17 июня 2020, 00:00

Снижение передачи SARS-CoV-2

Снижение передачи SARS-CoV-2

Источник: Медач

Автор: Kimberly A. Prather et al.

Опубликовано: 17 июня 2020, Медач

Перевод: Станислав Кирсанов(Медач)

Редакция: Sun Bird (Медач)

Маски и тестирование необходимы для борьбы с бессимптомным распространением инфекции в аэрозолях и каплях выдыхаемой влаги.

Респираторные инфекции развиваются в результате передачи вируса в каплях влаги (размер частиц от 5 до 10 мкм) и аэрозолях (размер частиц ≤ 5 мкм), выделяемых зараженными лицами во время дыхания, разговора, кашля и чихания. Традиционные меры по борьбе с заболеваниями дыхательной системы направлены на снижение передачи возбудителя зараженными при чихании и кашле. Однако распространение коронавирусной инфекции 2019 года (COVID-19), по-видимому, в значительной степени происходит аэрогенно — в аэрозолях, выдыхаемых бессимптомными носителями во время дыхания и речи [1–3].

Аэрозоли способны накапливаться, сохранять инфекционные свойства в воздухе помещений в течение нескольких часов и при вдохе легко проникать глубоко в легкие.

Для возобновления привычной жизни общества необходимо принятие мер по сокращению распространения аэрозолей, включая обеспечение повсеместного ношения масок и регулярного массового тестирования для выявления и изоляции бессимптомных носителей.

Люди выдыхают капли влаги размером от 0,1 до 1000 мкм. Конкурентное взаимодействие таких факторов, как размер капель, инерция, сила гравитации и испарение, определяет, насколько далеко частицы будут перемещаться в воздухе [4, 5]. Капли выдыхаемой влаги осаждаются под действием гравитации быстрее, чем испаряются, загрязняя поверхности и приводя к контактной передаче возбудителя. Аэрозоли, имея меньший размер (≤ 5 мкм), испаряются быстрее, чем оседают, и будучи взвешенными в воздухе, могут подвергаться воздействию воздушных потоков и переноситься на большие расстояния. Таким образом, существует два основных механизма передачи респираторного вируса: контактный (прямой или непрямой пути — контакт с человеком или контаминированными поверхностями, соответственно) и аспирационный.

Было показано, что размер выдыхаемых капель влияет не только на степень распространения и механизм передачи инфекции, но и на тяжесть заболевания. Например, вирус гриппа чаще всего содержится в аэрозолях размером < 1 мкм (субмикронных), что приводит к более тяжелому течению инфекции [4]. В случае SARS-CoV-2 возможно, что субмикронные частицы аэрозоля, содержащие вирус, проникают глубоко в легкие, достигая альвеол, где возбудитель, по-видимому, временно избегает иммунного ответа. Было показано, что репликация SARS-CoV-2 происходит в три раза быстрее, чем SARS-CoV-1. Благодаря этому возбудитель COVID-19 способен быстро распространяться на слизистую глотки, c поверхности которой он может быть удален еще до активации врожденного иммунного ответа и появления симптомов [6]. К моменту развития клинической картины пациент уже может передать вирус, не подозревая этого.

Определение лиц, инфицированных SARS-CoV-2, для сдерживания передачи возбудителя — задача более сложная, по сравнению с таковой для SARS-CoV-1 и других респираторных вирусов. Это обусловлено тем, что инфицированные выделяют вирус в течение нескольких дней, достигая пика «заразности» во время или еще до появления симптомов [2, 7]. Такие бессимптомные носители могут иметь критическое значение в усилении распространения SARS-CoV-2. В г. Ухань, Китай, было подсчитано, что недиагностированные случаи COVID-19, которые, предположительно, были бессимптомными, составляли до 79 % вирусных инфекций [3]. Поэтому регулярное массовое тестирование имеет важное значение для выявления и изоляции инфицированных бессимптомных лиц.

Было установлено, что во время вспышки SARS в 2003 году аэрогенная передача сыграла определенную роль [1, 4]. Однако многие страны еще не признали данный механизм передачи инфекции в качестве возможного для SARS-CoV-2 [1]. Недавние исследования показали, что SARS-CoV-2 может передаваться не только с каплями влаги, но и через аэрозоль. Исследование, проведенное в больницах г. Ухань, Китай, показало, что SARS-CoV-2 содержится в аэрозолях на расстоянии > 6 футов (~ 183 см, — прим. перевод.) от пациентов, при этом концентрация вируса повышается в более людных местах [8]. Определение средней вирусной нагрузки SARS-CoV-2 в мокроте показало, что за 1 минуту громкой речи может выделяться > 1000 аэрозольных частиц, содержащих вирионы [9]. Предполагается, что вирусная нагрузка супер-распространителей (превышающая среднюю 100-кратно) вызывает увеличение количества вирионов в каплях выдыхаемой влаги до 100 000 и более за 1 минуту разговора.

