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鼠疫桿菌:伴隨人類5000年的死神

寒波_96
・2015/12/02 ・3136字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 586 ・九年級
(取自wiki)
儘管外貌恐怖,不過這位不是死神,而是歐洲黑死病年代的「鳥嘴醫師」,這身行頭是他們對抗疾病的裝備。(取自wiki

大規模傳染病一直伴隨在人類左右,近幾年令大家印象深刻的就有 SARS、禽流感、狂犬病、伊波拉、MERS、登革熱等等,而衛生條件不佳的古代,致命的傳染病更是相當普遍。講到歷史上的傳染病,絕不可能忽略鼠疫桿菌(Yersinia pestis)。

超越成吉思汗的人類毀滅者

鼠疫桿菌是種細菌,它有一個460萬對鹼基長的環形染色體,以及3個質體:pCD1、pPCP1、pMT1。根據歷史記載,鼠疫桿菌肆虐已有 1500 年,確定有過 3 波疫情大爆發,每次都死掉幾千萬人。第一次的查士丁尼瘟疫(Plague of Justinian)距今約 1500 年,主要發生在歐洲,嚴重削弱了拜占庭帝國的實力。

第二次就是赫赫有名的黑死病(Black Death),600 多年前疫情高峰時,沒幾年就消滅了當時超過3分之1的歐洲人口;起源自中國南方,在 1894 年最嚴重,蔓延到全世界的第三次大爆發,距今並沒有太久,這波疫情最後導致千萬人以上死亡。

Johannes Krause 率領的團隊在 2011 年時,從倫敦的黑死病死者身上,定序出當時的鼠疫桿菌基因組,發現與現在的菌株比起來,鼠疫桿菌的 DNA 序列幾百年來幾乎沒有改變[1]。這篇論文用那時所有已知菌株,估計鼠疫桿菌共同祖先的年代,大約是在 668 到 729 年前,不比黑死病更早多少,因此懷疑 1500 年前的查士丁尼瘟疫,也許不是鼠疫桿菌造成。

人究竟是誰殺的?研究古代 DNA 的技術進展,讓科學家能直接從古代樣本中尋找答案。爭議在 2014 年獲得解答,兩個團隊從西元 6 世紀的樣本中,確認鼠疫桿菌存在,證實它們確實是查士丁尼瘟疫的真兇[2][3]。

比歷史記載更古老

殺人效率不遜成吉思汗、暴坊將軍、米花死神的人類毀滅者-鼠疫桿菌,是如何起源,又怎樣演化,才成為令傑森與佛萊迪都汗顏的殺人魔王?繼黑死病與查士丁尼瘟疫的研究之後,今年Eske Willerslev領軍的論文,把目標擺在歐亞大陸的青銅時代,也就是距今 3000 到 5000 年前。

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從歐洲到中亞,7 個青銅時代樣本的地點、所屬文化與估計年代。(取自 ref5)

這個研究看來是 Eske Willerslev 團隊大計劃中的一部份,他們之前定序了青銅時代,位於歐洲、西亞、中亞各地 101 具人類遺骸的基因組,研究當時人類的遷徙與遺傳史[4]。新的論文則是發現這 101 個人中,有高達 7 位感染過鼠疫桿菌,意謂比歷史記載的 1500 年前更早,早在將近 5000 年前,鼠疫桿菌已經開始感染人類[5]。

鼠疫桿菌最接近的親戚是 Y. pseudotuberculosis,不過沒有 pPCP1 與 pMT1 這 2 個質體。把 Y. pseudotuberculosis 及已知所有鼠疫桿菌的菌株,包括年代在 3700 與 2700 年前,這回 7 個古代樣本中品質最好的 2 個,擺在一起分析親緣關係的結果是,全部鼠疫桿菌都被歸在同一群,2 個最古老的菌株位於這群的最根部,而所有 Y. pseudotuberculosis 都被分到外面。

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鼠疫桿菌與 Y. pseudotuberculosis 各菌株的親緣關係。右邊的樹,紅色是自成一群的鼠疫桿菌,黑色箭頭指的是2700與3700年前的最古老菌株,藍色是 Y. pseudotuberculosis。左邊的樹,只有鼠疫桿菌的部分。(取自ref5)

