水中のヒトウイルス
ウイルスは、ヒトの水系感染症および水に関連する疾患の主な原因です。水系感染症は、病原微生物を含むヒトおよび動物の尿および排泄物で汚染された水によって引き起こされます。人は、汚染された水との接触または摂取によって感染する可能性があります。ウイルスは、単細胞の植物、細菌、動物から、ヒトを含む最も高等な形態の動植物まで、すべての生物に影響を及ぼします。特定の界（植物界、動物界、菌類など）内で、宿主に定着するウイルスの局在は異なる場合があります。一部のヒトウイルス、たとえばHIVは免疫系にのみ定着しますが、一方、インフルエンザウイルスはタイプ（それぞれヒトインフルエンザウイルスまたは鳥インフルエンザウイルス）によって上気道または下気道のいずれかに定着する可能性があります。[ 1 ] ウイルスによって感染経路が異なります。例えば、HIVは汚染された体液によって感染した宿主から新たな宿主の組織や血流に直接伝染するが、インフルエンザは空気感染し、新たな宿主がウイルス粒子を含む汚染された空気を吸入することで伝染する。研究ではまた、固体表面が水中ウイルスの伝染に役割を果たしていることも示唆されている。大腸菌ファージ、Qβ、fr、T4、およびMS2を使用した実験では、ウイルスは水中にいるときよりも固体表面上でより長く生存することが確認された。固体表面でより長く生存するためのこの適応により、ウイルスが人間に感染する機会が現在では長くなっている。[ 2 ]腸管ウイルスは主に、糞便由来のウイルスに汚染された食品や水の摂取を介して腸管に感染する。一部のウイルスは3つの伝染経路すべてで伝染する可能性がある。
水系ウイルス学は、科学者が水サンプル中のポリオウイルスの検出を試みた約半世紀前に始まりました。 [ 3 ] それ以来、胃腸炎、肝炎、その他多くのウイルス株の原因となる他の病原性ウイルスが、エンテロウイルスに代わって水環境における検出の主な対象となりました。[ 3 ]
歴史
大規模なアウトブレイク
水ウイルス学は、1955年12月から1956年1月にかけてニューデリーで水を介して感染する大規模な肝炎の発生が確認された後に誕生しました。[ 4 ]
ウイルスは膨大な数のヒトの死亡を引き起こす可能性があります。天然痘ウイルスは1967年まで、年間推定1,000万人から1,500万人の命を奪いました。[ 3 ]天然痘は1977年にワクチン接種によるウイルスの絶滅によってようやく根絶され、インフルエンザ、ポリオ、麻疹などのウイルスの影響も主にワクチン接種によって抑制されています。[ 4 ]
ワクチン接種やウイルス性疾患の予防法の進歩にもかかわらず、1980年代にはWHOが確認した下痢症で約6秒ごとに1人の子供が死亡していたと推定されています。A型肝炎および/またはE型肝炎の多くは、どちらも腸管ウイルスであり、通常は食物や水を介して感染します。極端な例としては、1988年に上海で発生した、下水汚染された河口で採取された貝類が原因で、30万人のA型肝炎と2万5千人の胃腸炎が発生しました[ 5 ] 。 1991年には、カンプールで7万9千人のE型肝炎が発生しましたが、これは汚染された水の摂取が原因でした[ 3 ] 。
南スーダンで最近発生したE型肝炎のアウトブレイクでは、88人が死亡しました。国境なき医師団（MSF）は、2012年7月に南スーダンでアウトブレイクが確認されて以来、約4,000人の患者を治療したと述べています。このアウトブレイクでは、肝臓感染症を引き起こすE型肝炎が、排泄物に汚染された飲料水を介して感染したと考えられています。[ 6 ]さらに最近では、2014年にエチオピアにある南スーダン難民キャンプで別のE型肝炎のアウトブレイクが発生しました。このアウトブレイクは2014年4月に始まり、2015年1月に終息し、合計21人の命が失われました。[ 7 ]
下水に汚染された水には多くのウイルスが含まれており、100種を超えるウイルスが報告されており、人体に影響を及ぼす疾患を引き起こす可能性があります。例えば、肝炎、胃腸炎、髄膜炎、発熱、発疹、結膜炎などは、汚染された水を介して感染する可能性があります。新たな検出・特性評価方法の登場により、水中で発見されるウイルスは増加傾向にありますが、人体に病原体となるウイルスはごく一部に限られています。[ 4 ]
| 家族 | 属 | 種 | 通称 | 原因となる病気 |
|---|---|---|---|---|
| アデノウイルス | マスタデノウイルス | ヒトマスタデノウイルスA～G | アデノウイルス | アデノウイルス感染症、咽頭炎、結膜炎、発熱 |
| アストロウイルス | ママストロウイルス | ヒトアストロウイルス | アストロウイルス | 胃腸炎、下痢 |
| カリシウイルス | ノロウイルス | ノーウォークウイルス | ノロウイルス、冬季嘔吐ウイルス | 胃腸炎、発熱 |
| コロナウイルス科 | コロナウイルス科 | SARSコロナウイルス | SARSコロナウイルス | SARS、胃腸炎、呼吸器疾患 |
| コロナウイルス科 | トロウイルス | ヒトトロウイルス | トロウイルス | 胃腸炎 |
| ヘペウイルス科 | オルソヘペウイルス | オルソヘペウイルスA | E型肝炎ウイルス（HEV） | E型肝炎 |
