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COVID-19大流行的趋势:从过去看未来

2020-05-15 来源:未知 编辑::ldh 阅读


COVID-19大流行的趋势:从过去看未来


(一)前言


根据新英格兰医学杂志的中国学者学术论文报道,严重急性呼吸系统综合症-冠状病毒-2(SARS-CoV-2)(引起COVID-19的病毒, 网络又称新冠病毒)于2019年12月8日在中国武汉首例出现。那时即使是最有经验的国际公共卫生专家都不能预料它将会迅速地在全球蔓延,会造成这样一个100多年来最严重的全球公共卫生危机,笔者当时认为病毒可能会传播至他国如美国,但沒预见到当今如此严重的全球性大流行。


2020年1月,一些公共卫生官员开始拉响警报,但直到2020年3月11日,世界卫生组织才宣布Covid-19全球大流行。


Covid-19的病毒着实把全球各国弄得措手不及,而且人们对其未来发展情况仍然是高度地不可预测,也没有清楚的知识去指导如何去最终地控制这个大流行。


其他两种动物传人的冠状病毒病如SARS(莎士,非典,即由SARS-CoV-1病毒引起的一种严重急性呼吸道疾病)和中东呼吸综合征的冠状病毒[MERS-CoV]的流行病学与SARS-CoV-2有很大的不同;因此,这两种病原体无法为Covid-19提供有用的模型来预测新冠这种大流行预期的结果。


专家认为,最好的用来比较的模型是大流行流感。自1700年代初期以来,全球至少已经发生过八次流感大流行,其中四起发生于20世纪(1918-1919、1957、1968)和本世纪2009-2010。当我们试图预测未来情景时,我们可以也必须从过去的流感大流行中学习从而认识当今的COVID-19大流行。通过将COVID-19和流感大流行进行比较,可以帮助我们来预想当前COVID-19大流行过程中可能出现的N种情况。


目前很多模式主要聚焦在北半球,但是类似的模式也可能发生在南半球。由于南半球缺乏健全的医疗基础设施(包括缺乏足够的医疗设施,个人防护装备)和合并其他疾病,例如其他感染(例如HIV,TB,疟疾),营养不良,南半球某些地区的慢性呼吸道疾病甚至可能会导致更加严重的大流行。


(二)Covid-19 和流感大流行的流行病学异同


两者的相似处:


即使冠状病毒与流感病毒从许多方面来说都大不相同,然而COVID-19大流行和流感大流行也有几个重要的相似之处。


首先,SARS-CoV-2和大流行性流感病毒均是新型病毒病原体,全球人口在流行时对这些病毒几乎没有免疫力,从而导致全球人类对病毒的极度敏感性。


其次,SARS-CoV-2和流感病毒均主要通过呼吸道大液滴传播,而且两者均还有较小部分通过气溶胶传播。


第三,两种病毒也都存在无症状传播,从而促进了传播。


最后,两种病毒均能够感染数以百万计的人,在全球范围内快速地流行传播。


两者的重要区别:


首先,是潜伏期的不同; 流感的平均潜伏期为2天(范围为1至4天);而COVID-19的平均潜伏期为5天(范围,2至14天)。COVID-19的潜伏期较长,使得病毒可以在被发现之前已经在的不同人群中悄悄地传播。这促成了各国政府在意识到局势的严重性之前的那种不屑一顾的自满情绪。


其次,这个重要不同因素是无症状感染部分。虽然确切信息仍然在收集中,公共卫生官员表示 25%的COVID-19病例可能是无症状的,不久更好的血清学研究可能会将此百分比向上调高。许多研究已经探索了无症状的流感。一个综述文献发现了一个无症状流感传播者的平均值为16%(范围为4%至28%)。因此,尽管两种病毒都可以导致无症状感染,但COVID-19的无症状分数似乎比流感要高。


第三,这个考虑因素是病人症状发生前病毒传播的时间框架。最近一研究发现,SARS-CoV-2病毒载量在症状发作时最高,表明病毒传播,可能在症状发生之前达到峰值,导致大量的症状前传播。对疗养院居民中SARS-CoV-2的点普遍性研究表明,27名居民测试时无症状,中位4天后24名出现症状(3至5天),支持症状前病毒传播的可能性。对于H1N1大流行性甲型流感病毒,一项研究表明,病毒性传播在症状出现后的第一到第二天达到峰值,也支持流感大流行的病毒症状前传染性不及SARS-Cov-2。


