Президент РФ предложил регионам разработать меры постепенного выхода из режима самоизоляции. Не так давно карантинные ограничения начали снимать в различных штатах США. Схожие ситуации порождают схожие вопросы и проблемы. Сохранится ли опасность заражения после снятия ограничений? Насколько безопасно сейчас ходить в офис, в магазин, посещать ресторан, пользоваться общественным транспортом, говорить с кем-то на улице? Представляем вашему вниманию перевод статьи американского биолога Эрина Бромейджа (Erin Bromage), в которой он подробно, с примерами, эти проблемы рассматривает и на эти вопросы отвечает.
* * *
Похоже, что многие люди вздыхают с облегчением, но я не знаю почему. Эпидемическая кривая имеет относительно предсказуемый подъём, и как только она достигает пика, можно спрогнозировать и спуск. Мы располагаем надёжными данными о вспышках в Китае и Италии, которые показывают, как число смертей медленно снижается, но смертность сохраняется в течение нескольких месяцев. Если пик пришёлся на 70 тысяч смертей, то возможно, что в течение следующих шести недель, пока кривая будет снижаться, мы потеряем ещё 70 000 человек. И это при условии карантина.
По мере открытия штатов вирус получит больше топлива, а значит прогнозы потеряют актуальность. Я понимаю почему есть желание перезапустить экономику, но, как я уже говорил ранее, если не решить вопрос с биологией, экономика не восстановится.
Лишь немногие штаты демонстрируют устойчивое снижение числа новых инфекций. Действительно, по состоянию на 3 мая в большинстве число больных растёт, но они снимают карантин. Приведу простой пример тенденции в США: если исключить данные по Нью-Йорку и посмотреть на оставшуюся часть США, окажется, что число новых случаев в день увеличивается. Итого: единственная причина, по которой график общего числа новых случаев в США сейчас выглядит как будто ровным, заключается в том, что эпидемия в Нью-Йорке была очень масштабной, но теперь она под контролем.
Таким образом, на большей части территории США мы добавим масла в вирусный огонь, сняв ограничения. Это произойдёт независимо от меня, поэтому цель моего поста — помочь вам избежать чрезмерных рисков.
Где люди заболевают?
Мы знаем, что большинство людей заражаются у себя дома. Члены домохозяйств заражаются вирусом в обществе и приносят его домой, где постоянный контакт между членами домохозяйства приводит к инфицированию.
Но как люди заражаются в обществе? Я регулярно слышу, как люди беспокоятся о продуктовых магазинах, велосипедных прогулках, безответственных бегунах без масок… Это поводы для беспокойства? На самом деле — нет. Давайте, я объясню.
Для того, чтобы заразиться, вам необходимо получить инфекционную дозу вируса. На основании исследований инфекционных доз с MERS и SARS некоторые считают, что для инфицирования требуется всего 1000 вирусных частиц SARS-CoV-2. Заметьте, что это всё ещё необходимо определить экспериментально, но можно использовать это число для демонстрации того, как может произойти заражение. Можно заразиться, один раз вдохнув 1000 вирусных частиц или лишь раз потерев глаза, или вдохнув 10 раз по 100 вирусных частиц, или 100 раз вдохнув по 10. Каждая из этих ситуаций может привести к заражению.
Сколько вируса попадает в окружающую среду?
Уборные: в уборных довольно много поверхностей, которых часто касаются люди — дверные ручки, смесители, входные двери. Таким образом, риск передачи вируса через поверхности в этой среде может быть высоким. До сих пор неизвестно, выделяется ли фекально вирус или только его «обломки», но известно, что смывание унитаза приводит к аэрозолированию многих капель. Будьте особенно осторожны в общественных туалетах (и с поверхностями, и с воздухом), пока не появится больше данных.
Кашель: когда человек кашляет один раз, он выделяет около 3000 капель, и капли распространяются со скоростью 50 миль в час (80,5 км/ч). Большинство капель большие и быстро оседают (под действием силы тяжести), но многие остаются в воздухе и могут пересечь комнату за пару секунд.
