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為了監測病媒蚊動向守護健康,夏日限定的捕蚊特攻隊,出擊!

彭士桓_96
・2018/09/13 ・3032字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

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「嗡嗡嗡……」蚊子總是惹人厭,帶來睡不安穩甚至充滿氣憤的夜晚,還喜歡在我們的皮膚上留下一座座又癢又腫的紅色小山丘……

除了造成作息困擾外,蚊子也是許多病毒的傳染媒介,像是臺灣每年戒慎恐懼的登革熱病毒、前幾年令孕婦聞之色變的茲卡病毒、日本腦炎病毒、屈公病毒等等。為了防止傳染病流行,對於蚊子的侵入除了境外移入的監控檢驗、醫院通報檢驗、地方衛生局監測與定期噴藥外,有專門的單位也有長期在臺灣各地追蹤、研究病媒蚊;這些措施對疾病傳播的早期監控而言,是非常大且非常重要的助力。

「明知有蚊子,偏向蚊子行」的蚊蟲研究勇者

每年 5 到 8 月,在臺灣的北中南東各地都可以見到夏日限定的熱血蚊蟲研究團隊,默默守護著臺灣的健康。位於臺北昆陽捷運站的疾病管制署研究檢驗及疫苗研製中心,裡面便有一個專門研究蚊類帶原病毒的實驗室──病媒病毒與立克次體實驗室

本文要介紹的捕蚊研究就是病媒病毒與立克次體實驗室的工作之一,接下來一起來看看這是怎樣的研究內容吧!

捕蚊方式分為兩種,一種是掛捕蚊燈,另一種則是掃網

捕蚊燈懸掛示意圖。 圖一/彭士桓提供

任務一:傍晚時分,掛捕蚊燈捕蚊

我們會在公園、市場的周圍等較為潮濕、陰暗的角落;與人群較常活動的地點放置捕蚊燈。這些地方通常有許多塑膠垃圾,而且容易積水,因而成為蚊子的月子中心。也因此,在掛燈時除了會不斷遭受蚊子大軍的猛烈攻擊之外,還要忍受悶熱惡臭的環境,每位研究員都得有十足的意志力,才有辦法順利進行掛燈作業。(敬禮)

選擇好地點後,首先要將繩子固定於高處的鐵杆或樹枝上,再依序掛上捕蚊燈及乾冰袋。這個裝置利用乾冰所釋放的二氧化碳吸引蚊子靠近,再透過電動風扇將蚊子吸入杯中(上圖一),因此,接下來就是耐心等待至隔天早上再前往收燈啦!收燈時,研究員會將捕捉到的蚊子施予低溫使其昏厥死去。平均而言,每杯約可捕獲 50 -200隻不等。

任務二:夜色降臨,到豬舍進行掃網

等天色漸漸暗去,大地即將入睡之際,又是我們前往豬舍工作的絕佳時機。

掃網捕蚊器具(彭士桓提供) 掃網(右)、吸管(中)、收集杯與手電筒(右)。 圖/彭士桓提供

到豬舍抓蚊的目的,是為了確認豬隻體內是否具有日本腦炎病毒。你可能會疑問:豬有沒有病毒干蚊子什麼事?其實蚊子吸食豬血後,若豬隻確實帶原,病毒就會透過血液進入蚊子體內,過一段時間就會增殖。如此一來,我們就能透過實驗室分子診斷(核酸即時定量聚合脢鏈鎖反應- qPCR)確認蚊子體內是否有無病毒,再反推得知豬隻的狀況。因此,捕蚊的時間格外重要,必須等蚊子在豬身上享用完豬血大餐,才能開始掃網捕捉。

在早期的研究中的確會抽豬隻的血清進行抗體測試,但是幫豬抽血其實是相當大的工程,要花費大筆鈔票請獸醫用採血管採血,費時且繁複。另外,這種侵入性的實驗也可能會影響到豬,讓豬舍老闆配合的意願很低。最後,蚊子作為日本腦炎病毒傳播到人的主要媒介,直接監測這些病媒蚊可做為病毒狀況的重要指標。但並非每次出動都能獲得想要的結果,環境中的干擾因子非常多,需要天時地利人和,舉凡:豬隻大小(太大的可能已經產生抗體,所以蚊子都不會吸到帶有病毒的血)、當地衛生局噴藥與否、附近的稻田是否有水(蚊子才能生寶寶)等。所以這類監測經歷失敗是必然的事兒,只能不斷嘗試。

