Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Воздушный путь вируса становится основным / Маски станут главной защитой/ News from Science

Воздушный путь вируса становится основным / Маски станут главной защитой/ News from Science

Воздушный путь вируса становится основным / Маски станут главной защитой/ News from Science

Kimberly A. Prather, Chia C. Wang, Robert T. Schooley

Science  27 мая 2020 года

Коллектив авторов из США, Тайваня и Китая выступил со статьей о том, что основным способом передачи и распростарнения инфекции является аэрозоль, взвешенная в воздухе, которая может оставаться там до много часов спустя после ухода зараженного человека даже без симптомов заболевания.

Основная доля распространения коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19), по-видимому, проходится на воздушную передачу аэрозолей, производимых бессимптомными людьми при дыхании и речи. Путь вируса примерно такой же, как и у сигаретного дыма; если хотите знать, где сейчас вирус, представьте, что кто-то курит – куда доходит сигаретный дым, туда же может проникнуть и вирус.

Респираторные инфекции возникают при передаче вирусосодержащих капель (> 5–10 мкм) и аэрозолей (≤5 мкм), выделяемых инфицированными людьми во время дыхания, речи, кашля и чихания. Традиционные меры борьбы с респираторными заболеваниями предназначены для уменьшения передачи капель, образующихся при чихании и кашле инфицированных людей. Тем не менее, значительная доля распространения коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19), по-видимому, происходит при воздушной передаче аэрозолей, производимых бессимптомными людьми во время дыхания и речи (1 — 3).). Аэрозоли могут накапливаться, оставаться инфекционными в воздухе помещения в течение нескольких часов и легко вдыхаться глубоко в легкие. Для возобновления жизни общества должны быть реализованы меры, предназначенные для уменьшения распространения аэрозоля, в том числе универсальное маскирование и регулярные, широко распространенные тесты для выявления и изоляции инфицированных бессимптомных лиц.

Люди производят дыхательные капли размером от 0,1 до 1000 мкм. Конкуренция между размером капель, инерцией, силой тяжести и испарением определяет, как далеко будут распространяться капли и аэрозоли в воздухе (4, 5). Дыхательные капли будут подвергаться гравитационному оседанию быстрее, чем они испаряются, загрязняя поверхности и приводя к контакту. Аэрозоли меньшего размера (≤5 мкм) будут испаряться быстрее, чем они могут осесть, плавучие и, следовательно, могут подвергаться воздействию воздушных потоков, которые могут переносить их на большие расстояния. Таким образом, существует два основных пути передачи респираторных вирусов: контакт (прямой или косвенный между людьми и с загрязненными поверхностями) и вдыхание в воздухе.

Показано, что размер капель дыхательных путей влияет не только на степень рассеивания и способ передачи, но и на тяжесть заболевания. Например, вирус гриппа чаще содержится в аэрозолях с размерами менее 1 мкм (субмикрон), что приводит к более тяжелой инфекции (4). В случае тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2) возможно, что субмикронные вирусосодержащие аэрозоли переносятся глубоко в альвеолярную область легких, где иммунные реакции, по-видимому, временно обходятся. Было показано, что SARS-CoV-2 реплицируется в три раза быстрее, чем SARS-CoV-1, и, таким образом, может быстро распространяться в глотку, из которой он может выделяться, прежде чем активируется врожденный иммунный ответ и появляются симптомы (6). К тому времени, когда симптомы появляются, пациент передал вирус, не зная.

Выявление инфицированных лиц для сдерживания передачи SARS-CoV-2 является более сложной задачей по сравнению с SARS и другими респираторными вирусами, поскольку инфицированные люди могут быть очень заразными в течение нескольких дней, достигая пика или до появления симптомов (2, 7). Эти «бесшумные устройства» могут стать критически важными факторами расширения распространения SARS-CoV-2. В Ухане, Китай, было подсчитано, что не диагностированные случаи инфекции COVID-19, которые были предположительно бессимптомными, были причиной до 79% вирусных инфекций (3). Следовательно, регулярное широкое тестирование необходимо для выявления и изоляции инфицированных бессимптомных лиц.

 

Маски уменьшают воздушную передачу.