確定大家的關係以後,就可以估計彼此分家的年代。所有鼠疫桿菌共同祖先是在 5783 年前,不比最早已知感染人類的時間點,也就是 5000 年前更早多少。鼠疫桿菌和 Y. pseudotuberculosis 是在 54735 年前分開,Y. pseudotuberculosis 主要感染對象是跳蚤,也會感染人類,但不像鼠疫桿菌一樣致人於死,這段漫長的時間裡,想必發生過某些事,才讓鼠疫桿菌從 Y. pseudotuberculosis 般的跳蚤剋星,轉型成殺人如除草的死神。

沒有坐騎的青銅時代死神

這些古早的鼠疫桿菌殺傷力如何?有 55 個重要的致病基因,7 個古代菌株已經擁有了絕大部分,因此當時的人碰上它們,多半仍是必死無疑,不過年代較早(3700年前)的 6 個樣本,倒是沒有 Yersinia murine toxinymt)這個基因。鼠疫桿菌要靠 ymt 才能把跳蚤當作載體,藉由老鼠散佈到更大的範圍,直到 3000 年前青銅時代結束時,鼠疫桿菌才獲得這張搭便車的車票。

ymt 位於鼠疫桿菌的 pMT1 質體上。比較老的 6 個樣本中,pMT1 質體都少掉包含 ymt 在內的一段序列,這段序列兩邊各有一個轉位子(transposable element),因此當初可能是靠著水平基因轉移(horizontal gene transfer)獲得。從所有鼠疫桿菌菌株都帶有 ymt 基因看來,這個能讓跳蚤成為載體的基因,對鼠疫桿菌應該甚為有利,才會在獲得 ymt 以後,沒多久就散佈到整個族群。

鼠疫桿菌要等到3000年前,才確定可以透過跳蚤傳播。(取自ref5)
鼠疫桿菌要等到 3000 年前,才確定可以透過跳蚤傳播。(取自ref5)

鼠疫桿菌致病的方式主要有 3 種,肺鼠疫(pneumonic plague)直接透過人傳人傳染,腺鼠疫(bubonic plague,黑死病主要就是它)與敗血性鼠疫(septicemic plague)則藉由跳蚤作為載體傳播。鼠疫桿菌需要一個叫作 pla 的基因,才能造成肺鼠疫和腺鼠疫。

playmt一樣位於質體,不過是另一個 pPCP1 質體。pla 的蛋白質產物在 259 號位置上的氨基酸,要從 isoleucine 突變成 theronine,才能造成腺鼠疫,但至少在3個古代樣本中,都缺乏這個關鍵突變,所以這些菌株可能只能引發肺鼠疫。

從跳蚤剋星到殺人魔王

由已知資訊推論,鼠疫桿菌是在約 55000 年前,與 Y. pseudotuberculosis 分開,幾萬年中獲得了 2 個質體 pPCP1 與 pMT1,還有許多致病基因;大概在 5800 年前,誕生了所有菌株的共同祖先。從各個地點、不同年代的 7 個樣本可知,鼠疫桿菌在青銅時代的歐亞大陸各地,已經普遍存在。

由已知資訊拼湊而成的鼠疫桿菌演化史,除了ymt與pla之外,還有幾個基因突變可能也對鼠疫桿菌的傳播與感染能力有影響(取自ref 5)
由已知資訊拼湊而成的鼠疫桿菌演化史,除了 ymt 與 pla 之外,還有幾個基因突變,可能也對鼠疫桿菌的傳播與致病能力有影響。(取自ref 5)

第一個確定感染的病患出現在將近 5000 年前,比歷史記載提早 3000 年以上。當時的鼠疫桿菌已經配備大部份致病基因,應該足夠致命,不過仍不能搭跳蚤便車,也無法造成腺鼠疫,所以傳染能力有限,要等到 3000 到 3700 年前間的某個時候,先獲得 ymt 基因,3000 年內再有了 pla 的關鍵突變,鼠疫桿菌才成為後來查士丁尼瘟疫與黑死病時,那副縱橫天下的樣子。