Рекомендации Центров по контролю и профилактике заболеваний США (ЦКЗ) по 6-футовому социальному дистанцированию и мытью рук для снижения распространения SARS-CoV-2 основаны на исследованиях капель выдыхаемой влаги, проведенных в 1930-х гг. Эти исследования показали, что крупные частицы (размером ~ 100 мкм), выделяемые при кашле и чихании, быстро подвергаются осаждению под действием гравитации [1]. Однако на момент проведения данных исследований не существовало технологии обнаружения субмикронных аэрозолей. Для сравнения, расчеты позволяют прогнозировать, что в неподвижном воздухе капля размером 100 мкм осядет на землю с высоты 8 футов (~ 244 см, — прим. перевод.) за 4,6 сек, тогда как для осаждения аэрозольной частицы размером 1 мкм потребуется 12,4 часа [4]. Современные измерения показывают, что при интенсивном кашле и чихании выбрасываются вперед более чем на 20 футов (~ 609 см, — прим. перевод.) не только крупные капли, но и могут выделяться тысячи мельчайших частиц, способных перемещаться еще дальше [1]. Появляется все больше свидетельств того, что соблюдения рекомендаций ЦКЗ в отношении 6-футового дистанцирования, вероятно, недостаточно во многих помещениях, где аэрозоли могут оставаться в воздухе в течение нескольких часов, накапливаться со временем и распространяться воздушными потоками дальше 6 футов [5, 10].

Вне помещений концентрацию, преодоленное расстояние и сохранение инфекционных свойств респираторных вирусов в аэрозолях буду определять многочисленные факторы. Капли и частицы, содержащие возбудителя, могут переноситься на большие дистанции часто возникающими ветрами и сквозняками. Бессимптомные носители, разговаривающие во время тренировки, могут выделять инфекционные аэрозоли, которые подхватываются воздушными потоками [10]. На открытом воздухе концентрация вирусов будет снижаться гораздо быстрее, однако было проведено мало исследований передачи SARS-CoV-2 вне помещений. Кроме того, SARS-CoV-2 может быть инактивирован ультрафиолетовым излучением солнечного света. Возбудитель, вероятно, чувствителен к температуре и относительной влажности окружающей среды, а также к присутствию атмосферных аэрозолей, имеющихся в сильно загрязненных областях. Вирусы могут прикрепляться к другим частицам, таким как пыль и поллютанты, которые способны изменить аэродинамические характеристики и увеличить дисперсию. Было показано, что люди, проживающие в районах с более высокими уровнями загрязнения воздуха, имеют более тяжелое течение COVID-19 [11]. Поскольку респираторные вирусы способны оставаться в воздухе в течение длительного периода до момента их аспирации потенциальным хозяином, необходимо проведение исследования факторов, со временем приводящих к потере инфекционных свойств возбудителя в различных условиях окружающей среды.

Учитывая, как мало известно о механизмах выделения и поведении капель выдыхаемой влаги в воздухе, трудно определить безопасное расстояние для социального дистанцирования. Если предположить, что вирионы SARS-CoV-2 содержатся в субмикронных аэрозолях, подобно вирусу гриппа, то хорошим сравнением является выдыхаемый сигаретный дым, также содержащий субмикронные частицы: вероятно, инфекционный аэрозоль будет двигаться и рассеиваться схожим образом. Расстояние от курильщика, на котором другой человек ощущает запах сигаретного дыма, соответствует расстоянию, на котором можно вдохнуть аэрозоль, содержащий возбудителя. В закрытом помещении с бессимптомными носителями концентрация инфекционного аэрозоля может увеличиваться со временем. В целом, вероятность заражения в помещении будет зависеть от общего количества вдыхаемого SARS-CoV-2. В конечном счете, частота проветривания, количество людей, продолжительность их нахождения в помещении и действия, влияющие на поток воздуха, будут модулировать пути передачи вируса и его экспозицию [10]. По этим причинам в помещении, даже на расстоянии 6 футов друг от друга, важно носить правильно подобранные маски. Воздушная передача возбудителя может частично объяснить высокие показатели вторичной передачи инфекции медицинскому персоналу, а также крупные вспышки заболевания в медицинских учреждениях. Минимальная инфицирующая доза SARS-CoV-2 неизвестна, но воздушная передача через аэрозоли была задокументирована и для других респираторных вирусов, включая корь, SARS-CoV-1 и ветряную оспу [4].