Инфекционные аэрозольные частицы могут выделяться во время дыхания и речи у бессимптомных инфицированных людей. Отсутствие маскировки максимизирует экспозицию, тогда как универсальное маскирование приводит к наименьшей экспозиции

Было определено, что воздушная передача играет роль во время вспышки атипичной пневмонии в 2003 году (1, 4). Однако многие страны еще не признали воздушную передачу как возможный путь для SARS-CoV-2 (1). Недавние исследования показали, что в дополнение к каплям SARS-CoV-2 может также передаваться через аэрозоли. Исследование, проведенное в больницах в Ухане, Китай, выявило SARS-CoV-2 в аэрозолях на расстоянии более 1,8 метраот пациентов с более высокими концентрациями, обнаруженными в более людных районах (8). Оценки, использующие среднюю вирусную нагрузку мокроты для SARS-CoV-2, показывают, что 1 минута громкой речи может генерировать> 1000 вирионсодержащих аэрозолей (9). Предполагая, что вирусные титры для зараженных суперэмиттеров (вирусная нагрузка в 100 раз выше, чем в среднем), дают увеличение до 100 000 вирионов в испускаемых каплях за минуту разговора.

Рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для социального дистанцирования 1,8 метра и мытья рук для уменьшения распространения SARS-CoV-2 основаны на исследованиях дыхательных капель, проведенных в 1930-х годах. Эти исследования показали, что крупные капли размером ~ 100 мкм, образующиеся при кашле и чихании, быстро падали под влиянием земного притяжения (1). Однако,  в те годы, когда эти исследования проводились, технологии для обнаружения субмикронных аэрозолей не существовало. Для сравнения, расчеты предсказывают, что в неподвижном воздухе капля размером 100 мкм оседает на землю с высоты 2,4 метров за 4,6 с, тогда как у аэрозольной частицы размером 1 мкм это займет в 10000 раз больше времени – почти 12,4 часа (4). Измерения показывают, что интенсивный кашель и чихание, распространяющие крупные капли на дистанцию более 6 метров, теряя влагу могут разделиться на тысячи частиц, которые в виде аэрозоля могут распространяться еще дальше (1).

Появляется все больше свидетельств SARS-CoV-2, что 1,8-метровая дистанция (6 футов),  рекомендованная ВОЗ, вероятно, недостаточна, так как есть много возможностей для того, чтобы аэрозоли могли часами оставаться в воздухе, а также накапливаться с течением времени и при этом следовать за воздушным потоком на расстояниях более 1,8 метра (5, 10).

Многочисленные факторы и условия окружающей среды будут определять концентрацию и пройденное расстояние, а также то, могут ли респираторные вирусы оставаться заразными в аэрозолях. Кроме того часто случаются бризы и ветры, которые могут переносить инфекционные капли и аэрозоли на большие расстояния.

Существуют и бессимптомные люди, которые говорят или интенсивно дышат во время тренировки и могут при этом выделять инфекционные аэрозоли, которые встраиваются в воздушные потоки (10).  Большие вирусные концентрации могут растворятся в больших объемах, однако было проведено слишком мало исследований по передаче SARS-CoV-2 на открытом воздухе. Кроме того, SARS-CoV-2 может быть инактивирован ультрафиолетовым излучением солнечного света, и он, вероятно, чувствителен к температуре окружающей среды и относительной влажности, а также к присутствию атмосферных аэрозолей, которые возникают в сильно загрязненных районах. Дело в том, что вирусы могут прикрепляться к другим частицам, таким как пыль и загрязнения, которые имеют высокие аэродинамические характеристики и тем самым увеличивать зону распространения вируса.  Было показано, что люди, живущие в районах с более высокими уровнями загрязнения воздуха, имеют более высокую степень тяжести протекания COVID-19 (11). Поскольку респираторные вирусы могут оставаться в воздухе в течение длительных периодов, прежде чем они будут вдыхаться потенциальным хозяином, необходимы исследования, чтобы охарактеризовать факторы, приводящие к потере инфекционности с течением времени в различных наружных средах в различных условиях.

Учитывая то, как мало известно о производстве и воздушном поведении инфекционных респираторных капель, трудно определить безопасное расстояние для социального дистанцирования. Предполагая, что вирионы SARS-CoV-2 содержатся в субмикронных аэрозолях, как в случае вируса гриппа, хорошее сравнение — выдыхаемый сигаретный дым, который также содержит субмикронные частицы, вероятно, будет визуализировать возможности распространения, так как переносится сопоставимым потоками и следует схожим схемам разбавления. Расстояние от курильщика, на котором человек чувствует запах сигаретного дыма, указывает на расстояние в тех местах, где можно вдохнуть инфекционные аэрозоли. При этом в закрытом помещении, где находятся бессимптомные носители вируса, концентрации инфекционных аэрозолей со временем будут увеличиваться. В целом, вероятность заражения в помещении будет зависеть от общего количества вдыхаемого SARS-CoV-2 и в конечном итоге, будет зависеть от качества вентиляции и количества людей-источников вируса  (10).

