子皮 | 流行病传播小科普

我不是流行病学专业人士。和大多数人一样，一个星期前对流行病学几乎一无所知。

因为最近的新冠状病毒，给自己科普了一下流行病学常识。这里把学到的东西写出来，和大家一起科普自己。

“流行病学” （epidemiology）包含的不只是传染病。我们这篇说的是传染病，结合新冠状病毒疫情。

简单地说，“传染病”有两个要素，一个是“传染”，一个是“病”。

美国联邦政府的疾病控制与预防中心在衡量流感强度时，常采用一下二维图：

纵轴是“传染度”，横轴是“临床严重度”。这两个维度相当于我们上面说的传染病两个要素：“传染”和“病”。

可以看到最高强度的流感是“临床严重度”和“传染度”都高的流感，如1918年的西班牙流感就是一个极端例子。

 “临床严重度”和“传染度”两个要素可以用两个指数大概表征：病死率和基本传染数。

“病死率” （英语： Case Fatality Rate， 缩写CFR）是指某种疾病患者中因病死亡的比例。有的传染病的病死率极高，例如不加治疗的狂犬病，病死率几乎是100%。 而普通流感的病死率大约只有0.5%。

基本传染指数（英语： Basic reproduction number，通常被写成R0）是指一个感染某种疾病的人在传染期，平均传给的人数。如果某种传染病真的是“一传十，十传百”，那么这里R0 = 10。

下面是一些传染病的病死率和基本传染指数 (R0)：

一种传染病成为可怕的大瘟疫，要病死率和R0两个指数都达到一定高度，缺一不可。例如上面说的狂犬病病死率几乎是100%，但狂犬病几乎只发生于人被动物咬伤，R0极低，所以不会成为全球性大瘟疫。而普通流感R0高，但因为病死率平均只有0.5%，而且病死者多为老弱，所以也没有成为引起全球惊恐的大瘟疫。

对付传染病，可以从两个角度着手。一是降低病死率，二是降低传染度；当然事实上人们通常是两条腿走路。

对付传染病最好的办法是疫苗。有效的疫苗可以把病死率和传染度同时降到零。在全球范围使用疫苗，可以使让动辄吞噬百万生命的瘟疫绝迹。疫苗的一个例子是天花疫苗，天花疫苗是人类文明的伟大胜利。

但是研制疫苗不是一件简单的事。研制疫苗中最大的困难是新病毒的不断涌现。新病毒的涌现有两大主要原因，一是基因突变。二是人畜共通传染病。

病毒的基因突变很普遍。比起细胞生命，病毒基因突变非常频繁，病毒基因突变的速度常常是它的宿主的一百万倍。而病毒中，RNA病毒比DNA病毒基因突变更快。流感病毒是RNA病毒，而天花病毒是DNA病毒。

病毒基因突变包括 “抗原漂移” （antigenic drift） ，例如流感每年的小幅度变异，使得疫苗必须随之调整。病毒基因突变还包括 “抗原转变” （antigenic shift），这属于大幅度改变。什么是抗原下面要提到。人体对“抗原转变”缺乏免疫记忆，现有的疫苗也没有作用，所以这样的病毒可能极其危险，如1918年的西班牙流感，在全球致死2000 – 5000万人。

新病毒涌现的另一大原因是人畜共通传染病 （zoonoses）。人类60%的传染病是人畜共通，而新出现的传染病，75%来自于动物。对于多数人畜共通传染病，人类不是自然宿主，这些病原体偶然侵入人类。人类对这些疾病通常没有免疫力，病死率高。很多的大瘟疫都来自人畜共通传染病，如埃博拉和非典。

来自人畜共通传染病的，还有现在的新冠状病毒。新冠状病毒的自然宿主是蝙蝠。人和蝙蝠不会互相传染，这次新冠状病毒有可能是通过蛇传染的，大概是因为蛇吃蝙蝠，而人吃蛇。

回到疫苗的话题上：对于新传染病，研发疫苗需要时间；几个月、数年、甚至更长。所以当流行病已经开始爆发时，我们不能把赌注都押在疫苗上。

降低病死率的另一个办法是提高治愈率。历史上有很多医学飞跃，大大降低了许多疾病的死亡率。例如抗生素的发明，从细菌感染中拯救了无数人的生命。

然而传染病中有一大部分是病毒性传染病，目前，人类对病毒没有任何快捷高效的治疗方法。对于感冒、流感和冠状病毒一类的呼吸道病毒感染，所有的医学手段只限于缓解症状，没有任何方法可以直接打击病毒本身。

唯一能够杀死侵入我们身体病毒的是我们自身的免疫系统。

人体的免疫系统分为“先天性免疫“和”适应性免疫“两种。先天性免疫是简单统一的免疫机制，以不变应万变。连单细胞生物也有先天性免疫功能。

“适应性免疫“只有脊椎动物才有。适应性免疫对不同的病原体有不同的武器，犹如个性化服务（准确地说是“个性化打击”）。病原体（例如病毒或细菌）侵入人体后，免疫系统会侦察到这些病原表面的异样的大分子，这些引起免疫系统警惕的异物叫抗原。淋巴细胞一旦侦察到抗原，就进入战时状态。

免疫系统抗击入侵者的战术，包括“研制”和“生产”一种特殊蛋白质，叫作抗体 (下图中Y型物体）。一种抗体只针对一种抗原，如同一把钥匙开一把锁。抗体生产出来后，会附着在病原体的抗原上，破坏病原体的功能。同时，抗体也标记病原体，招呼其他免疫细胞来干掉这些坏蛋。

对于从来没有见过的病毒，人体免疫系统研发新抗体和集结抗病T细胞大军需要一定时间，有时需要高达14天。

而免疫系统的淋巴细胞被病原体的抗原激活后，他们的子细胞会记住这些抗原的特征。如果同样的病原体再次入侵，淋巴细胞会立刻从数据库中调出数据，生产抗体集结队伍，迅速打败来犯之敌。

这就是人体的免疫记忆。疫苗利用的就是免疫记忆。病毒疫苗通常是把一些“老弱病残”、没有什么致病能力的病毒注入人体，人体的免疫系统会照着这个样子先研发出抗体和做好各种准备。等到真正精壮的病毒来了，全副武装的免疫系统就可以迅速打败它们。

目前的新冠状病毒，人类以前从来没有遇到过。所以我们的免疫系统需要数天，才能集结足够的人马武器大反攻；在此之前，冠状病毒将在在战场上占优势，它们将攻城略地，侵害我们的呼吸系统，践踏我们的肺。

在人类开发出新冠状病毒疫苗之前，每个感染者和这种病毒的战斗，完全是个人的战斗。如果你的器官和免疫系统足够强大，如果你的肺在你的免疫系统大反攻之前没有被病毒蹋烂，那么你基本就胜利了。

目前最先进的医疗技术也帮不了你和病毒的战斗。对极度衰弱的病人，对症医疗帮助——如退烧和输氧——也许可以让你舒服一点，但这远远不起决定性作用，远远不是。

上面说的是从“病“的角度对付传染病。对于新冠状病毒，可以看到，目前所有的医学都束手无策。

但是对付传染病还有第二个——也许是更加重要的——维度，就是从“传染“角度对付传染病。在这一维度，从全球到国家到个人，都可以做很多。如果每一层都尽力做到最好，再凶猛的传染病也可以控制。

回到上文说的基本传染指数 R0，R0是一个数学概念。虽然不是每个人都感兴趣数学，但讨论到流行病，我们必须提到这个概念。

美国2011年的灾难片《世纪瘟疫》（Contagion），描写一场虚构的类似非典的大瘟疫横扫全球。其中一位米尔斯医生（《泰坦尼克号》女主角凯特﹒温丝蕾饰演）和群众讲解了R0的概念。

如果R0=2，那么平均每个病人传染两个人，结果将是病人不断增长。但必须注意这个增长不是线性增长，而是指数增长。

“指数增长“几乎是宇宙间最暴力的一种增长。一个例子是核弹。热核反应到了指数增长的速度，就是核弹。

如果R0 = 1， 就是平均每个病人传染一个人，病人数目将保持稳定不再上升。

如果R0 =1/2，就是说平均每两个病人中只有一个人会传染下一个人，另一个人谁也没传染就好了（假设他是好了而不是别的）；那么这种情况叫指数下降。和指数增长类似，指数下降也是一个迅速的过程，相当于全线崩溃；当然这里是我们希望看到的病毒大军全线崩溃，被踢出人类圈。

