Quello che sappiamo (o NON sappiamo!) su Coronavirus e diffusione nell’aria

Passiamo una vita immersi nei  cosiddetti aerosol. Le persone parlano faccia a faccia, discutono, urlano e cantano, si incontrano in uno spazio confinato e affollato. Tutti inalano le particelle di aerosol emesse dagli altri. In generale un malato, sebbene non tossisca,  può espellere virus durante la respirazione, ma questo meccanismo dipende molto dal tipo virus, perché non si comportano tutti nel medesimo modo. Specialmente quando si respira pesantemente e dopo la miscelazione con l’aria, si può formare un aerosol contenente i virus. Questo aerosol si sposta con il flusso d’aria e può galleggiare nella folla, come una “nebbia” invisibile quando ci sono molte o poche persone.

Occorre quindi capire, al più presto, come si comporta nello specifico il SARS-Cov-2 e se le persone sensibili possono essere infettate per l’inalazione di particelle di aerosol contenenti il virus, anche senza incontrare il paziente. Un importante studio, che analizza queste dinamiche, è stato pubblicato “Aerodynamic Characteristics and RNA Concentration of SARS-CoV-2 Aerosol in Wuhan Hospitals during COVID-19 Outbreak”. Vediamolo per punti.

Il team di ricerca

A pubblicare queste analisi è stato il Professor Zhi NING，insieme a Nirmal Kumar Gali，Li SUN, Dane Westerdahl della Division of Environment and Sustainability | The Hong Kong University of Science and Technology. Nella squadra di lavoro compaiono: Yuan LIU，Yu CHEN*, Ming GUO，Yingle LIU，Xinjin LIU，Ke XU，Ke LAN, dello State Key Laboratory of Virology, Modern Virology Research Center | Wuhan University; Yusen DUAN，Qingyan FU, dello Shanghai Environmental Monitoring Center; Jing CAI，Haidong KAN del Key Lab of Health Technology Assessment of the Ministry of Health | Fudan University; Kin-fai HO, della JC School of Public Health and Primary Care | The Chinese University of Hong Kong.

Indicazioni pubblicate in precedenza e con cautela

Data la situazione di emergenza vissuta in prima linea dalla Cina, molte agenzie si sono premurate di pubblicare i dati preliminari emersi dagli studi, con alcune indicazioni di massima sul comportamento del Coronavirus nell’aria, a cui sono seguite altre comunicazioni degli organi istituzionali nazionali e sovranazionali. Ecco i passi principali di questa storia:

31 gennaio 2020 – II CDC cinese ha pubblicato le “Linee guida per la protezione pubblica della polmonite infettata da SARS-CoV-2“, che hanno confermato che la via di trasmissione di SARS-CoV-2 include la “trasmissione da aerosol“.

27 marzo 2020 – La dichiarazione dell’OMS sulle modalità di trasmissione della SARS-CoV-2: “Secondo le prove attuali, il virus COVID-19 viene trasmesso tra le persone attraverso goccioline respiratorie e vie di contatto“.

30 marzo 2020 – US CDC: “Si pensa che il virus si diffonda principalmente da persona a persona: tra persone che sono in stretto contatto tra loro (entro circa 2 metri) e o attraverso goccioline respiratorie prodotte quando una persona infetta tossisce o starnutisce“.

E’ opportuno sottolineare che la mancanza di prove dirette sulla trasmissione del virus tramite aerosol è la ragione principale per cui le agenzie sono state caute nell’esprimersi su questa modalità di trasmissione (cautela che sarebbe stata auspicabile anche da parte dei nostri organi di stampa!). Comprendere la trasmissione tramite aerosol è di vitale importanza per la prevenzione e il controllo di COVID-19, la protezione ambientale nel lavoro medico e il blocco efficace delle rotte di trasmissione. Qualsiasi informazione falsa o fuorviante può essere di grave intralcio alla difesa della salute pubblica.

Qual è la nostra esperienza dalla SARS 2003

SARS e SARS-CoV-2 attaccano la stessa proteina del recettore umano. Hanno una somiglianza di sequenza genetica dell’80%. Ci sono state molte discussioni e studi sulla trasmissione di aerosol di SARS nel 2003, ma le ricerche correlate dopo la SARS sono, in realtà, ancora ancora molto scarse. Quando l’epidemia si diffonde da persona a persona, su larga scala e così rapidamente, oltre la “normale” trasmissione da parte di goccioline e alla trasmissione per contatto, è necessaria una grande attenzione sulla possibilità che esista un meccanismo di trasmissione per inalazione di aerosol infetto.

Cos’è l’aerosol

L’aerosol è un sistema eterogeneo formato da particelle solide o liquide disperse e sospese nell’aria. La dimensione è compresa tra 0,001 e 100 μm e contiene polveri del suolo, particelle di polvere industriale, particelle di emissioni automobilistiche, batteri, microrganismi, polvere di spore di piante, etc. Ad esempio, lo smog atmosferico, che contiene particelle di polvere di PM2.5 dannose per la salute umana, è un “enorme” aerosol in confronto a un virus. Il particolato PM2.5 è di 2,5 micron o meno, mentre il diametro delle particelle di coronavirus SARS è di circa 0,08-0,12 micron. Ovviamente, per queste minute dimensioni, il virus fluttua facilmente nell’aria.

Perché è importante conoscere le proprietà aerodinamiche di virus e aerosol?

Gli aerosol sono particelle sospese nell’aria e la dimensione determina la loro capacità di penetrare nel sistema respiratorio umano：
> 20μm non può essere facilmente inalato;
< 10μm raggiunge facilmente la glottide, particella respirabile;
< 2,5μm penetra facilmente nel tratto respiratorio e raggiunge la cavità alveolare.

