Несмотря на то, что новая коронавирусная инфекция активно распространяется среди людей уже на протяжении почти двух месяцев, мы до сих пор многого о ней не знаем. Один из важных, не прояснённых моментов связан с тем, способны ли частицы вируса SARS-CoV-2 надолго оставаться в воздухе в виде аэрозоля и впоследствии сохранять способность к заражению при вдыхании. От ответа на этот вопрос зависит понимание динамики распространения инфекции и принятие адекватных мер по противодействию. В этой статье предлагаю рассмотреть данные полученные исследователями в этом направлении по состоянию на 16 марта 2020.

Содержание

• Аэробиология. Ликбез
• Воздушный или капельный, какая разница и почему это должно кого-то волновать
• Что известно в отношении SARS-CoV-2
• Обсуждение
• Цитируемые работы

Аэробиология. Ликбез

Существующая классификация передачи возбудителей инфекционных заболеваний по воздуху выделяет два основных класса: воздушно-капельный и воздушно-пылевой путь, или в английской версии — «droplet» и «airborne» соответственно. Предлагаю следовать более интуитивной английской терминологии и в рамках этой статьи использовать наименования — капельный и воздушный путь соответственно. Всемирная организация здравоохранения определяет воздушные инфекции, как способные распространяться по воздуху с аэрозолями содержащими капли менее 5 микрометров в диаметре, а те заболевания, которые передаются только каплями большего размера — считаются капельными [1][2 стр. 44].

1 микрометр — 1 µm, это одна тысячная часть миллиметра

Считается, что частицы более 5 микрометров, распылившись, например, в результате чихания, не способны надолго задерживаться в воздухе и вскоре оседают под действием силы тяжести. Капли менее 5 микрометров, напротив, могут долгое время находиться в воздухе, в виде аэрозоля и передвигаться вместе с воздушными потоками. Помимо размера частиц на способность инфекций передаваться по воздуху влияет еще множество факторов, от молекулярной структуры, температуры и влажности, до количества солнечного ультрафиолета и скорости ветра. Изучением всех тонкостей распространения микроорганизмов по воздуху занимается специальный раздел биологии – Аэробиология [3].

На данный момент в отношении многих патогенов признано, что они способны передаваться воздушным способом, например, бактериальные патогены: коклюш, стафилококк, и туберкулез, и вирусы такие, как: вирус гриппа, ветряная оспа, краснуха, а также предшественник коронавируса — SARS-CoV [4] [5 стр. 117].


Таблица некоторых распространенных возбудителей, передающихся воздушным путем. Источник [4, таблица 2]

Воздушный или капельный, какая разница и почему это должно кого-то волновать?

От типа распространения инфекции, зависят необходимые меры предосторожности и профилактики.

Сейчас официальная версия ВОЗ и Центра по контролю и профилактике заболеваний США классифицирует новый коронавирус, как передающийся капельным путем (droplet infection), то есть вместе с частицами более 5 микрометров. [6][7]

Размер микрокапель, выходящих из дыхательных путей человека, колеблется в диапазоне от <5 до 500 микрометров в диаметре и зависит в первую очередь от дыхательной активности, так при обычном спокойном дыхании образуются самые маленькие частицы и гораздо большего размера во время кашля и чихания.[4, таблица 3]
Если инфекция распространяется по воздуху только капельным путем, то, как правило, выход капель содержащих её возбудители происходит во время чихания или кашля, такие капли будут осаждаться на землю в течении короткого времени и в радиусе нескольких метров. В этом случае достаточно не находиться слишком близко к зараженному в момент, когда он кашляет или чихает и избегать контакта с вылетающими частицами, также эффективным может быть ношение зараженными медицинских масок, которые вполне способны задерживать крупные частицы.

Если инфекция способна распространяться по воздуху в виде аэрозоля, состоящего из капель менее 5 микрометров, которые выходят из дыхательных путей постоянно, при обычном выдыхании и способны находиться долгое время во взвешенном состоянии, тогда ситуация осложняется и необходимы дополнительные более серьезные меры. В этом случае передача инфекции возможна при нахождении с зараженным в одном помещении, или даже при вдыхании воздуха, проходящего по единой системе вентиляции.

Для наглядности приведу видео, в котором исследователи продемонстрировали, используя Шлирен-метод визуализации [9] распространение воздушных потоков во время различных видов дыхательной активности таких, как: разговор между людьми, спокойное дыхание, смех, кашель и чихание с использованием платка, хирургической маски и маски N95 Источник [9].

Что известно в отношении SARS-CoV-2?

3 марта были опубликованы результаты заборов воздуха из палат 3-х пациентов находящихся на стационаре в очаге вспышки SARS-CoV-2 в Сингапуре, сообщается, что хотя вирус был найден в смывах с поверхностей сантехники и мебели, но в заборах воздуха не было обнаружено аэрозольных частиц вируса, хотя они и были найдены на деталях вентиляции. [10]

10 марта был опубликован препринт работы, с результатами анализов 35 проб воздуха из трех локаций: больницы Renmin университета Ухань, из развернутой полевой больницы Fangcang и из общественной зоны (PUA) также в Ухане. Сообщается что в двух случаях, аэрозольных частиц вируса обнаружено не было либо были лишь незначительные концентрации. Но образцы из отделения реанимации и пробы воздуха в туалете больницы Fangcang дали положительный результат [11].

Важно отметить, что исследования, приведенные выше искали только генетическую сигнатуру вируса, то есть следы РНК. Чтобы понять сохранил ли вирус из воздуха способность инфицировать клетки, необходимо подсевать собранный вирусный материал в клеточную культуру и исследовать результаты. Препринт такого исследования был опубликован уже 13 марта 2020, и результаты были еще более тревожными. В материале, вышедшем при поддержке Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) и Национального института здоровья (NIH), сообщаются предварительные данные о стабильности частиц нового SARS-CoV-2 в аэрозолях и на различных поверхностях, в сравнении с наиболее близким к нему SARS-CoV-1 [12].

Препринт означает, что данные еще предстоит проверить экспертам, но пока результаты выглядят не слишком утешительно. А именно, было показано что: SARS-CoV-2 оставался жизнеспособным в аэрозолях на протяжении 3-х часов, со снижением инфекционного титра с 10^3,5 до 10^2,7 TCID50/L. Также было показано, что наибольшее время жизнеспособности у коронавируса наблюдалось на пластиковых поверхностях – до 48 часов.


Сравнения меры титра TCID50 (вертикальная ось) коронавирусов 2019-nCoV и SARS-CoV-1 в аэрозолях и на различных типах поверхностей. По горизонтали отложено время в часах
[13].

Примечание: TCID50 – это мера вирусного титра, в России используется аббревиатура ЦПД50, если коротко, то если мы говорим, что вирусный титр составляет 10^2,7 TCID50/L – это значит, что в одном литре объема содержится 10^2,7?500 доз вируса, способных вызвать цитопатический эффект (вирусное поражение клеток) в 50% пробирок с клеточной культурой. [14][15]

Обсуждение

Понимание того как распространяется вирус, крайне важно для разработки эффективных мер предосторожности и профилактики вирусной инфекции. Пока данных о том способен ли коронавирус распространяться по воздуху в виде аэрозоля от одного человека к другому, слишком мало, те исследования, что есть на данный момент, требуют экспертной проверки. Но следует учитывать вероятность того, что эти данные подтвердятся и по возможности сокращать свои риски.