還吃三分熟的牛排?寄生蟲會讓你痛不欲生

(「科學美國人」中文版《環球科學》雜誌報道)你還在對夢寐以求的韃靼牛排垂涎三尺嗎? 你還在對Ossenworst,kitfo,crudos, yookhwe, 或 larblu這些生肉美食的名字日思夜想嗎?如果是的話,那麼你並不孤獨。包括美國在內的全世界無數的人渴望著這樣那樣的生肉美食。那麼問題來了,你的任性會把自己置身於險境嗎?

根據美國疾病預防控制中心(Center for Disease Control and Prevention,CDC)2011年的估測,每年有1/6的美國人(約4800萬人)感染食源性疾病,導致128000人住院治療,3000人因此喪命。食源性疾病的種類隨著時間而變化。這是因為雖然食品安全和公共衛生方法上的進步也許更好地協助對抗某些疾病,但是其它的疾病可能會由於不同的外部因素(社會,文化或經濟因素)而出現或複發。

這些外部因素中的一個便是享用深受各式文化的大眾喜愛的生肉或半熟肉製品。現代科學研究和醫學診斷技術使我們了解到,由於製作過程中不衛生的加工處理,不適當的儲存(如不合適的溫度控制,其它食物上的致病菌所造成的交叉感染),或是不幹凈的餐前準備都會使得生肉攜帶致病的微生物(亦稱為病原體)。最常見與生肉相關的病原體是細菌,例如致病性的大腸桿菌,葡萄球菌,沙門桿菌,彎麴菌屬以及李斯特菌屬(該菌最近導致了一些乳酪和水果被召回)。

除了細菌以外,世界上有很多不同種類或大或小的寄生蟲(Giardia, 弓形蟲Toxoplasma,Taenia/絛蟲,Trichinella等)可以通過食物傳播疾病感染人類。雖然寄生蟲疾病並未躋身於本土食源性疾病的前五名,但它們仍然是一個很嚴重的公共衛生問題。鑒於它們一般是慢性病而且不易診斷。

旋毛蟲病(trichinellosis)或毛線蟲病(trichinosis)是一種由名為旋毛蟲(Trichinella)的線蟲類生物所造成的一種寄生蟲疾病。在美國,自19世紀40年代後期起,旋毛蟲病就一直被作為跟蹤調查對象,並在1966年變成需要上報的一種傳染疾病。其病例會被報告到美國疾病預防控制中心的病例並進行總結和跟進,作為監測旋毛蟲病的一個部分。最近,美國疾病預防控制中心公布了2008-2012年度的調查摘要。當中列出了這一期間的84起確診病例,其中幾乎一半的感染者來自五個局部流行地區。

近幾年來,上報到美國疾病預防控制中心的旋毛蟲病例已經顯著減少。1947至1951年間,每年約有400起的病例(其中有10~15例因此死亡),到了2008-2012年間,患病的平均值下降到了約15起/年。然而,最新的數據表明發病率有所上升。之前在2002-2007年間,每年的發病平均數是8起。這是一個令人擔憂的問題,因為旋毛蟲病的發生常常與食用生肉或未熟肉有關。

國家需上報疾病監測系統(National Notifiable Disease SurveillanceSystem)提供的年度確診上報旋毛蟲病病例數量變化。數據來源於疾病預防控制中心(CDC)

生肉與旋毛蟲病不尋常的關係

大多數的寄生蟲通過排泄物傳播感染宿主。寄生蟲的囊泡(由一個保護性殼質的外殼所包圍)或寄生蟲卵通過被污染的排泄物進入到食物中。然而獨特的是,旋毛蟲病在肌肉或肉類中可以通過幼蟲形式傳播。這種寄生蟲的生命周期包括在同一寄主中的兩代。入侵行動始於寄主攝取了帶有幼蟲的生肉。(註釋:這就是為什麼旋毛蟲病在自然界的傳播由捕獵、食腐肉和食肉動物互相捕食引起,但暫時未發生人傳人的案例。)寄生蟲幼蟲會通過胃酸反應而被釋放,然後將它們自己嵌入到宿主的小腸粘膜中。那裡的幼蟲會在接下來的兩天內脫毛變成具有生殖力的成年蠕蟲,交配之後的雌性蠕蟲會產下新一代的幼蟲。

有了新生的幼蟲,即第二代幼蟲(通常需要約一周)之後,成年的蠕蟲通常會因為腸內免疫機制行為而變成排泄物被驅逐出腸道。然而,初期的幼蟲會直接遷移到宿主的血管和淋巴管,從而到達血管密集,氧分充足的組織,例如橫紋肌或骨骼肌。在受感染的肌細胞中(此細胞此時被稱為營養細胞'nursecell'),新生的幼蟲大約需要兩周的時間生長至傳染期,並且可以維持20-40年的休眠狀態。若與之前一樣,這些幼蟲被新的宿主攝入則會重新開始一個新的循環。

肌細胞中的旋毛幼蟲(圖片由疾病預防控制中心提供)

旋毛蟲—狡猾的東西

旋毛寄生蟲證明了一些有趣的適應性進化。

•肌肉幼蟲休眠期間,毛線蟲屬的5種,包括最常見的旋毛蟲會使營養細胞在幼蟲體外分泌一種厚厚的膠原蛋白膠囊以創造一種保護層。這種膠囊和營養細胞一樣可能會隨著時間的增長而鈣化。

•有趣的是,這些被包裹囊中的寄生蟲種類只會感染哺乳類宿主,然而那三種無囊旋毛蟲則能夠感染更廣範圍的宿主。在這三種旋毛蟲中,其營養細胞只會產生很薄的膠原蛋白膠囊,因此只能藉助電子顯微鏡才能觀察到。

•旋毛蟲會欺騙營養細胞讓它們認為周圍的氧份稀少(一種稱之為低氧的情況),從而引起細胞分泌一種可以促進被感染肌肉中血管增殖的物質(這樣就可以使營養細胞優先取得養分)。然而,這種寄生幼蟲依靠的是厭氧代謝,即便在無氧環境下,它們也可以存活在像死亡或腐爛的屍體里。

•一些旋毛蟲種類能夠在冰凍環境下存活(-18攝氏度或更低)很長的一段時間。

•更有趣的是,宿主腸內的免疫反應,部分影響了隨後針對在營養細胞中幼蟲產生的免疫炎性反應。這種寄生蟲能夠調節宿主的免疫應答,使得感染會維持很長的一段時間。除此以外,與有囊旋毛蟲相比,非囊旋毛蟲(譬如感染哺乳動物和鳥類的偽旋毛蟲)會降低免疫炎症反應的強度。

旋毛蟲還有一個有趣的特性。最近的研究表明旋毛形線蟲中的寄生蟲相關基因在幼蟲階段和成蟲階段的調控是不相同的,依靠的是一種基因的化學修飾(甲基化作用)。這種特殊現象為研究寄生蟲的進化機制提供了令人興奮的可能性,並可能最終得以開發出一種對抗這類寄生蟲的靶向治療藥物。

感染生態學和人類影響

引起人類旋毛蟲病的原因是食用了各種來源的生肉或未煮熟的肉類:除了馬肉、牛肉、羊肉和海象,還包括家飼和野生的豬以及其他狩獵來的野生動物,例如鹿、麋鹿、駝鹿、野牛、熊、野生的貓科動物(山貓,美洲豹)、野生的犬類(郊狼,狼,狐狸,狗)、野豬、疣豬、海狸、野兔、短吻鱷、犰狳以及鳥類(例如鵪鶉、雉科鳥、野鴨、野生火雞、大烏鴉等等)。

事實上,旋毛蟲感染的自然宿主範圍極其之廣,包括哺乳類動物,鳥類和爬行類動物。在自然界中(森林環境),野生動物是旋毛蟲的主要宿主,作為捕獵者的肉食類動物都是這些寄生蟲繁衍的支持者。

我們已經在青蛙,昆蟲和蝦身上進行過試驗性感染,但寄生蟲與這些低級的脊椎和無脊椎動物互動的生物學特性使得它們不太可能在自然傳播中扮演任何角色。然而,全球都有證據表明人類行為可能會影響旋毛蟲的叢林傳播環節。

旋毛蟲病傳播到人工飼養的動物身上的情況通常是由於人類未能適當地採取隔離措施,和對家養或野生動物的管理不當所造成。例如,由於捕獵野生動物的不合理(不正確的捕抓以及不細緻地處理那些在野外捕獵到的動物屍體和不衛生地處理和儲存獲得的生肉)會造成寄生蟲轉移到新宿主的風險增加。