Аэрогенное распространение недиагностированных инфекций будет постоянно подрывать эффективность даже самых активных мер по выявлению и отслеживанию зараженных и обеспечению социального дистанцирования. После получения доказательств того, что воздушная передача бессимптомными носителями может быть ключевым фактором глобального распространения COVID-19, ЦКЗ рекомендовали повсеместное ношение масок. Они обеспечивают необходимый барьер, уменьшая содержание патогенных вирусов в выдыхаемом воздухе, особенно у бессимптомных носителей и больных с невыраженной клинической картиной (см. рис. 1) [12]. Материал хирургической маски снижает вероятность развития и тяжесть течения COVID-19 за счет существенного снижения концентрации вируса в воздухе [13]. Помимо этого, маски защищают незараженных лиц от аэрозолей, содержащих SARS-CoV-2 [12, 13]. В связи с этим особенно важно носить маски там, где есть условия для накопления вирусов в высоких концентрациях — в медицинских учреждениях, самолетах, ресторанах и других людных местах с пониженной интенсивностью проветривания. Недавно было обнаружено, что эффективность фильтрации аэрозолей правильно подобранными самодельными масками (имеющими различные плотность, количество слоев и материал изготовления) аналогична таковой для протестированных медицинских масок [14]. Таким образом, возможность повсеместного ношения масок более не ограничена их дефицитом.

Картинка
Оригинал

Рисунок 1

Согласно эпидемиологическим данным, страны, которые наиболее эффективно сократили распространение COVID-19 (включая Тайвань, Гонконг, Сингапур и Южную Корею), внедряли масочный режим. В борьбе с COVID-19 Тайвань (население 24 млн. человек, первый случай заболевания COVID-19 зарегистрирован 21 января 2020 г.) не вводил ограничений на передвижение населения во время пандемии, но сохранил низкий уровень заболеваемости — 441 заболевших и 7 смертей (по состоянию на 21 мая 2020 г.). В противоположность этому, штат Нью-Йорк (население ~ 20 млн. человек, первый случай заболевания был зарегистрирован 1 марта 2020 г.) имел большее число случаев заболевания и смертей (353 000 и 24 000, соответственно). Быстро приступив к осуществлению плана эпидемического реагирования, созданного после вспышки SARS, тайваньское правительство приняло ряд упреждающих мер (включая создание в январе Центрального эпидемического командного центра, использование технологий для обнаружения и отслеживания инфицированных пациентов и их близких контактов и, вероятно, самое главное — обращение с требованием носить маски в общественных местах), которые успешно предотвратили распространение SARS-CoV-2. Правительство обеспечило доступность медицинских масок, путем увеличения производства и наложения запрета на экспорт, а также благодаря внедрению системы, которая давала каждому гражданину возможность приобрести маски по разумным ценам. В других странах наблюдается повсеместная нехватка масок, в результате чего большинство жителей не имеют к ним доступа [15]. Эта поразительная разница в доступности и широкой распространенности ношения масок, вероятно, повлияла на малое число случаев заболевания COVID-19.

Аэрозольная передача вирусов должна быть признана ключевым фактором, приводящим к распространению респираторных инфекционных заболеваний. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что SARS-CoV-2 незаметно распространяется в аэрозолях, выдыхаемых «заразными» бессимптомными носителями. Из-за меньшего размера аэрозоли могут привести к более тяжелому течению COVID-19, поскольку содержащие вирус частицы проникают более глубоко в легкие [10]. Крайне важно, чтобы были введены меры, направленные на уменьшение распространения аэрозолей. Для влияния на широкий круг факторов, которые приводят к выделению и аэрогенной передаче респираторных вирусов (минимальный титр вируса, необходимый для развития COVID-19; вирусная нагрузка, зависимая от размера капель выдыхаемой влаги до, во время и после заражения; жизнеспособность вируса в помещении и на открытом воздухе; механизмы передачи; концентрация патогена в воздухе; паттерны движения воздуха в пространстве) необходим мультидисциплинарный подход. Помимо этого, необходимо дополнительное изучение эффективности фильтрации масок различных типов. COVID-19 стал толчком к проведению исследований, которые уже привели к лучшему пониманию важности воздушной передачи респираторных заболеваний.



Пусть больше людей узнает о проектеПоделитесь с друзьями и коллегами. Вместе победим! 💪