新冠疫情歐美不戴口罩確實是大錯,倉鼠實驗證實了
在疫情早期,是否戴口罩的問題在美歐爭論不休。新冠病毒最主要的傳播途徑還是中-大尺寸的呼吸道液滴,使用外科口罩理論上可以減少呼吸道飛沫接觸。然而,使用外科口罩預防COVID-19此前還缺乏實驗證據支持。今年3月,中國疾控中心主任高福在接受《科學》雜誌專訪時直言歐美不戴口罩是大錯,這在當時仍然引發了一定的爭議。
(原標題:歐美不戴口罩確實是大錯,倉鼠實驗證實:大幅降低新冠傳染率)
澎湃新聞記者賀梨萍
最新的研究為這一爭論畫上了句號,高福是對的。來自中國的研究團隊通過動物實驗模型實錘:使用外科口罩可以減少新冠病毒飛沫傳播概率,特別是當感染者戴口罩的情形下,效果尤其明顯。
來自香港大學李嘉誠醫學院、微生物學系、新發傳染病國家重點實驗室,香港大學深圳醫院臨床微生物科及感染控制科,香港瑪麗醫院、微生物學係等的聯合研究團隊於當地時間5月30日在國際權威期刊《臨床傳染病雜誌》(Clinical Infectious Diseases)上發表了題為《手術口罩減少了新冠病毒在金色敘利亞倉鼠模型中的非接觸傳播風險》(Surgical mask partition reduces the risk of non- contact transmission in a golden Syrian hamster model for Coronavirus Disease 2019 (COVID-19))的論文。該項研究的通訊作者為中國工程院院士、香港大學李嘉誠醫學院微生物學系講座教授袁國勇。
研究者使用了金色敘利亞倉鼠作為SARS-CoV-2模型。他們將感染新冠病毒的指示倉鼠和未感染的倉鼠放在封閉的系統單元中。每個單元由兩個不同的籠子組成,籠子之間用外科口罩材料,隔板內部有單向氣流,用以研究外科口罩隔牆放置於網箱之間的效果。除臨床評分外,他們還檢測了倉鼠標本的病毒載量、組織病理學和病毒核衣殼抗原表達。
在沒有外科口罩作為分區的直接暴露的幼鼠中,66.7%(10/15)被感染。通過外科口罩將感染了的指示倉鼠(已被感染的倉鼠)或幼稚倉鼠(未被感染的倉鼠)進行隔離,傳播率顯著降低至25% (6/24,P=0.018)。專門針對指示倉鼠(已被感染的倉鼠)進行外科口罩分區後,傳播率顯著降低至16.7% (2/12,P=0.019)。指示倉鼠新冠症狀較重,而經過外科手術口罩分隔的倉鼠感染後的臨床評分較低,組織病理學改變較輕,呼吸道組織中病毒核衣殼抗原表達較低。
SARS-CoV-2感染最初被認為是一種急性發熱性肺炎,伴有淋巴細胞減少和胸部CT多灶性磨玻璃樣陰影。新冠病毒感染後通常是自限性的,但也可能有嚴重的臨床表現:如開始時無明顯症狀然後突然衰竭;急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS);血小板減少和瀰漫性微血管血栓形成的瀰漫性血管內凝血;肺栓塞的深靜脈血栓形成;多器官功能衰竭等。新冠感染還可能導致腹瀉等胃腸道表現,並導致腦膜炎和格林-巴利綜合徵等神經系統疾病,還可能出現類似川崎綜合徵的兒童多系統炎症性疾病。然而,大多數有症狀的患者表現為輕度到中度的呼吸系統疾病:比如流鼻涕、咽喉痛、咳嗽、結膜炎、嗅覺味覺喪失。
值得注意的是,新冠患者中有很大比例存在亞臨床感染,並可在社區和醫院環境中實現有效的人際傳播。這使得在入境時進行的症狀篩查並不奏效,需要對受感染者進行廣泛的檢測和隔離,需要勞動密集型的接觸者追踪,並需要進行社會隔離或封鎖。