Оказывается важным носить правильно подогнанные маски в помещении, даже находясь на расстоянии 1,8 метра друг от друга. Передача по воздуху может частично объяснять высокие показатели вторичной передачи медицинскому персоналу, а также крупные вспышки в медицинских учреждениях. Минимальная доза SARS-CoV-2, которая приводит к инфекции, неизвестна, но воздушно-капельная передача через аэрозоли была задокументирована для других респираторных вирусов, включая корь, SARS и ветряную оспу (4).

Распространение по воздуху от не диагностированных инфекций будет постоянно подрывать эффективность даже самых активных программ тестирования, отслеживания и социального дистанцирования. После того как выяснилось, что воздушно-капельная передача бессимптомных людей может быть ключевым фактором глобального распространения COVID-19, ВОЗ рекомендовала универсальное использование масок для лица. Маски создают критический барьер, снижая количество инфекционных вирусов в выдыхаемом воздухе, особенно у людей без симптомов и с легкими симптомами (12) (см. Рисунок).  Материал хирургической маски снижает вероятность и тяжесть COVID-19 за счет значительного снижения концентрации вирусных частиц в воздухе и глубины их проникновения в легкие (13). Маски также защищают неинфицированных людей от аэрозолей SARS-CoV-2 (12, 13). Таким образом, особенно важно носить маски в местах с условиями, в которых может накапливаться высокая концентрация вирусов, таких как медицинские учреждения, самолеты, рестораны и другие людные места с ограниченной вентиляцией. Эффективность аэрозольной фильтрации при подборе толщины и числа слоев различных материалов, используемых в правильно подобранных самодельных масках, недавно была признана аналогичной эффективности сертифицированных медицинских масок, которые были протестированы (14). Таким образом, возможность универсальной рекомендации по ношению масок больше не сдерживается их недостатками.

По эпидемиологическим данным, страны, которые наиболее эффективно сократили распространение COVID-19, внедрили всеобщий масочный режим, включая Тайвань, Гонконг, Сингапур и Южную Корею. В битве против COVID-19 Тайвань (население 24 млн. Человек, первый случай COVID-19 21 января 2020 года) не осуществлял локализацию во время пандемии, но сохранял низкую частоту — 441 случай и 7 смертей (по состоянию на 21 мая 2020 года), В отличие от этого, в штате Нью-Йорк (население ~ 20 миллионов, первый случай COVID на 1 марта 2020 года), было больше случаев (353 000) и смертельных случаев (24 000). Быстро активизировав свой план реагирования на эпидемию, который был разработан после вспышки атипичной пневмонии, правительство Тайваня приняло ряд активных мер, которые успешно предотвратили распространение SARS-CoV-2, включая создание центрального командного центра по эпидемии в январе, использование технологий для выявления и отслеживания инфицированных пациентов и их близких контактов, и, возможно, самое важное, требование людей носить маски в общественных местах. Правительство также обеспечило доступность медицинских масок, запретив производителям масок экспортировать их в другие страны и внедрив систему, гарантирующую, что каждый гражданин может приобрести маски по разумным ценам, а также увеличив производство масок. В ряде стран наблюдается массовая нехватка масок, в результате чего большинство жителей не имеют доступа к какой-либо медицинской маске (15). Поразительное различие в доступности и широком распространении масок для ношения, вероятно, повлияло на небольшое количество случаев COVID-19  на Тайване по сравнению с другими странами.

Аэрозольная передача вирусов должна быть признана ключевым фактором, приводящим к распространению инфекционных заболеваний дыхательных путей. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что SARS-CoV-2 тихо распространяется в виде аэрозолей, выдыхаемых высокозаразными инфицированными людьми, без каких-либо симптомов. Из-за их меньшего размера аэрозоли могут привести к более высокой тяжести  COVID-19, потому что вирусосодержащие аэрозоли проникают глубже в легкие (10). Крайне важно, чтобы были введены меры контроля для уменьшения распространения аэрозоля. Необходим междисциплинарный подход для решения широкого круга факторов, которые приводят к производству и воздушной передаче респираторных вирусов, включая минимальный титр вируса, необходимый для возникновения COVID-19; вирусная нагрузка, выделяемая как функция размера капель до, во время и после заражения; жизнеспособность вируса в помещении и на улице; механизмы передачи; концентрации в воздухе; и пространственные модели. Также необходимы дополнительные исследования эффективности фильтрации различных типов масок. COVID-19 вдохновил исследования, которые уже приводят к лучшему пониманию важности воздушной передачи респираторных заболеваний.

