介绍

COVID-19引起了空前的经济和健康中断在印度,世界上第二个人口最多的国家,超过13亿人。截至2020年12月12日,印度已报告142186例死亡COVID-19死亡在36个行政区域,将印度在世界第三,仅次于美国和巴西1。

之前的研究表明,西南季风季节(雨季)扮演了一个角色在传染病的动力学,这往往post-monsoon旺季2。突然增加在传染病和post-monsoon季节可能强调印度的医疗保健系统3,4。最近的观察和临床研究表明,维生素D缺乏可能与发病有关5,6,7,8,严重7,9和死亡率10,11,12与COVID-1913。新兴的研究还表明,维生素D和其主要源辐射紫外线b (UVB)可能发挥保护作用,减轻COVID-19死亡14。有限的小时的日照和浓密的云层15限制UVB辐射的强度,降低它的保护作用14在季风季节。此外,雨季的开始也可以改变人的行为限制暴露于UVB辐射。尽管季风季节的重要性和UVB辐射,各自的角色在印度COVID-19仍不清楚。我们所知,到目前为止,还没有实证研究探讨了这些角色的季风季节和UVB辐射COVID-19死亡在印度。

在这种观察研究,我们经验描述季风季节的角色,UVB辐射和进一步探索,雨季是否与减少UVB辐射的保护作用在印度COVID-19死亡。控制各种混杂因素后,我们观察到,从长远来看,一个单位增加紫外线指数和季风季节分别与1.2 (p < 0.01)和7.5 (p < 0.05) COVID-19死亡人数增长率下降。然而,我们发现的证据表明,从长远来看,雨季与UVB辐射的防护作用的减少0.92 (p < 0.01)。

季风对医疗体系的影响,UVB辐射和COVID-19死亡在印度

呼吸道感染,如由流感病毒引起的16和人类季节性冠状病毒17显示,地理的季节性变化。例如,流感和季节性人类冠状病毒表现出更高的患病率和明显的季节性在高纬度地区冬季;然而,这种季节性接近赤道的地区往往是有限的16,17。高纬度地区,不同地区的研究表明,在印度季风季节和post-monsoon季节可能与传染性疾病如流感的高峰,即。,7 - 9月2,18,19。

印度的季风季节的发病与气象因素的平均水平的变化如降水、云温度、湿度和紫外线指数(紫外线指数)。研究表明,湿度等气象因素20.、温度21和降水21,22扮演一个角色在病毒传播(如流感)。最近的研究也表明,温度和湿度可能发挥作用在COVID-19传播22,23。

之前的研究表明,强降雨与季风季节可以创建情况有利于腹泻病等传染病的暴发霍乱、登革热、伤寒以及呼吸道疾病24。的后果可能合并感染这些传染病和SARS-CoV-2(严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2)在很大程度上是未知的3,4。这些传染病和COVID-19之间的时间重叠可能产生重大的医疗挑战3在季风季节。此外,我们预计这个突然增加传染病在雨季可以创建压力在医疗保健系统中,进一步限制医院COVID-19患者所需的能力3,4。此外,沉重的降水与季风季节也可能导致交通中断,限制交通COVID-19病人的可能性,增加COVID-19死亡的可能性4。

此外,除了上述后果在医疗保健系统中,雨季的另一个重要的结果是降水和UVB照射的可能性越高,随后更低的维生素D水平25。研究表明,紫外线灭活病毒污染物的传播26。UVB还扮演了另一个保护作用通过其作用皮肤合成维生素D27,28,29日,30.,31日,饮食摄入量(天然食品、强化食品或补充剂)通常是不够的32。即使在像印度这样的国家有充足的阳光,缺乏维生素D是常见的,由于减少了皮肤接触和特定的饮食习惯如素食主义33。UVB辐射和皮肤接触和合成的可能性大幅变化取决于几个因素如季节32,时间32,纬度32,高度32,积极的生活方式34,35,饮食习惯32,36、食品强化32、年龄32和肤色32。之前的研究表明,大多数的印度人(地点:8.4°N和37.6°N37)属于皮肤类型V37和推荐的维生素D合成所需的时间为皮肤类型V是10 - 15分钟太阳中午11.5°N37。然而,这一时期增加10-45 min用更多的时间在冬季29°N。

