Hình 3. Khung khái niệm minh họa các đặc điểm của tác nhân gây bệnh, vật chủ và vật trung gian truyền bệnh thể hiện sự nhạy cảm với các biến số khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm, gió và bức xạ mặt trời) dựa trên bằng chứng hiện có.
Các ô màu biểu thị sự hiện diện của mối liên hệ, cho dù là phi tuyến tính, tiêu cực hay tích cực và các ô trắng đại diện cho bằng chứng hiếm gặp, không đủ hoặc không có sẵn. Những hình ảnh trực quan này cho phép đánh giá nhanh chóng độ nhạy cảm tổng thể của một bệnh truyền nhiễm đối với khí hậu, được định nghĩa ở đây là số lượng đặc điểm phản ứng với các yếu tố khí hậu. Các ví dụ được cung cấp: Sốt rét (A), viêm màng não do não mô cầu (B), bệnh tả (C), bệnh leptospirosis (D) và sốt xuất huyết (E) chỉ mang tính minh họa và không dựa trên đánh giá có hệ thống về tài liệu.
Các tác động chậm trễ và phi tuyến tính của khí hậu
Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu quan sát và các mô hình cơ học hoặc thống kê cung cấp bằng chứng về tác động phi tuyến tính và chậm trễ của các biến số khí hậu đối với mầm bệnh, vật trung gian truyền bệnh và vật chủ là con người. Các đặc điểm quan trọng của mầm bệnh, bao gồm tốc độ sinh sản và phát triển, khả năng sống sót và tỷ lệ tử vong, phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa. Ví dụ, ký sinh trùng sốt rét Plasmodium spp. và virus gây sốt xuất huyết đều có giới hạn nhiệt độ xác định, bao gồm nhiệt độ tối thiểu để phát triển (15-19°C đối với Plasmodium và 14,8°C đối với virus gây sốt xuất huyết), phạm vi nhiệt độ tối ưu là 25-26°C đối với Plasmodium và 29°C đối với virus gây sốt xuất huyết và ngưỡng trên (>33°C) mà khi vượt quá ngưỡng này thì khả năng lây truyền sẽ giảm.
Hình 4. Biến đổi khí hậu và sự gia tăng các bệnh không lây nhiễm
(Nguồn: https://www.researchgate.net/figure/Climate-change-and-the-rise-of-non-communicable-diseases_fig1_378487243)
Tương tự, vi khuẩn gây bệnh tả, V. cholerae cho thấy tốc độ sinh sản không tuyến tính, ưa thích nhiệt độ nước ấm, có độ mặn vừa phải (>19°C với 35°C là tối ưu, sau đó có thể có sự giảm tốc độ sinh sản) với số giờ nắng tăng lên. Các tác nhân gây bệnh đường hô hấp do virus cũng nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm. Độ ẩm tuyệt đối vào mùa đông có mối quan hệ không tuyến tính với virus cúm, trong đó độ ẩm tuyệt đối thấp trong nhà và ngoài trời tạo điều kiện thuận lợi cho sự sống sót và lây truyền của virus cúm. Khi nấm Coccidioides spp. gặp phải tình trạng thiếu nước, chúng trải qua quá trình tự phân hủy thành bào tử dễ dàng được gió phát tán. Do đó, điều kiện nóng, khô và bụi bặm có liên quan đến sự gia tăng tỷ lệ mắc bệnh Coccidioidomycosis (sốt thung lũng) ở Mỹ.
Một số tác động phi tuyến tính được ghi nhận rõ ràng nhất của các biến số khí hậu được quan sát thấy ở các vật trung gian truyền bệnh biến nhiệt như muỗi, ve, ruồi cát, ruồi muỗi nhỏ, ruồi đen và ốc sên. Vì sinh lý của chúng phụ thuộc vào điều kiện môi trường xung quanh, các biến số khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, bức xạ mặt trời và gió) ảnh hưởng trực tiếp đến các kiểu hoạt động, sinh sản, phát triển, sự sống sót và khả năng truyền bệnh của chúng (xác suất trở nên lây nhiễm sau khi cắn một vật chủ bị nhiễm bệnh). Ve điều chỉnh hành vi tìm kiếm bữa ăn máu của chúng trong điều kiện nóng, khô để tránh bị mất nước và ấu trùng ve có tỷ lệ tử vong cao hơn ở độ ẩm tương đối thấp hơn so với độ ẩm tương đối cao hơn.
Trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, tỷ lệ đốt của An. stephensi bị nhiễm P. falciparum tăng lên theo nhiệt độ lên đến 34°C, sau đó giảm mạnh. Thời tiết ấm áp và ẩm ướt có liên quan đến sự gia tăng tỷ lệ phát triển từ trứng đến trưởng thành của bọ chét Xenopsylla cheopis, tác nhân truyền bệnh dịch hạch chính từ chuột đen sang người. Lượng mưa có những tác động riêng biệt, không tuyến tính đối với quần thể muỗi. Đối với muỗi Anopheles truyền bệnh sốt rét , cả lượng mưa thấp và quá nhiều đều có thể làm giảm số lượng bằng cách hạn chế địa điểm sinh sản hoặc cuốn trôi ấu trùng. Ngược lại, lượng mưa thấp và hạn hán có thể làm tăng quần thể muỗi Aedes, vì các hoạt động tích trữ nước xung quanh nhà tạo ra môi trường sinh sản thuận lợi.
