活性。

當然煮熟也是可以輕輕鬆鬆讓病毒失去活性的......愛生吃的人類無法理解(搖頭)。

(這裡填入一句設計對白)
此外,也應當模擬汙水處理廠如果能消滅 99% 的病毒微粒,但一兆顆的 1% 也有一百億顆,還是夭壽多。這時候公衛的成本效益問題冒出:如果花錢把殺菌效果提升到 99.9%,產生的健康效益是否利大於弊呢?還是不如拿這些錢給大眾打疫苗?等等思路。

講完了~~

花絮:影片中的水質衛生專家名叫 Davey Jones,故事有關水又有關荷蘭,果然留言區有很多和我一樣想太多的網友出沒 XDDD (ie. 飛行荷蘭人號)

然後顯然目前英國衛生機關會監測社群網站上有沒有暴增的 #我烙賽了 等等動態關鍵字,去警戒已發生的一波糞口流行。老大哥關心您。

Ref:
Euro Surveill. 2016;21(3):30113. Boxman, Koopmans, et al.
 International linkage of two food-borne hepatitis A clusters through traceback of mussels, the Netherlands, 2012.
[doi: 10.2807/1560-7917.ES.2016.21.3.30113]
描述荷蘭食品衛生機關逆向追蹤2012年兩群神秘的A型肝炎群聚感染的源頭,從請患者填寫食物問卷,鎖定食物傳染,最後順著A型肝炎基因型的跨國資料,一路追蹤到英國和零號患者曾去加勒比海的過程。顧及情面,這份報告中沒有講明貽貝產地是英國的哪裡,但有說這地區的生菌數偏高(B級)並且有驗出諾羅病毒的前例。

Water Res. 2016 Nov 15;105:241-250. Winterbourn, Jones, et al.
 Use of Mytilus edulis biosentinels to investigate spatial patterns of norovirus and faecal indicator organism contamination around coastal sewage discharges.
[doi: 10.1016/j.watres.2016.09.002]
這篇文章的通訊作者就是影片中的 Davey Jones 先生,描述了貽貝的濾食行為、河口汙染物顆粒沉降和潮汐的交互作用模型等。不過探討對象是諾羅病毒的汙染風險。

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