互动科普

神秘的川崎病可能通过高空大气层的气流穿越太平洋。

撰文 詹妮弗·弗莱泽（Jennifer Frazer） 翻译 刘荣

珍·伯恩斯（Jane Burns）的思绪回到了1981年，那是她在美国丹佛市科罗拉多大学医学院当住院医师的第三年。当时，怀俄明州空运过来了一位身患重病的女婴，21天后，她的皮疹大部分已经消失，但依然在发烧，而伯恩斯搞不清楚她患的是什么病。

科罗拉多大学的传染病研究员理查德·安德森（Richard Anderson）再次为女婴检查后说：“我想是川崎病（Kawasaki disease）。”

伯恩斯对这个结果很吃惊，就算在上世纪60年代首次发现该病的日本，川崎病都是不常见病，此前在美国更是闻所未闻。这种病本身就很神秘：它是存在于某些血管内的炎症，发病主要集中在5岁以下的儿童，会引发多种明显的病征（见图“奇异的病症”）。伯恩斯知道这种疾病，是因为她此前只遇到过两个这样的病例，而安德森告诉她，她遇上了第三个。

此后不到12小时，女婴死亡。伯恩斯说：“第三次遇到这种病，我很吃惊，然后与病理学家一起做了病理解剖。打开女婴的胸腔之后，我永远也忘不了在她的心脏上看到的动脉瘤（aneurysm）。”

这些气球状凸起在成年人的血管中很常见，尤其是在罹患糖尿病和高血压的人群中。但为什么会出现在一个婴儿体内？现在，伯恩斯已经是美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的儿科专家，也是该校儿童医院川崎病研究中心的负责人，对她来说，那个婴儿的死亡是一个转折点。从那时起，只要一有资助，她就开始研究川崎病。而她并不是孤军奋战。美国哥伦比亚大学感染与免疫研究中心主任、流行病学家伊恩·李普金（Ian Lipkin）说：“自从被发现以来，川崎病在传染病领域就一直让人迷惑不已。它似乎是一种传染病，但我们从未找到病原体。”

现在，流行病学家有了一个新的研究方向：从中亚吹来的风。包括伯恩斯在内的一组医学和气候科学家在去年11月的《科学报告》（Scientific Reports）上指出，川崎病的病原体不只顺风从亚洲大陆到达了日本，而且可能跨过了太平洋，感染了夏威夷和北美大陆上的儿童。

如果随风散播的假设是真的，那么川崎病的病原体将是第一种被证实能通过自然方式（相对于搭载于飞机或轮船），跨越上千千米大洋的活体人类病原体。而且，它或许不是最后一种：研究人员已经开始研究风是否流感传播的一个因素。

首次发现

1960年，日本儿科专家川崎富作（Tomisaku Kawasaki）首次遇到了川崎病病例。他完全不知道这是什么病，但这种病让他很吃惊，于是他用图表和文字对该病的症状进行了详细的记录。

伯恩斯说：“他开玩笑似地把文档取名为GOK，意思是上帝才知道这是什么病。”

1967年，川崎在日本发表了第一份对这种疾病的正式描述。此后，日本发生了三次川崎病大暴发：分别是1979年4月、1982年5月和1986年3月，其中1979年那次最为严重。尽管近年来日本的出生率一直在下降，但川崎病的发病病例却在稳步上升（见图“季节循环”），如今，日本年均约有12 000起病例，逐渐接近1979年的最高峰。甚至在美国圣迭戈，伯恩斯每年也能发现80～100个新增病例。

很难说这种疾病到底散播得有多广，因为在日本之外的地方，常常会被误诊，会让患儿出现奇怪红疹的病很多。然而，川崎病的后果可能会很严重。未治疗的病例中，有1/4会患上伯恩斯在1981年的病理解剖中看到的动脉瘤，其中1%的病例会死亡。另外，人体在尝试自我修复时，会生成结痂组织，使得动脉管道变窄。

 “血管损伤可能数十年都不会表现出明显症状，直到发病，”伯恩斯说，“患者可能在青年时期突然出现心肌梗死的症状，而他们完全不知道为什么会这样。”

