Class Notes (838,239)
Canada (510,787)
Anthropology (191)
ANTH 2240 (23)
Lecture

ANTH 2240 Course Notes (still valid)

102 Pages
118 Views
Unlock Document

Department
Anthropology
Course
ANTH 2240
Professor
Stacie Burke
Semester
Fall

Description
Lecture 1 24/01/2014 02:42:00 ← What are some Anthropological Elements to the Study of Infectious Disease? •  ase­Study Approach  o The look at many aspects of a population, rather than one aspect of that population •  olistic Approac  – Biological, social/cultural, and environmental o Not interested in one specific domain, but rather on multiple domains that  influence a certain event •  omparative Approach – cross­cultural (synchronic) and over time (diachronic) o Synchronic: comparing cultures in the same period of history  Hold the time constant, and look at different cultures o Diachronic: comparing the same culture at different times  Hold the population constant and look at the culture through time •  volutionary Approac  – The relationship between humans and microbes o The look at the changing of the dynamic relationship between humans and  microbes through time. ← ←  he Evolutionary Perspective   ← ←  unting and Gathering   • Was the main way of survival for most of human history, even before Homo sapiens • The people who were hunter­gatherers were highly mobile as they needed to go after the  herds of food or as the seasonal plants came about. The population was nomadic o Therefore, the groups would remain small since they did not have time or  resources to relocate a big number of people. ← ←  omestication and Sedentism:   • A turning point at least 12.5 thousand years ago • When the groups started domesticating animals and used them for food and other aspects  of living, as well as growing their own plants • This made the groups take to a sedentary lifestyle o Note this wasn’t the case for all groups around the world at the time, some groups  tried it, failed, and went back to the hunting and gathering lifestyle • Some of the early domesticates included: grass, wheat, sheep, goats, cattle, and dogs  (believed to be the first domesticated. Not for food, but rather as an extra set of eyes or  ears while hunting or farming). • Neolithic is another word for this lifestyle • With the populations becoming more and more successful at domesticating animals, and  being fed reliably through agriculture, it made the population shift from a nomadic  lifestyle to a sedentary one. o Populations started to grow until, thousands of years later, cities started to take  form. ← ← What is important about this domestic lifestyle? ← • An increase in risks of food insecurity o Since there might not be enough rain to water the crops, or if the cattle died, the  population would suffer a crisis o As opposed to the hunter­gatherers who were much more versatile, if they reached  a place with no fruit, they can simply just move • Relied on a smaller number of domesticates o As opposed to the hunter­gatherers who if one plant or animal was not  cooperative, they have other options (such as, moving to a place with more  cooperative animals/plants, or find other animals/plants that are useful in the land) ← • A decline in the Quality of the Diet (using skeletal evidence) o It can be shown that the children suffered from periods of stunted growth due to  the fact that they faced periods of crisis where food was very limited o They also found a lot of cavities in their teeth ← • An increase in fertility and local population size o There seemed to be an increase in fertility, and thus it led to an increase in  population size. o One reason for this increase:  It is known that in living the hunter­gatherer lifestyle, it would be  disadvantageous to have more than one infant under the age of three at a  time, since the people were highly mobile.  During these times, breast­feeding was the most dominant form of feeding  the infants, as there were no means of getting milk from other sources, and  certainly formula milk was not available back then. This was a huge  commitment for the mother.  Such a commitment reduced the ovulation of the mother during the post­ partum period as it caused some sort of imbalance in the hormones of the  mother. This increased the gap between the ability of have children.   Such a phenomenon is called Lactational Amenorrhea. ← • “My” land – Concepts of land ownership and control (boundaries, conflict, warfare) o The population would build fences, or architectural monuments to show that this is  their land, and eventually they developed armies to protect their lands. ← • Constant Environmental Degradation/Change o The domestic lifestyle would make people change in the land and sometimes  abuse the land to meet their needs ← • Increase in Labor (and socioeconomic stratification – and tensions – ‘law and order’)  o There was a lot more labor to do in farming than in the hunter­gatherer lifestyle  and therefore there was a lot more work to be done o Also gave rise to the beginning of social classes where the people with bigger  influence would have a better access to the resources ← • An increase in Infectious Disease Burdens: o Waste disposal issues  The hunter­gatherers did not encounter this problem because they can just  stay in one place for a short period and move on o Insect and Animals pests  As waste accumulated, and as the people started storing food, insects and  animal pests got attracted to this food o High population density (overcrowding)  Space became an issue as populations grew and was a great way for  diseases to spread and prosper o Inability to ‘just leave’  People were tied to the land, and couldn’t just run away from any  outbreaks of disease ← ← When we talk about plagues… • We talk about infectious/contagious diseases o Transmitted by infection, with or without actual contact (communicable) with the  sick or their fresh secretions or excretions o Disease caused by the action of microorganisms or ‘pathogens’ o BUT, not all microbes are pathogens, i.e. not all are ‘bad’ from a health standpoint  (ex. probiotic yogurt, normal flora on skin and in mouth) • Disease­causing microbes, examples­­­ o Bacteria:  Small and simple in structure (single­cell prokaryotes – no cell nucleus)  Found everywhere  Reproduce rapidly   Exchange useful genes efficiently (antibiotic resistance genes) o Viruses:  Acellular, one or more molecule of DNA or RNA enclosed in a protein  coat  Unable to reproduce independently, need a host to start replication.  Lecture 2 24/01/2014 02:42:00 ←  mportant Developments in Understanding Microbes   ← ←  ntony Van Leeuwenhoek ( 632 – 1723) • Note: We won’t be asked about birth and death dates of people • Dutch shopkeeper by trade who had an interest in the natural world • In his spare time, he would grind lenses to make microscopes • Sketched his observations – bacteria, protozoa, spermatozoa, and red blood cells • Perhaps he was sensitive because of his lack of schooling and did not share his secrets of  grinding lenses, but • By the mid­19  century, good quality microscopes were no longer a rarity ← ← Golden Age of Bacteriology (1850 – 1910) • “Scientific Giants” o Pasteur, Lister, Koch ← ←  ouis Pasteu  (1822 – 1895) • French chemist • “Father of Modern Microbiology” • Discovered that air­borne organisms are the cause (not the result) of fermentation which  cancelled the belief in spontaneous generation • Devised the idea of heating to destroy (or attenuate) any unwanted microbes o The idea of pasteurization o Ex. heating milk to get rid of TB causing bacteria that is carried by cows • Contributed to the development of ‘germ theory of disease’ while observing things like  sour wine, silkworms, sheep and cattle ← ←  oseph Liste  (1827 – 1912) • “Father of antiseptic surgery” or “Listerism” o “Asepsis”: a microbe­free field • English surgeon in Glasgow – knew of Pasteur’s work • His interest in microbes arose from the mortality rate among amputees – considers role of  microbes in post­op infection • Advocated the use of carbolic acid as a sterilizing agent to destroy the microbes on the  instruments and wounds ← ← ← Other Hospital­Based Observations & Developments… •  gnaz Semmelwei  (1818 – 1865) o Obstetrician, in Vienna General Hospital o In the 1840s, there was a risk of puerperal fever among women who had give birth o In collecting data about this disease, he found that women who had been attended  by doctors had a much higher risk of contacting the disease than women who had  been delivered by midwives. o The conclusion was that doctors had multiple duties and would deliver babies  without washing their hands after doing other duties in the hospital, as opposed to  midwives, who are completely committed to delivering