台南豬舍捕蚊現場,渾然不知大禍臨頭的熟睡豬豬們。 圖/彭士桓提供

在豬舍抓蚊子時最重要的道具「捕蚊網」,其實類似小時候抓蝴蝶昆蟲的網子。首先,我們一手拿著手電筒及特製吸管,一手拿著捕蚊網,在豬隻上方來回掃網。接著,豬隻會因為受到驚嚇而開始產生騷動──大叫、相疊在一塊,又或是排泄以示抗議,就像是千尋找爸媽的那副景象。此時,豬隻身上的蚊子便會一飛衝天(感覺就像身在怪奇物語裡的世界,只是那些灰燼成了滿滿的三斑家蚊跟中華瘧蚊),成為抓蚊的絕妙機會!接下來便是激烈的捕蚊行動,場面之「壯觀」令人不忍卒睹……

待所捕的蚊子數量充足,我們再利用特製吸管,將蚊子從撈網吸至聚蚊杯(側面用膠薄膜作成的十字開口,上面則是用紗布覆蓋),每杯大約可裝一百隻的活蚊。最後放上沾有糖水的棉花,讓杯內保有濕度,不會餓死蚊子,再蓋上塑膠套。隔日帶回實驗室養五天,讓病毒在蚊子體內複製。

  • 前方高能警告:下圖所示為蚊子聚於杯中的樣子,密集恐懼症請小心~
圖/彭士桓提供

這些出差捕蚊的夜晚,研究人員都是和上千隻(關在聚蚊杯的)蚊子共睡一間房,稍微靠近還可以非常清楚地聽到蚊子擺動的嗡嗡聲!在這之中,最讓人難忘的還是豬舍裡那些豬糞的味道──那些宛如臭豆腐與嘔吐物疊加,要洗兩三次澡才可從頭髮和衣物上「稍稍」去除的味道。

捕蚊的過程中除了悶熱與被蚊子叮咬外,還常常遇到正在偷吃豬飼料的蟑螂、老鼠向你打招呼……但!這一點都不會影響我們對於研究的熱情!因為我們是捕蚊特攻隊~

這些研究可以告訴我們什麼?

全世界蚊子的種類高達上千種,但並非所有的蚊子都會吸血,而且只有特定的蚊子品種才會傳播特定的病毒,例如:傳播瘧原蟲的瘧蚊、傳播登革熱/屈公熱/茲卡病毒的埃及斑蚊和白線斑蚊、傳播日本腦炎病毒的三斑家蚊等等。

另外,鑑定蚊子的種類也是門非常複雜困難及艱深的學問,往往需要非常有經驗、具高度耐性的研究人員,如已經退休的「移動的蚊子圖鑑」專家呂良振先生,才可以鑑別出許多不同的種類。

這些鑑定人員會在顯微鏡下逐一分類捕獲的活蚊及冷凍昏厥的死蚊,往往一坐下來就會花上一整天的時間,對身體與眼睛的負擔非常大。他們會在每個試管裝入約莫 50 隻相同種類的蚊子,將其磨碎後進行核酸萃取及實驗室分析,若偵測到陽性,即可依比例回推大約有多少蚊子帶有病毒。長年累積的數據資料,有助於我們對於疾病的監控與評估。

顯微鏡下的蚊種分類,由左到右分別為白腹叢蚊、熱帶家蚊、鹹水家蚊、白線斑蚊。 圖/彭士桓提供

這個研究不但可以幫助我們監測臺灣日本腦炎病毒的好發率,也可以針對不同的病毒加以監測,進一步探討氣候、環境的變遷以及蚊子種類的關係。每年藉由這樣的研究,疾管署得以防範未然,在爆發疫情時,有能力盡速進行防疫、檢驗診斷等工作,並對於這些蚊蟲病毒予以控制。

題外話,最感謝我們的,莫過於那些市場附近的居民以及熟睡的豬豬們,因為我們又替他們消滅了許多蚊子啦!下次遇見這些研究人員時,請不要擔心,他們只不過是在抓蚊子做實驗而已。

最後提供一段介紹臺灣蚊人、抗瘧大師連日清博士的影片。他熱愛研究、將興趣與工作結合、用一生默默去做研究的精神,值得我們學習。希望臺灣民眾能夠持續支持這些重要且在地化的疾病研究喔!