Чихание: когда человек чихает один раз, он выделяет около 30 000 капель, при этом капли движутся со скоростью до 200 миль в час (322 км/ч). Большинство капель маленькие и распространяются на большие расстояния (через всю комнату — с лёгкостью).
Если человек заражён, капли от одного кашля или чихания могут содержать до 200 000 000 (двухсот миллионов) вирусных частиц, которые могут оказаться в окружающей их среде.
Дыхание: один выдох выпускает 50—5000 капель. Большинство этих капель медленные и быстро оседают на землю. При дыхании через нос капель выделяется еще меньше. Важно отметить, что из-за отсутствия силы выдоха при дыхании вирусные частицы из нижних дыхательных путей не выводятся.
В отличие от чихания и кашля, которые выделяют огромное количество вирусного материала, капли, выделяемые при дыхании, содержат достаточно мало вируса. Пока неизвестны конкретные числа для SARS-CoV-2, но мы можем руководствоваться знаниями о гриппе. Мы знаем, что человек, заражённый гриппом, выделяет примерно 3—20 копий вирусной РНК в минуту дыхания.
Если человек кашляет или чихает, 200 000 000 вирусных частиц распространяются повсюду. Часть вирусов зависает в воздухе, часть оседает на поверхность, большинство падает на землю. Так что, если вы разговариваете с человеком лицом к лицу и этот человек чихает или кашляет прямо на вас, довольно очевидно, что можно вдохнуть 1000 вирусных частиц и заразиться.
Но даже если человек покашлял или чихнул в сторону, некоторые заражённые капельки — самые-самые маленькие — могут зависнуть в воздухе на несколько минут, заполнив всё пространство небольшой комнаты инфекционными вирусными частицами. То есть будет достаточно войти в эту комнату через несколько минут после того как что-то покашлял/чихнул и сделать несколько вдохов, чтобы с большой вероятностью получить достаточную для заражения дозу вируса.
При обычном дыхании с выбросом 20 копий в минуту в окружающую среду, и при попадании каждой частицы вируса в легкие, потребуется 1000 копий, разделенных на 20 копий в минуту = 50 минут.
Разговор увеличивает выброс в каплях примерно в 10 раз: ~200 копий вируса в минуту. Если предположить, что все частицы вируса вдохнут, потребуется ~5 минут разговора лицом к лицу, чтобы получить необходимую дозу.
Формула «воздействие вируса × время» является основой отслеживания контактов. Любой, с кем вы проведете больше 10 минут в лицом к лицу, потенциально заражен. Любой, с кем вы провели длительное время в одном помещении (скажем, в офисе).
Именно поэтому особенно важно, чтобы люди с симптомами оставались дома. Чиханье и кашель выделяют столько вирусов, что ими можно легко заразить целую комнату людей.
Какова роль бессимптомных носителей в распространении вируса?
Люди с симптомами не единственный путь распространения вируса. Уже известно, что, по крайней мере, 44% всех заражений — и большинство переданных внутри общества — происходят от людей без каких-либо симптомов (бессимптомных или предсимптомных людей). Люди могут выделять вирус в окружающую среду за 5 дней до появления симптомов.
Заразные люди встречаются во всех возрастных группах, и все они выделяют разное количество вируса. На рисунке ниже показано, что независимо от возраста (ось X), человек может выделять немного или много вирусных частиц (ось Y). (источник)
Количество вируса, выделяемого зараженным человеком, меняется в течение болезни и отличается от человека к человеку. Вирусная нагрузка обычно накапливается до момента, когда у человека проявляются симптомы. Таким образом, незадолго до появления симптомов, больной выделяет больше всего вируса в окружающую среду. Интересно, что данные показывают, что всего лишь 20% инфицированных людей ответственны за 99% вирусной нагрузки, которая потенциально может попасть в окружающую среду (источник)
Итак, пора переходить к сути. Каковы персональные риски при ослаблении карантина?