鼠疫幾千年來對人類的經濟、科技、社會、思想等方面影響非常劇烈,文學中也有不少大規模傳染病的影子。薄伽丘成書於黑死病時期的《十日談》,背景就安排在一場瘟疫蔓延時;卡繆的代表作,甚至直接就叫作《鼠疫》;蔡明亮的電影《洞》,更是透過傳染病,把人與人之間的情感,演繹的精彩無比。

儘管鼠疫桿菌已經感染人類超過 5000 年,我們卻直到 100 多年前才認識它們。歷史上好幾次瘟疫,讓當時的人覺得世界末日已經降臨,生在這個時代也許有不少煩惱,不過不但不用擔心得到鼠疫死掉,還能好整以暇的逐步揭開鼠疫桿菌的奧秘,仔細想想,比起古代,現代人擁有的,恐怕不只是微小確定的幸福而已。

參考文獻:

  1. Bos, K. I., Schuenemann, V. J., Golding, G. B., Burbano, H. A., Waglechner, N., Coombes, B. K., … & Krause, J. (2011). A draft genome of Yersinia pestis from victims of the Black Death. Nature, 478(7370), 506-510.
  2. Wagner, D. M., Klunk, J., Harbeck, M., Devault, A., Waglechner, N., Sahl, J. W., … & Poinar, H. (2014). Yersinia pestis and the Plague of Justinian 541–543 AD: a genomic analysis. The Lancet Infectious Diseases, 14(4), 319-326.
  3. Harbeck, M., Seifert, L., Hänsch, S., Wagner, D. M., Birdsell, D., Parise, K. L., … & Scholz, H. C. (2013). Yersinia pestis DNA from Skeletal Remains from the 6th Century AD Reveals Insights into Justinianic Plague. PLoS Pathogens, 9(5).
  4. Allentoft, M. E., Sikora, M., Sjögren, K. G., Rasmussen, S., Rasmussen, M., Stenderup, J., … & Sablin, M. (2015). Population genomics of Bronze Age Eurasia. Nature, 522(7555), 167-172.
  5. Rasmussen, S., Allentoft, M. E., Nielsen, K., Orlando, L., Sikora, M., Sjögren, K. G., … & Willerslev, E. (2015). Early Divergent Strains of Yersinia pestis in Eurasia 5,000 Years Ago. Cell, 163(3), 571-582.

本文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

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寒波_96
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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》。


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讓愛滋與你和平共存,一起掌握 U=U 共識!

careonline_96
・2021/10/28 ・2457字 ・閱讀時間約 5 分鐘
讓愛滋與你和平共存,一起掌握U=U共識!感染科醫師圖解說明

確診感染愛滋病毒,對三十多歲的陳小姐一開始相當衝擊,但是經過抗病毒藥物的穩定治療後,血液中的病毒量大幅降低,已連續數月都控制於驗不到病毒的狀態。

某日回診時,陳小姐問:「醫師,我還有機會懷孕、生小孩嗎?」

「可以喔!」醫師點點頭,肯定地說:「只要能好好治療,繼續將愛滋病毒量維持檢驗不到狀況,便沒有傳染風險,也可以懷孕、生產!」

許多愛滋感染者在確診後,會變得沮喪、自我懷疑,認為自己不能再與他人建立親密關係並承受外界異樣眼光。

台北市立聯合醫院仁愛院區內科部感染科主治醫師顧文瑋醫師指出,其實感染者若能穩定接受服藥治療,便可有效控制且降低血液中的病毒量,轉變如慢性病一般,同樣可以孕育下一代。

穩定治療、定期追蹤、掌握 U = U,愛滋慢性化,醫病勇敢溝通很重要!

愛滋病是由愛滋病毒(Human Immunodeficiency Virus,簡稱HIV)感染,導致病患身體免疫力降低,出現各種疾病症狀,又稱後天免疫缺乏症候群(AIDS)。

從 1980 年代開始,愛滋病與愛滋感染受到全球關注,過去種種迷思導致感染者遭受歧視困境,現今治療進步,愛滋感染已慢性化!