babies o Therefore, his major contribution to modern science was hand washing Robert Koch (1843 – 1910) • German physician • Innovation: observed that bacteria caused disease • Developed “Koch’s Postulates” = established protocol that showed conclusively that  specific microbes caused specific diseases ← ← Deaths Due to Infectious Diseases   In Western Populations) • Decreased rapidly in importance throughout the late 19 /early 20  century o Non­infectious diseases however became more and more popular • The decrease was thought to be the result of a number of factors: o Improved living conditions (e.g. better ventilation, reduced overcrowding, better  housing construction) o General improvements to the health (e.g. better nutrition) of human populations o The discovery of effective ‘chemotherapy’  Generally used to talk about drug treatment o Reduced virulence (potential to cause disease) of the microbes themselves • Note that it wasn’t any one factor, but rather a combination of all these factors ← ← Why, then, are new infectious diseases emerging and ‘old’ infectious diseases re­emerging? ←  merging and Re­emerging Infectious Disease   • Global travel • Globalization in the processing and supply of foodstuffs (conditions under which food is  grown; or infected animals) • Large scale population movements due to wars, famine, natural and human­made disasters  (ex. refugee camps) • Habitat modification of disease­carrying insects and animals (deforestation, reforestation,  irrigation, dams) • Social inequalities (e.g. nutrition, medical care, housing) Complexities of human behavior – e.g. intravenous drug use, and unprotected sex • • Developing multi­drug resistance due to increase and improper use of antimicrobial  agents and pesticides • Increased human contact with ‘new’ microbe reservoirs (e.g. ‘adventure travel’ – rain  forests, wilderness) • Synergies in disease environment (e.g measles and TB; HIV/AIDS and TB) ← ← How is infection/disease expressed in individuals? ← ←  nfections in Individual  • Infection can be: o Overt – causing a recognizable disease  Infected individuals who can pass the infection on to others are considered  ‘infectious’ o Silent – individuals has subclinical disease or is asymptomatic and unaffected (e.g.  carriers)  Though they show no signs of disease, carriers can also be infectious  ← ← A ‘classic’ example of a healthy, but infectious, carrier …  ← ←  yphoid Mary   • Salmonella typhi – bacterium is found is food, water, and asymptomatic carriers • Can cause prolonged fever and diarrhea, but she was an asymptomatic carrier • Mary Mallon – a healthy typhoid fever carrier, early 1900s, New York, she liked to cook  (1938) died on North Brother Island – East River) Lecture 3 24/01/2014 02:42:00 ←  nfections of Individuals  • 3 ways in which those infected may experience that infection: 1.  Acut  infection = short­lived 2.  Chroni  infection = long­standing condition; person may be persistently infectious  Ex. Tuberculosis  A reason for this persistence is due to the genetic make up of the pathogen,  which embeds its genetic material into the host 3.  Late  infection – persistent but ‘quiescent’ infection which can recur  TB is an example of this also because it has the ability to switch from  chronic to latent and back ← ← How might populations experience infection? ← ←  nfection in Populations   •  ndemi  infection: o Disease which occurs regularly, at low or moderate frequency o Long­term presence in a community or area o Great familiarity with the disease Versus… •  pidemi  infection: o Sudden increases in disease frequency above endemic levels (‘crisis morality’)  Mortality rates shoot very high which has social and economic  repercussions o Disease is not continually present, but has been introduced from the outside o A global epidemic = a Pandemic infection o The potential for a disease to affect a population is influenced by … ← ←  erd Immunity   • Collective resistance of a population to infection and spread of an infectious disease • The higher the proportion of immunity, the less likely is contact between infectious and  susceptible individuals and therefore it is less likely for a population to contact that  disease • Herd immunity is not a consistent (never changing) phenomenon… o Due to immigration o Aging of the population o New births into the population (not gained to resistance to a certain disease that  had affected the population before their birth) o Immunization and hygiene o Changes in BOTH human and microbial populations (e.g. viruses: antigenic  drift/shift) can change herd immunity  Antigenic drift/shift: a change in the genetic material (mutation) ← ← Other complexities to bear in mind… ← ←    ague Elements  ← ←     Vectors                                                                 Hosts ← ← ← ← ← ←   Pathogens                                                            Ecology Hosts • Factors which may influence exposure & susceptibility (immune response) o Previous experience with the disease o State of the host body (nutrition, other diseases) o Age (e.g. the ‘very young’ with naïve immune systems or the ‘very old’ with the  dwindling immune systems) o Genetics ← ←  athogens   • Susceptibility to antibiotics • Ability to survive outside a host • Ability to produce toxins o Reduce host immunity o RBC’s & iron (e.g. streptococci – host cell destruction – “iron scavengers”) ← ← ←    ology’ (Broadly­defined  • Physical environment (e.g. climate, rainfall, etc.) • Cultural, Social, Political factors o Socio­economic factors (related to, e.g. nutrition, living conditions, education,  etc.) o Gender and gender roles (certain employments that are gender specific)  Ex. Coal miner (typically male) would inhale a lot of coal dust while  mining, which would lead to the condition called black lung (affecting lung  function) which would make the person more susceptible to TB. ←  ectors  • Some microbes require a transmission agent to aid their access to a human host – need to  take into account are the conditions suitable for that agent? o Ex. mosquitoes The Impact of Plague on Human Societies • The Bad o Isolation o Scapegoating o Fear and Hatred • The Good o Re­organization o Self­reflection o Loss of cultural identity ← ←  ow Microbes are Transmitted   • There are 3 main routes of transmission: o Contact o Vehicle o Vector ←  ontact Transmission   • 3 possibilities o  Dir  Contact (e.g. person to person)  ‘Barrier’ methods typically employed to prevent transmission  ex. condom, surgical gloves o  Dropl  Transmission  Especially relevant for respiratory diseases  Includes coughs, sneezes, spitting, singing, forceful speaking  No further than 1 meter (~3.28 ft) distance from source (otherwise =  airborne): proximity is important o  Indire  Contact via fomites  Inanimate object which can be contaminated by an infected person (a  ‘chance’ phenomenon)  Ex. doorknobs ← ←  ehicle Transmission   • Transmission via an inanimate medium o Air, Food, Liquid (ex. water) •  ir­born   o Spread by droplet nuclei (1­4 micrometers) – either as an aerosol or on a dust  particle o Travels over a meter (~3.28 ft) or more o Nature of vehicle can have important implications for scope of transmission – e.g.  contaminated food or water source may reach a large number of people ← ←  ector Transmission   • Vector­borne: o Living transmitters of infection o Can include arthropods (e.g. mosquito) or vertebrates (e.g. bats) o Vectors may be involved in biologic transmission (internal) or harborage  transmission (external)  Biologic transmission: Vector takes the pathogen into its body  Harborage transmission: The vector carries the pathogen without taking it  into its body  Ex. the house­fly, which is attracted to fecal matter then they walk  on food, transferring bacteria Lecture 4 24/01/2014 02:42:00 The Human Body: Not Without its Defenses Skin • Protective when unbroken (abrasions, cuts, and open wounds = a problem) • Fatty acids in skin oil inhibit pathogen growth • Surface normal flora (inhibit pathogen growth) • Sweat/perspiration contains lysozyme (an enzyme that breaks down bacteria cell walls) ← ←  igestive Tract  • Lined with a mucus membrane • Stomach acids in stomach that aid in the breakdown of food, but bacteria are very  intolerable to these acids  • Liver enzymes to counteract toxins • Also contains normal flora that inhibit pathogen growth o Normal Flora – detailed by Oliver (2003) • The Stomach – acidic pH and generally ‘inhospitable’ for normal flora but… o Some pathogens can adapt to this acidic condition and colonize the stomach (ex.  viruses) • The Small Intestine: o Fast ‘flow rate’ (3­5 hours) o Too fast to allow for colonization of normal flora o In an evolutionary