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為什麼流感高峰總是在冬天?走出戶外、吃維生素 D 就能改善嗎?——《百年抗疫》

PanSci_96
・2020/10/23 ・3616字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 533 ・七年級
  • 作者: 傑瑞米.布朗

對於流感季的存在,有幾種可能解釋。其中最著名的一種與人們聚集的方式有關:稱為「室內傳染理論」。

因為大家都窩在室內取暖,所以才會互相傳染?

根據該理論,在冬天人們大部分時間待在室內,而且人與人之間密切接觸的機率更高。舒適的環境和近距離接觸促進病毒傳播,使流感病例數量上升。這在學院和大學校園中最明顯,年輕人住在一起,在較小的範圍內一起生活、學習、活動。

有人認為,人們在冬天時都偏好聚集在室內,因此才會造成流感大幅傳染。圖:PEXELS

許多網站採用該理論,作為對流感季出現的解釋。這一事實進一步說明,要對網路上的資訊持謹慎態度。因為這種解釋聽上去似乎很有道理,但當仔細推敲時,便會發現許多問題。

對於大多數西方成年人來說,我們與他人一起待在室內的時間不隨季節而變化

我們一整年都會去上班,如果天氣暖和,我們會一起出去吃午飯,但除此之外我們的社交活動量不會有任何變化。學生於八月或九月初返校,與其他人群一樣,他們會在十一月開始出現疼痛和發燒症狀。我們在夏季使用大眾交通工具的頻率高於冬季,從而更容易接觸到打噴嚏或咳嗽的人,然而夏季卻很少有流感病例,這實在令人費解。

英國病毒學家克里斯多福.安德魯斯寫道:「如果密切接觸是導致流感的唯一因素,那麼倫敦交通系統全年都會造成疫情爆發。」安德魯斯是一九三三年首次發現人類 A 型流感病毒團隊的一員。郵輪全年都在運行,儘管乘客之間密切接觸,但郵輪上的流感模式與陸地上的流感模式並無差別。

太陽黑子活動會讓「帶電病毒顆粒」進入地球?

英國天體物理學家弗雷德.霍伊爾認為,流感與太陽黑子有關。太陽黑子是太陽磁場的爆發,會使太陽表面變色。

可以肯定的是,霍伊爾是一位頗具爭議的理論家,他曾經認為病毒和細菌不是在地球上進化而來,是藉由彗星到達地球,就像搭便車一樣。霍伊爾駁斥得到廣泛認同的大爆炸理論,相信始終存在一個處於穩定狀態的宇宙,因此當他提出流感大流行與太陽活動有關時,這並不奇怪。

一九九〇年,他在著名的科學期刊《自然》上發表一篇文章,指出太陽黑子活動與流感爆發之間的關係,他推測兩者間可能存在關聯。

霍伊爾指出,英國最近一次流感疫情與有史以來最大的一次太陽黑子爆發,在時間上有一致性,並提供一張顯示全球流感大流行與太陽黑子活動之間的關係圖表。太陽黑子周期中的每個峰值都伴隨流感大流行。

太陽黑子看起來像是太陽表面的小黑點,當黑子數量越多時,通常代表太陽越活躍。圖:NASA Goddard Space Flight Center

霍伊爾認為,來自太陽的強烈電子耀斑進入地球軌道,從而可能使帶電病毒顆粒從較高的大氣層進入到我們的鼻孔中。

你很可能對此觀點不屑一顧,但請從科學角度保持耐心。太陽活動增加確實會對地球產生影響,用美國國家航空暨太空總署(NASA)的話來說,如果太陽活動能夠「使電網中的變壓器爆炸」,那麼我們難道不應該至少考慮一下霍伊爾的觀點嗎?

既然我們可以預測增強的太陽活動周期,那麼我們是否應該將其應用於對流感季的解釋?太陽黑子理論的主要問題是,流感大流行的定義具有過高的主觀性,因此人們可以隨意對其下定義,以適應任何模型或論證。

因此,霍伊爾的理論仍然處於邊緣地帶,這並不奇怪。

少曬太陽,將影響體內的維生素 D 含量

相反地,對於流感季節性的解釋,流行病學家並不太關心太陽黑子,而是更關注太陽光,以及它控制人體內維生素 D 含量的方式。

日曬對我們來說是非常重要的維生素 D 來源!圖:PEXELS

維生素 D 理論與冬季的免疫功能喪失有關。在北半球的冬季,太陽在天空中處於較低角度,導致日照時間減少,因此人體產生較少的褪黑激素和維生素 D,從而導致免疫力下降,這使我們患病及感染流感的幾率上升。換句話說,流感疫情可能與白天的長短,和我們接觸日光的時長有關。