COVID-19被認為是通過呼吸道飛沫和直接或間接接觸傳播的,但此前並沒有明確的實驗證據報告。基於對常見實驗室哺乳動物血管緊張素轉換酶2 (ACE2)的結合親和力和SARS-CoV-2表面突刺蛋白的受體結合域的評估,港大研究團隊最近建立了COVID-19的金色敘利亞倉鼠模型。感染新冠病毒的倉鼠會出現呼吸急促、體重減輕和急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS),同時其組織也會出現病理學改變。
利用這個動物模型,研究者用感染新冠病毒的指示倉鼠與未感染的倉鼠同住,證實了新冠病毒可通過直接或間接接觸傳播。然而,關於是否有呼吸道飛沫或氣溶膠傳播,以及病毒脫落者或易感者佩戴外科口罩是否有助於預防傳播的爭論仍一直很火熱。這次,研究者用COVID-19倉鼠模型,證實了可能通過讓患者或易感宿主佩戴的外科口罩來預防新冠病毒傳播。
研究者用外科口罩作為隔離器,製造了非接觸傳輸模型,進行三組實驗。實驗整體設計如下:
在第一個實驗中,研究者沒有在兩個籠子之間放置口罩隔離,以便調查倉鼠之間是否發生了非接觸傳播。第一個實驗共納入了5個系統,其中包括20只倉鼠。如下圖所示:
在第二個實驗中,籠子間用外科口罩材料隔開,他們模擬新冠病毒感染者都戴口罩的情況,也就是說藍色一面面向未被感染的幼稚倉鼠。在第二個實驗中,共有4個系統,其中包括16只倉鼠。如下圖所示:
在第三個實驗中,籠子之間依舊有外科口罩,不過模擬密切接觸者戴口罩的情況,也就是外科口罩藍色的一面面向已被感染的指示倉鼠。在第三個實驗中,共有4個系統,包括16只倉鼠。如下圖所示:
第0天,研究者將SARS-CoV-2病毒對指示倉鼠進行鼻內接種。20-24小時後,3只未感染病毒的倉鼠被轉移到相鄰的籠子裡,並暴露在籠子裡,每個系統都有已感染病毒的指數倉鼠。研究每天監測這些動物的臨床症狀。在病毒接種後5天(也就是暴露後4天),每個系統中暴露的3隻幼鼠中的2只被處死。在每一個實驗系統中,被感染指示倉鼠和暴露的幼稚倉鼠在註射後7天被處死。
倉鼠的器官組織在剖檢時被分成兩部分,一部分立即固定在10%的pbs緩衝的福爾馬林中進行組織病理學分析,另一部分立即在-80℃冷凍,並進行病毒載量研究。如前所述,血清樣本用於中和抗體檢測。為了比較病毒接種後5天的組織病理學變化,研究者以另一隻病毒接種後5天的倉鼠作為對照。
實驗結果顯示:使用外科口罩分區防止已被新冠病毒感染的指示倉鼠呼出飛沫,能顯著降低傳播率至16.7% (P=0.019)。使用外科口罩保護單純倉鼠的傳播率降低至33.3%,但未達到統計學意義,可能是因為實驗中動物數量相對較少(P=0.128)。與預期一樣,這些受保護的幼稚倉鼠的組織病理學改變和呼吸道病毒N抗原表達量也明顯低於指示倉鼠。具體結果如下文的表格和圖片所示:
在此前的倉鼠模型中,港大研究團隊證實了SARS-CoV-2可通過直接或間接接觸傳播,本研究在此基礎上,建立了隔離器內非接觸傳播模型。研究發現,健康倉鼠通過非接觸的方式,直接暴露在已被感染倉鼠面前,96小時內的非接觸性傳播發生率為66.7%。暴露後第4天,幼稚倉鼠的上呼吸道和下呼吸道的陽性病毒載量以及暴露後第6天血清中和抗體滴度,均顯示暴露的幼鼠已被感染,但這些幼鼠的組織病理學改變較輕,上呼吸道和下呼吸道的SARS-CoV-2-N抗原表達量低於指示倉鼠。
研究者總結道,與醫療機構中使用外科口罩不同,在社區是否要使用口罩仍存在爭議。此前WHO表示沒有發現任何證據表明,健康人佩戴外科口罩可以預防SARS-CoV-2。然而,美國CDC建議在有重大社區傳播的社區使用口罩。這一建議的轉變是基於發現新冠症狀出現前無症狀便可能傳播。病毒感染者戴口罩效果更好,作為疾病源頭控制,可防止患者在說話、打噴嚏和咳嗽時飛沫的擴散,還可以降低SARS-CoV-2污染環境的風險。