prospective, this is considered a selective benefit as there is no  competition for simple sugars and proteins between human and the flora • The Colon: o Much slower (24­48 hours) o Resident microbes break down indigestible polysaccharides (otherwise  ‘unavailable’) o Especially in areas of low food supply, normal flora is a selective advantage as  they get the last resort nutrients from material that wasn’t digested by the body  previously ← ← Yet… despite these defenses… Humans can still be vulnerable to infection and play a role  in spreading infection ← ←  ortals of Ent y • Inhaled • Ingested • Person to person, through direct contact & exchanges (ex. body fluids) • Penetration of the skin (injuries, insect bites, animal bites, needles) ← ←  ortals of E it • Mouth – saliva, sputum (phlegm), vomit • Eyes – tears, exudate (eye gunk) • Body surfaces – skin crusts, exudates (pus) • Punctures – blood • Urogenital – urine, blood, secretions, semen, placental transfer • Anus – feces ← ← Example of portal of exit… ← • Sneezing o Mucus/Moisture droplets – the spray associated with a sneeze o Droplets (not droplet nuclei) are about 10 micrometers in size o Initial traveling time – 100 meters per second (200 mi/hr, 322 km/h) ← ←  nitial Symptoms of Infectio  • Product of the specific infecting microbe and/or the efforts of the immune system • Also sometimes symptoms could be typical, but vague or non­specific:  o Fever o Muscle aches, fatigue, malaise (a general feeling of discomfort) o Skin rashes o Inflammation ← ←  lements of the Immune Response   • Can influence what happens after infection o All deriving from the bone marrow o Attempts to ‘search and destroy’ the invading pathogen o Two main types of immunity: humoral (e.g. antigen/antibody encounters) and cell  mediated (e.g. T­lymphocytes, macrophages)  Humoral immunity involves pathogens that are present in the blood stream • There are different ways in which resistance and immune function is determined… ← ←  ost Resistance  ← ←  enetic Immunity  • By­product of biological inheritance at the point an ovum and sperm interconnect • Life­long immunity ← ←  cquired Immunity  • Develops in a individual’s lifetime due to exposure to antigenic stimulus • Immunity is acquired by virtue of a history of previous exposure to a pathogen • May need repeated exposures to keep immunity bolstered – e.g. chickenpox o The body needs to be reminded with the virus every once in a while to boost up  the immune system ← ←  assive Immunit  • Resistance via mother’s immune system • Transfer of antibodies through placenta • Once born, passive immunity may continue via antibody in breast milk ← ← Where the human body ends, medical science and developments can assist… ← ←  ctive Immunizatio  • Selective priming (awakening, sensitizing) the immune system to pathogens • Immediate recognition of pathogen’s ‘biological signature’ • Increased likelihood of mounting a quick and effective immune response • Mass vaccination = high herd immunity • Contemporary western medical practice – scheduled immunizations for infants and  children (Diphtheria, Pertussis, Tetanus, Polio) ← ← Lecture 5 24/01/2014 02:42:00 ←  hat is Diphtheria?   • Caused by a toxin­producing bacterium (Corynebacterium diphtheria) • Spread via contact transmission (direct, indirect, droplet) • Common complication of respiratory infection: difficulty breathing o This emerges because there is an adherent membrane that grows across the respiratory passage  (tonsils, pharynx, nose) o This is part of the immune response that the body does to try to stop the virus o In the late 1800s, a common remedy of diphtheria was inhaling the fumes of boiling turpentine  and liquid tar. o Later on, other remedies were an anti­toxin and puncturing the membrane rather than dissolving  it. ← ←  iphtheria Control  • In industrialized countries: children were at a greatest risk for diphtheria (common cause of death in 1­5  age group) • I890s: Antitoxins injected. o There were using horses to manufacture antibodies by injecting them with the bacterium, allow  the immune system of the horse to produce the virus antibodies from the antigen that it produces  on the bacterium. The antibodies are then extracted from the horse blood and refined and would  be used as a form of treatment for the disease. • 1920s/1930s (US & Canada): vaccination developed, a way to prevent diphtheria from infection  (increased herd immunity by reducing infant mortality rate) ← ← But… epidemic diphtheria has made a recent appearance in industrialized countries… ← ←  pidemic Outbreak   • Russia, 1990+: ‘largest outbreak of diphtheria in the developed world’ since 1960s • For 1992: estimated 4000 cases in Russia (4 in the US) – then things got worse… • In 1995 almost 50,000 cases came up in Russia (a huge spike number of cases) ← Why did the outbreak occur? • Why did it occur after it has been successfully contained for many years? • 1987: massive restructuring of the Soviet economy, done by Gorbachev, called it “Perestroika” (or  restructuring of the economy)  o Aimed for decentralization/greater individualism: from planned economy to market economy  Transition from where the government controlling everything to a shift to more people  owning things  Not a simple shift to “capitalism” but rather its could be know as “predatory capitalism”  where there was a huge fight for control. There were a small number of families that  owned the wealth and the rest of the country would barely be able to live. • Problem: Collapse of centralized health care system (e.g. coordination & funding of vaccination programs)  & worsening socioeconomic conditions (e.g. hygiene and nutrition) • 1996: instituted vaccination campaign was re­established o Cases 1995 = 50,425 o Cases 1996 = 20,215 • Same ‘political­economic’ forces affecting an increase in other diseases such as tuberculosis and typhoid  fever ← ← Some important innovations in science and medicine… ← ←  edical Therapeutics   • Penicillin: 1945: Nobel Prize awarded to Fleming, Chain, and Florey “Discovery of penicillin and its  therapeutic value” ← What does Penicillin do? • Penicillin: targets bacterial cell wall synthesis (structural integrity), however… Penicillin­resistant bacteria have been selected for • • Synthesis of penicillinase (enzyme that offsets penicillin activity) • Genetic Sequencing of pathogens to: o Locate genes o Identify targets for new drug therapies  o Understand how mutations can lead to drug resistance How to measure the impact of a pathogen on a population… Measuring Disease Effects •  nfectivit : The proportion of exposed people who becomes infected  •  athogenicity: the proportion of infected people who proceed to a clinical disease state o Influenced by the aggressiveness of the disease and the immune response •  irulence: The proportion of the persons with clinical disease who become severely ill or die Mortality Rate (Deaths): • Number of deaths due to infectious disease divided by the total number of people in the population (or  total n exposed) • Why would we want that? o It gives a true reflection of the impact of the disease. Due to the different population sizes, it is  not enough to know how many people die from a specific disease • Can specialize (e.g. IMR (infant mortality rate) – only those under one year of age) o Because infants are extremely vulnerable to their environment. • Also find (cause specific mortality) by finding the reason why people are dying (ex. finding how many  people died due to mortality) • Another one is Morbidity Rates (calculates the number of people sick because of the disease, versus the  total number of people in the population at risk of the disease. o Can be used to see if sickness is seasonal or not, when is the highest period of sickness in the  year ← ←  ast & Present: The Human Experience   • When considering pathogens… whatever pathogen, whatever time period… • Can certain generalizations hold true? YES! • Fox’s Generalizations (throughout the course, bear in mind) ← ←  ox’ Generalizations   • At the beginning of most epidemics, many people including many in medicine and politics, have  underestimated the severity of the problem • Considerable fear and anxiety has accompanied the perception that the epidemic was gaining strength… • Initial responses to fear and anxiety have included flight, denial, and scapegoating of alleged carriers of  the disease – notably ‘foreigners’ • Efforts to quarantine and isolate have usually been ineffective in limiting the spread of an epidemic o Due to maybe vectors or people who try to escape • After a period of denial or of panic, rational policies have been established during each epidemic, almost  always by a coalition of