人類活動頻繁的地區會為野生動物提供更多潛在可供選擇的食物來源(比如圈養的動物與垃圾),而這也會增加寄生蟲從森林類動物轉移到圈養類動物身上的機會。戶外農場(飼養豬,狗,馬或鱷魚)以及一些高風險的農務作業(餵養含有豬肉或野生獵物殘骸的飼料,不安全的放養方式也可能會造成家禽與感染的動物相接觸)也會增加傳染的風險。

在北美和歐洲的工業化國家,由於先進的家豬飼養設施,提高養殖豬健康的方法,屠宰場增設的偵查技術,系統的疾病監測以及消費者對生肉或未煮熟肉危險的意識的提高,源於家豬的人類感染旋毛蟲病已經接近絕跡。然而,繼續食用來自家豬或有機養殖豬以及非豬肉類(馬,熊,鹿)食品仍然會導致寄生感染時有發生。最近幾年(2008-2012)在美國本土確認的旋毛蟲感染病例中有超過一半來自非豬肉類食品。相比之下,中美洲,南美,歐洲和亞洲的發展中國家則繼續佔據了野生和圈養動物中旋毛蟲寄生量的主要比例。他們重要的人口因素(社會文化和經濟)也繼續加重了人類旋毛蟲病的健康負擔。(作者註:為了獲取更多的信息,我推薦讀者去閱讀一位來自羅馬國立衛生研究院備受稱讚的寄生蟲學家EdoardoPozio教授的兩篇在2006年和2009年發表的論文。)

旋毛蟲病:疾病,診斷,治療,控制

因為旋毛蟲的生命周期始於宿主的腸道,所以旋毛蟲病的臨床癥狀以腸胃為主(包括噁心,腹瀉,嘔吐以及腹痛),並且會在食用帶寄生蟲的生肉后兩天內出現臨床表現。典型的伴隨癥狀多多少少與流感相似——出現發熱,寒顫,肌肉和關節疼痛,頭痛,虛弱勞累,皮膚瘙癢和臉部或眼部紅腫。通常這些表現會在感染后兩周內出現並且可能持續八個星期之長。

這種癥狀通常是由於宿主的免疫系統與幼蟲或成蟲戰鬥導致的結果。儘管如此,在重度感染人群中(尤其在高危人群:免疫力低下的人群,例如艾滋病患者,器官移植者以及癌症化療者),患者很可能有協調運動的困難,心臟問題以及呼吸問題,這些問題有時會產生致命的結果。眾所周知,疾病的嚴重程度與患者食用的肉類中含有多少幼蟲有著極大的相關性。

食用過生肉的患者在出現旋毛蟲病癥狀的時候都會接受抗體測試;患者的免疫系統在對抗旋毛幼蟲時會產生抗體,它會在測試中對這些入侵蠕蟲的抗原發生反應。抗體的血清水平取決於攝入的幼蟲數量;這種反應通常會在感染后的60-90天內達到頂峰,然後開始消退。然而,抗體可能在其後長達十年以上都可被檢測到,這通常會給醫生造成診斷區分以往和近期感染的困難。更重要的是,這會幹擾現在的癥狀是否由旋毛蟲造成的判斷。(以此與其它的感染區分開來,例如也會造成相似臨床表現的流感。)

明確的診斷以及寄生蟲的種類鑒別和基因型分類需要進行骨骼肌的活檢,這在患者身上做得並不多。最常見的是對動物進行屍檢以便開展疾病監測和爆發調查。

輕微到中度的癥狀可能會在幾個月內消失。對早期感染階段(開始的幾天)的患者實施及時的抗蟲葯治療(包括albendazole,mebendazole或相關的處方類治療劑)可以殺死成蟲並預防幼蟲的進一步釋放。然而,早期治療可能會因為臨床癥狀的延遲表現和缺乏明確的診斷而被延誤。這可能會迫使治療時間延長,有時在嚴重的病例中還會伴隨使用類固醇類藥物。

所以,對待這種寄生蟲,必須以預防為主,治療為輔。最好的推薦預防方式是將肉類加熱到安全的溫度再食用。正確地處理狩獵到的動物,衛生地搬運、存儲和烹飪收穫的生肉是預防旋毛蟲傳染擴散以及人類旋毛蟲病發生的極其重要的步驟。

作者簡介:Kausik Datta是科學博客網上的一名公共衛生領域的博主,同時也是美國約翰霍普金斯大學(JohnsHopkins University)的高級研究員。他研究領域涉及免疫學,生物醫學和傳染病學等,對生物學與生物技術尤為感興趣。

本文觀點僅代表作者,不代表科學美國人。(翻譯:丘珩 ; 審校:傅斕)

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