Маски и тестирование на вирус – необходимые составляющие для борьбы с бессимптомным распространением аэрозолей и капель

References and Notes:

  1. The search for a COVID-19 animal model Seema S. Lakdawala et al., Science, 2020
  2. Susceptibility of ferrets, cats, dogs, and other domesticated animals to SARS–coronavirus 2 Jianzhong Shi et al., Science, 2020
  3. Combination prevention for COVID-19 Myron S. Cohen et al., Science, 2020
  4. New coronavirus outbreak: Framing questions for pandemic prevention Scott P. Layne et al., Sci Transl Med, 2020
  5. Modeling infectious disease dynamics Sarah Cobey, Science, 2020
  6. What aerosol physics tells us about airborne pathogen transmission Yannis Drossinos et al., Aerosol Science and Technology, 2020
  1. Influenza virus RNA recovered from droplets and droplet nuclei emitted by adults in an acute care setting Lily Yip et al., Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2019
  2. Emergence of Novel Coronavirus and COVID-19: whether to stay or die out? Asim Biswas et al., Critical Reviews in Microbiology, 2020
  3. Development of Remdesivir Repositioning as a Nucleotide Analog Against COVID-19 RNA Dependent RNA Polymerase Mohammad Mahdi Nejadi Babadaei et al., Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 2020

10.  How ophthalmologists should understand and respond to the current epidemic of novel coronavirus pneumonia Zhijie Li, Chinese Journal of Experimental Ophthalmology, 2020

Продолжение чтения — здесь: Вирус захватил господство в воздухе / Сколько экологических битв мы проиграли и еще проиграем? /Нужен международный научный проект изучения воздушной среды

COVID-19воздушный аэрозоль 

29.05.2020, 601 просмотр.


Нравится

SKOLKOVO
02.07.2020 15:38:55

Обнаружено более 100 штаммов коронавируса. Это ставит под вопрос создание вакцины.

Ученые и медики каждый день делают множество открытий по поводу коронавируса и пандемии. Многие из них не заслуживают внимания широкой общественности. Мы же, рассказываем о самых интересных. Тех, что касаются каждого из нас.

COVID19, исследования, ученые

29.06.2020 14:31:36

У коронавируса найдены черты поведения раковых клеток.

Ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско выяснили, что вирус SARS-CoV-2, который вызывает заболевание COVID-19, для заражения организма использует похожие на щупальца отростки, что позволяет инфекции быстро распространяться.

COVID19, клетки, вирус

28.06.2020 13:16:30

Использование УФ-излучения в помещениях может помочь остановить распространение коронавирусной инфекции

Преимущество дальнего ультрафиолетового света (с длиной волны 222 нм) в том, что он способен прицельно убивать многие вирусы, не повреждая при этом живые клетки организма. Эффективность дальнего УФ уже была продемонстрирована в борьбе с вирусом гриппа

использование, исследовали, ученые

26.06.2020 16:02:04

Обработка магнитным полем улучшает антикоагулянтные свойства препарата

Сотрудники Самарского национального исследовательского университета имени Сергея Королева обнаружили, что воздействие импульсного магнитного поля увеличивает эффект препарата пентоксифиллина, который рядом ученых рассматривается в качестве лекарства для предотвращения опасных осложнений коронавирусной инфекции, сообщила пресс-служба вуза.

обработка, обнаружили, ученые

23.06.2020 15:20:40

Фамотидин +ксарелто = ИВЛ не нужен!

В Киришской районной больнице в отделении интенсивной терапии 100 коек. Их занимают тяжелые и средне-тяжелые пациенты с вирусной пневмонией. Болезнь развивается непредсказуемо, и ежедневно 5-6 из них становятся претендентами на перевод в реанимацию. Однако за последнюю неделю на ИВЛ не перевели ни одного человека.

ИВЛ, обнаружили, улучшение

21.06.2020 01:50:16

Как заблокировать распространение SARS-CoV-2 без вакцины и лекарств

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего представили весьма элегантный способ борьбы с коронавирусной инфекцией. Вместо прямой атаки на патоген ученые разработали наноспонжи для обмана SARS-CoV-2. Вирус распознает наноспонжи как клетку и соединяется с ними.

COVID19, исследования, ученые

20.06.2020 01:42:24

Путь пандемии - тесные сообщества/Что мы знаем о пандемии

Большинство искр от бенгальского огня безопасны, но некоторые легко могут стать причиной пожара — с распространителями коронавируса, кажется, похожая история

пандемия, сообщество, COVID19

RSS
Архив "#ПроЗдоровье"
Подписка на RSS
Реклама: