Ученые обсуждали роль больших и малых капель в передаче SARS-CoV-2 с начала пандемии COVID-19. Но результаты, опубликованные на этой неделе в журнале Nature Communications, говорят о том, что исследователи, изучающие вирусы, передающиеся воздушно-капельным путем, такие как SARS-CoV-2 и грипп, должны более внимательно изучить роль другого крошечного переносчика - микроскопической пыли.
"Наши данные очень четко показывают, что [микроскопические частицы в воздухе] могут передавать грипп", - говорит автор исследования Уильям Ристенпарт, профессор химической инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе.
Эти частицы, правильно называемые "аэрозольными фомитами", состоят из всего: от кожи и кала до микроскопических фрагментов ткани или (в случае с морскими свинками, которые были модельным животным, использованным в исследовании) опилок в клетке. Вирусы могут подхватываться и проноситься по воздуху к неинфицированным существам, точно так же, как это происходит в крошечных аэрозольных капельках влаги, которые вылетают из наших ртов и носов, когда мы говорим или чихаем.
Это было известно и раньше, но до сих пор было очень мало данных о том, играют ли эти вирусные метки роль в заражении новых хозяев, говорит Ристенпарт. Исследования роли аэрозолей в передаче заболеваний были сосредоточены на крошечных капельках, которые покидают тела животных, а не на пыли в нашей окружающей среде.
Но Ристенпарт и его коллеги предположили, что частицы пыли также играют определенную роль, поэтому они обратились к морским свинкам, чтобы узнать больше. В первом из четырех экспериментов они наблюдали за животными, зараженными гриппом, с помощью устройства, называемого аэродинамическим анализатором частиц (APS), который измеряет микроскопические частицы.
Они обнаружили, что количество частиц, исходящих из клетки каждой морской свинки, "сильно коррелировало с движением", - говорит Ристенпарт, - чем больше грызун двигался, тем больше частиц распространялось вокруг. Предыдущие исследования, в которых изучалось распространение инфекций от одного животного к другому в соседней клетке, также обнаружили это. Однако в этих исследованиях был сделан вывод, что инфекции распространяются через выдыхаемые аэрозольные капли. Однако этот эксперимент показал, что значительная часть частиц, которые перелетали из одной клетки в другую, были частицами пыли, которые морская свинка перемешивала, копошась в своей клетке, а не частицами, выдыхаемыми свинкой. Морская свинка в состоянии покоя не посылала много частиц.
Далее команда хотела выяснить, какая часть обнаруженных аэрозолей, если таковая вообще имеется, была произведена дыханием морской свинки. Для этого они сделали то, что Ристенпарт называет "буррито из морских свинок", как с живыми, анестезированными животными, так и с мертвыми, эвтаназированными.
"Мы взяли морских свинок и завернули их в алюминиевые клетки, в основном, за исключением маленького отверстия для носа", - говорит он. Затем они использовали APS для наблюдения за тем, сколько частиц вылетает из связанных животных. Они обнаружили, что в первом эксперименте, когда животным разрешалось свободно передвигаться в свободной клетке, от морских свинок исходило в два раза больше частиц. И, что показательно, во втором эксперименте они обнаружили, что мертвые морские свинки, которые вообще не дышали, производили примерно такое же количество частиц, как и живые морские свинки.
В последнем эксперименте команда покрасила морскую свинку с иммунитетом к гриппу веществом, содержащим вирус, и поместила ее в клетку рядом с неинфицированной морской свинкой. Неинфицированная морская свинка заболела гриппом благодаря частицам, которые попали в клетку иммунной морской свинки.
Все эти данные в совокупности убедили Ристенпарта, который изначально больше всего интересовался капельной передачей, что пылевая передача может играть важную роль в передаче гриппа у морских свинок.
Можно подумать, что морские свинки, которые обычно не принимают ежедневных ванн с мылом и живут в опилочных помещениях, более склонны к распространению пыли, чем большинство людей. Но "здесь интуиция людей дает сбой", - говорит Ристенпарт. Человек распространяет микроскопические частицы пыли с такой же скоростью, и нет причин думать, что наши вирусы не распространяются вместе с отмершей кожей, частицами окружающей среды и прочим мусором, который мы постоянно сбрасываем".
"Это личное облако аэрозолей было названо "эффектом Пигпена" в честь персонажа Peanuts", - пишет Линси Марр, профессор экологического и гражданского строительства в Virginia Tech, в заявлении по электронной почте для Popular Science. Она не принимала участия в данном исследовании.
Верно ли это для людей, а не для морских свинок, на которых проводилась эта работа, и верно ли это для SARS-CoV-2, а также для гриппа, еще предстоит выяснить, но Ристенпарт и его коллеги считают, что существующие данные свидетельствуют о том, что эта область требует дальнейшего изучения.
Ристенпарт утверждает, что выводы его группы относительно аэрозольных фомитов применимы и к вирусу SARS-CoV-2, хотя он предупреждает, что необходимы значительные дальнейшие исследования. В статье приводится исследование, проведенное в начале этого года, которое подтверждает эту идею. Исследователи, обследовавшие две больницы в Ухане, обнаружили самую высокую концентрацию вирусного генетического материала в помещениях, где медицинские работники снимали свои СИЗ, а не в палатах пациентов. Они предположили, что это может быть связано с вирусными частицами, попадающими на СИЗ и одежду работников при переодевании. Это один из примеров того, как люди (и их одежда) производят пыль, которая может служить проходом для микробов.
В этом исследовании "После принятия более строгих мер, включая более частое использование дезинфицирующего средства на полу и на самой одежде и более частое использование очистителей воздуха, вирус в воздухе не был обнаружен", - пишет Марр. "Мы не знаем, насколько важен этот путь передачи по сравнению с аэрозолями, которые выделяются непосредственно".
К счастью, многие из тех же стратегий общественного здравоохранения, которые в настоящее время используются для замедления распространения COVID-19 через аэрозольные капли, полезны и для аэрозольных фомитов. Ношение маски, нахождение на расстоянии не менее шести футов от других людей, избегание людных мест или помещений с плохой циркуляцией воздуха - все это поможет, хотя ученые не уверены, насколько велика угроза, которую представляют собой облака пыли.