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“Due cose sono infinite: l’universo e la stupidità umana e non sono sicuro della prima”

Albert Einstein

L’Hubei dello Stivale (Parte 49): Se passate da un bar stateci poco (Seconda parte)

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(Segue dalla parte 48)

Ci contagiamo solo con le droplets o anche per via aerea?

Riassumo brevemente:

Le droplets (c.d. goccioline) cadono a distanza di 1.5-2 metri al massimo. La mascherina (soprattutto) ed il distanziamento (ovviamente) riducono notevolmente il rischio di contagio.

Le microdroplets o droplets nuclei o particelle aerosolizzate (tutti sinonimi), prosaicamente denominate microgoccioline, hanno caratteristiche fisiche differenti e possono restare sospese in aria per diverso tempo.

Le microdroplets possono diffondere il virus anche a distanze superiori ai canonici 2 metri: l’umidità, la temperatura, la ventilazione, l’affollamento ed altre condizioni possono facilitare questo tipo di contagio denominato “per via aerea”: le microgoccioline portano il virus molto più lontano.

Respirare, parlare a voce alta, tossire e starnutire determinano la fuoriuscita di particelle di diverse dimensioni, anche molto piccole. Queste ultime possono rimanere sospese per ore soprattutto se l’ambiente è poco ventilato.

Appelli inascoltati

L’OMS continua a sostenere che la trasmissione del SARS-nCoV-2 è tramite goccioline a breve distanza o per contatto con superfici contaminate e relega la trasmissione per via aerea a situazioni eccezionali.

Vi è però un gruppo nutrito di scienziati che ritiene questa presa di posizione antiquata ed anche pericolosa.

Oltre alla presa di posizione di 239 scienziati a luglio 2020 sulla rivista Clinical Infectious Disease1 (citata nel precedente post), anche la prestigiosa rivista Science ha pubblicato un articolo simile2 il 5 ottobre 2020:

Anche questa lettera insiste sul fatto che la distinzione sulle goccioline basata sulla dimensione di 5 micron è ormai priva di senso.

La distinzione va effettuata tra le goccioline superiori ai 100 micron che cadono a terra entro pochi metri e quelli inferiori ai 100 micron che hanno un comportamento aerodinamico completamente differente. Esse possono restare in aria anche per diverse ore e viaggiare ben oltre i 2 metri dando origine, in ambienti poco ventilati, ai cosiddetti “superspreader event” ovvero situazioni in cui moltissime persone vengono contagiate anche senza aver avuto contatto ravvicinato con le persone infette.

Una rappresentazione grafica imperdibile è quella pubblicata dall’Annals of Internal Medicine3 a dicembre dal titolo: Be Aware of Droplets and Bubbles! che spiega in maniera splendida il destino delle droplets contenenti patogeni.

Tossire, parlare e starnutire in un ambiente chiuso (senza mascherina)

In termini grafici, ecco cosa avviene dopo un colpo di tosse:

Le droplet di maggiori dimensioni cadono a terra dopo un tempo variabile, dipendente dal loro volume. Ma il flusso turbolento determinato dalla forza di emissione determina un flusso di di microparticelle e quindi di aerosol.

Anche se la tosse o lo starnuto possono generare droplets aerosolizzate con velocità di espulsione elevata, diversi studi hanno dimostrato che parlare per 5 minuti fa espellere lo stesso numero di particelle aerosolizzate di un solo colpo di tosse4.

Anche in questo caso goccioline e microgoccioline vengono emesse contemporaneamente e continuamente.

Il video successivo, tratto dal network giapponese NHK documenta quello che avviene con uno starnuto e con una conversazione a voce alta. Per l’esperimento sono stati usati raggi laser e telecamere in grado di individuaremicrodoplets del diametro di 0,1 micron! Le simulazioni al computer evidenziano come le particelle più leggere restano in aria per molto tempo (ore, non minuti) e che solo una ventilazione adeguata (aperture di porte e finestre in zone opposte per facilitare la corrente) possono ridurre il rischio di inalazione.

Il video successivo invece è stato allegato ad un articolo comparso su JAMA5. In esso viene esemplificato il “viaggio” (ben oltre i 7-8 metri) dell’aerosol prodotto da uno starnuto.