她认为，基因似乎也是重要因素。亚洲儿童比其他人种更容易受到感染。免疫系统同样深受影响。该疾病以大面积的炎症为特点，而炎症主要发生在心脏及其他组织里的中型动脉壁的平滑肌细胞上，并会导致动脉瘤。唯一有效的治疗方法是静脉注射人类免疫球蛋白G，它是血液中抗体的主要组成部分，能将动脉瘤的可能发病率从25%降低到1%～5%，然而其作用机理仍然没有完全搞清楚。

引发该病的原因仍旧未知：数十年来，科研人员从病毒、细菌以及其他各种病原体类型中寻找川崎病的原因，但都没能成功。李普金与伯恩斯已经合作进行了20余年的研究，川崎病每次突然出现的时候，他们都使用了各种新型分子诊断工具，却总是无果而终。上世纪80年代，伯恩斯曾认为，川崎病可能与地毯的清洁度有关，她自己花了很多时间来验证这个假设，但结果证明没那回事。

2005年前后，伯恩斯与合作者、加利福尼亚大学圣迭戈分校斯克利普斯海洋研究所的气象学家丹尼尔·卡杨（Daniel Cayan）开始注意到，川崎病与气候之间可能存在某种联系。分析了日本各地的川崎病病例后（数据来自日本1987年—2000年间近85 000份详细病例记录，由伯恩斯的日本联系人提供），他们取得了初步成功。分析结果显示出了一个明显的趋势是，发病人数具有明显的季节性，发病高峰在冬天、早春以及初夏，这就说明了有某种环境事件牵涉其中。

随后，研究经费枯竭致使研究中断。2007年，卡杨听取了正在加利福尼亚大学圣迭戈分校进行学术访问的西班牙加泰罗尼亚气候科学研究所主任哈维尔·罗德（Xavier Rodo）的一次讲座。罗德研究过气候会如何影响霍乱之类的传染病的传播，设计了一些数学及统计学方法，可用于挑选出“信噪比”较低或者强烈但转瞬即逝的变量。

罗德回忆说，讲座结束之后，卡杨给他讲了伯恩斯的研究，以及伯恩斯从日本获得的关于川崎病的重要数据。“卡杨告诉我，许多人都在研究这个疾病，但现在还没人真正得到比较重要的研究结果，”罗德说，这个研究机会让他很难拒绝。

罗德向程序输入了247 000多个病历记录后，剔除了一些多余的气候变量，比如气温、降水和湿度。一个趋势显现出来：当来自中亚的风吹过日本时，川崎病的发病率就急剧上升。川崎病的三次暴发都与这一模式吻合，而且在正常年份也是这样。当风向转为从太平洋吹来，病例数就下降了。另外，当来自中亚的风吹到夏威夷或加利福尼亚时，那里的发病率也会上升。

罗德表示：“我必须承认，我被这一结果震惊了。”这推翻了气候与疾病没什么关系的论断。而且，这一结果首次表明，某种人类病原体在顺风穿过太平洋之后仍然可能有活性。

伯恩斯表示，如果最后证实，导致川崎病的病原体是活的生物体，那么他们的分析结果将会推翻传统观点。微生物学家普遍的假设是，任何具有传染性的微生物在穿越海洋之前，大气层高空的紫外线和低温会杀灭它们。但这也不一定，伯恩斯说，“我的专业背景是分子病毒学，当我要在实验室保存病毒样本的时候，我是怎么做的？我一般将它们脱水，冷冻在－80℃的环境中。显然，这种条件要比对流层的环境更恶劣。”

另外，伯恩斯认为，风中常常裹着灰尘。“如果你把一粒灰尘放在电子显微镜下观察，它看起来就像一个世界，”她说，“那上面有凹陷，有裂隙，有谷底，还有山尖。”任何一种“地形”，都可以是为细菌阻挡太阳紫外线的庇护所。

美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院的微生物学家阿图罗·卡萨德瓦尔（Arturo Casadevall）表示，在短距离上，风确实能携带病原体。他指出，球孢子菌病（coccidioidomycosis，或称溪谷热）是一种人类真菌疾病，在美国西南部，这种病经常出现在发生了沙尘暴之后，或者地震后，孢子从泥土里跑到空中了。而在长距离上，有证据表明，西非的沙尘暴能携带萨氏曲霉真菌（Aspergillus sydowii），使加勒比海地区的海扇（sea fan）生病。