business and government leaders, with support from prominent members of the  medical profession o An example…  In the 2003 Toronto SARS epidemic, the emergency room was closed at all times, no  visitors were allowed and there was isolation of the sick at all times. • In most epidemics, there have been shortages of physicians and nurses to treat the sick poor. Shortages  of physicians have almost always been met by providing incentives, usually money and future practice  opportunities, to physicians of lower status, often from another city or foreign •  pidemics are always expensive  hey have exacted a heavy toll in direct costs (treatment and public  health measures) and indirect costs (losses of productivity, especially of lifetime earnings). That burden  have always been borne by government and philanthropy as well as by private individuals o The major bread­eaters who would have been sick and have an huge impact on the income of  families Lecture 6 24/01/2014 02:42:00 ←  ellow Fever “ he Saffron Scourge”, “Yellow Jack”, “Black Vomit” • Today – perceived as a ‘tropical disease’ • Mosquito­borne viral hepatitis (causes inflammation of liver) o A form of vector transmission (vector = mosquito) • Epidemics in Africa and the Americas until now • Textual history of the disease reaches back about 400 years, perhaps earlier… • Safe and effective vaccines have been available for just over 60 years (more detail on the vaccine  later…) ← ←  ellow Fever Virus   • Belongs to the family Flaviviridae (arthropod vectors: mosquitoes & ticks) • Of the genus Flavivirus (e.g. YFV, Dengue, West Nile; viruses can affect both humans and/or animals) ← What is a virus? • ‘Virus’ – Term for a group of infectious agents that: o (With exceptions) are able to pass through fine filters that retain most bacteria o Are usually not visible through the light microscope o Lack independent metabolism & are incapable of growth and reproduction apart from living  cells ← ←  ellow Fever Infection  • Mosquito­borne viral hepatitis • Results in high levels of viremia (virus carried in the blood) o Tends to circulate the host in large quantities in the blood, so the chance of it being carried by  the vector is high • Requirement of insect (mosquito) vector­borne transmission ← ←  ellow Fever Symptoms   • 3­6 days after infection = the incubation period, virus remains silent • Can then proceed to: o No symptoms o  Acute pha  – fever, headache, muscle pain, shivers, loss of appetite, nausea/vomiting; persists 3­4  days – majority will improve after or 15% will proceed further into the disease process… o  Toxic Pha  –   Fever  Compromised liver & kidney function  (“Saffron Scourge” or “Yellow Jack”) Jaundice (yellow eyes & skin) due to:                           Compromised bilirubin metabolism/excretion  Bilirubin = product of the breakdown of heme (iron unit) (‘retired’ RBCs processed  by spleen, then liver)  Abdominal pain  Liver is unable to produce essential blood clotting factors  Bleeding from mouth, nose, eyes, stomach, blood in stool and vomit “black vomit”  Characteristic ‘ black coffee­ground” vomit  ½ will die in 10­14 days ← ←  ellow Fever Distribution   • Historically – found in tropical areas of Africa and the Americas, Europe, the Caribbean islands,  Central and North America (never reported in Asia) o North America = southern states • Currently – found in areas of Africa and the Americas, several Caribbean islands o This is not going to stay the same in the future due to ongoing environment issues such as  global warming • Estimated 200,000 cases (30,000 deaths) per year ← ←  ellow Fever Transmission   • Usual hosts = humans and other primates (monkeys) • Virus transmitted from host to host via a biting mosquito (the vector) (horizontal transmission) • Mosquito can also pass infection via infected eggs to its offspring (hatch with rainy season) (vertical  transmission) • Mosquito = True Reservoir, ensuring virus survival from year to year ← ←  hree Main Transmission Cycles    •  ylvatic yellow f ver – (jungle y.f.) (Pr Primate) •  ntermediate yellow f ver – transitional zones (between tropical rain forests and human activity)  (Primate   Human) •  rban yellow fev r – no monkey involved, humans & urban mosquitoes; aided by high population  densities (Human   Human) o Costa Rica: Requires persons traveling to Costa Rica from certain countries in South America  and Sub­Saharan Africa to have confirmed yellow fever vaccination. ← ←  o Avoid an Epidemic…   • At least 80% of the population must have immunity to the yellow fe Herd Immunity) • Can Occur Via: o Prior exposure to yellow fever (survivors will be immune for a lifetime) o Currently, vaccination programs (childhood in endemic countries) o Spraying to kill mosquitoes during an epidemic allows for vaccination of group at risk, but… o Must recognize early cases (can be confused with malaria) ← ←  urrent Problems   • Yellow fever epidemics are increasing • PROBLEM – mosquito habitats & populations expanding (deforestations & urbanization) • PROBLEM – many susceptible unvaccinated populations Lecture 7 24/01/2014 02:42:00 ← A little history on the rising awareness of yellow fever… ← • As early as the 1860s, Carlos J, Finlay (physician in Havana) insisted that mosquitoes  were critical in the transmission of yellow fever Dr. Finlay was born on the island of Cuba in 1833, and died 1915 • • Debated.. but noted many years later by… ← ←  mplicating Mosquitoes in the Spread of Yellow Fever (190 ) • Walter Reed, Major, US Army Medical Corps • Interactive Tutorial on Reed et al.’s work: www.microbiologybytes.com/tutorials/Panama/Panama.html • Go on website, maybe question on exam from it!!! ← ← But…Why was the American military even interested in determining what caused Yellow  Fever? ← ←   Feat of Engineering: the Panama Canal  • Intention: to join the Pacific & Atlantic Oceans (merchant & navy) o Military interest in it because it produced a direct way between the Atlantic and  the pacific oceans (77 km) o It was really interesting because the alternative would have to go all around South  America if transportation is to be done by ship • Construction: 1880 (French) – completed 1914  • Impact: Thousands of workers died due to disease (yellow fever, malaria) and working  conditions ← ←  ellow Fever Milestone  • 1901 = transmission of yellow fever via the mosquito vector proven • 1927 = virus causing yellow fever isolated • 1936 = vaccination for yellow fever developed ← ← A little background on ONE common mosquito vector, the Urban Yellow Fever vector… ←  edes aegypti   • Typically found in wet environments, but highly adaptable as an “urban mosquito”  (domestic) • Female: blood meal for egg development (males are nectar feeders) • Prefer small bodies of still water for breeding (avoids breeding in water with a natural  bottom of mud or sand) • Water is very important to its lifecycle because 3 out of its 4 stages are in the water based  environments (eggs, larvae, and pupae) only adult stage survives outside the water o Containers & collection sites (e.g. casks, barrels, water tanks, tin cans, roof  gutters, tire) allow for laying eggs • Not a strong flier (flight range ~ few hundred meter) – so benefits from crowded  situations • Daytime biters, especially dawn & dusk (coinciding and human activities) • Seasonality of rainfall important – first heavy rains revive dormant eggs (mechanism to  survive summer droughts) ← ←  he Perfect Urban Mosquito Life   • Warm temperature – vulnerable to environmental fluctuations & more blood meals o The warmer the temperature, the more often the female mosquito bites • Need water for breeding • NO predators (ex. goldfish which eats mosquito larvae) • Humans for biting ← ←  osquito Control Measures   • First strategy: reduce human contact with mosquitoes o Using screens  o Mosquito repellent 30% DEET o Protective clothing (like big shirts) • Second strategy: direct control of mosquitoes o Fumigation/pesticides: outside and in dwellings o Eliminate or oil standing water ←  ibraltar and Yellow Fever 1804 Case Study   • Gibraltar located on Spain, across from Morocco, guarding the gates to and from the  Mediterranean Sea, Strategically put for military purposes, which pushed the British to  want to take over it o Britain took over it in 1704 and remained a British colony until 1830. There was a  continuous attempt to reclaim it by the Spanish government.  • It is located on a very narrow piece of land that was literally a big piece of limestone.  