Il 3 febbraio, uno studio pubblicato su Nature ha confermato che il nuovo coronavirus SARS-CoV-2 – esattamente come il coronavirus responsabile dell’epidemia SARS nel 2003 – sarebbe in grado di legarsi a una molecola ACE2 molto espressa sia dalle cellule dei polmoni che dalle cellule del tessuto cardiaco. La proteina del recettore ACE2 è abbondantemente presente nelle cellule epiteliali polmonari, in particolare nelle cellule epiteliali alveolari e la dimensione aerodinamica dell’aerosol SARS-CoV-2 determina la deposizione anche in questa regione, con un elevata pericolosità infettiva.

Quali sono le domande a cui stiamo cercando di dare delle risposte?

Alcuni meccanismi di trasmissione sono ancora al vaglio della comunità scientifica e queste sono le principali domande a cui si sta cercando di dare una risposta.
Trasmissione tramite goccioline: quanto e a quale distanza siamo esposti a goccioline infettate?
Trasmissione da aerosol: fino a che punto e per quanto tempo l’aerosol virale rimane attivo? E l’aerosol che dimensioni deve avere?
Trasmissione per contatto: come avviene questo tipo di trasmissione? E fino a quale distanza?

In particolare, questa ultima ricerca ha cercato di analizzare le tracce di SARS-Cov-2 nell’area dei pazienti, nell’area del personale medico, nelle aree pubbliche, anche in relazione alle condizioni di ventilazione. Occorrerebbe analizzare anche la distribuzione dimensionale dell’aerosol infetto dal SARS-CoV-2 e possibili modalità di trasmissione nell’aria. Per ultimo, ma non meno importante, il tasso di deposizione naturale di SARS-CoV-2 sulla superficie degli oggetti, dei mobili, dei pavimenti.

Dove e come sono state cercate le risposte?

Durante la ricerca, quindi, sono stati scelti questi tre tipi di ambiente per il campionamento: area pazienti (ICU, unità di terapia intensiva); area personale medico (con nessun accesso dei pazienti o del pubblico); aree pubbliche durante il blocco (supermercati, scuole, spazi all’aperto, luoghi poco affollati) per valutare l’efficacia delle misure di prevenzione e controllo di COVID-19.
Sono stati effettuati tre tipi di campionamento dell’aerosol: campionamenti delle TSP (particelle totali sospese) con una granulometria indiscriminata e la ricerca di tracce del virus nell’aerosol; campionamenti separati per dimensione (0,25, 0,5, 1,0, 2,5 μm); campionamento per rilevare il deposizione naturale in terapia intensiva per 7 giorni.

Prime importanti conclusioni

SARS-CoV-2 non è stato rilevato nell’aria dei reparti di terapia intensiva (ICU o CCU), grazie all’efficiente sistema di ventilazione. È stata rilevata, invece, una concentrazione di RNA SARS-CoV-2 relativamente elevata nell’aria della toilette per soli pazienti (nessuna ventilazione, area di 1 metro quadro). Questi virus possono provenire dalla respirazione del paziente o dagli schizzi di escrementi dalla toilette (USCDC, terzo ospedale Renmin di Shenzhen, ospedale Renmin dell’Università di Wuhan e Wuhan Virus Research Institute hanno riferito di aver rilevato RNA SARS-CoV-2 nelle feci dei pazienti).

La concentrazione di RNA SARS-CoV-2 è stata rilevata ad alti livelli nell’area del personale medico, specialmente nella sala di rimozione dell’abbigliamento protettivo. Possibili ragioni: risospensione dell’aerosol carico di virus dalla superficie dell’abbigliamento protettivo del personale medico durante la rimozione. Questo risultato è estremamente significativo!

Nelle aree pubbliche, il SARS-CoV-2 nell’aria era inferiore al limite di rilevazione con concentrazioni molto basse. Sarebbe necessario annotare la trasmissione aerea in spazi affollati o in spazi affollati e ristretti.

Oltre ai campionamenti in aria, sono stati posizionati dei filtri per rilevare la deposizione nella sala di terapia intensiva per 7 giorni, a 2 e a 3 metri di distanza dal letto del paziente: mentre non sono state rilevate tracce di SARS-CoV-2 nei campionamenti di aria, i campioni di deposizione sono risultati positivi. La superficie corporea media di un adulto è di 1,5-2,0 m2 e i dati suggeriscono che lavorando in un reparto per 5 ore, potrebbero esserci più di 1000 contaminazioni da virus sulla superficie dell’abbigliamento protettivo. Nell’area del personale medico con concentrazioni più elevate di SARS-CoV-2, il tasso di deposizione potrebbe essere addirittura superiore. Questo è un altro risultato estremamente significativo!

Suggerimenti

Queste prime ricerche sull’aerodinamica del Coronavirus in interazione con l’aerosol suggeriscono che il deposito di goccioline di virus o “aerosol di virus” potrebbe essere un importante vettore per la trasmissione della malattia, ma occorre capire quanto e come.

Il numero di contagi mostra chiaramente come la capacità di trasmissione del SARS-CoV-2 sia davvero molto forte. Ma ci sono ancora molti problemi sconosciuti da studiare nell’immediato futuro, tra cui il ruolo effettivo dell’aerosol nella diffusione dei contagi, prima di poter giungere a ulteriori conclusioni.

Quel che, invece, è già emerso chiaramente dalla letteratura scientifica sul tema inquinamento e malattie respiratorie è come l’aerosol inquinante – ad esempio PM10 e il PM2,5 – ci stia rendendo tutti più vulnerabili, peggiorando le conseguenze dell’esposizione al virus.