COVID-19: ПОЧЕМУ МЫ ДОЛЖНЫ ВСЕ НОСИТЬ МАСКИ — НОВЫЕ НАУЧНЫЕ ОБОСНОВАНИЯ

В свете последних изменений в Украинском законодательстве — «О предотвращении распространения на территории Украины острой респираторной болезни COVID-19, вызванной коронавирусом SARS-CoV-2» от 02-03-2020г.. Хотим просветить Вас, уважаемые читатели — «А на кой нам носить «маски» в общественных местах?» . Этот вопрос бродит в головах наверное большинства населения. Так вот ответ будет ниже и на много букв и научных терминов с картинками.

Публикуем перевод статьи с медицинского сайта medium.com :

Sui Huang

Institute for Systems Biology

27 марта 2020  г.

Официальная рекомендация в Соединенных Штатах (и других западных странах) о том, что общественность не должна носить маски, была мотивирована необходимостью сохранения респираторных масок для работников здравоохранения (!)Нет никакого научного подтверждения утверждению, что маски, которые носит население, «не эффективны»!  Напротив, с учетом заявленной целью «сгладить кривую», было бы желательно любое дополнительное, хотя и частичное уменьшение передачи — даже то, что обеспечивается простыми хирургическими масками или самодельными (DIY) масками (которые не усугубят проблема предложения). Последние биологические данные о проникновении вируса SARS-Cov-2 в ткани человека и баллистике чихания / кашля позволяют предположить, что основным механизмом передачи является не мелкие аэрозоли, а большие капли, и, таким образом, каждый человек должен носить маски.

Один хирург написал в Твитере: « ПЕРЕСТАНЬТЕ ПОКУПАТЬ МАСКИ, они не эффективны …».

Центр контроля заболеваний (CDC) говорит , что хирургические маски предлагают гораздо меньшую защиту, чем респираторы N95. CDC рекомендует, чтобы здоровые люди вообще не носили маски, только больные. Эти руководящие принципы не основаны на научном обосновании, но были мотивированы необходимостью сохранить ценные маски для медицинских работников ввиду нехватки! Но они могли иметь непредвиденные последствия — стигматизировать тех, кто носит маски, на публике (вы замаскированный или заразный!)

Сравните это с культурной привычкой, поощрением или даже необходимостью носить маски в азиатских странах — которые сейчас «сгладили кривую» или даже имели более плоскую кривую с самого начала.

Конечно, хирургические маски, и неправильно надетый респиратор маски N95, не предлагают идеальную защиту. Но если заявленная цель состоит в том, чтобы «сгладить» кривую (в отличие от уничтожения вируса), мы должны отказаться от черно-белого мышления и принять оттенки серого. Мы больше не можем утверждать, что маски «не эффективны». Мы не можем допустить, чтобы идеальное было врагом хорошего. Что, если частичная защита, обеспечиваемая хирургическими или даже самодельными масками, снижает вероятность передачи до степени, сходной с таковой рекомендуемого (одинаково несовершенного) расстояния более чем на 2 метра друг от друга? Это может затем удвоить влияние нефармакологического вмешательства (NPI) на сглаживание кривой (фиг. 1).

РИСУНОК 1. «Сглаживание кривой».Эффект смягчающих вмешательств, которые могли бы снизить начальную скорость размножения R0 на 50%, если они были реализованы на 25-й день. Красная кривая — это динамика числа инфицированных людей («случай») без вмешательства. Зеленая кривая отражает измененную («сплющенную») кривую после вмешательства. День 0 (3 марта 2020 г.) — это время, когда было подтверждено 100 случаев заражения (d100 = 0). Модель только для иллюстрации и была выполнена в симуляторе модели SEIR (http://gabgoh.github.io/COVID/index.html). Модель невмешательства была приспособлена к этим точкам данных: период времени в двадцать дней, в течение которого число случаев в Соединенных Штатах возросло со 100 (d100 = 0) до 35 000 (d100 = 20). Использовались стандартные параметры (численность населения 330 М, Tinc = 5,2 дня, Tinf = 3,0 дня, но с довольно высоким значением R0 = 5.

Так, как CDC не дает никаких научных доказательств для его утверждения , что маски, что носят в общественных местах, «не являются эффективными», здесь мы рассмотрим научную поддержку защиты , обеспечиваемой хирургическими масками. Мы концентрируемся на механистическом обосновании (в отличие от эпидемиологических и феноменологических данных). Принимая во внимание баллистику кашля и результаты последних исследований в области биологии передачи вируса SARS-CoV2 (который вызывает COVID-19), мы заключаем, что любой физический барьер, обеспечиваемый даже одноразовыми масками, может существенно уменьшить распространение COVID-19. Если мы скоро уступим давлению, чтобы ослабить карантин и позволить ограниченным социальным взаимодействиям оживить экономику, тогда маски должны сыграть свою роль.

