1、溫度、降水變化與傳染病,傳染病的致病原理,引發傳染病發生的要素有三： A 生物有機體(A) 傳染途徑或媒介(E) 宿主的健康狀態(H) H E,一、生物有機體的特性,1. 感染力(infectivity)：agent 引起宿主產生感染(infection)的能力。 2. 致病力 (pathogenicity):agent引起宿主產生疾病(disease)的能力。 3. 毒性或毒力(virulence): 以CFR表示。 4. 免疫性(immunogenicity)。,微生物的溫度適應,The minimum temperature(Min T):最低溫度：微生物持續生長與代謝所需之最低溫度範圍
2、，低於此溫度範圍該微生物之活性就會受到限制。,微生物的溫度適應,2. The maximum temperature (Max T):最高溫度：微生物可以持續生長與代謝之最高溫度範圍。 3. The optimum temperature covers asmall range, intermediate betweenMaxT and Min T, which promotes the fastest rate of growth and metabolism.,微生物的溫度適應,The typhus rickettsia 只能在32 到 38。 C之間進行複製； rhinoviruses
3、只能在稍低於正常人體溫度的33。C 到 35。C間才能成功地在組織中進行 複製。,微生物的溫度適應,Staphylococcus aureus 可在6。C 到 46。 C 的環境下生長，腸球菌(Enterococcus faecalis) 則可在 0。C 到 44。C 的環境下 生長。大多數醫學上很重要的微生物 (mesophiles)可在 20。C 到 40。C 環境下 生長，但是在人體之內則必須在 30。C 到 40 。C 的環境下才能生長。,微生物的溫度適應,Thermoduric microbes 可以短時間暴露 在極高溫環境但通常是 mesophiles，因 此，容易污染加熱過或消毒
4、過 (heated or pasteurized)的食物。 會產生耐熱性 包囊(cyst)的梨型蟲 (Giardia) 或會產生 孢子 (sporeformers)的桿菌屬與梭菌屬 (Bacillus and Clostridium)就是個例子。,微生物的溫度適應,Psychrophile 在15。C以下的溫度 環境生長最好，即使在0。C環境下 也可生長 Thermophile 則是在45。C以上的 環境下生長最好 (up to 120。C)。,二、傳染途徑或傳染媒介,空氣傳染水痘、麻疹、肺結核新行流行性感冒等 飛沫傳染流行性感冒等 接觸傳染B型肝炎、C型肝炎 A 土壤、水類鼻疽 H E,三、
5、宿主(Host)的健康狀況,宿主的健康狀態可影響傳染病的發生： 胃酸不足，Salmonella infection risk 糖尿病，Pulmonary tuberculosis risk 天氣熱，野外接觸機會多，登革熱傳 播容易，暖冬，登革熱不容易控制； 天冷，收容所內肺結核傳播容易；暑假 少腸病毒，開學了，腸病毒又來了！,世界衛生組織(WHO)估計,氣候變化造成生態影響進而影響的 傳染性疾病有 1.瘧疾(Malaria); 2.Dengue and dengue hemorrhagicfever/dengue shock syndrome; 3.腦炎(Arboviral encephali
6、tides); 4.霍亂(Cholera)。,登革熱,在亞太地區，聖嬰與反聖嬰事件 ( El Ninoand La Nina events) 似乎皆可影響登革 熱的發生或爆發流行(Hales et al. Lancet1996;348:1664-5; Hales et al. Eviron Health Perspect 1999;107:99-102. HoppM et al. Clim Resear 2003;25:85-94).,登革熱,在熱帶地區，登革熱是在北緯30。 到 20。之間的熱帶地區流行 (Trent, 1983)，因為冷霜與持續 低溫的氣候，會殺死成蚊與過冬 的蚊蟲卵與孓孑
7、 (Chandle, 1945)。,登革熱,天氣暖和也會將 vector 和疾病分 佈往海拔較高的地方移，在Mexico，有人發現，1988年夏天 因為氣候變溫熱，導致當地的登 革熱流行發生到海拔1700 公尺的 山上去 (Herrera-Besto, 1992)。,登革熱 (Koopman, 1991),1986年的Mexico ,當年發生登革熱 流行的最大影響因素是雨季中的平 均溫度 (median temperature) ， 在調整其他因素之影響後，發現 溫度從17。C 上升到30。C 時，登 革熱的盛行率也上升了四倍之多。,Temperature and dengue fever,氣
8、溫也可以影響登革熱的傳布動態 (transmission dynamics) 。溫暖的氣候 使得埃及斑蚊( A. aegypti) 幼蟲的體型 變小，因而導致成蚊的體型也較小；所 以吸血的頻率要增加才足以成長與產卵 。每一個生活週期吸血的頻率加倍，登 革熱盛行率也上升。,Temperature and dengue fever,以病毒的成長來說，氣溫的上升將使 得登革熱病毒的外在潛伏期 (extrinsicincubation)縮短，使得在一定時間內 ，同一群病媒蚊之中，變成具有傳染 力的比率也大大上升 (Pocks, 1995)。,Temperature and dengue fever,在
9、30。 C 的環境下，第二型登革熱病毒 (Dengue type-2 virus)的外在潛伏期需要十二天之久；但在 32。 到 35。 C 的環 境下，其外在潛伏期只要七天即可 (Watts, 1987)。縮短外在潛伏期五天就 足以使發生登革熱傳播的潛力增加三倍 以上。,Infectious Diseases & SOI,節肢動物與傳染病,疾病的傳播可從每一種病媒傳播特定疾病 的潛力來瞭解，這涉及種種複雜的關係， 包括：病媒的分布、病媒的豐度（vector abundance）、病媒的壽命期望值（存活 性）、病媒叮咬人類的偏好性（嗜人性， anthropophily)、病媒的攝食率與致病力。,
10、病媒的豐度(vector abundance),瘧蚊的發育如埃及斑蚊（Aedes aegypti），與溫度息息相關。在冬季，溫 度迫使雌蚊冬眠的地區，每年只有一兩個 世代，但在16。C時，一個世代需時約六 週，熱帶環境下只要十天；理想時，每兩 三天即可產下超過一百粒卵的卵塊，成蟲 可在十四天內增達百倍！,病媒的豐度(vector abundance),瘧蚊在水中發育，雨水可決定瘧蚊數量的 多寡；非洲最重要的瘧疾媒介甘比亞瘧蚊 在水的存在時間很短的小池中繁殖，由於 這些小池需重新充水才能讓瘧蚊利用，故 雨量一增加，就顯著增加瘧蚊的繁殖場所 ；有的反而被大量雨水沖掉，而減少其繁 殖之機會。,病媒的
11、存活率,受感染的雌瘧蚊壽命長短對其傳染疾病的 能力影響很大，如果蚊子取食受感染的血 液之後存活不超過八、九天，就不夠長到 足以傳染瘧疾給人類。非洲甘比亞瘧蚊要 完成三個卵巢週期後才有感染性，最容易 傳染給人類是在它完成四至六個卵巢週期 之後。,媒介的嗜人性,作為一個病媒，瘧蚊至少需吸食四次， 第一次取得病原之瘧原蟲，第二次則傳 播疾病。宿主偏好性（host preference ）是用來表示一個病媒蚊嗜好取食某一 宿主種類，以瘧疾而言它的宿主偏好是 人，稱為嗜人性（anthropophily）。,取食間隔（feeding interval）,雌瘧蚊病媒的取食頻率對疾病的傳播 十分重要。此一頻率
12、可用標識釋放 再補（capture-recapture）數據或 由在室內休息的蚊子的卵巢年紀群來 估算出來。,St Louis encephalitis (SLE),人類發生聖路易腦炎(SLE) 與溫度也 有相當大的關聯。尤其是在溫度超過 30。C 時(Monath et al, 1987) ，在 1984 年的 California 在一次高溫情況 下不久便爆發了SLE流行。,St Louis encephalitis (SLE),對於SLE的爆發流行而言，降雨量也 很重要 (Monath, 1990)。利用電腦 分析當地每一個月的氣候資料之後發 現，一到二月的降雨量大量增加，配 合著六七月
13、的乾旱，最常引發 SLE 的大流行 (Bowen) 。,Temperature and cholera,與氣候相關的海平面升高與海平面溫度 之上升也會造成水源性感染症與毒素相 關的疾病 (water-borne infections and toxin-related illnesses) 的發生率上升, 比如像是霍亂(cholera) 與甲殼類中毒 (shellfish poisoning) (Patz et al.,JAMA 1996;275:217-23),Temperature and cholera,1991-1992年秘魯因為聖嬰事件發生 霍亂流行。其發生率的季節性變化 也與Ban
14、gladesh 的Bay of Bengal 之 海平面溫度的上升有關 (Lobitz, 2000)， A positive effect of ENSO is observed on the 2-month-ahead predictions of cholera incidence in the fall.,Temperature and diarrhea,在Lima，1997-98 年的El Nino episode, 當地的平均大氣溫度比平常日子上升了 5。C ， 每天因為腹瀉而住院治療的病 患也比往常多出了200% ，其中有6225 例多出來的個案是因為該次的聖嬰現象 所造成的 (C
15、heckley)。,Temperature and diarrhea,據統計，在 El Nino episode 之前, 大氣溫度每上升1。C ，因腹瀉而 住院的病患就增加了8% 之多。,Temperature and Malaria,在肯亞(Kenya) 也發現，高地的最高溫度 與當地的登革熱流行也密切相關。 In the highland of Debre Zeit sector of central Ethiopia an association was found between increase of malaria incidence and concomitant warming
16、 trends (Tulu AN , 1996).,Climate and emerging infection,美國西南地區的肺性漢他病毒流行 (pulmonary hantavirus epidemic) 被發現是因為當地之氣候與生態的 變化導致當地鼠類(rodent populations) 大量增殖所致 (Wenzel RP. NEJM 1994)。,Climate and hantavirus,在1993年，歷經六年的乾旱之後， 來了一次大量的春雨，使得當地 deer mice (漢他病毒的貯主) 的數 量增加了十倍之多，才造成了當 時的肺性漢他病毒流行 (Levin et al.
17、Am Science 1994)。,氣候與腦膜腦炎的流行,In Sub-Saharan Africa，腦膜腦炎 (meningococcal meningitis) 的流行具有明顯的季節性變化。在溫熱乾燥季節 該病會持續流行，但是到了雨季之後， 這種流行又會隨即消失 (Moore PS. ClinInfect Dis , 1992)。,Food-borne infectious diseases,有學者估計， Across much of continental Europe，傷寒 ( salmonellosis ) 有30%是因為 氣候的變化所引起的 (Kovats etal, 2004)。
18、,在英國，據估計，每一個月的新 發生食物中毒個案數與當地前二 至五週的氣溫有極大的關係。(Bentham et al., Int J Biometeorol2001;45:22-6.),Food-borne infectious disease,Schistosomiasis and climate,血吸蟲病 (Schistosomiasis) 的發生 在溫熱地區常與廣建灌溉系統有關； 築設灌溉系統之後，螺絲大量繁殖， 螺絲是血吸蟲病的中間貯主，溫熱的 氣候又會影響血吸蟲的傳染力，也使 得 血吸蟲更容易在螺絲體內繁殖 (Shiff et al, 1975)。,Schistosomiasis a
19、nd climate,在冬季，血吸蟲的幼蟲(cercaria) 在螺絲體內會呈冬眠狀態，因而 使其傳染力大大降低；當氣溫升 高時， 螺絲傳布血吸蟲的期間就 會拉長 (WHO, 1990)。,Onchocerciasis蟠尾絲蟲病,在西非，有一種由 blackfly 所傳布 的疾病叫蟠尾絲蟲病。氣候的變化 （下雨）使得溪水流急，有利於 blackfly的成功繁殖，加上風吹 使得blackfly到處散佈，傳播蟠尾 絲蟲病的速率也加速(WHO, 1985)。,Onchocerciasis蟠尾絲蟲病,研究顯示，如果橫跨西非的溫度和 雨量有變化，blackfly的數量就會比 平常時期的數量增加25%之多
20、，當 然，蟠尾絲蟲病的數量也大為增加(Mills DM, 1995)。,Tick-borne diseases,相反地，在美國南方，由於tick無法 忍受高溫與高濕，Rocky Mountain spotted fever的個案數也會大為減 少 (Haile DG, EPA,1989)。,Cholera and toxic algae,這一百年來，地球的海平面溫度平均 升高了將近 0.7。C (Houghton et al., 1992)。 在營養充分的海水中，海藻 類大為滋長。,Cholera and toxic algae,溫暖的海水適合腰鞭毛藻( Dinoflagellates)與 藍藻
21、細菌( Cyanobacteria)的生長，此兩種微生物含 有很多有毒的微生物 (Vallela I, 1984)， 很多賴以維生的海中生物無形中便充當作 霍亂弧菌(Vibrio cholerae)與其他腸內菌 的貯主。因而引發不少食物中毒事件。,El Nino and malaria,1. In Venezuela, malaria increased an average 37% in the post-Nino year. 2. In Colombia, malaria cases increasedby 17.3% during the El Nino and by35% in the
22、 post-Nino year. (Najera JA et al., WHO, 1998),Rift Valley fever and Temperature,Outbreak of RVF in humans have occurred in East Africa following heavy rainfalls. In Kenya, outbreak in the usually dry grasslands are always associate with periods of heavy rain. (Davies FG et al., Bull WHO 1985).,Rift
23、 Valley fever and climate,The 1997-98 El Nino event has been linked to very heavy rainfall in Northeastern Kenya and Southern Somalia, from Oct. 1997 to Jan. 1998. The rain was 60 to 100 folds heavier than normal. In Dec. 1997, a large outbreak of RVF was noted in these areas.,Rift Valley fever and
24、climate,Linthincum et al found an association between RVF activity (1950-98), monthly SOI, and sea surface temperatures anomalies in the Pacific and Indian Oceans (Linthincum KJ, et al., Science 1999;285:397-400.),傳染性疾病對氣候的敏感性,In Scotland, campylobacter infections are characterized by short peaks in
25、 the spring (Colwell RR, Partz JA, 1998). In Bangladesh, cholera outbreaks occur during the monsoon season (Colwell RR. Science 1996;274:2025-31.),Climate sensitivity of infectious disease,In Peru, cyclospora infections peak in the summer and subside in the winter. Epidemics of meningococcal meningi
26、tis tend to erupt during hot and dry season and subside soon after the beginning of rainy season in Sub-Saharan Africa.(Moore PS. Clin Infect Dis 1992;14:515-25.),結論,The impacts of long-term climate change may interact with the impacts of increased variability and weather extremes affecting the incidence, prevalence, seasonality and distribution of infectious diseases.,