o Really good from a military point of view, but its difficult to live in. cant grow  crops, or raise cattle, so they were offered provisions from Spain through trade. • It was ideal to live at the bottom of the rock, close to the coast as it was easy to build the  housing there. So as you went up the rock, you would get to poorer and poorer  neighborhoods. ← th ←  iving Conditions in Gibraltar Early 19     tury   • Inadequate sewer and sanitation systems • Absence of food & sanitary bylaws. There was not a heavy regulation on what kind of  food was sold (like tainted fish, old bread). Water sellers would often go into Gibraltar,  and people who lived higher up on the rock (the poorer people) had do go down  themselves and get the water and lug it back up the rock. • Limited hospital facilities o Back then, hospitals were viewed as places where people went to die rather than a  place to be healed. When the people became sick, they would make them almost  live at the hospital, usually they would die • No state welfare systems o If disease impacted the bread­earner, the whole family suffered, and the state  didn’t help. o Help usually came from religious groups… Catholics take care of poor Catholics,  Protestants took care of poor Protestants (Religion based model of welfare) • Controlled (guarded) border between Gibraltar and Spain o A lot of people from Spain to help out with the daily jobs, but they didn’t allow  them to live, as Britain was trying to prevent overcrowding • Depended on Spain and Morocco for food and provisions o Since Gibraltar could not grow their own food as it was an inhospitable land, they  had to rely on other countries for provisions  • Thousands of laborers and servants entered daily. Those individuals had no job security  and were issued temporary licenses to be employed. British colony did not want any  unnecessary residence in Gibraltar. Didn’t want the Spanish worker to take residence in  Gibraltar. They were allowed to come in, work, and then go home (but not live in  Gibraltar) ← ←  igid Social Class Structures    •  ritish Military Governor:  ad the ultimate say (with collaborations with the officials in  England) •  olonial Administrators:  ould oversee the various departments in Gibraltar. They  would also be British. •  ilitary Population: complex living arrangement, sizable military population (soldiers  and Navy) living and coinciding with a civilian population •  ivil Population (Gibraltarians & ‘floating population’’): There was co­residing  where military families and civilian families would live together as Gibraltar was so  overcrowded. The Gibraltarian government has a huge interest in keeping the population  healthy so they wouldn’t jeopardize the health of the military. This was not seen at all in  other British colonies, as they would not have an interest in civilian health sometimes. • Gibraltar was home to a large Convict Station, or a large prison, for people who were  sent from Britain.  ← Gibraltarians (Civilian Population) • Fusion of European, North African, and Mediterranean people th • 19  century: described as a ‘motley’ population (including “seedy adventurers” & fortune  hunters) o People are attracted to it because it offers a number of economic promise o It had huge wealth and a great economic position. • Commercial center, Gibraltar was seen as a major port for commerce as it was in the gate  of the Mediterranean • It was also a Navy port and garrison • A coaling station where all the ships would stop there before going on a trip to refuel • All of these features enhanced the introduction and transmission of the disease.  ← ← Long distance communication (via trade, colonialism, and military activity) facilitating  movement of people and disease. There was an “Inter­Connectedness” between all these colonies  (Gibraltar being connected to other colonies, the Far East, Northern Europe, Africa, and even the  New World, and they were all interconnected which allowed the spread of disease). ← Lecture 8 24/01/2014 02:42:00 ← ***Everything up to and including the bubonic plague is included in the midterm*** ← ←  ibralter, 1804   • There was a history of yellow fever epidemics in nearby Spain – since the disease was not  endemic in Spain, how/why was yellow fever periodically introduced? (see article) o Yellow fever was imported to Spain on several periods o The disease came into Spain on ships from Cuba, as Spain was trading with Cuba  for sugar  • How did authorities suspect yellow fever entered Gibraltar in 1804? o It was suspected that yellow fever entered Gibraltar by immigration, carried by  Santo (a Spanish shopkeeper) who entered into Gibraltar right before the  government closed the border between Spain and Gibraltar. He lived in Boyd’s  Buildings and brought the disease in his body. • But… was the arrival of an infected individual (or, more likely, individuals) enough to  cause a yellow fever epidemic? o No! Because there is a delicate balance of ingredients present for an epidemic to  occur. o Need 3 ingredients (a delicate balance):  Vector (A. aegypti)  Fuel for the epidemic  Present in Gibraltar as they stored there water in big barrels that  was used as breeding ground for the mosquito  They traveled with trade ships as ships took a long time and was a  good opportunity for mosquitos to breed and thrive and possibly  infect the people on the ships  Virus itself  Came from Spain  Disease is from African Origins  Distribution: Autochthonous African species – originally moved via  shipboard travel  Never established in Canada, Asia has the vector but never Yellow  Fever itself  Need low eradication programs (no vaccines)  Susceptible people need to be present Travel and Trade Routes • Movement of vectors and viruses • E.g. linkage between Africa and Americas in colonial slave trade o To come work in the sugar fields o An economic underpinning to the spread of YF • The vector survived in the ships by staying the in the Bilge of the ship (the lowermost  section of the ship that collected the water o They can tolerate semi­brackish water; but higher salt concentrations are lethal • First established in Sylvatic cycles (with indigenous ‘forest mosquitoes” – e.g. Genus  Haemagogus) ← ← And… Aedes aegypti distribution has become wide (yet influenced by mosquito control  programs – so year of inquiry is important)… ← ← Consider from the reading… • Contagionist versus Non­Contagionist (Miasmatic) perspective: how did beliefs about  disease transmission and prevention differ? o Contagionists were interested in quarantine and against immigrants o Non­Contagionists were interested in sanitation and purifying the air • Who were Nooth and Pym? How did their actions and perspectives on yellow fever differ? o Dr. Nooth was Gibraltar’s Medical Officer of Health, and a strong believer in the  Non­contagionist theory. He visited a lot of worst­case Yellow Fever victims since  he was sure that infection did not happen from personal contact, but rather from  the miasmas surrounding them. He recommended bloodletting as the method of  treatment. Later on contact yellow fever early in the 1804 epidemic and died.   o Dr. Pym took over the position of Gibraltar’s Medical Officer of Health, and he  believed in the Contagionist theory. Sent out a government decree to close the  border between Spain and Gibraltar as he tried to prevent YF from entering  Gibraltar from Spain. However, these measures were ineffective, so the  government also prevented shipping. Pym also insisted on taking quarantine  measures within Gibraltar itself, where the hospitals would take in the sick and  isolate them from the rest of the community. Though this also seemed ineffective  as the disease often killed the patients and the doctors. Dr. Pym, along with three  other doctors, started a committee to try and prevent another outbreak from  happening.  • What local factors increased the risk of disease transmission? E.g. What are tinajas? o Tinajas were buckets and earthen jugs that poorer people of Gibraltar would use to  collect rain for water. These were perfect breeding sites for mosquitoes and aided  in the transmission of disease. ← ← What became a central concern? •  ncontrolled immigrat on as Gibraltar was already overcrowded, they didn’t wanted  also for it to aid the spread of disease (contagionist) o They also didn’t want a lot of people to be in Gibraltar as it is already dirty and  they cant keep up with cleaning it (non­contagionist)  E.g. Committee for the Preservation of Public Health (they were Anglican  English businessmen who wanted Gibraltar to be clean)  Wanted to avoid quarantine as they were businessmen who would be  greatly affected their business, as the contagionists wanted to stop trade by  land and water, which would affect prices and trade  Used scapegoats – Who was scapegoated and why? • Lead to Reforms (Recall Fox) – e.g. on immigration policies; Gibraltar, intended to be the  “jewel of England’s crown.” Could quickly become “her greatest burden” ← ← If quarantine could not be avoided (ongoing controversy) … a special marketplace was  needed  ← ← They would dunk everything in vinegar to purify the things that are involved in trade… ← • Whoever was exposed to YF in the early epidemics, they would develop Acquired  Immunity, and not be affected by the disease again • In 1828, people who had survived YF earlier would be granted a ‘Fever Pass’ and be  allowed to cross between quarantine lines. • They would keep this pass for future times as proof. ← ← ­ Relatively speaking, the 1804 epidemic was particularly devastating…. ← ­ Approximately 5,000 deaths (many more in civilian relative to military population – why?) • The military population was highly mobile and they were probably exposed to YF earlier  and thus a bigger proportion of them was immune to YF. ← ­ Examine the story of a typical population pyramid… • the younger population would be more present than the older people, in a rather tapered  fashion ← ­ Examine Gibraltar’s population pyramid… • There was a skew in the age of 25­29 and up, it quickly point up which meant that the  people who were capable of working died in the epidemic, and thus they needed  immigrants to work and thus allowed a wave of immigration… ← ← The most important factor that marked the end of the YF epidemic of 1804? • The temperature! As the temperature dropped, mosquitoes were not present, but the  people did not think that it was the mosquitoes, they thought that the miasmas were gone  in the frost… so people were ‘Waiting for the Frost” in later plagues The Bubonic Plague  “The Black Death” ←  he Bacterium  • Yersinia pestis: isolated in 1894 (know for exam)! • DNA sequencing suggests: o Bacterium evolved over time (various gains/losses of DNA) BUT… o Only seemed to become lethal ~1500 years ago (previously a gastrointestinal bug) o Sequencing involved a team of 30 scientists: • Evidence suggests Yersinia pestis arose in Asia • Spread & likely present, e.g. in parts of Africa, for last 2000 years ← ←   Epidemiologic Settin s • Sylvatic (Wild) Plague • Urban (Domestic) Plague ← ←    ld Plague  • Enzootic Foci  o Surviving among those rodents resistant  to infection (i.e. can tolerate the plague  bacterium) • Flea vector, affects vertebrates (rodents) ← Resistant rodents: • Important ‘reservoirs’ of plague bacillus in animal populations • Voles (field Mice) • Deer Mouse ← ←  omestic Plague  • Infected fleas/rodents move between sylvatic and urban areas o “Importation of rodents” • Interact with commensal rodents (live alongside human populations) who interact with  domestic animals and humans • Human flea (Pulex irritans) can participate and serve as a vector for transmission • In absence of typical hosts, fleas search for alternatives & humans = opportunistic hosts • Aspects of human habitations (e.g. crowding) can facilitate flea vector movement o Fleas can’t fly, they can jump, so the closer we are together the better Lecture 9 24/01/2014 02:42:00 ← About the Upcoming Midterm: • Topic: everything Up to and including bubonic plague: both lectures and readings • Types of questions (all may not be used in a single exam) o Multiple choice o Fill in the blank o Mix and match o Short answer (true/false w/justification, short definition, other types of short  answer questions) o There will be NO essay question(s) o Final answer must be written in pen  ← ←  at­Borne Epidemics   • Account for most plague epidemics in human history • Of significance to human populations, Rattus rattus (the Black Rat, the Ship Rat, the Roof  Rat, the House Rat) • Found throughout the world as a human commensal, but… o Human commensal: living side by side with humans and prospers • Can also successfully live in sylvatic ecosystems (both domestic and wild, crossing  through ecosystems: makes control difficult) • Probably native to Asia, but established wild distribution ←  attus ratt s • History of adaptation of life in human communities • Occupies cities, villages, cultivated fields, associated with shipping; as well as in sylvatic  setting o Can proliferate on ship docks • Consumes and destroys food storages • Breeds all year; 3­5 litters/year; avg. 6­10 young in litter o Rodent populations can grow in size very quickly • Can carry diseases and spread through vectors and by its urine/feces Rat­Borne Epidemics (cont’d) • Historical and molecular analyses: plague entered North America ~1900s via the west  coast at port cities by rat­infested ships o Canada feared that the disease would enter from the west coast and set up strict  immigration policies and made quarantine at the west coast where people would  be striped of all their possessions for fumigation.  o They also setup inspection policies, giving more power to inspectors to go into  houses without the paperwork that they needed previously • Last known rat­borne epidemic in North America: Los Angeles (1924­1925) • Currently – in North America = sporadic outbreaks, contact with a variety of rodent  reservoirs (and their fleas) & incidental hosts ← ←  lague Etiology   •  ubonic Plagu  – after a bite from a disease infested flea, primary site of involvement =  lymph nodes o If left untreated, can enter the blood stream, then travel to lungs •  epticemic Plag e – bacillus travelling through the blood stream (organs) o Through breaks in skin and direct contact with plague (e.g. skinning)  o or, after lymph nodes infection as a second infection •  neumonic Plagu  – primary site of involvement = the lungs; inhaled (cough, difficulty  breathing, blood sputum)… ← Note: • Cats are quite susceptible to plague, and if they cough or sneeze, they can transmit the  disease • Cats increase the risk for peridomestic transmission to humans when permitted to roam  freely in areas where plague has been identified ← ←  ransmission   • In cases of bubonic plague, these are important fleas to consider… ← ←  leas, examples   • Xenopsylla cheopis o Black rats o Historically of great importance o Both males and females take blood meals: nidiculous (nest­inhabiting) parasites • Pulex irritans o Humans (and others, especially pigs & other farm animals) o Can be drawn into transmission of plague as disease moves into human  populations, can be the flea that plays an important role o Today – less common in the domestic environment • Oropsylla montana o Squirrels, prairie dogs  o Most important flea vector in US ← ←  he Fate of the Flea…   • Gage & Kosoy (2005: 514­515) • [Bacot & Martin, 1914] Found that after X. cheopis feeds on an infected rat, the ingested  plague bacteria multiply rapidly in the flea’s midgut and spine­filled proventriculus and  form noticeable colonies in just a few days. As these colonies grow and coalesce, they  eventually become large enough to occlude the proventriculus, effectively blocking the  movement of blood from the foregut to the midgut, causing the flea to starve. • Blocked and starving fleas repeatedly attempt to feed by using their pharyngeal muscles to  draw blood into the foregut, but causes distension of the esophagus but no movement of  blood past the proventricular block. Eventually the flea is forced to relax its pharyngeal  muscles, which results in Y. pestis­ contaminated blood being pushed from the distended  esophagus back into the feeding site, thereby causing infection of the vertebrate host.  ← ←  lague Symptoms   • Fever • Chills • Headache • Extreme exhaustion • Hemorrhaging under the skin (skin darkens with blood accumulation under it) o That’s why its called the “Black Death” as people experienced darker spots under  their skin • In cases of ‘bubonic plague’ – swollen and tender/painful lymph nodes (known as “bubo”) … o Where ever lymph nodes are located, the groin, also underarms and necks ← ←  ymph Vessels and Nodes   • Hundreds of lymph nodes throughout the body, but some sites of concentration present  (groin, under arms, neck) • Critical part of immune system • Lymph vessels carry foreign or unhealthy matter back to node for ‘processing’ • Lymph nodes enlarge as they attempt to destroy this matter  o Sometimes the bacterium sets itself up in the lymph nodes and begins to reproduce • Also: sites where lymphocytes are given the opportunity to ‘learn’ (recognize) this matter  & protect the body in the future ← ←  he Plague Through History   • While the plague certainly remains an important public health issue today, its impact in  historical times is believed to have been devastating…  ← ← Some Examples of Major Outbreaks • Justinian’s Constantinople Pandemic (540 – 590 A.D.) • Black Death Pandemic (1347 – 1361) o Occurred on a large scale and for a long time • Great Plague of London (1665) th