維生素 D 對我們的健康至關重要。雖然可從飲食中攝取部分維生素 D,但人體中的大部分維生素 D 都來自陽光。在人體合成一種叫做 7‒脫氫膽固醇(7-dehydrocholesterol)的膽固醇後,它會被運送到皮膚,陽光中的紫外線在那裡將其轉化為維生素 D。

維生素 D 可以促進白血球對抗入侵的微生物。一些被稱為巨噬細胞和自然殺手細胞的白血球,將(peptide)和細胞激素釋放到感染了流感病毒或細菌的細胞中。

如果沒有維生素 D,作為免疫系統核心的這些白血球便不能順利發揮作用,實際上可能根本發揮不了作用。如果自然殺手細胞不能發揮作用,我們便很容易受到各種病毒性和細菌性疾病的侵害。

不曬太陽、維生素 D 變少後,我們的免疫力真的會降低?

在冬季日照時間極短的地方會發生什麼狀況呢?

我在倫敦長大,在倫敦陰沉的冬季裡,太陽可能早上八點才升起,下午四點便已落山。在黑暗中上下學不僅令人沮喪,對我的免疫系統也造成威脅。英國人的維生素 D 含量低於那些生活在陽光充足地方的人。

倘若我們生活在在日照量很少的國家,免疫系統會因此比較虛弱嗎?圖:PEXELS

從某種程度上說,陰暗冬季的死亡人數是夏季的兩倍,這個問題對英國的老年人來說尤其嚴重,他們的長袖衣服雖可抵禦寒冷,卻使他們無法接觸陽光。

低維生素 D 含量的現象,在非裔美國人中也比在像我一樣面色蒼白的英國人中更為常見,事實上他們的維生素 D 水準可能比我們低七倍以上,因為他們皮膚中的黑色素會降低陽光將 7‒脫氫膽固醇轉化為維生素 D 的能力。

我們不知道這是否會導致非裔美國人流感發病率增加,但他們的肺炎和流感死亡率比白人高 10%。此事實也印證我們觀察到的維生素 D、陽光,以及人體與陽光間的關係在改變人體免疫反應中發揮的重要作用。

四十年前,蘇聯研究人員做了以下假設:生活在遙遠北方的俄羅斯人在日照時間很短的冬季,比在陽光普照的夏季更容易感染流感病毒。

為了驗證該假設,他們讓兩組患者接種含有弱化病毒的流感疫苗。一組患者在白天很長的夏天接種疫苗;另一組在冬天接種疫苗,因為他們住在北極圈附近,因此日照極少。

他們發現,在冬季接種疫苗的患者因疫苗副作用而發燒的可能性,是另一組患者的八倍。日照量的減少使人體產生較少的維生素 D,從而導致免疫系統功能減弱,因而流感疫苗會產生更多副作用。

多吃維生素 D ,難道就可以百毒不侵了?

維生素 D 可使我們的免疫系統功能運作良好,那麼我們在飲食中補充額外的維生素 D 就能完全預防流感嗎?也許可以。

到底要怎麼做才不用得到流感?多攝取一些維生素 D ,是不是就可練就金剛不壞之身了?圖:Pixabay

在一項實驗中,研究人員讓日本的一組小學生分別服用維生素 D 補充劑或安慰劑,服用維生素 D 那組的流感病例數量明顯減少。然而,針對健康的紐西蘭成年人展開的類似研究,未發現病毒感染數量有任何減少。當老年人補充額外的維生素 D 時,並沒有改善他們對流感疫苗的免疫反應,這非常令人失望(尤其是對英國的老年人來說)。

面對這些相互矛盾的研究,臨床醫師可以將所有結果彙集在一起,然後進行分析,這稱為「整合分析」。有一項整合分析匯總了十一項維生素 D 研究的結果。

分析顯示,維生素 D 確實能夠有效減少類流感疾病的數量,但不能保證人們可以完全阻止其發生。

換言之,你可以攝入大量維生素D,但仍然會感染流感。

維生素 D 理論認為,流感的季節性特徵不是由病毒的特性造成的,而是由我們人體免疫系統的特性造成的,如果我們能夠實現人體對流感病毒的全年性防禦,那麼冬季流感患者的數量便不會增加。與此相反,一些研究人員認為,一些與人體免疫系統或太陽無關的因素,能夠最貼切地解釋流感的季節性特徵,比如天氣。

——本文摘自泛科學 2020 年 10 月選書《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》,2020 年 7 月,今周刊出版。

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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

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