參考資料:

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彭士桓_96
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生活即是科學,科學即是生活。臺大分醫所博士,虔誠信科學者。希望透過文字介紹有趣的科學,並期望自己在有限度的生命中,創造無限的價值。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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為什麼動物會傳染疾病給人類?認識「人畜共通傳染病」——《小大人的公衛素養課》
親子天下_96
・2021/10/16 ・1054字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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  • 作者/陳建仁、胡妙芬
  • 繪者/Hui

不只人傳人,動物也會傳給人

通常,親緣關係比較遙遠的動物,不會互相傳染疾病,例如魚和人,魚的傳染病通常不會傳染給人。但是,親緣關係較接近的動物,就有可能傳染共通的疾病,像是豬和人同屬哺乳類,豬的流感就會傳染給人,這一類的傳染病就叫做「人畜共通傳染病」。

自古以來,動物會傳染給人的疾病就不少,常見的像是從狗傳染給人的「狂犬病」、從牛羊而來的「炭疽病」,或由豬、馬、家禽而來的「日本腦炎」。但隨著人類生活與活動方式的改變,像是大量的畜養家禽、家畜,或是常常入侵野生動物的棲息環境,使得近幾年來人畜共通傳染病有越來越多的趨勢。

很多造成大流行的傳染病,像是 SARS、H5N1 禽流感、A 型 H1N1 新型流感和 COVID-19,都是二十一世紀後才冒出來的新興人畜共通傳染病。

我們都是狂犬病受害者

親緣關係相近的動物,不但身體構造比較類似,目標細胞外的化學物質也比較相近,所以容易被同一種病原體入侵,而得到共通的傳染病。例如狂犬病是一種由病毒引起的急性腦膜炎,被感染後一旦發病,致死率幾乎 100%。但是會傳染狂犬病的不只是狗,許多哺乳動物像是浣熊、果子貍、蝙蝠、狐狸、貓,也都可能傳染。所以如果不小心被這些動物咬傷或抓傷,應該緊急到醫院施打狂犬病疫苗。家裡的寵物貓、狗也應該每年接種狂犬病的疫苗。

圖/親子天下

A 型流感也是人畜共通傳染病

在常見的流行性感冒中,B 型流感只能人傳人,而 A 型流感卻是人畜共通傳染病。

有時候 A 型流感確實比 B 型流感容易傳染,因為除了人類之外,還可以傳染給家禽或鳥類等動物,所以病毒很容易因為在不同的動物之間傳來傳去,並出現基因突變、重組而形成不同的新型病毒株。

下圖標明的病種,皆為 A 型流感突變而成的新型病毒株,並在不同的動物之間傳來傳去。

圖/親子天下
圖/親子天下

——本文摘自《小大人的公衛素養課:流行病學×預防醫學》,2021 年 9 月,親子天下,未經同意請勿轉載

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親子天下_96
24 篇文章 ・ 22 位粉絲
【親子天下】起源於雜誌媒體和書籍出版,進而擴大成為華文圈影響力最大的教育教養品牌,也是最值得信賴的親子社群平台:www.parenting.com.tw。我們希望,從線上(online)到實體(offline),分齡分眾供應華人地區親子家庭和學校最合身體貼的優質內容、活動、產品與服務。

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武漢肺炎疫情規模不明?美國追蹤捐血者找線索
寒波_96
・2020/04/20 ・2140字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 565 ・九年級

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正在世界大流行的 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎),是感染 SARS-Cov-2 冠狀病毒所導致,本文之後稱之為「 SARS二世」。

疫情至今仍然不清楚的一大問題是:到底有多少人感染 SARS二世?由於不同人感染後的症狀差異極大,少數人重病致死,卻也有不少人連症狀都沒有出現,加上檢驗資源有限,因此很難評估實際的疫情規模。

調查捐血者,取樣的美國 6 處都會區地點。圖/修改自 geology

不知道疫情傳播的狀況?從捐血樣本內抗體推斷

美國已經展開一項計劃,希望以較小的成本了解疫情狀況,那就是調查捐血者的血樣中,多少人出現對抗病毒的抗體,評估疾病的傳播程度。科學媒體 Science 訪問其中一位科學家,加州舊金山大學的 Michael Busch,解釋這項計劃的目標。