早期研究显示COVID-19 UVB和维生素D的保护作用5,6,11,14。1,25-dihydroxyvitamin D (1,25 (OH)2D),一个活跃的形式的维生素D,起着关键作用的先天和适应性免疫系统的调制38,39肾素-血管紧张素系统(RAS)39,40,41以及调制的炎症反应,减少细胞因子风暴风险38,39。它也刺激抗菌肽defensins和人类抗菌肽等38,39,42,43用抗病毒的特性。COVID-19相关最近的研究还表明,维生素D缺乏可能是一个风险因素不仅发病率5,6,7,8也为严重7,9和死亡率10,11,12与COVID-1913。

此外,雨季的开始也可以改变人们的行为有可能影响的传播病毒和免疫的人口。例如,季风可能影响人们的流动,从而影响传播病毒的可能性。尽管有一些零星的几天甚至几个小时的阳光在雨季,行为改变,如有限的机动性和穿衣风格与季风季节的变化可能会影响暴露于UVB辐射的可能性。同样,饮食模式的变化(例如,有限的可用性的鱼由于限制捕鱼活动)与季风季节也会影响人口的免疫力。

总之,雨季和UVB辐射的角色在印度COVID-19死亡在很大程度上是未知的。首先,我们预料的突然增加传染病随着COVID-19在雨季可能创建医疗体系的压力和增加COVID-19死亡的可能性。第二,我们希望雨季可能影响SARS-CoV-2病毒的传播可能性由于改变人的行为(例如,限制人口的流动性)44。第三,我们预计,UVB辐射暴露的可能性大幅下降在雨季期间,主要是由于降低阳光小时,厚厚的云层和人的行为的变化。低维生素D水平由于减少的可能性UVB辐射可能导致免疫力降低和增加死亡率14,32在季风季节。因此,根据有关维生素D和COVID-19新兴证据,我们的目标是探索季风季节的角色,UVB辐射以及季风季节可能减轻了COVID-19 UVB辐射的防护作用。

方法

描述的数据

为了确定协会的紫外线指数,季风季节,和他们互动COVID-19死亡,我们构造数据集表中列出1。我们在36个行政区COVID-19数据收集(28个州和八个联盟领土)在印度,覆盖251天从2020年3月14日至2020年11月19日。35这些行政区域报道20多个COVID-19感染2020年11月19日。我们关注那些35行政区域,以确保我们的结果不是由这些地区偏见,正处于一个非常早期的COVID-19暴发。进一步,我们每个行政区的前20的日常观测报告后第一个COVID-19感染。因此,我们确保我们的结果没有偏见的观察,在早期阶段的爆发。

表1总结的数据集。
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相应的数据集由累积每日COVID-19死亡人数的一个行政区级别。他们还包括到达时间的季风季节对于每个行政区,每日紫外线指数(紫外线指数),每日UVB辐射的指标,以及一组额外的每日气象参数作为控制变量。这些额外的天气参数包括云指数、平流层臭氧水平能见度水平,湿度水平,最小和最大温度。我们从COVID19India.org源COVID-19数据和气象数据从darksky.net基于纬度和经度信息由Geocoder提供的行政区域,地理编码库在Python中。

我们在表显示数据集的描述性统计2。截至2020年11月19日,累计的日常COVID-19死亡人数(累积COVID-19死亡)这些35行政区域平均3800。每天的累计数量的增长率COVID-19死亡(每日COVID-19死亡人数的增长率)11月19日在所有行政区域平均为0.53%。日均增长率COVID-19死亡的所有行政区域和时间是3.6%。平均每个行政区的首次报道COVID-19感染发生在240天前2020年11月19日。在所有地区的平均紫外线指数,研究期间= 7.9。