Официальная рекомендация CDC, FDA и других лиц о том, что маски, которые носят не относящиеся к здравоохранению специалисты, неэффективны, неверна(!) на трех уровнях: в логике, в механике передачи и в биологии проникновения вируса.

1. ЛОГИКА

Конечно маски, будь то плотно прилегающая респираторная маска N95, одобренная NIOSH, или хирургическая маска , не обеспечивают идеальную («100%») защиту. Но несовершенная защита не означает «совершенно бесполезный», так как стакан не полный не обязательно должен быть пустым: я бы с радостью принял стакан воды, наполненный до 60%, когда я хочу пить. Отсутствие доказательств (защиты) не является доказательством отсутствия. Но в нашем бинарном мире официальное сообщение о том, что хирургические маски «не эффективны», могло послать неверное сообщение: «они абсолютно бесполезны». К сожалению, благодаря черно-белой картине, нарисованной официальными лицами, дискуссия об эффективности масок была заглушена, а вместе с тем и возможностью стимулировать промышленность наращивать производство этих «Копеешных» защитных устройств.

Но с объявленной целью «сгладить кривую» (а не полностью уничтожить вирус) мы имеем «родственника» в противоположность абсолютной цели, которая ставит понятие «частичной защиты» в новом свете. В принципе, можно вычислить степень Y сглаживания кривой, учитывая частичную защиту на X%, которая даётся маской. Но для этого нам нужно сначала понять механику и биологию передачи в деталях.

2. МЕХАНИКА ПЕРЕДАЧИ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Как вирусы, вызывающие болезни, передающиеся воздушно-капельным путем, передаются капельками от человека к человеку, является сложным, недостаточно изученным вопросом. Капли можно (для данного обсуждения) грубо разделить на две большие категории в зависимости от размера (фиг. 2):

Рисунок 2. Большие капли аэрозолей при выдохе (со скоростью <1 м / с) испаряются или падают на землю на расстоянии менее 1,5 м. При выталкивании с высокой скоростью из-за кашля или чихания струя, особенно более крупных (> 0,1 мм), может уноситься струей на расстоянии более 2 м или 6 м соответственно.

(а) Капли диаметром менее 10 мкм (микрометр) — верхний предел размера для определения «аэрозоля» (частицы настолько легкие, что могут летать в воздухе). Для краткости будем называть эту категорию « аэрозолями ». Эти небольшие аэрозоли переносятся вентиляцией или ветром и поэтому могут перемещаться по комнатам. Что отличает маски для лица N95 от хирургических масок, так это то, что они предназначены (в соответствии с нормативными требованиями) для остановки аэрозолей: они должны отфильтровывать 95% капель размером менее 0,3 мкм.

(б) Капли размером более 10 мкм (микрометр), достигающие 100 мкм (0,1 мм) или более. Давайте назовем эти крупные частицы « каплями брызг » здесь. (Более подробное обсуждение см. Nicas and Jones, 2009 ). Конечно, капли могут быть еще больше, вплоть до размера, видимого невооруженным глазом в аэрозоле, создаваемом кашлем или чиханием (диаметр от 0,1 мм и выше). Расчеты Xie и др. Показывают, что при выдохе капли размером> 0,1 мм могут испаряться или падать на поверхность на расстоянии 2 м, в зависимости от размера, влажности воздуха и температуры.Но при кашле или чихании они могут стрелять как снаряды изо рта со скоростью 50 метров в секунду (для чихания) или 10 м / с (для кашля), а капли могут улетать на расстояние до 6 метров. Если это так, то часто упоминаемого «безопасного расстояния» в 2 метра в общественных местах может быть недостаточно — если только вы не наденете (простую) маску — об этом позже.

Это является центральным биологическим следствием различия между аэрозолями и брызгами капель : Для взвешенных частиц вдохновляться и проникает глубоко в лёгкие, через все «воздуховоды» вплоть до альвеолярных клеток , где газ-обмен происходит (рис.3): только капли диаметром менее 10 микрометров могут достигать альвеол. Напротив, крупные капли аэрозоля застряют в носу и горле (носоглоточное пространство) и в верхних дыхательных путях легкого, трахее и крупных бронхах. Капли типичного кашля имеют распределение по размеру, так что примерно половина капли относится к категориям аэрозолей, хотя они вместе составляют только менее 1/100000 от объема выдоха(Nicas et al 2005 ).

РИСУНОК 3. Анатомия дыхательных путей и где капли в конечном итоге, в зависимости от их размера, разносятся по дыхательным путям человека.

Отсюда следует, что сложные маски N95, предназначенные для фильтрации мельчайших частиц, помогают предотвратить перенос капель вируса в альвеолы. Но действительно ли это важно для сглаживания кривой? Посмотрим ниже. Напротив, вполне вероятно, что крупные капли, которые попадают в носоглотку, могут быть остановлены любым физическим барьером, таким как более простые хирургические или пылевые маски.