La velocità di espulsione delle goccioline dipende dall’atto che li genera: il normale respiro le espelle a velocità comprese tra 0.1-1 m/s; parlando a voce alta la velocità cresce nell’intervallo 2-10 m/s; con la tosse la velocità raggiunge i 10-20 m/s. Uno starnuto può espellerle ancora più velocemente ovvero oltre 25 m/sec (circa 100 km/h).

Le particelle aerosolizzate (i c.d. droplets nuclei) provocate da un colpo di tosse sono circa 3.000.

Lo starnuto può generare circa un milione di droplets fino a 100 micron di diametro più parecchie migliaia di particelle ancora maggiori6.

Esempi di condizioni rischiose: una cena al ristorante

Dopo aver visto i due video precedenti potrete capire che il contagio può anche avvenire a distanze maggiori dei canonici 1-2 metri. Un esempio classico è quello che è avvenuto in un ristorante cinese7.

Il 23 gennaio 2020 una famiglia parte da Wuhan e arriva a Guangzhou. Il 24 gennaio, il caso indice (A1) pranza con 3 altri membri familiari (A2–A4) in un ristorante della città. Due altre famiglie (B e C) erano sedute in altri tavoli. Dopo qualche ora il caso indice manifesta febbre e tosse e accede in ospedale. Il 5 febbraio 9 altre persone (4 della famiglia A, 3 della famiglia B e 2 della famiglia C si ammalavano di di COVID-19. Nella figura sono rappresentate le disposizioni dei tavoli e le date di esordio della malattia.

L’analisi della disposizione dei tavoli e la tipologia di ventilazione ha consentito di dimostrare che la trasmissione è stata per droplets per la famiglia al tavolo A. La distanza tra il tavolo A è quella degli altri tavoli era decisamente superiore al metro. In questo caso la trasmissione di tipo “airborne”, ovvero per via aerea, è quella più probabile.

Cantare in coro diffonde il virus più del suono

L’attack rate è il numero di persone che si contagiano tra i contatti di una persona infetta. Se in un evento di 100 persone vi è una persona contagiosa ci si aspetterebbe che l’attack rate non sia molto elevato in quanto è difficile che tutti i partecipanti conoscano e abbiano rapporti ravvicinati per un tempo prolungato (teoria delle goccioline e dei metri di distanza).

Ebbene nei casi di contagi tra i coristi il numero di contagi è elevatissimo.

Un caso tipico è quello avvenuto a Washington il 10 marzo 2020. Il coro, di 61 persone, si è trovato per effettuare delle prove che sono durate 2,5 ore8. Una persona (quella rossa) era affetta da COVID-19. Il numero di persone contagiate è stato elevatissimo (53 casi di cui 3 ospedalizzati ed uno deceduto)

L’attack rate è stato pari a 53/61=87%, molto più simile ad una trasmissione per via aerea.

Una analisi molto interessante con videocamera ad alta sensibilità è stata pubblicata ad agosto9 e dimostra come la emissione di droplets e particelle aerosolizzate sia elevata e particolarmente rilevante con le note “do” e “fa”.

Un cluster importante di contagi ha costretto uno show canoro molto popolare in Australia a chiudere i battenti.

Anche il Governo inglese e molte altre organizzazioni hanno messo in guardia dal cantare in ambienti non adeguatamente ventilati.

Il caso più eclatante è stato quello avvenuto l’8 marzo 2020 ad Amsterdam.

L’ Amsterdam Mixed Choir si esibì nella Passione di San Giovanni di J.S. Bach nell’auditorium.

Pochi giorni dopo, uno ad uno, i coristi si ammalarono. Dei 130 coristi, 102 contrassero COVID-19. Un corista di 78 anni morì come anche 3 partners di 3 coristi. Alcuni dei coristi finirono in terapia intensiva.

Gli esempi di questo tipo sono innumerevoli (Coro della Cattedrale di Berlino, Voices of Yorkshire Choir ecc.)

Cantare o parlare a voce alta determina l’emissione di particelle aerosoliche 20 volte superiori a quelle emesse parlando normalmente.

Si, c’è anche l’aerosol fecale

Vi ricordate gli Amoy Gardens a Hong Kong? No?

Nel 2003 Hong Kong fu colpita dalla epidemia di SARS: 1.733 casi e 299 decessi (letalità del 17%). Gli Amoy Gardens erano un enorme complesso residenziale (19 palazzi di 33 piani ciascuno con otto appartamenti per piano; 15.000 residenti) in cui si verificarono 300 contagi. Tutte le persone residenti furono isolate ed il complesso residenziale diventò una città fantasma. Una analisi delle varie possibilità di contagio dell’articolo del NEJM10 ipotizzò una trasmissione per via aerosolica.

L’idraulica risolse il mistero. Si trattava di difetto di costruzione dei sifoni a U oltre al contributo di alcuni residenti maldestri che avevano modificato gli scarichi per far defluire le acque grigie della lavatrice.

La trasmissione avvenne per via aerolica fecale da parte del caso indice e determinò la salita dei vapori grazie a tali difetti ai piani superiori determinando contagi a catena:

Ma cosa c’entra con il SARS-nCoV-2 quello che è avvenuto all’Amoy Garden nel 2003?

Leggete questo articolo11:

Singolare somiglianza non è vero? Il caso è avvenuto a Pechino e la modalità pare la stessa: un paziente malato, affetto da diarrea ha determinato, per difetti di aerazione e nei tubi a U la risalità di aerosol fecale (nelle feci si può trovare il coronavirus, determinando l’infezione di altri 9 residenti.

Precauzioni

Stare a tavola per un’oretta prendendosi uno spritz al bar con due-tre amici (di cui uno contagioso per SARS-nCoV-2) equivale a farvi tossire in faccia per 10 volte disperdendo nell’aria intorno a voi oltre 30.000 di queste particelle aerosoliche.

Se prendete il caffè e parlate con un vostro amico (contagioso) state accorti. Parlare senza mascherina per un minuto può generare microdroplets contenenti oltre 1.000 virus12. Se il vostro amico è un superspreader ovvero un soggetto che distribuisce altissime cariche virali questo numero può arrivare a 100.000.

Fumare una sigaretta può farvi male. Se lo fate in compagnia può essere peggio perchè nel fumo esalato vi sono particelle microscopiche che possono veicolare il virus.

In un ambiente chiuso assicuratevi che vi sia corrente generata aprendo due porte o finestre.

Se potete non state in un ambiente chiuso dove molte persone non hanno la mascherina (il tipico bar con avventori stanziali). Se avete voglia di un caffè fatevela passare.

Evitate sempre i luoghi affollati soprattutto se sono al chiuso. Molti indossano la mascherina come una scimmia indosserebbe un reggicalze. Alcuni prima di tossire o starnutire se la abbassano. Lasciate che si contagino tranquillamente.

Conclusioni

La mole immensa di dati prodotta da molti ricercatori sta cercando di modificare il monolitico atteggiamento di chi continua a distinguere le modalità di contagio in maniera netta a seconda dei virus o batteri coinvolti: per droplets o per via aerea.

Molte ricerche relative a SARS e MERS hanno dimostrato che sono trasmesse per via aerea13 (anche per aerosol fecale). E SARS e MERS sono parenti stretti di SARS-nCoV-2. Perchè per la SARS-nCoV-2 l’OMS è così recalcitrante?

Vi sono ricerche che hanno dimostrato come moltissimi batteri e virus hanno anche una modalità di trasmissione per via aerea. Questa imponente review14 su Lancet Respiratory Medicine le riassume magistralmente.

Uno studio negli ospedali di Wuhan ha dimostrato inoltre la presenza di RNA virale nell’aerosol a distanze ben superiori ai 2 metri15.

E’ quindi importante definire regole più stringenti relative agli ambienti chiusi, relativamente alla ventilazione e mettere in guardia le persone dal rischio che si può incorrere a non indossare correttamente la mascherina.

Per gli ospedali è un’altra storia. E lo vedremo nel prossimo post.