th • Late 19 /early 20  century outbreaks of plague (China, India, North America) o Made possible by the connections through shipping • Overall, to date, killed some 200 million persons  ← ←  lack Death Pandemic   • Epidemic began 1200s – 1300s in Asia o Believed to be endemic previously • Moved, via trade routes (the Silk Route) o From Asia to Southern Europe (Sicily) in 1347 • Fleas traveled in furs (trimming on cloaks) & presence of commensal rodents • Estimated 44­45 million died, amounting to 1/3 of the population • In Europe: Feared as an Act of God (moral/religious aspect) ← ← A more clear­cut example: involving a painting, a saint, and the plague… ←  iracles of St. Francis Xav er • Born in Spain 1506 – died in 1552 • Did missionary work in India, China, and Japan • Beatified (public veneration/honour) then canonized (entered into sainthood) in 1622 • He became Goa’s Patron Saint (a state in India, a Portuguese colony 16  to 20  century) • The Painting and the analysis (Christine Boeckl, 1996): o Peter Paul Rubens commissioned in 1617; Xavier not yet canonized (but he was  beatified)  Peter Paul Rubes was the artist and was used to celebrate the time  He did not live through a plague epidemic o Meant to depict events that have taken place in his life (with some artistic license) o Some individuals/events specifically identified real things that happened, other  more symbolic….  A picture of a baby saved from a well, and a blind man healed, both  documented as real events o There is also a man that is shown in the very front of the picture, this is a possible  victim cured from bubonic plague…  It symbolized the claim that Xavier that he “stayed the plague” (helped the  population survive the plague)  There was typically a reclining posture that is given to plague victims in a  lot of art at the time  The sick man is also staying in a makeshift sick bed made of straw  Shows the man on the brink of death, since there were grave­diggers  around him, ready to work  There are also 3 women who were examining his armpit to check for  swollen lymph nodes  Ruben’s knowledge came secondhand (via artists who did live through  plague epidemics), but…  He was restricted because of changes in permitted imagery (i.e. censoring) …  Maybe knew what a bubo is, but wasn’t allowed to draw such  graphic pictures  As a result, paintings of individuals exposed/gesturing to underarm region  taken to symbolize plague/auxiliary bubos; especially if two or three  attendants present   Note, as well, overall prominence of the plague victim in the scene   The sick man and the related people at the front of the painting  At a symbolic level, plays on the link drawn by the Catholic Church  between the bubonic plague and sin of heresy   At the back of the picture, we can see pictures of Japanese  religions, which shows that this is an ethnocentric belief that the  catholic church believed that since they didn’t believe in God, they  would get punished with plague  In the context of the time, pestilence was believed to be caused by heresy,  only to be conquered by faith in the Church.  Over time, these ideas would be challenged by medical observations ← ← Aspects of Public Health and Medicine emerged… • The occurrence of Pest (Pestilence) House in Genoa, Italy: unlike generalized quarantine  of a town/city, involved the removal of those showing symptoms to the outskirts of the  city o People forcibly taken from their house and family and put in a foreign place to die o Problem is that people are put in the pest house as soon as they show symptoms,  but from a biological stand, a person could be asymptomatic before showing any  infection, but are still infectious. ← • Ways of treatment and analysis o Water casting (urinalysis now a days)  Where the physician would examine the urine of the patient (color,  cloudiness, taste, etc.…) o Cupping and bleeding  Based on Greek philosopher Galen’s writing on the four humors:  Blood, phlegm, yellow bile, black bile  Believed that disease was caused when there is an imbalance or excess in  these humors  Must achieved balance to regain health  Done by a hot cup, blood blister, cut blister, collect blood… or use leeches  to suck blood  • Treatment today… o Antibiotic therapy:  Antibacterial substance produced by one microbe which is antagonistic to  another  Drugs of choice = streptomycin or gentamycin  In nature, Yersinia pestis, the plague bacillus, does not survive well in  soil…  Observation was critical to Waksman and co­workers: 1952 Nobel Prize  for the discovery of Streptomycin (inspired by Alexander Fleming/  Penicillim notatum)  Waksman was in the US, Alexander Fleming was in England  Fleming worked in a very stuffy lab and liked to keep the windows open  which allowed mold to come and settle on the Petri dish and kill the plague  bacterium  Waksman and co­workers were inspired and had their interest in naturally  occurring agents that could kill the plague  They looked at the soil and isolated a bacterium Streptomyces griseus & its  secondary metabolites  Streptomycin is bacteriostatic (checks growth and prevents further  reproduction) or bacteriolytic (destroys) depending on the pathogen we are  looking at.  With antibiotic treatment, mortality falls form 60­100% untreated, to 0­ 15% ← ← Lecture 10 24/01/2014 02:42:00 ←  he Black Death Revisited   • How sure are we that was bubonic plague which killed so many in the Black Death (1347­ 1361) pandemic • New information is now challenging this common perception  ← ←  ncient DNA (aDNA)   • Gilbert et al. (2004) o Gilbert M Thomas P et al. (2004) Absence of Yersinia pestis – specific DNA in  human teeth from five European excavations of putative plague victims.  Microbiology 150: 341­354 • Always a challenge to evaluate physical (i.e. not textual) evidence of plague in past  populations… • Plague = an acute & fatal disease, does not leave osteological signs o Result = “osteological paradox” – e.g. misconception about what diseases were  important/significant • So… turn to the study of ancient DNA • Method – extract pathogen DNA from teeth (dental pulp cavities); as it is protected by the  enamel and have blood going through them, which could lead the pathogen to get to the  death • “Teeth provide a lasting contamination­free refuge where pathogen aDNA may survive.” • Remember: tooth is living tissue, with interconnecting blood supply • Further: o 2 independent research teams (comparative) o There was a lot of concern about contamination of the aDNA where modern DNA  would contaminate that ancient DNA. So they asked two different research teams  and compared results o They tested 5 archaeological sites (13  – 17  c): known/strongly suspected plague  victim burials – mass graves known as ‘plague pits’ (during epidemics, often at  former hospital sites) o Total 108 samples gathered – handling & analysis ‘best practice’ protocols  standardized in the year 2000 (e.g. dentin extraction) • Study result: o No evidence of Yersinia pestis DNA o  Question  “…why it was not possible to amplify Y. pestis­ specific DNA from  samples of plague victims??” ← • Challenges results of prior (pre­2000 standardization) work “that aDNA studies have  unequivocally proved Y. pestis to be the cause of the Black Death and subsequent  historical plagues.” • Instead: The etiology of one of the major pandemics of the last millennium remains  unproven by molecular techniques.” • BUT… there have been subsequent studies suggesting recovery of Y. pestis aDNA – so  the debate continues • Combine those finding with the work of Chris Duncan, Susan Scott, (and Robert Duncan) … o They had an Archival approach by looking at Historical Epidemiology: Infectivity,  Virulence, Pathogenicity, etc.