美国地质勘探局的环境及公共健康微生物专家戴尔·格里芬（Dale Griffin）曾密切研究过非洲沙尘暴。格里芬驾船在大西洋中脊的海面上巡游，采集空气样本，培养出了上百种微生物，包括两种植物真菌病原体、会使烧伤病人发生致命感染的绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa），以及会引起血液感染的乳酪短杆菌（Brevibacterium casei）。

他估计，由沙尘暴样品培养出的微生物中，有10%～20%是病原体。格里芬也参加了一个合作项目，在离地面18千米的同温层采集样本，用以培养微生物。他认为，罗德及其同事的研究是证明川崎病病原体随风传播的有力证据。格里芬说：“某种病原体（利用或不利用灰尘）在大气层中穿行，我并不觉得吃惊。我们已经知道，有非常多的物种耐力过人，能够在大气层中长距离旅行。”

寻找罪魁祸首

虽然卡萨德瓦尔也认为，川崎病可以随风传播的假设很有说服力，但在他看来，这种关联并不是病因，质疑这个观点的研究人员也指出了这个问题。美国康涅狄格农业试验站的植物病理学家唐纳德·埃勒（Donald Aylor）表示：“过去，人们就证明过这样的事，但都是间接证据，”他研究风传植物病原体及花粉有35年了。他认为，就算当特定的疾病出现时，风是从一个特定方向吹来的，也难以证明被风带来的病原体就是祸魁。而且当病原体是完全未知的，比如川崎病，这就更加难以确定了。他说：“你必须问你自己，当川崎病暴发时，还出现了其他什么因素？我的意思是，大量因素会同时出现，对吧？”

伯恩斯及其同事知道，反驳这些不同看法的最好办法，就是找到那个空气传播的病原体。与李普金一起，他们设计了一个实验，在病原体可能出现的那段时间，过滤日本上空不同高度的空气，并对过滤器上所有有机体的DNA都进行测序——这种方法叫做宏基因组学（metagenomics）。

2011年3月初，一位西班牙工程师穿着生化防护服，驾驶飞机沿着罗德根据实时风向数据制定的路线飞行。飞机搭载了一个由罗德的实验室建造的过滤器。当飞机返回时，过滤器上的样品会密封在干冰中，送到李普金在哥伦比亚大学的实验室。采样时机的选择可谓十分幸运，因为飞行路线穿越了日本福岛地区。恰恰一周之后，当地的核反应堆就因3月11日的地震和海啸而损坏，而那时风里面肯定充满了放射性物质。

在哥伦比亚大学，由生物学家布伦特·威廉姆斯（Brent Williams）进行宏基因组学分析，由于高空收集样本中，DNA存量太少，研究进度缓慢。不过，李普金表示，研究工作已经取得了一些成效。威廉姆斯发现了数种潜在的川崎病病原体（尽管李普金拒绝公开谈论它们），将很快开始进行免疫分析：先针对疑似病原体的蛋白，制作一些相应的抗体，再把这些抗体分别与川崎病患儿和正常儿童的血清样本混合。如果抗体能与川崎病患儿的血清样本发生明显反应，而这种反应在正常儿童的血清样本中没有出现，那么研究组就更有信心认为，这类生物体就是川崎病的病原体。

接下来，研究人员要检测、分析患儿血液样本中的DNA序列，看有没有序列与空气样本中的DNA序列匹配。李普金说：“那将会是强有力的间接证据，能给我们信心，让我们知道这个研究方向是正确的。”

如果病原体被确认，就可以解决有关川崎病的更多问题。哪里是病原体的贮藏地，是否有动物宿主？为什么这种病原体在上世纪五六十年代才出现？为什么发病率一直在上升？

另外，还有什么疾病会随风传播？中国台湾的科学家注意到，禽流感通常发生在沙尘暴的下风向，并在空气样本中找到了流感病毒，而且如果从中亚刮来沙尘暴，空气中的病毒含量会飙升。伯恩斯说：“为什么我们就不能承认，与人类健康有重大关系的病原体有可能随风扩散呢？”

本文作者 詹妮弗·弗莱泽是《科学美国人》驻科罗拉多州的科学作家及博客写手。