以上所有因素均有助于病毒的传播。


重要关键信息:


1.由于潜伏期较长,无症状传播更多,更高R0,COVID-19似乎比流感传播得更容易。


2.较高的R0意味着在大流行结束之前更多的人需要感染并获得免疫。


3.根据最近的流感大流行,这次爆发可能会持续18到24个月。


4.直到60-70%的人口获得了免疫,大流行才可能停止。


5.取决于控制措施和其他因素,流行可能以不同强度度高峰和不同时间间隔而出现。专家提出了后面提到的3种可能性。


量化病毒传播能力的一种方法是确定该病毒的基本繁殖数(Basic reproductive number, R0)。R0是单个感染者在完全易感人群中导致新感染人数的平均数量。


R0可能会因以下因素而改变:


影响人与人之间的接触率,例如身体疏远策略和禁足居家令,旨在将R0降低到小于1。当R0低于1时,表明传染爆发是在缩小而不是扩大,因为每个感染者随后感染了少于1个他人。


虽然R0不受群体免疫力的影响(即对病毒免疫的人口比例,这种群体免疫或由自然感染或疫苗接种免疫产生),但是在人口中免疫力可以影响有效繁殖数(effective reproductive number, RE),RE与R0类似,只是RE不依赖于拥有完全易感人群的信息。


人群中的免疫力可以通过将RE降低到1以下而有效地减少或消除传染的爆发。


SARS-CoV-2 中国流行初期的R0估计为2.0至2.5。但是,各个地理区域 的SARS-CoV-2的R0很难得到准确确定,因为识别和测试感染者的能力很受挑战,一项研究表明,其数值可能会是更高,有人认为达到了5。另外,对于SARS-CoV-2,每个人的R0都不相同;它可以因受感染者病毒传播的自然变异性而改变。甚至R0的平均值也不是纯生物量-它取决于行为和接触方式。例如,有人推测在人口稠密或接触频繁的地区(例如大城市),SARS-CoV-2的R0可能更高。


此外,一些证据表明某些人是“超级传播者”,就像在MERS-CoV和

SARS。一些国家通过缓解措施似乎已经能够为将SARS-CoV-2的R0降到低于1,然而随着缓解措施的取消,任何给定区域中的R0可能又会爬回1以上,于是随着时间的推移又导致疾病复发。


大流行性流感的R0因大流行而异,但估计一直在2左右或以下,这表明即使是过去的严重流感大流行病毒也比SARS-CoV-2的传播性小。


一个在2009-10年大流行之后发表的评论文章对报告R0值的最新研究进行了一系列研究四个流感大流行。尽管结果有所不同,但最高的中位数R0与1918年和1968年的流感大流行(均为1.8),其次是1957年的大流行(1.65),然后是2009-10年的大流行(1.46)。相比之下,季节性流感大流行的中位数R0为1.27。


(三)以往流感大流行的主要教训


自1700年代初以来发生的八次主要流行病中,大多数流行没有明显的季节性模式。


各个地理区域中,北半球的冬季有两次,春季的三次,夏季的一次,秋季的两次。


七次有早期高峰,然后在几个月内就消失了,没有大量的人群涉及。随后,这七个峰中的每一个在第一次峰后约6个月都有第二次实质性高峰出现。在最初的流行之后的两年内,一些流行病显示出较小的流行病例。


唯一的1968年的大流行开始于更传统的流感样季节性流行,在北半球出现了一个深秋/冬季波,第二个冬天又是第二波。在某些地区,特别是在欧洲,与大流行相关的死亡率第二年更高。


除了2009-2010年那次大流行外,这些大流行的过程并未受到疫苗接种运动的实质性影响,在此期间大约在大流行的开始6个月后美国才开始使用疫苗,直到大流行之后在美国大部分地区达到顶峰时,才可获得大量疫苗。


一份报告估计,在美国,通过疫苗接种计划,预防了70万到1百50万临床病例,4千到1万例住院和200到500例死亡。


自1900年以来发生了三场大流行之后,甲型流感大流行逐渐变得更适合人类,并取代了主要的季节性传播的流感病毒,成了每年鉴定出主要的季节性甲型流感毒株。在2009-2010年大流行之后,大流行性流感H1N1菌株与甲型H3N2流感在季节性上两者共同传播。