假设开始的时候有一千个病人。每个病人的传染期是10天。加上一些其它简化假设。那么，在30天之内；

如果R0 = 2， 染病总数将是8000。

如果R0 = 1， 染病总数将是1000。   

如果R0 = 1/2， 染病总数将是125。  

当然，这个用R0表征的指数模型是一个极简模型。从真实的数据可以看到，即使在流行传染病初期，染病人数常常是亚指数而不是指数。不过既然这是一篇小科普，我们跟从极简的R0模型。

记住上面的R0不是每种病毒的固有特征值。R0最主要的决定因素是人群的流动速度和人群行为：对于不动和相互隔离的人群，传染力再强的病毒的R0也等于零。

和细菌不一样，病毒不能独立生存。它们离开宿主后会在若干小时后死亡。病毒也没有脚，也不会飞，它们是通过病人的飞沫传染给你的。

病人的咳嗽打喷嚏的时候，他的飞沫会溅到大约两米的范围。如果你在他两米之内，他的飞沫可能会减到你的脸上。这时还不要紧，因为你的皮肤能够隔绝病毒。

但是你的口腔、鼻子、眼睛的粘膜不能隔绝病毒。如果你接下来揉眼睛、揉鼻子，可能会把病毒揉进粘膜内，然后病毒就有可能进入你身体。

另外，病人接触的物体后，病毒可能会留在物体表面，几小时之内如果你摸了这些物体，那么病毒可能会到你手上，然后你用手揉眼睛、揉鼻子、吃东西，可能会把病毒带入你口腔、鼻子、眼睛的粘膜上，然后病毒就有可能进入你身体。

明白了病毒传染的过程，就知道新冠状病毒的传染途径可以杜绝，只要你足够努力。只要每个人认认真真遵守以下三点：

1. 尽量避免到人多的地方去。
2. 勤洗手
3. 需要的时候戴口罩

下面一条一条地说。

1） 尽量避免到人多的地方去

这一点最最重要。

病毒只存在于病人摸过和飞沫喷溅的表面，病毒在体外存活时间一般不超过24小时。如果你不到公共场合去，病毒不会走进你家里来。即使在受灾最重的武汉，如果你不出门也没有人上门，你依然绝对安全。

相反，人来人往的地方，例如地铁、火车站、飞机场，及公交车、火车、飞机上，相对来说是很不安全的地方。

没有真正的必要，不要旅行。多数情况下，你的家是你最安全的地方。

现在最最不安全的地方是：医院。现在没有比医院更有可能集中了大量新冠状病毒患者。想象一下你的眼睛是一台电子显微镜可以看到病毒；那么你在医院将会看到什么？你会看到候诊厅里地面桌椅墙壁门窗上都沾染着活病毒，空气中喷溅着含病毒的飞沫，还有医生护士的衣服上、手套上、帽子上, 也沾染着病毒 ……

医生和护士在这样不安全的地方工作是因为这是他们的职业责任和人道义务；如同外敌侵犯的时候，军队有责任冒着生命危险保护平民。但不管怎么说，医生护士有更严密的保护和他们的职业安全训练；而我们普通人差得多。如同一个平民如果跑进枪林弹雨的战场，将比士兵有更大的可能被击中。

是的。任何时候医院都是一个易于感染的地方。我们如果上医院，是因为医生给你的帮助大于你将面临的危险。

现在，如果你咳嗽发烧，应该不应该去医院？答案是你应该考虑再考虑。

第一，你不一定感染了冠状病毒。在冬天感冒发烧不是一个小概率事件。如果你没有感染冠状病毒，那么你在医院呆了几个小时之后，却有相当的可能因此感染。如果有亲人陪同你去医院，他/她也可能因此感染。