Какие крупные вспышки заболеваний приходят на ум в первую очередь? Большинство вспомнит круизные лайнеры. Но это неверно. На сегодняшний день корабли не попадают даже в топ-50.
Если не рассматривать ужасающие вспышки в домах престарелых, окажется, что больше всего заражений происходит в тюрьмах, культовых сооружениях и на рабочих местах, таких как мясокомбинаты и колл-центры. Любая среда с плохой циркуляцией воздуха и высокой плотностью людей может создавать проблемы.
Вот некоторые примеры суперраспространения вируса:
- Мясная промышленность: на мясоперерабатывающих заводах высокая плотность сотрудников, и они должны взаимодействовать друг с другом в оглушительном шуме промышленного оборудования и в холодильных комнатах, хорошо сохраняющих вирус. В настоящее время вспышки зафиксированы на 115 фабриках в 23 штатах, более 5000 рабочих заражены и 20 погибли (ссылка).
- Свадьбы, похороны, дни рождения: 10% заражений в начале эпидемии.
- Конференции: личное деловое общение, например, конференция Biogen в Бостоне в марте.
Давайте посмотрим, что может произойти, когда мы вернёмся к работе или пойдём в ресторан.
Рестораны: Несколько примеров полевой эпидемиологии ясно продемонстрировали, как один бессимптомный носитель в ресторане влияет на окружающих (см. ниже). Заражённый человек (А1) ужинал за одним столом с девятью друзьями. Ужин длился от одного до полутора часов. Во время ужина бессимптомный носитель просто дыша выбрасывал в воздух низкий уровень вируса. Воздушный поток (от вентиляционных отверстий в ресторане) двигался справа налево. Порядка 50% людей за столом заражённого заболели за следующие семь дней. 75% людей из-за соседнего столика, сидевшие по движению воздуха, заразились. И даже двое из семи человек из-за стола с другой стороны воздушного потока были инфицированы (предположительно, из-за турбулентного воздушного потока). Никто за столами E или F не заразился, они были вне основного воздушного потока идущего от кондиционера справа до вытяжного вентилятора слева (источник).
Офисы: ещё один красноречивый пример — вспышка в колл-центре (см. ниже). Один инфицированный работник пришёл на работу на 11-й этаж здания. На этом этаже было 216 сотрудников. За неделю 94 из них заразились (43,5%: синие стулья). 92 из этих 94 человек заболели (только у двоих не проявились симптомы). Обратите внимание, что в первую очередь оказалась заражена одна сторона офиса, а на другой стороне заразилось мало людей. Точно неизвестно, как именно заражались люди: респираторными каплями / вдыхая вирусные частицы или передачей через поверхности (дверные ручки, кулеры для воды, кнопки лифта и т. д.). Но хочется подчеркнуть, что нахождение в замкнутом пространстве с одним и тем же воздухом в течение длительного периода увеличивает вероятность заражения. Ещё три человека на других этажах здания были заражены, но авторам не удалось связать заражение с первичным кластером на 11-м этаже. Отдельно интересно, что несмотря на значительное взаимодействие между работниками с разных этажей в лифтах и в вестибюле, вспышка была в основном ограничена одним этажом (источник). Это подчёркивает важность воздействия и времени при распространении SARS-CoV-2.
Хор: церковный хор в штате Вашингтон. Люди знали о вирусе и предпринимали шаги, чтобы минимизировать передачу: например, они избегали обычных рукопожатий и объятий, принесли свои ноты, чтобы не пользоваться вместе, и социально дистанцировались во время практики. Один бессимптомный носитель заразил большинство присутствующих. Хор пел в течение двух с половиной часов в закрытой церкви размером примерно с волейбольную площадку.
