Bude to tak také u covid-19?
V prosinci odpoledne, 13 dní před zimním slunovratem, se přihlásilo 6 mužů a žen do výzkumného ústavu Surrey Clinical Research Facility, který je součástí Univerzity v Surrey ve Velké Británii. Po provedení výtěrů z nosu na přítomnost 16 různých respiračních virů vešel každý z nich do své místnosti s regulovanou teplotou a po 24 hodin zde zůstal v pololeže při tlumeném světle. Zdravotní sestra zavedla každému do žíly kanylu umožňující snadný odběr krve, která byla odváděna trubičkou otvorem ve zdi. Zúčastnění mohli zmáčknout tlačítko, když potřebovali za toaletu, ale jinak byli sami v šeru. Nikdo z nich nebyl nemocný. A přestože se blížil nejkratší den v roce, nemělo to nic společného s pohanskými tradicemi oslav zimního slunovratu či každoročním setkáním hippies u nedalekého Stonehenge při oslavách nového zrození Slunce. Byli to placení dobrovolníci účastnící se studie, kterou vedla ekoložka infekčních nemocí Michaela Martinez z Kolumbijské univerzity, aby prozkoumala jev známý už před 2500 lety Hippokratovi a Thúkydidovi: mnoho infekčních nemocí prochází rozmachem v určitých obdobích.
„Je to velmi stará otázka, ale není příliš prostudovaná,“ říká Martinezová. Také je to otázka, která se stala naléhavější kvůli rozšíření covid-19.
Různé nemoci mají různé vzorce. Některé vrcholí na začátku nebo na konci zimy, zatímco jiné na jaře, v létě či na podzim. Některé mají různé sezonní vrcholy v závislosti na zeměpisné šířce, a další nemají sezónní cyklus vůbec. Nikdo přitom neví, jestli SARS-CoV-2 se změnou ročních období změní své chování.
„Nedoporučuji nadměrnou interpretaci této hypotézy,“ říká Nancy Messonnier, referenční osoba pro COVID-19 v americkém Centru pro kontrolu a prevenci nemocí, na tiskové konferenci 12. února. A i když budou mít roční období vliv na SARS-CoV-2, může nemoc také tento vzorec popřít v prvním roce a šířit dál, protože lidstvo ještě nemělo čas si na něj vytvořit imunitu. I u dobře známých nemocí není zcela jasné, proč narůstají a klesají v průběhu kalendářního roku.
„Tato nemoc je pro nás stále nepřehledná,“ říká Andrew Loudon, chronobiolog na Univerzitě v Manchesteru. Zkoumání hypotézy během několika sezon přitom může vyžadovat 2 nebo 3 roky.
„Postdoktorandi mohou provést jen jeden experiment, a ten přitom zásadně ovlivní jejich další kariéru,“ říká Loudon. „Oblast je také sužována matoucími proměnnými.“
„Všechny věci jsou sezónní, tak jako vánoční nákupy,“ říká epidemiolog Scott Dowell, který vede vývoj vakcíny a dohled v Nadaci Billa a Melindy Gatesových a v roce 2001 napsal často citovanou perspektivu, která inspirovala současnou studii Martinezové. Přitom se snadno můžete nechat vést nesprávným směrem a falešnými korelacemi.
I přes překážky vědci testují řadu teorií. Mnozí se zaměřují na vztah mezi patogenem, životním prostředím a lidským chováním. Chřipce se např. může lépe dařit v zimě kvůli faktorům, jako je vlhkost, teplota, fyzická blízkostí lidí i změna jídla a úrovně vitamínu D. Martinezová studuje další teorii, kterou Dowellova zpráva předpokádala, ale netestovala: „Lidský imunitní systém se může měnit spolu s ročním obdobím, být více odolný či více náchylný k různým infekcím na základě toho, kolik světla naše tělo dostává. Dáme-li stranou urgentní otázku, co očekávat u COVID-19, zůstává potřeba znát to, co omezuje či podporuje infekční nemoci během určité části roku. Právě to může ukázat na nové cesty, jak nemocem jim předcházet nebo je léčit. Pochopení sezónnosti také je také prospěšné pro dohled nad chorobami, předpovědi a načasování očkovacích kampaní.“
„Kdybychom věděli, co potlačí chřipku na letní úroveň, bylo by to mnohem efektivnější než všechny existující vakcíny proti chřipce,“ říká Scott Dowell z Nadace Billa a Melindy Gatesových.