顧文瑋醫師解釋,愛滋病毒主要透過血液、體液傳染,但是傳染力與病毒含量多寡十分有關!「新冠疫情讓大家對病毒量的概念較為清晰!如同感染者的口水、汗水、尿液、糞便等皆不具傳染力。日常中與感染者一起上課、說話、游泳、共餐、洗衣服,都不會遭到傳染。」

此外,目前抗病毒藥物已可有效降低並控制愛滋病毒量。顧文瑋醫師說,根據研究證實,當愛滋感染者接受穩定服藥治療,讓病毒量低到偵測不到時,便不會把愛滋病毒傳給性伴侶,這就是國際重要共識「U = U」。

掌握國際U = U

何謂 U=U?檢測不到愛滋病毒,便不具傳染力

「U = U」中的第一個 U 是 Undetectable,即「檢測不到病毒」;第二個 U 是 Untransmittable,即「不具傳染力」。

顧文瑋醫師說明,愛滋感染者在穩定接受抗病毒治療後,若持續穩定追蹤血液中病毒量,控制於測不到(低於 200 copies/ml)達六個月以上,其傳播病毒的風險是可忽略的。

「後來陳小姐回診時,穩定交往的男朋友也會陪同,主動了解用藥狀況,以及未來懷孕、生產該注意的事項。」顧文瑋醫師分享,「妥善穩定治療,讓愛滋病毒低到測不到,便沒有傳染風險,是非常重要的觀念!」

台灣愛滋防治成績卓越

感染者與醫師攜手向前,掌握 U=U! 台灣愛滋防治成績更卓越!

防治愛滋在世界各國皆是重要的任務,聯合國愛滋病規劃署(UNAIDS)就曾提出 3 個「90-90-90」的目標,希冀 2030 終結愛滋感染,期待朝向完善、全人的愛滋照護前進。

台灣經過多方努力,已達成「90-92-95」的成績,可謂領先亞洲其他國家;表示 90% 愛滋感染者已知自己的感染狀況;92% 已知感染狀況者已穩定接受服藥治療;95% 穩定治療者能有效控制病毒量,達到 U=U!

「我們希望宣導 U = U 的概念,讓愛滋感染者理解抗病毒治療的重要性,只要穩定接受藥物治療,即可將愛滋感染轉成一慢性病,對於感染者來說,也不會持續承受巨大壓力。」顧文瑋醫師強調,「面對愛滋感染是一輩子的事情,如同一般慢性病控制!感染者若有任何治療或身體健康疑問,都可以主動提出與醫療團隊討論,醫師才能根據生活、工作的需求,適時調整藥物。」

主動積極防治愛,讓愛無礙不困難!

主動積極防治愛,讓愛無礙不困難!

除了感染者自身積極治療外,民眾應更加全面理解、認識愛滋感染,並放下過去的焦慮與歧見。目前也越來越多臨床醫師願意主動了解愛滋治療、U=U 國際共識,並加入以人為本的病患照護。醫師們更在意如何為病患提供適合的治療與幫助,看重疾病治療本身而非存有歧視眼光,不論是民眾、醫護、政府與感染者,我們都希望一同營造更友善、平等的環境!

顧文瑋醫師叮嚀,感染愛滋僅有高風險行為,並沒有特定族群之分!民眾應維持單一固定性伴侶,性行為時務必全程正確使用保險套,可同時預防其他性傳染病感染。疾病管制署目前也有提供免費匿名愛滋篩檢,只要有性行為的民眾,建議至少進行一次篩檢;若有無套性行為者,建議每年至少進行一次篩檢;若為高風險感染者,建議每 3 至 6 個月篩檢一次。一旦感染需及早就醫治療,並檢驗愛滋病毒,切勿共用注射針頭、針筒、稀釋液。懷孕婦女需接受愛滋病毒檢查,若確診,便要儘快接受治療、穩定控制病毒量,讓愛無礙不困難。民眾對愛滋感染與愛滋病有任何疑問,務必諮詢專業醫療人員!


更多愛滋衛教資訊,請參考以下協會:

台灣露德協會

台灣基地協會

愛滋感染者權益促進會

台灣愛之希望協會

台灣紅絲帶基金會

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