Пение, в большей степени, чем говорение, распыляет респираторные капли. Глубокое дыхание во время пения облегчает проникновение дыхательных капель в легкие. Двух с половиной часов оказалось достаточно, чтобы люди подверглись воздействию вируса в количествах необходимых для возникновения инфекции. В течение четырёх дней у 45 из 60 членов хора развились симптомы заболевания, двое умерли. Самому младшему зараженному было 31, средний возраст составил 67 лет (ссылка).
Спорт в помещениях: возможно, это уникально канадский случай — суперраспространение произошло во время соревнований по кёрлингу в Канаде. В мероприятие приняли участие 72 человека, и оно стало «горячей точкой» передачи инфекции. Во время игры в кёрлинг участники соревнующихся команд находятся в тесном контакте друг с другом в прохладной закрытой среде долгое время и могут тяжело дышать. В результате этого турнира 24 из 72 человек заразились (ссылка).
Дни рождения / похороны: для иллюстрации, насколько простыми могут быть инфекционные цепочки, расскажу настоящую историю, произошедшую в Чикаго; имя заменено на вымышленное. Боб был заражён, но не знал об этом. Боб разделил еду, взятую на вынос, поданную в общей посуде, с двумя членами семьи. Ужин длился три часа. На следующий день Боб присутствовал на похоронах, где, выражая соболезнования, обнимал членов семьи и других присутствующих. В течение четырёх дней оба члена семьи, с которыми он ужинал, заболевают. Заболел и третий член семьи, который обнимал Боба на похоронах. Но Боб не остановился. Он посетил день рождения с девятью другими гостями. Они обнимались и вместе ели на вечеринке в течение трёх часов. Семеро из них заболели. Через несколько дней Боб заболел, был госпитализирован, попал на ИВЛ и умер.
Но наследие Боба продолжало жить. Трое из людей, зараженных Бобом на дне рождения, пошли в церковь, где они пели, передавали чашу для подаяний и т.д. Члены этой церкви заболели. В целом Боб заразил непосредственно 16 человек в возрасте от 5 до 86 лет. Трое из этих 16 умерли.
Передача вируса внутри домохозяйства и обратно в общество — на похоронах, днях рождения и церковных собраниях — ответственна, как считают, за более широкое распространение COVID-19 в Чикаго (ссылка).
Отрезвляет, не правда ли?
Что общего у вспышек
Я выделил эти вспышки, чтобы показать, что общего у разных вспышек COVID-19. Все эти случаи заражения произошли в помещениях, где люди находились близко друг к другу, много разговаривали, пели или кричали. Основными источниками инфекции являются дом, офис, общественный транспорт, мероприятия и рестораны. Это составляет порядка 90% всех заражений. Магазины, наоборот, ответственны за небольшой процент инфекций, которые удалось отследить (источник).
Важно отметить, что в странах, в которых должным образом отслеживают контакты, была зарегистрирована только одна вспышка на открытом воздухе (менее 0,3% от выявленных инфекций) (источник).
Итак, вернёмся к исходной мысли моего поста
Помещения для большого числа людей с ограниченным воздухообменом или рециркуляцией воздуха вызывают наибольшую обеспокоенность с точки зрения передачи вируса. Мы знаем, что одновременное присутствие 60 человек (хора) в зале размером с волейбольную площадку вызвало массовую вспышку инфекции. То же произошло в ресторане и колл-центре. Рекомендации по социальному дистанцированию не помогают в помещениях, где люди проводят много времени: люди на противоположной стороне комнаты оказываются заражены.
Принцип — воздействие вируса в течение длительного периода времени. Во всех этих случаях люди подвергались воздействию вируса в воздухе в течение длительного времени (нескольких часов). Даже если они находились на расстоянии 50 футов (хор или колл-центр), даже если количество вирусных частиц в воздухе было небольшим, вируса попавшего за длительное время, было достаточно, чтобы стать причиной инфицирования, а в некоторых случаях и смерти.