Michaela Martinez se začala zajímat o sezónnost, když jako studující na Univerzitě Alaska Southeast měla za úkol značkování tuleňů kroužkovaných, provádění biopsie jejich kůže a sledování jejich denního a sezonního pohybu. Když pracovala na svém doktorátu, zaměření na sezónnost se přesunulo k obrně, což byla před příchodem vakcín velmi obávaná letní nemoc. A sezónnost u obrny probudila její zájem o další nemoci. V roce 2018 publikovala svůj Kalendář epidemií v žurnálu PLOS Pathogens, který zahrnoval katalog 68 nemocí a jejich specifických cyklů.
S výjimkou rovníkových oblastí je RSV (lidský respirační syncyciální virus) zimní nemoc, jak píše Martinezová, zatímco plané neštovice mají raději jaro. Rotavirus vrcholí v prosinci či v lednu na Jihozápadě USA, ale v dubnu a květnu na Severovýchodě USA. Genitální herpes narůstá v celé zemi na jaře a v létě, zatímco tetanus dává přednost vrcholu léta. Kapavka začíná v létě a na podzim a černý kašel má vyšší výskyt od června do konce října. Syfilidě se v Číně daří v zimě, zatímco tyfus zde vrcholí v červenci. Žloutenka typu C vrcholí v Indii v zimě, ale v Egyptě, Číně a Mexiku na jaře či v létě. Suché období bývá spojeno s GWD a horečkou lassa v Nigérii a žloutenkou typu A v Brazílii.
Sezónnost snáze pochopíme u nemocí šířených hmyzem, kterému se daří během období deštů, jako je africká spavá nemoc, horečka chikungunya, horečka dengue a onchocerkóza („říční slepota“). U většiny dalších infekcí je přítomná jen malá souvislost s načasováním.
„Uvádí mě v úžas, že je možné najít virus, který vrcholí v téměř každém měsíci v roce, ve stejném prostředí na stejném místě,“ říká Neal Nathanson, emeritní virolog na Perelmanově fakultě medicíny Pensylvánské univerzity. Podle něj tato variabilita naznačuje, že lidská aktivita (jako je návrat dětí do škol nebo zima, kdy se lidé zdržují lidé doma) nemá na sezónnost téměř žádný vliv. „Většina virů se přenáší mezi dětmi a za těchto okolností by se dalo očekávat, že budou obvykle synchronizované.“
Nathanson se domnívá, že alespoň pro viry je důležitější jejich životaschopnost mimo lidské tělo. Genetický materiál některých virů je obalen nejen kapsidovým proteinem, ale také membránou, což je typické pro lipidy. Během procesu infekce virus komunikuje s hostitelskými buňkami a pomáhá vyhnout se imunitním útokům. Viry s membránami jsou křehčí a zranitelnější na nepříznivé podmínky, jako je např. letní horko a sucho. Tuto myšlenku podporuje studie z roku 2018 v Scientific Reports. Virolog Sandeep Ramalingam z Univerzity v Edinburghu a jeho kolegové analyzovali přítomnost a sezónnost 9 virů, některé z nich s membránami, některé bez nich, u více jak 36 000 respiračních vzorků odebraných během 6 a půl roku od lidí, kteří vyhledali lékařskou péči v oblasti. „Viry s dvojí membránou mají jednoznačně definitivní sezónnost,“ říká Ramalingam.