第二，即使你真的感染了冠状病毒，那么你期待医院和医生给你什么帮助？上面讨论过了：目前医学对冠状病毒没有任何药物。一切全靠你自己的免疫系统。

不久前，武汉同济医院周宁医生感染上了新冠状病毒，1月21日开始发烧，他实行自我隔离居家疗养，四天后退烧。周医生在微信上说：“疫情爆发时，医疗资源会出现极度短缺，建议轻症患者居家隔离治疗。”

周医生还说：“可能会有患者认为，你能这么快好转是因为你是医生。这是个误区。疾病面前人人平等。…… 这个病对于抵抗力强的人就像一场感冒，能很快扛过去，抵抗力差的人则很容易发展成重症。非常时期，年老体弱者一定要格外小心。减少外出，不要聚会。“

（周宁医生微信文章：https://mp.weixin.qq.com/s/NrtkL_zlaP165KdyJlxwtQ）

 

2） 勤洗手

洗手的重要性怎么强调都不为过。很多人不理解为什么洗手对防止呼吸道传染病那么重要。因为他们不理解多数呼吸道病毒是飞沫传染的。飞沫并不像空气分子一样一直漂浮着，而是会很快降落到物体表面。我们的手摸这碰那，免不了粘上病毒，然后我们常常下意识地摸鼻子眼睛嘴。所以多数病毒是你的手抹来抹去抹到你眼睛鼻子嘴里去的。

每次从外面回来后都要洗手。摸了脏东西或可疑的东西后，还有吃东西前也要洗手。洗手要用肥皂，洗遍整个手和手腕。洗手需要20秒钟。美国教孩子洗手时，要孩子唱两遍《祝你生日快乐》—— 这么长时间大约是20秒。

另外注意在外面不要揉鼻子眼睛。

除了手，我们的手机也很脏。每次外出回来，最好用棉签蘸酒精把手机表面擦拭一下。

如果去了人多的地方，回家最好换一身外衣。

 

3） 需要的时候戴口罩

多数专家并不太强调普通人戴口罩的必要。除了职业医生护士必须戴口罩。但多数专家同意，戴口罩还是增加了一定防护作用。尤其病人在别人跟前戴口罩，可以防止飞沫喷溅传染别人。另外戴上口罩也可以防止在外面用手摸鼻子嘴。

……

你也许会说：即使我做到了这三条，也不能绝对保证我的安全。

是的，不能保证。但是任何时候，即使没有新冠状病毒大瘟疫的威胁，谁也不能保证谁的绝对安全。

但是，遵守了这些防护措施，会减少很多你罹患疾病的可能性。

如果每个人都能遵守上面的防护措施，那么我们将有很大的胜算战胜新冠状病毒。

假设你去到公共场合的次数减少一半，那么你被传染的可能性就会减少一半；再假设勤洗手和戴口罩等防护措施合起来，把被传染的可能性又减少一半；那么总的来说你被传染的可能性就减少到了1/4。

对于整个人群，传染率是否能减少到1/4，就是R0 = 2 还是R0 = ½ 的问题，就是指数上升还是指数下降的问题，就是患病者是几百万还是几百的问题，就是成千上万的人生还是死的问题。

这个问题的答案在我们每一个人手里。

如果每个人都每一时每一刻努力阻止瘟疫继续传播，如果每个人都尽力不被传染也不传染他人，那么再凶恶再强大的病毒也只能全线溃败。我们所有的人将会胜利。

今天，所有中国人的利益在一个问题上空前地一致：就是阻止新冠状病毒大爆发。无论之谁有多少错失，无论之后还会有多少不协调矛盾；今天，在新冠状病毒面前，我们所有的人被绑在同一条船上。不管你愿意不愿意接受，今天的战役是中国 vs. 新冠状病毒，或者是人类 vs. 新冠状病毒。如果这场战役失败了，它会影响我们每个人的生命安全；而这场战役的胜利，依赖于我们所有人一定程度的合作。

美国分子生物学家、诺贝尔生理学医学奖获得者、乔舒亚·莱德伯格说过：地球上微生物和人类的的数量比是十亿比一。它们的优势是数量，我们的优势是智慧。

希望这次是智慧取胜，人类取胜。

 

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