表2描述性统计的数据集。
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图1说明了主要变量,即。,the daily growth rates of COVID-19 deaths, 14 days moving average for UVI and the monsoon season for Maharashtra, an administrative region in India. Figure1显示了一个每日增长率的下降COVID-19在马哈拉施特拉邦在研究期间死亡。在马哈拉施特拉邦增加在夏季,紫外线指数下降在雨季增加撤军后的季风。

图1
图1

插图的日常增长率COVID-19死亡,紫外线指数(紫外线指数)和季风季节在马哈拉施特拉邦,印度的一个行政区。

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描述的方法

我们使用Mundlak误差修正模型来估计协会紫外线指数,季风季节,他们与日常交互COVID-19死亡人数的增长率。我们使用56天移动平均线的季风季节,一个哑变量,用于显示特定的一天在一个行政区属于季风季节。进一步,我们使用56天移动平均线的紫外线指数和交互的紫外线指数变量与季风季节。相应的回归系数代表紫外线指数和季风季节的协会的日常增长率COVID-19死亡。紫外线指数之间的相互作用系数和季风季节代表的缓和效果协会上的季风季节的紫外线指数每日COVID-19死亡人数的增长率。

我们的方法控制时间常数的混杂因素以及各种时变区域时间趋势等混杂因素时变气象参数。首先,我们从不同的时间常数模型隔离所有天气参数因素通过Mundlak误差修正模型。这个Mundlak模型结合固定后果模型的健壮性和随机影响模型的效率。而不是贬低隔离气象参数的结构模型从不同的时间常数的因素分析,Mundlak模型分离出这些不同的时间常数因素通过可用的气象参数。第二,我们在分析包括额外的天气参数协会隔离紫外线指数和季风天气从潜在的多重时变参数如云级别,平流层臭氧水平能见度水平,湿度水平,最小和最大温度。第三,我们也为进一步控制时变灵活控制混杂因素的线性和二次不同的时间趋势。我们描述我们的方法和详细的解释估计协会在教派。1和2的补充材料。

结果

我们在表概述我们的主要结果3。模型1到4逐步包括variables-UVI,季风季节,紫外线指数和季风季节以及步进式紫外线指数和季风季节的交互方式。紫外线指数系数获取的交互和季风季节代表协会上的季风的缓和效果与日常紫外线指数增长率COVID-19死亡。模型4,我们的主要模型包括所有这些变量,提供了大量的证据和紫外线指数的重要关联,季风季节,他们的交互与COVID-19死亡。

表3的季风季节,紫外线指数(紫外线指数)和他们的交互累积COVID-19死亡。
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我们发现一个永久的单位增加紫外线指数与下降1.2 (p < 0.01)在日常COVID-19死亡人数的增长率。雨季与下降7.5 (p < 0.05)在日常COVID-19死亡人数的增长率。然而,雨季也减轻了UVB辐射的保护作用在减少每日增长率COVID-19死亡人数的0.92 (p < 0.01)。这些关系转化为实质性的相对变化的日常增长率COVID-19死亡。举个例子,一个永久的单位增加紫外线指数与每日COVID-19死亡人数的增长率下降了33%(=−1.2/3.6)相对于平均每日COVID-19死亡人数的增长率。然而,季风季节,缓解了这一保护作用的紫外线指数为77% (= 0.92 /−1.2)。模型1到3的表3显示稳定的紫外线指数与协会的日常增速COVID-19死亡。季风季节减少每日COVID-19死亡人数的增长率只有在剔除了减轻对紫外线指数的影响。

表S4.1和表S4.2在补充材料证明结果是一致的即使使用不同的时间窗口(4周)来构建气象参数的移动平均线。鲁棒性检查表S5在辅料大纲,我们的估计是一致的即使使用灵活的时间趋势和不同的政府措施。