| ピコルナウイルス | エンテロウイルス | エンテロウイルスA | コクサッキーAウイルス | 手足口病、麻痺、髄膜炎、発熱、呼吸器疾患、心筋炎、心臓異常 |
| ピコルナウイルス | エンテロウイルス | エンテロウイルスB | エコーウイルス | 髄膜炎、発熱、呼吸器疾患、発疹、胃腸炎 |
| ピコルナウイルス | エンテロウイルス | エンテロウイルスC | ポリオウイルス | ポリオ |
| ピコルナウイルス | 肝ウイルス | 肝ウイルスA | A型肝炎ウイルス（HAV） | A型肝炎 |
| ポリオーマウイルス科 | ポリオーマウイルス | JCウイルス | JCウイルス | 進行性多巣性白質脳症 |
| レオウイルス | ロタウイルス | ロタウイルスA、B、C | ロタウイルス | 胃腸炎 |
水中でのウイルスの生存
ウイルスは生存に適した環境を必要とします。温度、光、pH、塩分濃度、有機物、浮遊物質または堆積物、空気と水の界面など、水中でのウイルスの生存を制御する特性は数多くあります。
温度
ウイルスの水中生存に最も大きな影響を与えるのは温度です。低温がウイルスの長期生存の鍵となるからです。例えば、2018年に発表された論文によると、ポリオウイルスやエコーウイルスなどの特定のウイルスは、4℃の温度では5log単位減少するのに1年かかりますが、37 ℃ （人体温度）の温度では同じ結果を得るのにわずか1週間しかかかりません。タンパク質、核酸の変性、ウイルスカプシドを破壊する化学反応の速度は高温で増加するため、ウイルスは低温で最もよく生存します。A型肝炎ウイルス、アデノウイルス、パルボウイルスは、腸管ウイルスの中で低温での生存率が最も高いです。[ 3 ] [ 8 ]
ライト
紫外線（UV）は太陽光に含まれる光であり、ウイルスゲノム中のヌクレオチドの架橋反応を引き起こすことでウイルスを不活性化します。水中の多くのウイルスは太陽光によって死滅します。夏季は気温が高く、紫外線量も高いため、冬季に比べてウイルスの生存期間が短くなります。アデノウイルスのような二本鎖DNAウイルスは、宿主細胞を利用して紫外線による損傷を修復できるため、エンテロウイルスよりも紫外線による不活性化に対する耐性が強いです。[ 3 ]
可視光は光力学的不活化と呼ばれるプロセスによってウイルスの生存にも影響を与えるが、光への曝露時間や強度によって不活化率が変化する可能性がある。[ 3 ]
pH
ほとんどの天然水のpHは5～9です。腸管ウイルスはこの条件で安定しています。一方、多くの腸管ウイルスはpH 9や12よりもpH 3～5でより安定しています。エンテロウイルスはpH 11～11.5や1～2でも生存できますが、生存期間は短くなります。アデノウイルスとロタウイルスはpH 10以上に弱く、不活化します。[ 3 ]
塩と金属
一般的に、ウイルスは塩分濃度の高い場所では生存できません。そのため、ウイルスは塩分濃度の高い水域よりも淡水域でより長く生存することができます。また、特定の重金属はウイルスに対して毒性があることも知られています。[ 9 ]
インタフェース
一部の大腸菌ファージ（バクテリオファージの一種）は、空気・水・固体界面において不活性です。これは、ウイルスのタンパク質カプシド（宿主への感染に不可欠な構成要素）が展開するためです。この効果は、溶液のイオン強度が増加すると悪化します[ 4 ]。
集約
凝集は、ウイルスの生存における最もよく知られた方法の一つです。液体環境下では、ウイルスは塊（凝集体）を形成する傾向があります。この凝集はウイルスの不活化速度を低下させ、凝集しないウイルス粒子はより容易に破壊されることを示唆しています。また、凝集は自然発生的に形成される場合もあれば、水粒子上で核形成によって生じる場合もあることが証明されています。[ 8 ]
水からのウイルス除去
飲用水は、病原性ウイルスや細菌の濃度を低減するために、何らかの処理を受ける必要があります。人口密度の増加に伴い、下水による水質汚染の発生率も増加しており、予防措置を講じなければ、病原性ウイルスによる人体へのリスクは増大するでしょう。[ 3 ]
科学的研究によると、最も多く見られるウイルスはカリシウイルス、アストロウイルス、そして腸管ウイルスです。研究室では、これらの病原性ウイルスを検出するための改良法を現在も模索しています。飲料水中のウイルス量を低減するために、先進国では様々な処理が飲料水処理システムの一部として一般的に採用されています。[ 3 ] [ 10 ]
地表水（湖沼、河川、貯水池などの水）の浄水処理は、通常、凝集・フロック化、沈殿、ろ過、消毒の4段階の処理工程で行われます。最初の3段階では主に汚れや大きな粒子が除去されますが、ろ過によって水中のウイルスや細菌の数は減少しますが、ろ過後も存在する病原体の数は飲料水としてはまだ多すぎると考えられています。地下帯水層（地下水）の浄水では、地表水よりも汚染物質が少ない傾向があるため、これらの工程の一部を省略することができます。最後の工程である消毒は、すべての飲料水源において病原性ウイルスを安全なレベルまで低減させる主な役割を担っています。最も一般的に使用される消毒剤は塩素とクロラミンです。オゾンや紫外線を用いて大量の水を処理することで病原体を除去することもできます。[ 11 ] [ 10 ]
