2022年11月26日 星期六

病毒也會互相排擠

大家這個冬天還好嗎?最近感冒的人變多了,BC 省住院數增加了,不是因為新冠,而是因為其他感冒病毒,包括腸病毒(enteroviruses)和鼻病毒(human rhinoviruses, HRV)。但除了這三個病毒,還有流感(influenza)和呼吸道融合病毒(Respiratory Syncytial Virus, RSV)也虎視眈眈。這些病毒如果一起流行,很可能會像新冠疫情一樣讓醫院和急診吃緊。不過,根據研究,新冠病毒和其他病毒不和,像是流感和 RSV,所以可能不會在同一個時間一起流行。

病毒和病毒之間的關係,有點複雜。通常某個病毒會 80 其他病毒,香港大學的流行病學家 Ben Cowling 説新冠病毒的歐米孔流行的時候,RSV 就消失了,然後等四月歐米恐消退的時候,RSV 才跑回來。除了新冠病毒和流感,以及 RSV 不合外,鼻病毒同時也和 A 型流感,以及 RSV 不合。

科學家們是怎麼發現病毒之間的不合呢?1957 年的時候,位於英國倫敦的國家醫學研究機構(National Institute for Medical Research, NIMR)裡,兩位病毒學家 Alick Isaacs 和 Jean Lindenmann 發現,當他們把雞蛋的薄膜和去活性的流感病毒放在一起,會使雞蛋的薄膜釋出一種物質,使它不受第二個活病毒感染,這不是因為免疫系統的關係,因為培養的細胞沒有免疫系統。因為釋出的東西會干擾其他病毒,所以他們把它取名為干擾素(interferons, IFNs)。1960 年代的時候,蘇聯的病毒學家 Marina Voroshilova 也發現,腸胃道裡無害的腸病毒會干擾 polioviruses。他本來只是做了個天然減毒的腸病毒疫苗(live enterovirus vaccines, LEV),用來預防不同的腸胃道感染,沒想到服用了減毒腸病毒疫苗的孩童,除了腸病毒感染降低,polioviruses 感染也降低了,更神奇的是這隻疫苗對其他的呼吸道病毒感染也有同樣的保護作用,包括流感、RSV 和腺病毒(adenovirus)。他發現這些去活性的腸道病毒會使細胞增加干擾素的表現,使得上呼吸道病毒無法感染。除了腸病毒,當某個上呼吸道病毒流行的時候,身體的免疫機制也會產生干擾素來防禦其他的上呼吸道病毒入侵。

不過,因為有太多外在因素,很難確定是不是病毒之間互相排擠。2009 年的時候,H1N1 流感正流行,歐洲國家的流感高峰通常是在開學後的九月左右,但是那年瑞典和法國的流感卻來的比較慢,科學家分析了病毒的基因,發現夏末時鼻病毒大流行,很可能是 H1N1 延到十月中才開始流行的原因。



DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2010.03167.x

之後,在一個 2019 年大型的上呼吸道病毒研究裡,分析了三萬六千多位九歲以上患者的檢體,發現鼻病毒和 A 型流感總是在不同的時間流行。2020 年的時候,耶魯大學的 Dr. Foxman 實驗室析了 2016-2019 年的近兩千個檢體,發現患者有 7% 的患者不是感染鼻病毒,就是感染 A 型流感,只有十二位是同時感染兩個病毒。在同一篇研究中,Dr. Foxman 也用培養細胞試驗,他們先讓呼吸道表皮細胞(human airway epithelium, HAE)感染了鼻病毒,感染三天後,再用帶有螢光標記的 H1N1 感染細胞,發現除了干擾素表現增加外,測到的 H1N1 RNA 也比沒被鼻病毒感染的細胞低了五萬倍,如果有抑制干擾素表現,那感染鼻病毒細胞則和沒感染鼻病毒的細胞一樣會被 H1N1 感染。

那新冠病毒和其他病毒的排擠效應呢?過去三年因為疫情,大家都戴口罩和維持社交距離,降低了呼吸道病毒的交流,所以很難觀察到新冠病毒和誰不合,不過今年開始解除防疫,各種病毒又開始活躍起來,很可能就可以觀察到了。Dr. Foxman 在他去年發表的研究中,用了微小器官模型做實驗,發現鼻病毒會排擠新冠病毒。另外,加拿大拉法爾大學(Université Laval)的 Dr. Boivin 的研究團隊也研究了新冠病毒和 H1N1,還有 RSV 的關係。當他們同時用新冠病毒和 H1N1 或 RSV 感染呼吸道表皮細胞的時候,新冠病毒會排擠 RSV,但是不會排擠 H1N1。不過,如果先感染新冠病毒的話,H1N1 和 RSV 對呼吸道細胞的感染都會被降低。如果細胞先感染 H1N1 的話,之後新冠病毒則很難在細胞繁殖,如果是先感染 RSV 的話,新冠病毒則沒被排擠。



這樣說起來,先感染 HRV 的效果最好。(誤)

話說我大學時的其中一個 co-op,就是做 interferon assay,我們會從其他實驗室收到紫錐花(Echinacea)各個部位的萃取物,加在細胞上,因為據說紫錐花會刺激細胞釋放干擾素,然後再用流感或鼻病毒去感染,看看紫錐花是否真的能降低病毒感染,哪個部位的效果最好。咦,難怪疫情期間一直收到通知說那幾篇 papers 被引用。

讓我印象最深刻的實驗結果是:綠茶的效果最好。XD

btw, 紫錐花萃取物在北美藥妝店有賣。



Article:

Science / Competition between respiratory viruses may hold off a ‘tripledemic’ this winter (Nov 2022)


Review:

Piret J & Boivin G. Viral Interference between Respiratory Viruses. Emerg Infect Dis. (2022)