图2说明了季风季节的缓解效应在COVID-19 UVB辐射的保护作用。我们比较两个场景(我)场景1季风不减轻UVB辐射的保护作用;(2)场景2季风减弱UVB辐射的保护作用。在场景1中,我们模拟的效果永久单位增加紫外线指数累积COVID-19死亡,当UVB辐射的保护作用是通过季风季节不能缓解。在场景2中,我们模拟相同的效果,当UVB辐射的保护作用是减轻的季风季节。

图2
图2

的比较场景1 (UVB辐射的保护作用是通过季风季节不能缓解)和场景2 (UVB辐射的保护作用是减轻由季风季节)。

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模拟,我们使用的平均数量COVID-19死亡结束的时候观察期间,即。,3800年累计COVID-19死亡日0时(见图。2)。进一步,我们使用COVID-19死亡的日均增长率(3.6%)。在场景1,UVB辐射的保护作用不减轻,我们估计一个永久的单位增加紫外线指数与平均每日COVID-19增长率为2.4% (3.6 - -1.2 p.p)。同样,在场景2,UVB辐射的作用是减轻,我们估计一个永久的单位增加紫外线指数与平均每日COVID-19增长率为3.32% (3.6 - -1.2 p.p + 0.92 p.p)。图2轮廓,场景2 707或13% (707/5296)COVID-19死亡后14天而场景1。

讨论

实证结果轮廓,雨季和UVB辐射都是独立与每日COVID-19死亡人数的增长率的下降,从而表明各自的角色在印度。然而,雨季也涉及重大减灾的UVB辐射防护作用。具体来说,我们发现一个单位增加紫外线指数和季风季节分别与1.2%,和7.5%点的日常增长率下降COVID-19死亡在印度从长远来看。印度的雨季,缓解了这一保护作用的紫外线指数0.92,似乎由于有限的UVB暴露的可能性。我们发现这些结果在不同的模型规范保持一致。UVB辐射的保护作用可能似乎是由于其作用皮肤合成维生素D。这些结果符合COVID-19相关的最近的研究表明维生素D缺乏可能是一个风险因素不仅发病率5,6,7,8也为严重7,9和死亡率10,11,12与COVID-1913。然而,我们可能无法排除其他保护角色通过氧化其他mediators-nitric UVB辐射的例子9,10,cis-urocanic酸27,45,46或通过失活的病毒污染物的传播26。虽然我们预期突然增加传染病随着COVID-19在雨季可能增加COVID-19死亡的可能性,研究结果表明,雨季与《每日经济增长率下降COVID-19死亡。未来的研究可以探讨这个雨季之间缺失的环节,减少每日COVID-19的增长率。

在我们的分析中,我们为所有时间常数控制区域因素和各种时变的混杂因素,不同的时间趋势和时变等气象参数14。但是,我们承认我们可能无法排除其他时变因素(例如,不同旅游模式的感染者),这可能偏见我们的结果14。此外,我们也承认,我们研究的结果不能作为印度的健康指导。然而,我们希望我们的结果提示进一步临床研究在印度专门建立合理的阳光照射或维生素D的作用减轻COVID-19死亡,尤其是在雨季。

建立合理的太阳能UVB辐射暴露的有效性或通过临床研究维生素D补充剂可以大大推进COVID-19控制在印度大规模流行病。这些临床研究的结果可以进一步指导政策决策在印度,特别是在雨季。这种类型的政策干预将是可取的印度不仅因其降低风险和成本,也由于其可伸缩性在印度13亿人口的经济手段发生显著的变化。

此外,我们注意到明智的阳光照射14对人体健康很重要,而不成比例的太阳紫外线照射可能导致健康危害,如老化47,皱纹47,晒伤32和DNA损伤47。具体地说,不成比例的UVB照射与基底细胞癌和扁平上皮癌有关48。