2010年に発表された論文では、銀ナノ粒子が一部の水生ウイルスの活性を著しく不活性化できることが示されました。5.4mlの銀ナノ粒子を水生ウイルスに添加したところ、その活性は4log減少しました。[ 12 ]
水ウイルスの予防
飲料水の品質は、水安全計画の枠組みを通じて確保されています。この計画は、飲料水供給が汚染されないように、人間の排泄物の安全な処理を確保します。水供給、衛生、衛生状態、そして水資源管理を改善することで、世界の疾病の10%を予防できる可能性があります。[ 13 ]
世界中の病院のベッド数の半分は、安全な飲料水の不足に起因しています。安全でない水は、世界の下痢症の88%、5歳未満の乳幼児の下痢性疾患による死亡の90%の原因となっています。これらの死亡の多くは、貧困と安全な水の高価格のために発展途上国で発生しています。[ 13 ] 2003年にCDCが発表した論文では、ロタウイルスによる世界規模の乳幼児（5歳未満）の死亡者数は35万2000人から59万2000人に及ぶと結論付けられています。[ 14 ]
約11億人が改善された水にアクセスできず、24億人が衛生施設を利用できません。この状況により、毎年200万人が予防可能な死に陥っています。[ 15 ]
参照
参考文献
- ^ 「インフルエンザ：ヒトウイルスと鳥ウイルスの細胞特異性に関する洞察」 ScienceDaily 2007年10月10日. 2020年5月10日閲覧。
- ^迫田 明生、坂井 雄一、早川 健、鈴木 正治 (1997年1月1日). 「水環境中のウイルスの固体表面への吸着」 .水科学技術. 水環境における吸着と処理プロセス. 35 (7): 107– 114. doi : 10.1016/S0273-1223(97)00120-0 . ISSN 0273-1223 .
- ^ a b c d e f g h i j Bosch, Albert編 (2007).水中のヒトウイルス. アムステルダム: Elsevier. ISBN 978-0-08-055327-6。
- ^ a b c d Bosch A (1998年9月). 「水環境中のヒト腸管ウイルス：ミニレビュー」 . Int Microbiol . 1 (3): 191– 196. doi : 10.3201/eid0905.020562 . PMC 2972 763. PMID 12737740 .
- ^ Potasman I, Paz A, Odeh M (2002年10月15日). 「二枚貝の摂取に関連する感染症の発生：世界的な視点」 . Clin Infect Dis . 35 (8): 921– 928. doi : 10.1086/342330 . PMID 12355378 .
- ^ Holland H (2013年2月2日). 「南スーダンで肝炎の流行により88人が死亡：援助機関」ロイター. 2013年5月6日閲覧。
- ^ 「現場からの報告：南スーダンからの難民におけるE型肝炎の流行 — エチオピア、ガンベラ、2014年4月～2015年1月」。CDC 。2020年5月10日閲覧。
- ^ a b Pinon A, Vialette M (2018). 「水中でのウイルスの生存」 . Intervirology . 61 (5): 214– 222. doi : 10.1159/000484899 . PMID 29316545. 2020年5月10日閲覧。
- ^ボッシュ、アルバート（2007年）『水中のヒトウイルス：医療ウイルス学の視点』ProQuest Ebook Central：エルゼビア・サイエンス＆テクノロジー、p.94。ISBN 978-0-444-52157-6。
- ^ a b「水処理」 . 米国疾病予防管理センター. 2013年5月24日閲覧。
- ^イブラヒム・ヤザン; アウダ・マリアム; カダドゥ・ダナ; バナット・ファウジ; ナデオ・ヴィンチェンツォ; アルサファー・ハビバ; ユセフ・アハメド・F.; バルセロ・ダミア; ハサン・シャディ・W. (2021年8月1日). 「廃水中の水系腸管ウイルスの検出と除去：包括的レビュー」.環境化学工学ジャーナル. 9 (4) 105613. doi : 10.1016/j.jece.2021.105613 . hdl : 10261/242443 . S2CID 235573502 .
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- ^ a b「水の事実：病気」 . water org . 2013年4月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年5月6日閲覧。
- ^ Parashar UD, Hummelman EG, Bresee JS, Miller MA, Glass RI (2003年5月). 「ロタウイルス感染症による小児の世界的な罹患と死亡」 . Emerg Infect Dis . 9 (5): 565– 572. doi : 10.3201/eid0905.020562 . PMC 2972 763. PMID 12737740 .
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