RSV a lidský metapneumovirus mají membránu, tak jako chřipka, a vrcholí během zimních měsíců. Žádný z nich není přítomný déle než třetinu roku. Rhinoviry, nejznámější viník běžného nachlazení, nemají membránu, a přitom (paradoxně) nemají žádnou spřízněnost s chladným počasím: při studii byly nalezeny v respiračních vzorcích z 84,7 % dnů v roce a ukázaly, že vrcholí v době, kdy se děti vracejí do škol po letních a po jarních prázdninách. Adenoviry, což je další skupina virů souvisejících s nachlazením, také nemají membránu a mají podobný vzorec, kdy se šíří během poloviny roku. Ramalingamův tým rovněž studoval vztah mezi množstvím virů a denními změnami počasí. Chřipce a RSV se nejlépe dařilo, když změna v relativní vlhkosti během 24 hodin byla nižší než průměr (rozdíl 25 %). „V lipidové membráně je něco, co způsobí větší křehkost, když se prudce změní vlhkost.“
Jeffrey Shaman, klimatický geofyzik na Kolumbijské univerzitě, souhlasí, že více záleží na absolutní vlhkosti (celkové množství vodních výparů v daném objemu vzduchu) než na relativní vlhkosti, která zjišťuje, jak blízko má vzduch k nasycení. Ve zprávě PLOS Biology z roku 2010 tvrdil Shaman a epidemiolog Marc Lipsitch z Harvardovy školy veřejného zdraví T.H. Chan, že pokles absolutní vlhkosti lépe vysvětluje počátek chřipkové epidemie v kontinentální části USA než relativní vlhkost či teplota. Přitom absolutní vlhkost prudce klesá v zimě, protože v chladném vzduchu je méně vodní páry.
Proč ale některé viry mohou preferovat nižší absolutní vlhkost, to zůstává zatím nejasné. K proměnným, které mohou ovlivnit životaschopnost virové membrány, mohou patřit změny osmotického tlaku, rychlost odpařování a pH, říká Shaman.
Ukáže se virus SARS-CoV-2, který má membránu, jako křehčí na jaře a v létě, kdy absolutní a relativní vlhkost vzrostou? Nejznámější z dalších koronavirových chorob, SARS a MERS (středovýchodní respirační syndrom), přitom nenabízejí žádná vodítka. SARS se objevil na konci roku 2002 a byl díky intenzivnímu úsilí vymýcen z lidské populace v létě 2003. MERS sporadicky přeskočí z velbloudů na lidi a způsobil nákazu nemocí v nemocnicích, ale se nerozšířil přenosem z člověka na člověka, tak jako covid-19. Žádný z těchto virů neobíhal dostatečně dlouho (a v dostatečně velkém rozsahu), aby mohl vzniknout nějaký sezónní cyklus.
Čtyři lidské koronaviry, které způsobují nachlazení a další respirační choroby, prozrazují více. Tři z nich mají „výraznou zimní sezónnost“ a jen málo případů v létě, říká molekulární bioložka Kate Templeton, také z Univerzity v Edinburghu, v analýze z roku 2010, která se týkala 11 661 respiračních vzorků odebraných mezi lety 2006 a 2009. Tyto tři viry se z velké části chovají jako chřipka. To však neznamená, že stejné to bude u covid-19. Virus se dobře přenáší v teplém a vlhkém klimatu, proto se mnoho případů objevilo v Singapuru. Avšak dvě zprávy z nedávných dnů (březen 2020) došly k opačným názorům. Jedna z nich, jejímž spoluautorem je Lipsitch, sledovala šíření covid-19 v 19 v provinciích v celé Číně, což znamená studené a suché i tropické a vlhké oblasti, a všude zjistil nepřerušený přenos viru. Druhá studie dospěla k závěru, že k trvalému přenosu dochází jen ve specifických pásmech Země, kde je teplota mezi 5 °C a 11 °C a relativní vlhkost 47-70 %. V konečné analýze je možné vidět vyrovnávací akt mezi environmentálními faktory a imunitním systémem obyvatelstva. Ostatní koronaviry jsou zde už dlouho, takže určitá část populace už na ně má imunitu, což může pomoci vyhnat viry za (pro ně) nepříznivých podmínek. To ale neplatí pro covid-19.