… ← • C. Duncan and S. Scott (2005) o Duncan and Scott (2005) What cased the Black Death? Postgraduate Medical  Journal 81: 315­320 o  Al  Scott and Duncan (2004) Return of the Black Death: the World’s Greatest  Serial Killer. West Sussex: John Wiley & Sons • Question the significance placed in swollen lymph glands: th o “…for the whole of the 20  century [the view that the Black Death was caused by  bubonic plague], based solely on the appearance of one symptom, was universally  accepted without question.” ← ←  he Black Death: The Spread of Disease   • Originally touched down in Europe at a port in Sicily (1347) • By 1350s: scattered throughout most of Europe  o Moved very quickly in three years • Plague continued to resurface (e.g. regular epidemics in France), with notable rise in  frequency after 1550 (improved transportation, larger population) o It was believed that France brought in plague into England • Believed this long­term disease, including earlier pandemics and later Great Plague of  London, result of same pathogen ← ←  he Black Death: Preventing the Spread of Disease   • In their research, Duncan & Scott (2005) noted: o What did work: northern Italy adopted a 40­day quarantine period  England did not adopt quarantine until 1500s., and then only 30 days o What did not work: removal of those with symptoms to pest houses, isolation of  families/the sick in their homes  Likely because they were more infectious prior to appearance of symptoms ← ←  lack Death Revisited   • Breakthroughs in understanding plague came from Andre Yersin’s work (1894)… th th o The late 19 / early 20  century pandemic (China, India, North America) • Scott and Duncan (2005) argue: assumptions were made that this was the same disease  which had earlier affected the Old World (Justinian Plague, Black Death): and all because  of the bubo symptom • They also argue: Black Death is not due to bubonic plague, because… o Case mortality is a 100% (bubonic plague mortality is more variable) & seems to  be a case of contact transmission, NOT a vector borne disease (with the flea) o In going over these archival articles, They note a variety of unexpected symptoms,  such as bleeding from nose, vomiting blood, insatiable thirst; general necrosis of  internal organs o They also drew some regional comparisons, they noted that Iceland had plague  epidemics (15  century) persisted throughout winter (did not have a seasonable  existence)  Argue: Winter freeze should have limited the flea plague vector (generally,  in Northern Europe) and no rats are actually present on the island. So it is  hard to think of The Black Death as Bubonic Plague o There are also no Black Rat in rural England (how to explain rural outbreaks) o No Resistant rodents in Europe (e.g. deer mice and voles which are ‘maintainers’  in the U.S.) o Bubonic plague typically spreads slowly (e.g. black rat home range of 100 meters  & calls them “home bodies”):  Black Death covered expanse form Sicily to Arctic Circle in under 3 years o When they published in 2005, they did not find any rigorous aDNA evidence (e.g.  tooth studies) • Duncan & Scott (2005) offer this alternative:  o A disease lasts about 37­38 days from the moment of infection to death:  Effective for 40 day quarantine and ineffective for 30 day quarantine   Incubation period: 32 d  (bubonic plague 2­6 days)   Initially a latent period: 12 days (not inf ctious)   Infectious   period before symptoms: 20 ­22 days   Followed by period of symptoms (when they are sent to pest house):  last  5­6 days (actually less infectious)  Total infectious period: 25­28 days o Argue: this long infectious period (particularly when asymptomatic) was effective  in moving the disease in the days of “slow travel” o Come to the conclusion that this wasn’t bubonic plague, but rather it is a type of  Hemorrhagic plague – possible viral, symptoms similar to Ebola & Marburg (so  more specifically, a filovirus) ← ←  ut… More Recent Evidence…   • Confirms Yersinia pestis is actually involved in the Black Death (plague DNA fragments  in teeth at London plague cemetery) (2011) o Verena J. Schuenemann et al. (2011) Targeted Enrichment of Ancient Pathogens  Yielding the pPCP1 Plasmid of Yersinia pestis from Victims of the Black Death.  Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI: 10.1073/pnas.  1105107108 • Archaeological investigation confirms: rats were not likely involved (human­human  transmission) o Barney Sloane (2011) The Black Death in London Gloucestershire: The History  Press o If rats were to be involved, we should expect to find masses of dead rats near river  banks, but we didn’t o So it could be Pneumonic plague, through respiratory transmission (no need of rats  or fleas) but we do know that the bacterium is involved ← Lecture 11 24/01/2014 02:42:00 Leprosy & Syphilis (The “Stigmatizing” Plagues) • The Black Death that swept through Europe in the last half of the 14  century, killing one  third of the people, was more violent in its ravages • But it came and went quickly, like a great earthquake, followed by a series of aftershocks • Leprosy has tormented humans since the dawn of history ← ← Leprosy • Has been regarded as a contagious, mutilating, disfiguring, incurable, and geared  disease…yet… • Risk of transmission via casual contact is actually quite low (more on transmission  soon) • An estimated 90­95% of people are immune to leprosy; children are generally more  susceptible to infection than adults • Incubation period (infec first symptom) can range from 2­20 years ← ←  eprosy – Disease Process  • Early stages = observe light patches on the skin (with tingling or numbness) skin changes:  macules (flat and pigmented), plaques, nodules (localized or widely distributed) • Bacillus causes nerve damage – loss of sensory (e.g. pain) and motor (e.g. paralysis)  function • Insult  infection tissue inflammation and necrosis (ga loss of extremities • Blindness ← ←  mages of Leprosy  • Stigmatized with unclean/not to be touched • Cast out from society • Despised, shunned, separated  o Ex. “Begging for Alms” individuals with leprosy were forced to hold the bell, and  ring it whenever they are entering the city • There is evasion of duties in caring for the sick ← ←  eprosy   • Caused by Mycobacterium leprae (bacillus) o A rod shaped bacterium with a waxy coat (can survive out the human body and  can survive desiccation or dryness) o Waxy coat is probably why bacillus is slow growing (doubling time of 12­14 days) o Result: chronic disease • Bacillus prefers ‘cooler’ parts of the body: peripheral nerves of the hands and feet; upper  respiratory tract (nose); skin; anterior part of the eye (causes blindness) • ‘Normal’ core body temperature is about 37 C (98.6 F) – M. leprae favors ~ 30 C •  ndividual immune resistanc  may influence disease expression (2 types): o Paucibacillary (tuberculoid) leprosy (milder) (relatively few bacilli in skin and  nerve tissue) o Multibacillary (lepromatous) leprosy (more aggressive) (large number of bacilli) • Bacilli reproduce within macrophages and use these cells as vehicles to access blood  stream and spread throughout the body o Macrophages are phagocytes that can inactivate & kill bacteria, This ability due in  part to release of chemicals such as hydrogen peroxide o Marolia & Mahadevan (1988): lower H 2  2roduction in lepromatous cases • Bacilli can also reproduce in Schwann cells (specialized cells of the peripheral nerves, i.e.  peripheral to the brain and spinal cord) ← • Heavy bacterial load in the nasal mucosa • Inflammation and immune cell (e.g. macrophages) activity, as well as injury and  opportunistic infection… • Tissue damage is extensive (both soft tissue and bone die) Treatment • 1940s – use of dapsone (like sulfa drugs, synthetic antimicrobial agents) • These drugs actually emerged out of a long term understanding of dyes (generally) and… • Staining samples for microscopy (specifically): dyes are absorbed by bacteria… • Questioned: If living bacteria were exposed to these dyes in infected people – could there  be a therapeutic benefit? • Found: bacteria, but not people were affected by these dyes (‘selective toxicity’, which is  good); dapsone interferes with bacterium’s ability to reproduce (‘dead end’) • BUT…through selection… o Leprosy bacilli can become resistant to treatment, so….  Lecture 12 24/01/2014 02:42:00 ←  reatment   ← NEW STRATEGY (since 1982) • Multi­Drug Therapy (MDT) = Dapsone, Rifampin, Clofazimine Reduces the possibility of selecting for resistance genes in the pathogen • o Even if bacillus resistant to one drug, chances are it will be susceptible to one of  the other two – therefore it doesn’t survive to reproduce its resistance o There was a big money commitment, as there are more drugs • Monotherapy = considered unethical (concept also applied to treatment of other diseases,  such as tuberculosis) o If we use it, it would cause a stronger bacterium for next generation ← ←  ocial Conditions  • Leprosy is a complex disease exacerbated by: o Inability to maintain hygiene (what’s the most basic health measure we are  advised to follow?)  Hand washing o Generally, unsanitary conditions o Poor nutrition (malnourished, or under­nourished)  Leaves the immune system more vulnerable  o Overcrowding (confined living space) o Inability to access MDT (cost) o Social inequality and poverty (and underdevelopment) o These may be correlated with higher disease risk but transmission mode remains  debated  ← ←  eprosy Transmission   • Most widely believed to be direct transmission between cases and healthy individuals  (skin portal of exit/entry for M. leprae) (
More Less

Related notes for ANTH 2240

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit