本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
如果真的有地狱中心圈,我现在知道那里有什么了:无尽的掺有诺如病毒的水杯,你必须永世饮用。然而,令人难以置信的是,一些阿基琉斯级别的勇敢/愚蠢之人实际上自愿报名接受这种惩罚,并且以科学的名义这样做。勇敢的灵魂们,我向你们致敬。
因为这些人帮助发现的事情绝对令人毛骨悚然:诺如病毒可以在井水中存活至少 61 天。考虑到只需要你两只手就能数清的病毒颗粒数量,就能让你在 24-48 小时内生不如死,这不是好消息。然而,在诺如病毒防御领域,也有一些好消息。稍后细说。
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好的,你们中的许多人无疑想知道:诺如病毒到底是什么?
肠道疼痛
诺如病毒是诺瓦克病毒,以 1968 年病毒首次确诊爆发的俄亥俄州小镇诺瓦克命名,该镇的商会文献中无疑不包含此信息。这种可怕的疾病通常被称为“肠胃感冒”或“24 小时感冒”,与流感病毒无关,但在近年来获得了同样可怕的名声。它是造成无数游轮“肠胃炎”爆发以及营地、州博览会、养老院、学校以及是的,甚至 NBA 更衣室爆发的罪魁祸首。
任何经历过它的人都可以告诉你,这有点像一次性激活了你所有肠道的疼痛感受器,并附带无法控制的恶心和/或腹泻作为特别奖励。当我上高中的时候,我经常会经历 12 个小时的剧烈疼痛以及强烈的恶心,以至于即使什么都没剩下,我也会感到想吐。之后是 12 个小时的极度疲惫。然后,我感觉几乎又恢复正常了,又回到学校,无疑延续了这个循环,因为受害者在康复后几天内仍会排出病毒。我非常确定那是诺如病毒。
我从未生育过,但如果我真的生育了,比较一下会很有趣。到目前为止,唯一接近诺如病毒感染疼痛的事情是一次不幸的事件,当时我被告知有些人不需要麻醉就可以进行乙状结肠镜检查(又名简易结肠镜检查),而我出于错误的省钱动机选择了这种方案。一旦他们将空气吹入我的结肠(我知道,我知道,信息量太大),感觉就像有人再次拨动了所有诺如病毒的疼痛开关。不用说,接下来的 5 分钟是我一生中最漫长的时光。
这种病毒约占美国“肠胃感冒”病例的十分之九,并且可能约占人们所称“食物中毒”病例的 50%。少于 10 个病毒颗粒就会让你生病,病毒可以通过生病的人处理你的食物或水、或与你握手传播,或者通过你触摸他们触摸过的表面传播,甚至通过(我知道,恶心)他们在去洗手间后冲马桶时将其体液雾化传播。
在荷兰的一次童子军大露营中,科学家计算出,在采取任何措施之前,每位患者感染了 14 人。在实施严格的卫生措施后,每位患者仅感染了 两 人,科学家冷静地指出,这仍然不足以控制这种爆发。在上面提到的 NBA 爆发中,美国疾病控制与预防中心得出结论,至少有两次诺如病毒很可能在比赛期间传播给新的受害者。
痛苦的简单公式
让我们稍微退后一步,看看病毒总体上是什么,这样你就可以理解诺如病毒具体是什么。病毒是包裹在蛋白质和/或脂肪脂质外壳中的 DNA 或 DNA 的帮凶 RNA 的小包裹。蛋白质外壳如果存在,则被称为“衣壳”,单个病毒颗粒是“病毒粒子”。当存在时,脂质外壳或多或少像我们自己的细胞膜,并且经常被病毒从细胞膜上偷走。
诺如病毒属于杯状病毒科,该科的成员似乎专门攻击陆生脊椎动物——从青蛙到更高级的动物。另一种杯状病毒——兔出血症病毒——已在澳大利亚和新西兰用于生物防治,而该科中的其他病毒——如美丽的六边形二十面体札幌病毒(如下所示),会导致人类的其他形式的肠胃炎。诺如病毒具有或多或少无定形的球形衣壳。你可以在顶部的照片中看到这一点,在照片中,一些在显微镜制备过程中恰好被切成两半的病毒揭示了病毒的横截面。