„Přestože vidíme velký sezónní pokles, pokud bude kolem dostatek náchylných lidí, může šíření pokračovat ještě dlouho,“ říká Martinezová. Ani Lipsitch si nemyslí, že by virus mohl rázem zmizet. Každé zpomalení bude nejspíš mírné a nebude samo stačit na zastavení dalšího přenosu.
Na Univerzitě v Surrey zkoumala Michaela Martinez jiný faktor, který může mít vliv na výskyt COVID-19. Její zkoumané osoby se na kliniku vracely opakovaně – v době zimního a letního slunovratu a pak v době jarní a podzimní rovnodennosti — aby vědci mohli zhodnotit, jak se jejich imunitní systém a další fyziologie mění v průběhu dne a různých ročních období. Neočekávala přitom, že by se ukázalo, že naše imunita je (řekněme) slabší v zimě a silnější v létě. Ale sčítáním různých buněk imunitního systému, hodnocením metabolitů a cytosinů v krvi, dešifrováním fekálního mikrobiomu a měřením hormonů se chce tým Martinezové ujistit, že roční období mohou „restrukturalizovat“ imunitní systém, takže některé typy buněk jsou hojnější v určité lokalitě (a naopak), takovým způsobem, který má vliv na naši náchylnost k patogenům.
Studie na zvířatech podporuje myšlenku, že imunita se mění s ročním obdobím. Ornitoložka Barbara Hall z Univerzity v Groningenu, NL, se svými kolegy studovala např. bramborníčka černohlavého, což je malý zpěvný pták, kdy odchytili několik kusů a chovali je v zajetí. V průběhu 1 roku jim odebrali několik vzorků krve a zjistili, že imunitní systém ptáků zesílí v létě a ztlumí se na podzim, což je doba migrace – pravděpodobně proto, že migrace znamená velký odliv jejich energie. Melatonin, hormon vylučovaný epifýzou převážně v noci, je hlavním pohonem takových změn. Melatonin stojí za naší schopností sledovat denní dobu, ale také je to biologický kalendář změn, říká Randy Nelson, endokrinolog z Univerzity západní Virginie, který se specializuje na cirkadiánní rytmy. Když jsou dlouhé noci, vylučuje více melatoninu. Podle toho buňky poznají, že je zima. Na studiích u křečíka džungarského (který je na rozdíl od myší denní tvor) ukázal Nelson a jeho spolupracovníci, že podávání melatoninu či změna světelných vzorů mohou změnit imunitní odpovědi až o 40 %.
Také lidský imunitní systém má patrně vrozený cirkadiánní rytmus. Např. při testování vakcíny na 276 dospělých osobách, které prováděli vědci z Univerzity v Birminghamu, náhodně vybraná polovina z nich dostala vakcínu proti chřipce ráno a druhá polovina odpoledne. Účastníci z ranní skupiny měli podstatně vyšší protilátkové odpovědi na 2 z 3 kmenů chřipky ve vakcíně.
Kromě toho existují sezónní variace v působení lidských imunitních genů. Při rozsáhlé analýze vzorků krve a tkáně od více jak 10 000 lidí z Evropy, USA, Gambie a Austrálie vědci z Cambridgeské univerzity zjistili, že asi 4000 genů spojených s imunní funkcí mělo „profil sezónní exprese“. V jedné německé skupině se exprese v bílých krvinkách u 1 ze 4 genů v celém genomu lišila podle ročních období. Geny na severní polokouli měli tendenci „zapínat“, když se „vypnuly“ ty na jižní polokouli, a naopak.
