«Мойте руки!» — с этого ВОЗ, Минздрав России и многие другие организации начинают свои рекомендации по профилактике коронавирусной инфекции. Мыло и санитайзеры должны избавить нас от вирусных частиц, попавших на кожу с каплями, которые вылетают из дыхательных путей инфицированного человека. Есть, однако, сведения, что некоторые капли продолжают висеть в воздухе. Почему мы до сих пор не паникуем по этому поводу?

С 1959 по 61 год через коттедж Уильяма Уэллса прошло 130 пациентов с туберкулезом. Их лечение было одновременно частью эксперимента: воздух, который они выдыхали, попадал в специальным образом сконструированную систему вентиляцию и «окуривал» 72 клетки с морскими свинками. Половине свинок повезло: на пути, как выяснилось, смертоносного потока воздуха в их комнату стояли ультрафиолетовые лампы. За время эксперимента среди них не заболел никто. Вторую группу животных Уэллс и коллеги оставили беззащитными, и в этой комнате туберкулез подхватывали в среднем три свинки в месяц. По подсчетам исследователей, шесть палат с пациентами поставляли в комнату со свинками около 30 «заразных частиц» в сутки.

В чем-то идея американского ученого была не нова: когда-то воздух действительно считали носителем заразы (оттуда, например, и название «малярия» — дословно «плохой воздух»). Но после работ Джозефа Листера в конце XIX века, из воздуха соткался реальный разносчик — вредоносной оказалась мокрота, которую выдыхал больной. Медики вздохнули и сосредоточились на защите от капелек жидкости.

В 1934 году Уэллс предложил вернуться к идее невидимой заразы. Он подсчитал, что даже после того, как тяжелые капли оседают на поверхности, в воздухе могут оставаться патогенные частицы. Их было невозможно пощупать и крайне сложно разглядеть (для этого Уэллс распылял спрей в ярко подсвеченный сосуд), но они определенно существовали — 63 зараженные туберкулезом морские свинки стали тому свидетельством.

Исследователь был одним из первых, кто начал измерять заразность инфекционных болезней в частицах. И начал собирать данные о том, как именно происходит передача болезни на уровне этих самых частиц: оценивать необходимое для заражения число частиц, их концентрацию в воздухе и то, с какой скоростью они разлетаются, оседают и испаряются. В ход шли хитроумные лабиринты для воздуха, по которым инженер гонял дыхание больных, а затем соскребал туберкулезных палочек со стенок сосудов.

По подсчетам Уэллса, судьба выдыхаемых человеком капель может сложиться двумя способами. Часть из них упадет вниз, повинуясь законам классической механики. Ученый полагал, что они осядут не далее двух метров от больного. Другие же капли, более легкие, останутся висеть в воздухе, стремительно теряя воду. Испаряясь, они превратятся в «ядра капель» (droplet nuclei) — концентрат патогена — и эта взвесь продержится уже намного дольше. Из воздуха экспериментальной комнаты Уэллс смог выделить туберкулезную палочку даже через неделю после того, как распылил там спрей.

В середине эксперимента с коттеджем, полным морских свинок, ученого разбил паралич — как полагают его бывшие коллеги, это раковые метастазы добрались до позвоночника. Потеряв подвижность, а затем лишившись рассудка, Уэллс умер, не дождавшись публикации статьи, и даже не вошел в список ее авторов. Но расчеты его живы в рекомендациях ВОЗ — безопасной дистанцией от потенциального распространителя коронавирусной инфекции до сих пор считается по меньшей мере один, а чаще два метра.

Летает или падает

Когда Уэллс просчитал движение заразных капель, он разделил процесс, который мы сегодня называем «воздушно-капельным путем», на два: капельный (droplet transmission) и воздушный (airborne transmission). В русском языке для них не прижились отдельные названия, но даже в английском то и дело возникает путаница, и под «воздушной» передачей инфекции некоторые авторы подразумевают капельную или обе одновременно.

Вероятно, одна из причин путаницы в том, что размер капель — это непрерывный спектр, и до сих пор неясно, где провести границу между полноценными каплями и частицами аэрозоля. Сам Уэллс считал, что она лежит где-то между 100 и 150 микрометрами. Но с тех пор мы научились рассматривать гораздо более мелкие капли. На смену человеческому глазу, наблюдающему за пылинками в сосуде, пришли камеры с высокой частотой съемки, а подсвечивать частицы научились лазерным лучом. Интернет наполнился фото— и видеозаписями чихающих, кашляющих, поющих и просто дышащих людей. Все они выделяют облака частиц, которые Уэллс разглядеть никак не мог. И сегодня границу между каплей и частицей аэрозоля проводят чаще всего в районе 5 микрометров (хотя в научных работах можно встретить совсем другие цифры, от 1 до 100).