Социального дистанцирования достаточно для защиты во время краткого воздействия или воздействия на улице. В этих ситуациях времени для достижения инфекционной вирусной нагрузки недостаточно, если вы стоите на расстоянии 6 футов друг от друга или там, где ветер и открытый воздух многократно разбавляют концентрацию частиц и снижают вирусную нагрузку. Солнечный свет, тепло и влажность влияют на выживаемость вирусов, — всё это снижает риск на открытом воздухе.
Оценивая риск заражения (через дыхание) в продуктовом магазине или торговом центре, необходимо учитывать объём воздушного пространства (очень большой), количество людей (ограниченное), время, которое люди проводят в магазине (сотрудники — весь день, клиенты — час). В совокупности для покупателя: низкая плотность, большой объём воздуха в магазине и ограниченное время, которое он там проводит, означают, что вероятность получить инфекционную дозу вируса невелика. Но сотрудники магазинов проводят там более продолжительное время, что даёт большую вероятность получить инфекционную дозу, и, следовательно, для них работа становится более рискованной.
По сути, по мере ослабления ограничений мы начнём чаще выходить на улицу, возможно, даже возобновим работу в офисе, и вам нужно будет следить за окружающей обстановкой. Сколько людей здесь, сколько воздуха и как много времени я собираюсь тут провести. Если вы работает в офисе с открытой планировкой, вам необходимо критически оценивать риски (объём помещения, количество людей и потоки воздуха). Если вам по работе необходимо разговаривать, или, ещё хуже, кричать, вам необходимо оценивать риск.
Если вы сидите в хорошо проветриваемом помещении, где мало людей, риск невелик.
Если я на улице и иду мимо кого-то, помните, что для заражения необходимы «доза и время». Нужно находиться в чужом воздушном потоке не менее пяти минут для риска заражения. Хотя бегуны могут выделять больше вируса из-за того, что они дышат глубже, помните, что время воздействия снижается из-за их скорости.
Хотя пост посвящён респираторному воздействию, пожалуйста, не забывайте о поверхностях. Заражённые капли где-то приземляются. Чаще мойте руки и не трогайте лицо!
По мере того, как нам разрешают более свободно перемещаться и регулярно контактировать с большим количеством людей в большем количестве мест, риски для нас и членов семей увеличиваются. Даже если вам не терпится вернуться к обычной жизни, внесите свой вклад и наденьте маску, чтобы уменьшить выброс вируса в окружающую среду. Это поможет всем, в том числе и вашему бизнесу.
Этот пост была вдохновлён статьёй, написанной Джонатаном Кеем (Jonathan Kay) в Quillete: COVID-19 Superspreader Events in 28 Countries: Critical Patterns and Lessons.
Об авторе
Эрин С. Бромейдж, PhD, доцент биологии в Массачусетском университете в Дартмуте (University of Massachusetts Dartmouth). Др. Бромэйдж окончил Школу ветеринарных и биомедицинских наук Университета им. Джеймса Кука, Австралия, где его исследования были сосредоточены на эпидемиологии и иммунитетах к инфекционным болезням у животных. Его постдокторская подготовка проходила в Колледже Уильяма и Мэри, Институт морских наук Вирджинии (Virginia Institute of Marine Science), в Лаборатории сравнительной иммунологии покойного доктора Стивена Кааттари (Stephen Kaattari).
Исследования доктора Бромейджа фокусируются на развитии иммунной системы, иммунологических механизмах, ответственных за защиту от инфекционных заболеваний, а также на разработке и использовании вакцин для борьбы с инфекционными заболеваниями у животных. Он также занимается разработкой диагностических инструментов для обнаружения биологических и химических угроз в окружающей среде в режиме реального времени.
Д-р Бромэйдж начал работать на факультете Массачусетского университета в Дартмуте в 2007 году, он читает курсы иммунологии и инфекционных болезней, в том числе в этом семестре курс экологии инфекционных заболеваний, посвящённый новой вспышке SARS-CoV-2 в Китае.
