Kuinka monta mikrobia tarvitaan sairastuakseen? | Quanta-lehti

Jotta taudinaiheuttaja sairastuisi, sen on voitettava paljon. Ensin sen on päästävä kehoon ohittaen luonnolliset esteet, kuten ihon, liman, värekarvot ja mahahapon. Sitten sen täytyy lisääntyä; Jotkut bakteerit ja loiset voivat tehdä tämän käytännössä missä tahansa kehossa, kun taas virukset ja jotkut muut patogeenit voivat tehdä sen vain solun sisältä. Ja koko ajan sen on torjuttava kehon immuunijärjestelmän hyökkäykset.

Joten vaikka mikrobit tulvivat meidät jatkuvasti, kehomme tunkeutuvien mikrobien määrä on yleensä liian alhainen ylittääkseen puolustuskykymme. (Riittävän pieni annos saattaa jopa muistuttaa immuunijärjestelmäämme taudinaiheuttajan olemassaolosta, mikä tehostaa vasta-ainevastettamme suojaten sitä vastaan.)

Kun riittävä määrä taudinaiheuttajia onnistuu rikkomaan puolustuskykymme ja alkamaan lisääntyä, me sairastumme. Usein tämä on vain numeropeliä. Mitä enemmän hyökkääjiä vastaan ​​taistelet, sitä todennäköisemmin tunnet olosi sairaaksi.

Kuinka monta mikrobia täytyy päästä kehoon, ennen kuin alamme tuntea olonsa sairaaksi?

Tämä vaihtelee taudinaiheuttajittain ja tunnetaan mikrobien "tarttuvaa annoksena". Yleensä se vaatii melkoisen muutaman, mutta jotkut mikrobit vaativat uskomattoman pienen määrän organismeja infektion käynnistämiseen. Otetaan esimerkiksi norovirus, vatsatauti, joka leviää aina, kun ihmiset ovat läheisessä kosketuksessa ja koskettavat samoja pintoja, kuten risteilyalukset. Sen tarttuva annos voi olla niinkin pieni kuin 18 yksittäistä virusta, joten se on uskomattoman helppo lähettää. Se on myös erittäin kestävä jopa kehon ulkopuolella, joten tartunnan saanut henkilö, joka tihkuu virusta, voi jättää suuren määrän sitä taakseen – tarpeeksi tartuttaakseen helposti muita jopa useita päiviä myöhemmin.

Entä "viruskuormituksen" käsite? Liittyykö se asiaan?

Ne ovat samankaltaisia ​​ajatuksia, mutta vaikka tarttuva annos viittaa siihen, kuinka monta organismia johtaa infektioon, viruskuorma on aktiivinen infektion mitta: isännässä replikoituvien organismien lukumäärä. Terminologia esiteltiin ensimmäisen kerran suurelle yleisölle osana ymmärrystämme HIV/aidsista, ja sen käyttö lisääntyi Covid-pandemian alettua.

Miten tutkijat selvittävät mikrobien tarttuvan annoksen?

Se on edelleen epätarkka tiede. Kultastandarditutkimuksessa, jota kutsutaan ihmishaastetutkimukseksi, annetaan tarkoituksella ihmisille annos taudinaiheuttajaa. Valitettavasti tämä lähestymistapa on eettisesti vaikeaa koska se (ilmeisesti) sisältää vakavan sairauden ja mahdollisten pitkäaikaisten komplikaatioiden riskin.

Sen sijaan tutkijat paljastavat marsut, rotat, hiiret tai fretit patogeenistä riippuen. Mutta voi olla vaikeaa ekstrapoloida suoraan eläimen annostusta ihmisen vastaavaan.

Lisäksi tartuntareitillä on merkitystä. Jokin, joka pääsee suoraan verenkiertoon, vaatii todennäköisesti paljon vähemmän mikrobeja tarttumaan kiinni kuin esimerkiksi suun tai keuhkojen kautta sisään tuleva, koska verenkierto sallii taudinaiheuttajan ohittaa monia isäntäpuolustuksia. Tästä syystä esimerkiksi HIV-tartunnan riskiä on paljon korkeampi, kun se tulee verensiirrosta tai neulanpistosta verrattuna seksuaaliseen reittiin.

Kolmas tapa yrittää selvittää tarttuvaa annosta on käyttää havainnointitutkimuksia, joissa tutkijat päättelevät luvun sen perusteella, kuinka kauan altistuneen henkilön sairastuminen kestää (etenkin perheissä tai muissa lähikontakteissa). Kuten saatat epäillä, tämä on usein sotkuinen ja epätarkka verrattuna kahteen edelliseen menetelmään.

Miksi joidenkin patogeenien tartuntaannokset ovat suurempia tai pienempiä kuin toisten?

Emme ole varmoja. Se voi johtua siitä, kuinka hyökkääjä toimii. Tutkijoilla on ehdotti että patogeenit, jotka vaativat suoraa kosketusta isäntäsolujen kanssa, olivat yleensä tehokkaampia, joten niiden tartunnan aiheuttavat annokset olivat melko pieniä. Mutta jos bakteerit hyökkäävät isäntäsolujen kimppuun epäsuorasti (kuten erittämällä proteiineja, jotka vahingoittavat isäntäsoluja), isännän infektoimiseksi tarvitaan suurempi annos bakteereja, koska isäntää modifioivat eritteet voivat laimentua ajan ja tilan vaikutuksesta. Tätä ajatusta tuettiin a 2012 tutkimus joka tarkasteli myös viruksia, sieniä ja loisia. Mutta tarvitsemme edelleen lisävahvistusta useammille mikrobeille.