Zůstává však stále nejasné, jak tyto masivní změny ovlivňují schopnost těla bojovat s patogeny, jak říká imunolog Xaquin Castro Dopico s kolegy ve zprávě z roku 2015. A některé změny mohou být výsledkem infekce, ne příčinou. Tým se snažil vyloučit lidi, kteří měli akutní infekce, ale „samozřejmě sezónní infekční břemeno nejspíš sehraje svoji roli,“ říká Dopico, který dnes působí na švédském Institutu Karolinska. Sezónní změny imunity nemohly vysvětlit všechny složité změny sezónnosti, které choroby vykazují.
„Nejsou spolu vůbec v synchronizaci,“ říká Nathanson. Také je skeptický, že by sezónní změny imunitního systému mohly být dostatečné, aby mohly způsobit rozdíl.
Michaela Martinez však říká, že nalezla zajímavé náznaky. Rané analýzy z doby jejího studia na Surrey, které skončily sběrem dat v prosinci 2019, neříkají ještě nic o sezónnosti, ale ukazují specifické podskupiny bílých krvinek, které hrají ústřední roli v paměti imunitního systému, a odpovědi jsou zvýšené v určité denní době. Ráda by proto dále podpořila svá zjištění provedením podobné, ale větší studie příští rok. Martinezová však upozorňuje, že také umělé osvětlení může napáchat zmatek našich u cirkadiánních rytmů s nepředvídatelnými vlivy na náchylnost vůči nemocem. Pro zjištění možných dopadům provádí Martinezová v současnosti další paralelní studii v městských i venkovských částech New Yorku a New Jersey. Instalovali zde světelné senzory na stromech a tyčích a účastníky vybavili zařízením, které monitoruje vystavení světlu a tělesnou teplotu.
„Skutečnost, že vystavení umělému světlu u lidí skutečně svým způsobem stírá denní rytmy, může být problematická.“
Studie Experimenty přírody také může nabídnout pohled na faktory ovlivňující sezónnost nemocí. Lidé z jižní a severní polokoule, kteří byli adaptovaní na různá roční období, se dostanou na jedno místo při dálkových lodních plavbách nebo na kongresech, kde jsou konfrontováni se stejnými patogeny. Byli jsme svědky (na jaře) masivního propuknutí covid-19 na lodi Diamond Princess, která zakotvila a byla dána do dvoutýdenní karantény v japonské Jokohamě: vědci tak měli možnosti analyzovat, zda byli cestující infikováni různou rychlostí. V každém případě tento případ může být významným přínosem pro zdraví všech, říká Martinezová.
„Kdybychom např. věděli, jak nejlépe podávat vakcíny, tj. ve které roční době a denním čase, pak bychom mohli za investované peníze získat mnohem více.“
Globální nouze způsobená covid-19 zřejmě přitáhne více pozornosti k výzkumu a pomůže urychlit objevy. Ale prozatím nikdo neví, zda nám na pomoc přijde nárůst vlhkosti, prodlužující se dny či další zatím neznámý sezónní efekt, nebo zda musí být lidstvo konfrontováno s pandemií bez pomoci ročních období.
***
Nový český antigenní test na bazi slin dnes vyrábí společnost Bakter Medical. Jejich testy doporučují přední čeští odborníci: podle českých laboratorních výsledků mají 99 % shodu s PCR testy. Testy mohou snadno provádět i osobami bez zdravotnické kvalifikace a nevyžadují laboratorní vybavení. Jsou vhodné pro testování do firem, domov důchodců, škol, sportovních organizací apod.. Testy můžete provádět doma před schůzkou, návštevou rodiny, odchodem do zaměstnání nebo na různé akce. Více o testech se můžete dovědět na stránkách https://www.baktermedical.cz/