观察过去流感大流行的流行病学的关键点,可借鉴并预测COVID-19大流行可能会有以下可能性:


首先,大流行的持续时间可能为18到24个月,因为群体免疫需时间逐渐达到。据有限的血清监测,表明群体将需要时间,迄今可获得的数据表明,人群中只有一小部分受到感染,且感染率因地区而异。鉴于SARS-CoV-2的可传播性,需要60%-70%人群获取免疫以达到群体免疫的关键阈值才能阻止大流行。


由于我们尚不知道对天然SARS-CoV-2的免疫力持续时间,这可能会使情况变得复杂(可能短至几个月或长达几年)。根据季节性冠状病毒,我们可以预见,即使暴露后免疫力随时间下降,仍然可能会有一定降低疾病严重程度和降低传染性这种保护作用,当然这对于SARS-CoV-2仍有待评估。


大流行过程也可能受到疫苗的影响;但是,直到至少要等到2021年的某个时候,最快也要今年底。我们不知道在疫苗开发过程中会遇到什么样的挑战,这可能会延迟时间表。


其次,COVID-19大流行的未来存在几种不同的情况,其中一些是与过去的流感大流行期间发生的情况一致。这些可以总结如下,分别是三种可能的情景,如下图所示(横轴是时间, 纵轴是病例数):


COVID-19大流行的趋势:从过去看未来


情景1:2020年春季的COVID-19是第一波,随后是一系列发生在整个夏季重复的较小波,然后持续1-2年,并在2012年消失。这些波的发生与地区,缓解措施,以及如何解除缓解的方法有关。如果是这种情景,那么在接下来的1至2年里,根据波峰的高度,这种情况可能需要定期恢复缓解措施,并且随后放宽这些缓解措接。


情景2:2020年春季第一波COVID-19,之后是秋天或冬天的大波,和随后的一个或多个较小波,这种模式需要在2021年秋季时恢复采取缓解措施,以期降低感染传播,预防医疗保健系统挤兑。这种模式与1918-19年大流行相似。在那次大流行中,开始于1918年3月时有一小波,小波于夏季消停了几个月。然后在1918年秋天,冬季,1919年春天出现一个更大的峰值。1919年的那个波,标志着大流行病的终结。


1957-58年大流行遵循类似的模式,但规模较小,始于春季浪潮,随后是更大的秋季浪潮,连续的小波浪,持续发生了数年。


2009-10年大流行也遵循了始于春季的模式,在春季波之后是更大的下降波。


情景3:2020年春季的第一波COVID-19浪潮之后,持续的“缓慢燃烧”地传播和不停有新病例的发生,但没有清晰的波形。同样,此模式可能会有所不同,在地理上可能会受到各个地区所采取的缓解措施程度的影响。


而在过去的流感大流行中没有发现这第三种模式,它仍然有可能发生在COVID-19流行上。这第三种情况可能不需要恢复缓解措施,尽管案例和死亡仍将继续发生。


无论大流行发生在哪种情况下(假设至少在一定程度上持续实施缓解措施),我们必须为至少18至24个月的重要COVID-19活动做好准备,并出现热点定期在不同的地理区域内。随着大流行的减弱,SARS-CoV-2很可能会继续会在人群中传播,并将与季节性模式同步,严重性会随着时间的推移而降低,与其他病原性较低的冠状病毒一样,例如β冠状病毒OC43和HKU1(Kissler 2020)和过去的大流行性流感病毒都是这样的。


在年初,笔者曾认为covid-19与莎士一样,会在夏天来临的时候消失,看来这对covid-19影响是低估了,这种在夏天突然消失不再重来的可能性较小,我们必须准备更可能的1-2年疫情反反复复。大家不要为谁对谁错甩来甩去,这影响了全球近两百个国家地区的大流行,怎么可能是哪一人哪一国的失误呢?反过来说,人们又为什么不从中找出问题的关键所在已避免再次发生呢?


建议:


1.国家,地区和部落的健康当局应该为最坏的情况做好计划方案(情景2),包括没有疫苗或达不到群体免疫。


2.政府机构和医疗保健组织应制定当发病率激增时能充分保护医护人员免于患病的策略。


3.政府官员应制定具体计划,包括疾病高峰来临时,启动重新缓解措施。


4. 政府官员的信息交流应包含教育大家大流行不会很快结束,人们需要知道未来2年流行很可能会周期性发生。

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