感染病毒以後,人體的免疫系統會產生對抗病毒的抗體,因此只要偵測到抗體,就代表這個人曾經感染過病毒。不過人體產出抗體需要一段時間,在感染的前幾天還沒有,要等到出現症狀的 4 、 5 天以後才有;想要在更早階段就發現感染,必需直接偵測病毒的 RNA 或蛋白質。

美國從 3 月開始的調查,將連續五個月從 6 個大都會區取樣:西雅圖、紐約、舊金山灣區、洛杉磯、波士頓、明尼阿波利斯;每個地區每個月各自檢驗 1000 個捐血者的血樣,每一個月蒐集 6000 個血樣。接下來在今年 9 和 12 月,以及明年的 11 月,再由美國各地蒐集 5 萬個樣本。

每個血樣都有捐贈者的詳細資訊,可以藉此了解

疫情傳播的狀況、抗體是否隨著時間減弱,以及評估群體免疫的效果,這類重要的問題。

不過捐血者無法代表立即的感染狀況,因為會去捐血的人,都是沒有發燒,也沒有症狀的人,他們反映的情況,或許會落後給大眾的實際狀況一到兩個月。

美國將追蹤捐血者是否有相關抗體。圖/pixabay

多久以前感染?抗體是否隨著時間減弱?

抗體並非只有一種。感染病毒以後,人體在不同階段生產的抗體種類與數目會不一樣,由此可以回推感染大致發生在多久以前。區分比較短的時間,像是 4 天與一週,光靠抗體很難判斷;不過更長的時間,一個人在幾週以前感染這種問題,就能以抗體回答。

了解一個人在多久以前感染病毒,不只能掌握疫情的發展,也有些實際的意義。例如前幾年造成一陣恐慌的茲卡病毒,若是懷孕時感染,可能會導致嬰兒嚴重的後遺症。所以一位懷孕的女生,是在懷孕以前或是在懷孕期間感染,意義完全不一樣。

藉由現代醫學已知人體在生產抗體的階段性,回推感染時間點。圖\GIPHY

對 SARS二世病毒的免疫力有「有效期限」嗎?

一個人感染 SARS二世以後,是否能建立免疫力,免疫力能維持多久,會不會再度感染,都是至今了解仍然不足的重要問題。

至今知道有 7 種冠狀病毒會感染人類, SARS二世、 SARS 、 MERS 的症狀比較嚴重,有機會致人於死,另外 4 種卻只會造成普通感冒。人類感染那 4 種冠狀病毒後會產生抗體,有效抵擋入侵者,一段時間後卻會減弱,一到兩年後喪失免疫力,而能被再度感染。

假如感染 SARS二世以後,人體建立的免疫力能維持終身,那麼隨著感染人數增加,就會有愈來愈多人對病毒免疫,如此一來就有希望建立「群體免疫」。然而,若是感染 SARS二世後的狀況和那 4 種冠狀病毒類似,免疫力一段時間以後就會消失,群體免疫的效果恐怕就不太樂觀。

對 SARS二世的免疫力能持續多久,是否會再度受到感染,都是影響疫情嚴重性的關鍵因素。圖\pixabay

還有一點需要注意的是,一個人假如以前感染過 SARS二世以外的冠狀病毒,擁有對抗其他冠狀病毒的抗體,是否會被誤判為曾經感染過 SARS二世。沒有感染過,卻被判斷為有,也就是偽陽性,這是抗體檢測必需考慮的潛在問題。

最近一項上海的研究分析 175 位症狀輕微的患者,痊癒後的抗體狀況。儘管康復不久,其中 10 人卻幾乎沒有抗體,約 30%  的康復者抗體含量相當稀少,恐怕達不到免疫防禦的最低需求。抗體不足的人,多半是比較年輕的人。假如這是普遍現象,將影響群體免疫與疫苗效果的評估。

人類與 SARS二世病毒的戰爭,才剛剛開始。

本文轉載自新公民議會〈美國將追蹤捐血者,了解武漢肺炎傳染狀況〉

延伸閱讀

參考資料

  1. Unprecedented nationwide blood studies seek to track U.S. coronavirus spread
  2. Coronavirus: low antibody levels raise questions about reinfection risk
  3. Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications

亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
174 篇文章 ・ 672 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。