(Continua alla parte 50)


  1. Lidia Morawska, Donald K Milton, It Is Time to Address Airborne Transmission of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), Clinical Infectious Diseases, Volume 71, Issue 9, 1 November 2020, Pages 2311–2313, https://doi.org/10.1093/cid/ciaa939
  2. Prather, Kimberly A., Linsey C. Marr, Robert T. Schooley, Melissa A. McDiarmid, Mary E. Wilson, and Donald K. Milton. 2020. ‘Airborne Transmission of SARS-CoV-2’. Science, October. https://doi.org/10.1126/science.abf0521.
  3. Manna, Argha. 2020. ‘Annals Graphic Medicine – Be Aware of Droplets and Bubbles’. Annals of Internal Medicine, December. https://doi.org/10/ghnvb4.
  4. Fennelly KP, Martyny JW, Fulton KE, Orme IM, Cave DM, Heifets LB. Cough-generated aerosols of Mycobacterium tuberculosis: a new method to study infectiousness. Am J Respir Crit Care Med. 2004 Mar 1;169(5):604-9. doi: 10.1164/rccm.200308-1101OC. Epub 2003 Dec 4. PMID: 14656754.
  5. Bourouiba L. Turbulent Gas Clouds and Respiratory Pathogen Emissions: Potential Implications for Reducing Transmission of COVID-19. JAMA. 2020;323(18):1837–1838. doi:10.1001/jama.2020.4756
  6. Barker, J.., Stevens, D.. and Bloomfield, S.. (2001), Spread and prevention of some common viral infections in community facilities and domestic homes. Journal of Applied Microbiology, 91: 7-21. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.2001.01364.x
  7. Lu J, Gu J, Li K, et al. COVID-19 Outbreak Associated with Air Conditioning in Restaurant, Guangzhou, China, 2020. Emerging Infectious Diseases. 2020;26(7):1628-1631. doi:10.3201/eid2607.200764.
  8. Hamner L, Dubbel P, Capron I, et al. High SARS-CoV-2 Attack Rate Following Exposure at a Choir Practice — Skagit County, Washington, March 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2020;69:606–610. DOI: http://dx.doi.org/10.15585/mmwr.mm6919e6
  9. Prateek Bahl, Charitha de Silva, Shovon Bhattacharjee, Haley Stone, Con Doolan, Abrar Ahmad Chughtai, C Raina MacIntyre, Droplets and Aerosols Generated by Singing and the Risk of Coronavirus Disease 2019 for Choirs, Clinical Infectious Diseases, , ciaa1241, https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1241
  10. Yu IT, Li Y, Wong TW, Tam W, Chan AT, Lee JH, Leung DY, Ho T. Evidence of airborne transmission of the severe acute respiratory syndrome virus. N Engl J Med. 2004 Apr 22;350(17):1731-9. doi: 10.1056/NEJMoa032867. PMID: 15102999
  11. Kang M, Wei J, Yuan J, Guo J, Zhang Y, Hang J, Qu Y, Qian H, Zhuang Y, Chen X, Peng X, Shi T, Wang J, Wu J, Song T, He J, Li Y, Zhong N. Probable Evidence of Fecal Aerosol Transmission of SARS-CoV-2 in a High-Rise Building. Ann Intern Med. 2020 Sep 1:M20-0928. doi: 10.7326/M20-0928. Epub ahead of print. PMID: 32870707; PMCID: PMC7464151.
  12. The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission
    Valentyn Stadnytskyi, Christina E. Bax, Adriaan Bax, Philip Anfinrud
    Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2020, 117 (22) 11875-11877; DOI: 10.1073/pnas.2006874117
  13. Tellier, R., Li, Y., Cowling, B.J. et al. Recognition of aerosol transmission of infectious agents: a commentary. BMC Infect Dis 19, 101 (2019). https://doi.org/10.1186/s12879-019-3707-y
  14. Fennelly, Kevin P. 2020. ‘Particle Sizes of Infectious Aerosols: Implications for Infection Control’. The Lancet Respiratory Medicine 8 (9): 914–24. https://doi.org/10/gg56mv.
  15. Liu, Y., Ning, Z., Chen, Y. et al. Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals. Nature 582, 557–560 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2271-3

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