Разные пути передачи вируса предполагают разную тактику защиты. Например, чтобы спастись от капель, достаточно отойти подальше от источника инфекции. А от аэрозоля, как показали опыты Уэллса, не спасают даже стены. Как именно передается новая коронавирусная инфекция, с которой мир столкнулся в 2020 году, пока неясно. Сейчас ВОЗ и национальные системы здравоохранения по всему миру (США, Канада, Великобритания, Россия) предлагают мыть руки, избегать контакта с предметами, которые могут нести на себе следы вируса, и носить маски. Все это — отсылка к капельному пути распространения. Однако споры о том, может ли новый коронавирус передаваться с аэрозолями, не утихают еще с апреля.

Выяснить это не так-то просто. В составе аэрозолей выживают далеко не все вирусы: многие после высыхания теряют способность заразить новую жертву. Поэтому возможность передачи воздушным путем для каждого нового патогена приходится доказывать заново. Для вируса гриппа типа А это сделали еще в 1941 году, вскоре после публикаций Уэллса. Ученые поместили клетки с больными и здоровыми хорьками в лабиринты U— и S-образной формы и показали, что, хотя капли по такой траектории передвигаться не могут, инфекция между животными все равно передается. Но если провести подобный опыт с животными или клеточными культурами несложно (например, недавно выяснилось, что частицы аэрозоля способны заразить SARS-CoV-2 человеческие клетки), то как быть с людьми?

Поскольку ставить эксперименты на людях не принято, определять тип передачи для конкретной инфекции приходится окольными путями. Например, собирая пробы воздуха из больниц — именно так установили воздушный путь передачи для нескольких типов птичьего гриппа и атипичной пневмонии SARS. Или же можно анализировать отдельные вспышки и искать, какой тип передачи лучше всего их объясняет. Таким образом удалось окончательно выяснить, что с помощью аэрозолей распространяется корь — некоторые пациенты подхватили ее в клинике после того, как их предшественники-источники инфекции из нее вышли. А в 1977 году в самолете, который летел над Аляской, вышла из строя вентиляция и один-единственный человек заразил гриппом 72 процента пассажиров — это аргумент в пользу того, что и обычный грипп передается с аэрозолями: обычные капли так далеко с дыханием не разлетаются.

В отношении SARS-CoV-2 у нас уже есть аргументы, полученные обоими способами. Например, в США вызвала подозрение одна из локальных вспышек — инфекция распространилась среди членов церковного хора. Несмотря на то, что все они мыли руки, избегали физических контактов друг с другом и старались держаться на безопасном расстоянии, из 60 человек, пришедших на репетицию, заболели 45 — что, по мнению некоторых ученых, слишком много для классического капельного пути передачи.

Незадолго до этого в одной из уханьских больниц китайские выделили из воздуха вирусную РНК — прямое доказательство того, что вирусные частицы существуют в виде аэрозолей. Впрочем, не все считают это весомым аргументом: мало показать наличие вируса, важно еще оценить его жизнеспособность.

Таким образом, получить достоверные данные о том, какого размера капли переносят тот или иной вирус, довольно непросто. Вероятно, именно поэтому разные системы здравоохранения могут рисовать разные картины распространения для одного и того же патогена. Например, для сезонного гриппа, несмотря на все аргументы, воздушный путь передачи до сих пор не признан. В отношении птичьего гриппа или MERS рекомендации расходятся: ВОЗ считает доминирующим капельный путь, а американское управление CDC — воздушный. А с новым коронавирусом рекомендации по всему миру единодушны: дело в каплях.

Но это, возможно, изменится: недавно 239 ученых предложили ВОЗ признать, что воздушный путь распространения для SARS-CoV-2 тоже возможен. «Доказательств того, что COVID-19 передается микроскопическими каплями, действительно недостаточно, — пишут они, — но их недостаточно и для передачи крупными каплями или через фомиты (загрязненные предметы — N + 1)». Тем временем, по мнению ученых, обновление рекомендаций может сгладить эпидемию и спасти жизни.

Новый мир

Но поменять что-либо в рекомендациях ВОЗ не так-то просто, это видно даже по  тому, как организация реагирует на длящуюся пандемию коронавируса. Например, рекомендацию носить маски в публичных местах для всех, включая тех, кто чувствует себя здоровым, организация выпустила только 6 июня. К этому моменту, например, в Москве ношение масок было обязательным уже в течение двух месяцев.

Другой пример — возможность распространения вируса бессимптомными носителями. Первые сведения о том, что такая передача возможна, появились у ВОЗ еще в начале апреля. Однако до начала июня организация отказывалась признавать такой путь передачи, ссылаясь на то, что неясно, какой вклад он вносит в распространение инфекции. Сейчас на сайте ВОЗ значится только, что бессимптомное распространение теоретически возможно, но из этого не следует никаких выводов и дополнительных рекомендаций. Тем временем, существование бессимптомных распространителей могло бы стать еще одним важным аргументом в пользу аэрозольного пути передачи коронавируса, поскольку такие люди не кашляют и не чихают.

По материалам сайта NPlus1.ru