Khí hậu ảnh hưởng đến các vật chủ trung gian là động vật máu nóng bằng cách tác động đến mô hình di cư của các loài chim, dơi hoặc động vật gặm nhấm mang mầm bệnh hoặc số lượng quần thể của chúng. Các bệnh do động vật gặm nhấm truyền, chẳng hạn như các bệnh do Hantavirus gây ra, có liên quan đến điều kiện ẩm ướt hơn làm tăng nguồn thức ăn, duy trì quần thể động vật gặm nhấm lớn hơn, làm tăng tỷ lệ tiếp xúc giữa con người và động vật gặm nhấm.
Các bệnh truyền nhiễm nhạy cảm với khí hậu có phản ứng chậm trễ đối với các tác động của khí hậu. Điều này là do tác động của các yếu tố khí hậu cần được lan truyền qua các hệ thống sống, vốn cần thời gian để phản ứng với những thay đổi trong môi trường. Sự chậm trễ có thể là do vòng đời của vật trung gian truyền bệnh hoặc vật chủ không phải con người, thời gian ủ bệnh ngoại sinh và nội sinh của mầm bệnh, hoặc thời gian giữa sự xuất hiện triệu chứng và hành vi tìm kiếm sự chăm sóc sức khỏe.
Những sự chậm trễ này có thể được định lượng thông qua các nghiên cứu mô hình. Ví dụ, số lượng trứng và muỗi trưởng thành của Ae. aegypti đã tăng đáng kể 1 tháng sau một tháng mưa bất thường do lũ lụt ở Kenya. Quan sát này được hỗ trợ bởi các phát hiện của các nghiên cứu khác, cho thấy nguy cơ mắc bệnh sốt xuất huyết ở Barbados và Brazil bị ảnh hưởng tích cực 1-2 tháng sau lượng mưa quá mức và 4-5 tháng sau hạn hán.
Một nghiên cứu mô hình ở Zanzibar về bệnh tả cho thấy rằng nhiệt độ tăng 1°C, với độ trễ 4 tháng, dẫn đến số ca mắc bệnh tả tăng gấp đôi so với mô hình cơ sở không bao gồm các yếu tố dự báo khí hậu. Tương tự, nhiệt độ môi trường cao và độ ẩm thấp có liên quan đến sự gia tăng tỷ lệ nhiễm trùng Campylobacter sau 2-3 tuần. Kiến thức về những sự chậm trễ này có thể được tận dụng để hành động chủ động bằng cách theo dõi các biến số khí tượng thủy văn quan trọng có thể đóng vai trò là tác nhân kích hoạt.
Các vật chủ dễ bị tổn thương là con người chịu ảnh hưởng bởi khí hậu thông qua những thay đổi trong hành vi (nghề nghiệp theo mùa và quyết định di cư) và khả năng miễn dịch. Ví dụ, trong mùa ấm hoặc những đợt nắng nóng, các cá nhân có thể ngủ ngoài trời thường xuyên hơn, làm tăng nguy cơ nhiễm trùng từ các vật trung gian hoạt động về đêm như muỗi Anopheles truyền bệnh sốt rét. Ngược lại, trong mùa lạnh hoặc điều kiện khắc nghiệt (bụi bẩn cực độ), các cá nhân có thể dành nhiều thời gian hơn trong nhà ở những không gian đông đúc, làm tăng nguy cơ lây truyền các mầm bệnh trong không khí.
Tương tự, sau lũ lụt hoặc bão nhiệt đới, các hoạt động dọn dẹp thường đòi hỏi thời gian dài ở ngoài trời, làm tăng nguy cơ tiếp xúc với các mầm bệnh và vật trung gian truyền bệnh trong môi trường. Điều kiện lạnh và khô có thể ảnh hưởng đến sự mất độ ẩm ở niêm mạc mũi và ảnh hưởng đến sự co mạch, làm giảm lưu lượng máu đến đường hô hấp trên, có khả năng ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch. Việc sản xuất vitamin D ở người phụ thuộc vào việc tiếp xúc với bức xạ tia cực tím và có vai trò kích thích hệ thống miễn dịch. Những ví dụ này minh họa sự tương tác phức tạp giữa điều kiện khí hậu và hành vi của con người ảnh hưởng đến động lực lây truyền bệnh tật.