“杯状病毒”,我非常希望它的发音是“ka-leaky-virus”—— 就像这首完全无关但很棒的小调中标题的问候语 ——名称来自 calyx,意思是杯子或酒杯。房间里的植物学家会认出这个术语,它与花萼的萼片指的是同一事物,花萼有时(但不总是)是花朵基部的杯状绿叶。一些物种的衣壳表面显然有杯状凹陷。
杯状病毒包含一段单链 RNA,位于没有脂质包膜的蛋白质衣壳中。诺如病毒也是如此,其 RNA 仅编码两种蛋白质,都用于制造衣壳。令我非常惊讶的是,如此微不足道的小而简单的东西,竟然能从如此高效的小包裹中引起如此深刻的痛苦。如果有人计算出每感染者痛苦/碱基对指数,我认为诺如病毒会名列前茅,考虑到埃博拉病毒的 RNA 碱基对略低于 19,000,每年最多可能导致数百例病例(谢天谢地),而诺如病毒仅包含 7,500 个,但每年仅在美国就感染 2100 万人,住院 70,000 人,并导致 500 多人死亡。在发展中国家,该病毒每年导致约 20 万五岁以下儿童死亡。“不酷”啊,诺如病毒,“不酷”。
不幸的是,即使按照 RNA 病毒的标准,诺如病毒也具有很高的突变率。更糟糕的消息是,由于没有脂肪脂质膜,酒精或洗涤剂(会分解脂肪)不能很好地杀死病毒,尽管漂白剂和老式的洗手据说效果很好(哦,老式的洗手,有什么是你不能做的吗?)。对于那些依赖酒精类洗手液和湿巾的人来说,这不是好消息(下次你轻率地用酒精类湿巾擦拭你的购物车把手或用洗手液擦手时,要考虑一下)。显然,这是一种阴险的病毒。
这就引出了两项新研究的发现。
病毒幸存者
科学家们想知道井水——美国约一半人口从中取水——能支持诺如病毒多久。病毒可能已经通过泄漏的化粪池或污水管道进入这些水中,事实上,当我在怀俄明州当记者时,我报道过一个偏远儿童营地发生的此类案例。这项研究的结果令人震惊。科学家们在来自亚特兰大一口井的水中加入了已知数量的病毒。然后,他们让(受虐狂?)志愿者在第 1、4、14、21、27 和 61 天饮用这种水。志愿者在这些天中的每一天都因饮用该水而生病,包括第 61 天。
他们没有足够的资金让可怜的人接受超过此时间的“测试”。但是他们确实储存并测试了水中完整衣壳中包含的病毒 RNA,时间长达 1,266 天。那是在水中加入病毒后将近 3 年半的时间。一年多后,RNA 水平没有变化,3 年半后仅略有下降。这真是一种顽强的病毒。
由于美国大多数地下水和井水在饮用前未经处理,科学家建议我们可能需要开始这样做。
作为替代方案(这个国家确实对政府监管深恶痛绝,这在 新罕布什尔州的座右铭“不自由,毋宁死”中得到了简洁的概括),科学家们正在研究另一种方法:疫苗。正如我已经提到的,这也很重要,因为很多人在其他地方感染了这种病毒,而长期护理机构中免疫系统较弱的老年人尤其容易感染。
正如科学杂志去年年底报道的那样(《新英格兰医学杂志》原始论文在此),科学家们发现,当两种病毒蛋白中的一种由培养细胞产生时,它们会自发组装(就像在自然界中一样)成“病毒样颗粒”,这些颗粒不包含病毒 RNA 载荷,因此不具有传染性。但它们从外部看起来像诺如病毒(查看《科学》文章中的照片),并且显然看起来足够像,以至于我们的免疫系统可以产生部分有效的反应。
在接触病毒和安慰剂疫苗的人中,略多于三分之二的人出现了诺如病毒感染症状,但在接种真正疫苗的人中,只有三分之一的人出现了症状。他们的症状也较轻,并且需要更长时间才能发展。好吧,它并不完美,但这是一个良好的开端。各地马桶座的崇拜者无疑会以极大的欣慰来迎接这个消息。