摘自：钱华,章重洋,郑晓红.呼吸道传染病气溶胶传染致病机理及预测方法[J].科学通报,2018,63(10):931-939.
病人呼出的飞沫携带大量病原体，致病微生物离开其宿主并雾化成生物气溶胶会受到各种环境因素的影响，随着时间的推移逐渐丧失活性。活性可以定义为微生物繁殖的能力，即使病原体仍然活着，如果不能繁殖，它可能被认为是不具有危害性的，因为它已经失去了在确定的微环境中重新建立群体的能力。影响飞沫中病原体生存的因素包括飞沫中的介质、温度、相对湿度、氧敏感性以及紫外或电磁辐射。如果病原体在传播过程没有丧失活性且被易感染人员吸入一定剂量，那么就可能造成疾病感染。一个有趣的现象是，微生物气溶胶内的微生物的死亡率在初始阶段迅速下降，随后逐渐减缓。初始快速死亡过程持续5~20min，初始快速死亡过程和随后的缓慢死亡过程中的死亡率随时间分别呈线性函数和对数函数关系，微生物的初始死亡率远高于缓慢死亡率。相关研究认为快速死亡过程与飞沫的急剧蒸发过程有关，研究人员观测了飞沫中微生物前5min的快速死亡率。Xie等人观测了特氟龙表面上大液滴内微生物死亡过程，发现微生物的大量死亡是发生在大飞沫即将干燥的时候。在飞沫高速蒸发过程中，飞沫的盐分浓度、温度和氧浓度都在飞速变化，从而造成了微生物大量失去活性。如果在初始快速死亡阶段，微生物的活性丧失导致易感染人员吸入的活性病原体量达不到相应的感染量，那么不会发生远距离的感染。但是，如果在飞沫的快速蒸发过程中，飞沫中所含的病原体没有丧失活性，并附着在飞沫核上长时间悬浮于空气中，当其被易感染人员吸入一定剂量后，就容易造成感染。相对湿度是影响气溶胶内微生物存活的重要因素，另外相对湿度受空气温度的影响，因此温度对气溶胶内微生物的影响也不可忽略。一般认为有包膜病毒(大部分呼吸道病毒、流感病毒)在较低湿度下(20%~30%)存活时间较长;无包膜病毒(腺病毒、鼻病毒和脊髓灰质病毒)在较高湿度下(70%~90%)存活时间更长，相比较而言，低湿度条件下微生物气溶胶的传播风险更大。Harper将4种病毒(痘苗、甲型流感、脊髓灰质炎和委内瑞兰马脑脊髓炎)在不同温度、相对湿度以及黑暗环境下雾化，考察病毒在长时间内的生存率。研究发现在相同的相对湿度下，病毒在较低温度下的存活率高于较高温度。牛痘、流感和委内瑞兰马脑脊髓炎病毒在低相对湿度(17％~25％)下显示出较高的存活率，而脊髓灰质炎病毒在高相对湿度(80％~81％)存活率最大。另一项研究测量了直径均值约2.0μm的气溶胶中微生物的存活率，根据3种相对湿度(20％，50％，80％)条件下的静态腔内3种雾化呼吸道病毒(腺病毒4和7和副流感3)的存活情况，研究人员发现腺苷病毒在80％相对湿度下存活率高，而副流感病毒在相对湿度为20％时存活率更高。Davis等人在28~30℃及89％，51％和32％相对湿度下对腺病毒12的动态气溶胶进行研究，发现随着相对湿度的增加病毒的存活率增加。Theunissen等人证实肺炎衣原体在温度为15~25°C，相对湿度为95%的空气中存活率最高。许多研究建议提高空气的相对湿度以降低感染风险，40%以上的相对湿度可以显著降低流感病毒的感染概率。有些研究则认为绝对湿度对流感的存活影响更大。Yang等人测量了由各种培养基组成的液滴中的流感A的存活率，他们发现在所有培养基和黏液中，相对湿度接近100％或低于50％时病原体存活率最高。当相对湿度从84％降低到50％时，流感A病毒与相对湿度之间的关系取决于液滴组成:盐溶液中的存活率显著降低，补充有蛋白质的液滴中没有显着变化，而流感A病毒死亡率随盐溶液中的盐浓度线性增加。流感A病毒的生物活性存在三种情况:人体内(相对湿度类似于100％)，具有高生存率;气溶胶内，较湿环境下(相对湿度50％至接近100％)具有较低的存活率并受到培养基成分的影响;干燥条件(相对湿度<50％)，具有高生存力。这一结果也许能解释气溶胶中流感的存活率与湿度以及被人体吸入呼吸道后造成流行性感冒之间的关系。Cassanova等人则发现SARS病毒在高湿(相对湿度>80%)和低湿(相对湿度<20%)环境下存活率都显著大于中间湿度(50%)。当大颗粒物被吸进呼吸道时会被鼻腔或上呼吸道纤毛黏住从而阻止其进入下呼吸道，然而细微颗粒物的惯性比较小，很容易深入至人的下呼吸道直至肺部底层。病原体微生物粒径范围广泛，一般来说细菌细胞和孢子的感染性微生物的粒径范围为0.3~10μm，真菌孢子为2.0~5.0μm，病毒为0.02~0.30μm。病人呼出的微生物气溶胶中的病原体在飞沫蒸发干后会附着在飞沫核上，飞沫核粒径绝大部分在5μm以下。Wells等人于1948年做了一组实验，把2组健康兔子分别暴露于含有肺结核菌粒径为2~3μm和12μm的颗粒中。实验发现暴露于2~3μm颗粒的兔子几乎全部感染上肺结核，而暴露于12μm颗粒中的兔子只有6%感染上肺结核，从而进一步证明了细微颗粒即飞沫核是空气传播疾病病原体的载体。摘自：钱华,章重洋,郑晓红.呼吸道传染病气溶胶传染致病机理及预测方法[J].科学通报,2018,63(10):931-939.
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文章标题：气溶胶内微生物的存活特性发布于2023-05-26 12:28:53