Hình 5. Phân loại có hệ thống các chủ đề về biến đổi khí hậu và các bệnh không lây nhiễm. (Nguồn: https://www.mdpi.com/2071-1050/17/6/2394)
Các hiện tượng khí hậu cực đoan có tác động đa dạng, phức tạp và dây chuyền đến nguy cơ mắc bệnh. Ví dụ, hạn hán có thể tạo ra các điều kiện kinh tế xã hội làm tăng nguy cơ bùng phát bệnh tả hoặc các bệnh tiêu chảy khác bằng cách gây ra sự suy giảm trong nông nghiệp, sự di dời và di cư của dân cư hoặc thay đổi trong các thực hành vệ sinh. Hạn hán cũng có thể ảnh hưởng đến sự lây truyền bệnh thông qua các tác động sinh thái. Ví dụ, sự suy giảm quần thể động vật ăn thịt (ếch và chuồn chuồn) thường điều chỉnh loài muỗi Culex, cùng với sự gia tăng nước tù đọng cung cấp địa điểm sinh sản cho muỗi và thu hút các đàn chim, có liên quan đến việc tăng nguy cơ nhiễm virus West Nile. Điều kiện hạn hán kéo dài có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh sốt xuất huyết bằng cách điều chỉnh hành vi trữ nước của con người.
Lũ lụt có tác động khác nhau đến nguy cơ mắc bệnh ở các thời điểm khác nhau. Nước lũ đọng kéo dài có thể làm tăng số lượng địa điểm sinh sản của muỗi, do đó làm tăng sự lây truyền bệnh do muỗi gây ra vài tháng sau sự kiện lũ lụt. Trận lũ lụt trên diện rộng và kéo dài ở Pakistan năm 2022 đã khiến số ca mắc bệnh sốt rét tăng gấp năm lần so với năm trước đó. Tuy nhiên, các trận mưa lớn hoặc lũ quét có thể làm giảm các bệnh do muỗi gây ra trong ngắn hạn bằng cách cuốn trôi ấu trùng.
Lũ lụt có thể làm ô nhiễm nguồn nước với mầm bệnh hoặc vật trung gian mang mầm bệnh. Ví dụ, ốc sên mang giun ký sinh thuộc loài Schistosoma spp. có thể lan rộng trên diện tích lớn hơn trong các sự kiện lũ lụt, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm cho con người. Nước lũ cũng chứa các mảnh vụn nổi có thể gây thương tích trên da, cuối cùng có thể bị nhiễm trùng do nước bị ô nhiễm. Lũ lụt cũng có thể dẫn đến tình trạng di dời dân cư quá tải, làm tăng nguy cơ mắc bệnh đường hô hấp.
Nhiệt độ cực cao hoặc cực thấp, cùng với điều kiện khô và ẩm xen kẽ, cũng có thể ảnh hưởng đến mức độ bùng phát dịch bệnh. Những đợt rét đậm vào mùa đông ở miền nam Florida có liên quan đến sự bùng phát bệnh viêm não St. Louis và virus West Nile, có thể là do sự chết đi của thảm thực vật tầng dưới, dẫn đến sự mở rộng môi trường sống cho quần thể chim mang mầm bệnh. Các chuỗi cụ thể của các kiểu khí hậu có thể dẫn đến sự biến đổi đáng kể giữa các năm về mức độ bùng phát dịch bệnh. Ví dụ, một mùa hè khô hạn tiếp theo là một mùa hè có lượng mưa quá mức có thể dẫn đến sự bùng phát mạnh của virus Ross River, do quần thể muỗi Aedes dồi dào (từ điều kiện mùa hè ẩm ướt) lây nhiễm cho vật chủ chứa mầm bệnh (thú có túi) có khả năng miễn dịch thấp (do sự lây truyền hạn chế trong mùa hè khô hạn trước đó), làm tăng nguy cơ lây bệnh sang người.
Nhiều tác động của các hiện tượng khí hậu cực đoan, bao gồm sự gián đoạn của hệ sinh thái và thị trường, thiệt hại cho cơ sở hạ tầng (nhà cửa, nước và vệ sinh), gián đoạn các dịch vụ y tế thường xuyên và các chiến lược kiểm soát vector và giảm khả năng tiếp cận dịch vụ y tế, tất cả cùng nhau làm thay đổi nguy cơ lây truyền các bệnh truyền nhiễm.
Sự lây truyền bệnh phụ thuộc vào sự tương tác phức tạp giữa các điều kiện tối ưu cho vật trung gian truyền bệnh và vật chủ không phải con người, cũng như các điều kiện tối ưu cho mầm bệnh. Mặc dù có bằng chứng về tính nhạy cảm với khí hậu của một số bệnh truyền nhiễm, nhưng vẫn còn những khoảng trống đáng kể trong cơ sở bằng chứng đối với một số bệnh truyền nhiễm có khả năng nhạy cảm với khí hậu, đặc biệt là các bệnh bị bỏ quên, ví dụ như bệnh phong, bệnh Chagas và các bệnh nhiễm trùng do nấm như bệnh Chromoblastomycosis. Điều này một phần là do sự thiên vị về phân loại trong nghiên cứu, hướng sự chú ý và kinh phí vào các hệ thống bệnh tật nổi tiếng hoặc có gánh nặng cao, chẳng hạn như các bệnh do muỗi truyền.
(Hết Phần 3) ----> (Tiếp theo Phần 4)
TS.BS. Huỳnh Hồng Quang & Ths.BS. Châu Văn Khánh
Viện Sốt rét-KST-CT Quy Nhơn