Mitä tiedämme Covidia aiheuttavan viruksen tarttuvasta annoksesta?

Olemme oppineet paljon sen lähes neljän vuoden aikana sen ilmestymisen jälkeen, mutta suuri osa siitä on peräisin eläinmalleista ja ihmisten havainnointitutkimuksista. Useimmat eläinmallit vaativat suuren annoksen virusta - 10,000 1-XNUMX miljoonaa "plakkia muodostavaa yksikköä" (PFU), jossa jokainen yksikkö riittää infektoimaan solun kudosviljelmässä ja tappamaan sen. Ihmisillä tehdyt havainnointitutkimukset viittaavat kuitenkin siihen, että tarttuva annos voi olla noin 100-400 PFU keskimäärin, vaikka tämäkin menetelmä tarjoaa vain erittäin karkean ohjeen.

Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että yksi syy siihen, miksi virus tarttuu niin helposti, on se, että sillä on suhteellisen pieni tarttuva annos, samanlainen kuin muut hengitystievirukset kuten RSV ja "flunssan" koronavirukset (ja pienempi kuin useimpien influenssaviruskantojen tarttuva annos).

Ja kun vertaamme tarttuvaa annosta tartunnan saaneen henkilön uloshengittämään viruksen määrään, ei ole yllättävää, että virus leviää niin nopeasti. A viimeinen esipainos osoittaa, että tartunnan saaneet potilaat voivat hengittää ulos jopa 800 viruksen RNA-kopiota minuutissa noin kahdeksan päivän ajan oireiden alkamisen jälkeen. Vaikka emme voi suoraan kääntää RNA-kopioita elävien viruspartikkelien määräksi, jos jopa puolet näistä RNA-kopioista on peräisin tällä hetkellä tarttuvasta viruksesta, on teoriassa mahdollista saada riittävän suuri annos infektion käynnistämiseksi vain minuutissa. lähikontakti.

Nostavatko rokotteet tartunta-annosta?

Kun joku kohtaa taudinaiheuttajan toisen kerran (jopa aiemman sairauden tai rokotuksen vuoksi), useat isäntäpuolustukset alkavat toimia. Rokotuksen tai aiemman infektion seurauksena syntyvät vasta-aineet sitoutuvat tunkeutuneeseen mikrobiin. Nämä häiritsevät sen kykyä kiinnittyä isäntäsoluun tai erottavat mikrobin neutrofiileiksi kutsuttujen solujen nielemiseen. Ja jos virus onnistuu tunkeutumaan isäntäsoluun, muisti T-solut tuhoavat sen.

Tämän nopean vasteen ansiosta vähemmän tunkeutuneita mikrobeja säilyy hengissä verrattuna naiiviin yksilöihin, jotka kohtaavat taudinaiheuttajan ensimmäistä kertaa, mikä nostaa tehokkaasti tartunta-annosta.

Kuinka tämä tieto voi auttaa meitä välttämään sairauksia?

Altistuminen riippuu taudinaiheuttajapitoisuudesta ja kosketusajasta, joten jos voit vähentää jompaakumpaa näistä, voit paremmin välttää tartuntatauteja.

Tästä syystä asiantuntijat ovat Covid-pandemian alusta lähtien suositelleet a "Sveitsin juusto" malli kerrostettu suojelu, jossa sosiaalinen etäisyys muista yksilöistä on avainasemassa. Mitä kauempana olet tarttuvasta henkilöstä, sitä harvemmalle hänen virushiukkaselle altistut. Maskin lisääminen, erityisesti a korkealaatuinen hengityssuojain, kuten N95 tiiviisti istuva, vähentää entisestään virusten määrää, joita voit hengittää. Ilmanvaihto myös laimentaa ilmassa olevien viruspartikkelien määrää, minkä vuoksi ulkona oleminen tai ilmansuodattimen käyttö sisällä vähentää tartuntariskiäsi.

Rokotus on toinen tapa vähentää riskiäsi saada Covid-infektio. Vaikka rokotteet ovat epätäydellisiä, rokotus vähentää silti riskiäsi saada tartunnan ensiksi, lisäämällä tartunnan aloittamiseen tarvittavaa tarttuvaa annosta. Se myös vähentää mahdollisuuksia vakavan sairauden kehittyminen jos olet saanut tartunnan. Useat tutkimukset viittaavat myös siihen, että rokotetut ihmiset ovat epätodennäköisemmin erittelee yhtä monta viruspartikkelia ja se rokotus vähentää virusten määrää.

Peitto, lisääntynyt ilmanvaihto ja etäisyys vähentävät mikrobien määrää, joille altistut. Rokotus lisää tartunta-annosta. Nämä ovat pilareita, jotka suojaavat lähes kaikkia taudinaiheuttajia vastaan. Voimansiirtodynamiikka on monimutkaista, mutta toimenpiteet, joita voimme tehdä suojellaksemme itseämme, ovat suhteellisen yksinkertaisia.