Конечно, многие капли аэрозоля в выдохе или аэрозоле от кашля могут не содержать вирус, но некоторые подойдут. В случае вируса SARS-Cov-2 неизвестно, какова минимальная инфекционная нагрузка (количество вирусных частиц, необходимое для запуска каскада патогенеза, который вызывает клиническое заболевание). Но мы начинаем оценивать, являются ли маленькие аэрозоли или большие капли более опасными.

Молчаливое представление CDC о том, что альвеолы ​​являются местом назначения капель для доставки вирусной нагрузки (альвеолы ​​являются, в конце концов, анатомическим местом угрожающей жизни пневмонии), повысило кажущуюся важность масок N95 и привело к отмене хирургические маски. Нюансы не переносятся на непрофессионалов (а также на многих экспертов «по креслу»), которые сейчас, благодаря бинаризации сообщений, считают маски бесполезными.

Даже в отношении небольших аэрозолей мы не должны забывать, что частичная фильтрация, обеспечиваемая хирургическими масками, лучше, чем ничего! В экспериментальном моделировании фильтрующей способности масок в 2008 году Ван дер Санд и ее коллеги из Нидерландов сравнили три маски: ( i ) самодельную (DYI) простую ткань, ( ii ) стандартные хирургические маски и ( iii ) FFP2 Европейский эквивалент масок N95 в отношении их способности останавливать небольшие аэрозоли в диапазоне от 0,2 до 1 мкм — капли, которые могут достигать нижнего легкого.

В связи с тем,что авторы обнаружили внутреннюю защиту, некоторые сомнения вызывают сообщение CDC о том, что хирургические маски «неэффективны»: хотя маски FFP2 (или N95) действительно отфильтровывают> 99% частиц (таким образом, снижая аэрозольную нагрузку в 100 раз ) Хирургические маски снизили количество капель аэрозоля за маской еще в 4 раза по сравнению с внешней частью маски. Вполне вероятно, что для более крупных капель аэрозоля от кашля разница между хирургическими масками и респираторными масками F95 была бы еще меньше. Интересно, что для внешней защиты эффективность и различия намного меньше (см. Цифры на рис. 5).

РИСУНОК 5. Эффект фильтрации мелких капель (аэрозолей) по различным маскам; Самодельные из простой ткани, хирургическая маска (3М «Tie-on») и респираторная маска FFP2 (N95). Числа масштабируются до эталона 100 (источник капель) в иллюстративных целях, рассчитанного по значениям PF (коэффициент защиты) в Таблице 2 van der Sande et al, 2007, Измерения проводили с помощью счетчика Portacount, который регистрирует частицы в воздухе с размерами в диапазоне от 0,02 до 1 микрометра в конце 3-часового периода ношения без физической активности. Число для защиты медианы 7 (или 8) взрослых добровольцев на группу. Защита в начале теста была аналогичной для простой ткани и хирургической маски, но для FFP2 защита была двойной. Дети испытали значительно меньшую защиту (см. Van der Sande et al 2007)

Эти результаты поднимают актуальный вопрос: если все мы хотим, смягчить эффект пандемии, то есть, « выравнят кривую », сколько 4-кратное уменьшение частиц , которые достигают легких, уменьшает передачу вируса от человека к человеку? Интуиция предполагает, что даже несовершенная маска может предложить некоторую защиту, которая, по крайней мере, находится в диапазоне рекомендуемого расстояния более чем на 2 метра в общественных местах, или мытье рук или не касаться вашего лица — все рекомендации основаны на механистическом правдоподобии без сильной эпидемиологической поддержки.

Технически, можно количественно оценить, насколько снижение в 4 раза капель, для человека, который подвергается воздействию, достигается путем использования хирургических масок, либо в 3 раза, достигается за счет самодельных тканевых масок, способствует снижению «скорости воспроизведения» от исходного R0 до эффективного Rt после вмешательства по смягчению в момент времени t . Возможно на 25%? Тогда можно было бы, используя SEIR-эпидемиологические модели , рассчитать, в какой степени частичное снижение R существенно сгладит кривую — до желаемой степени, чтобы избежать перегрузки системы здравоохранения (см. выше Рисунок 1).

Но такое вычисление R снизу вверх является сложным, потому что это потребовало бы знания многих механистических факторов, которые нелегко количественно оценить. Например, мы не знаем, в какой пропорции COVID-19 передается через большие капли распыления по сравнению с небольшими аэрозолями. Только в последнем случае преимущество респираторных масок N95 перед хирургическими масками будет полностью реализовано! Мы также не знаем , как карантин способствует уменьшению R .

Таким образом, давайте посмотрим на реальную биологию передачи, которая предлагает выход из этой проблемы, а также не рассматривалась официальными лицами, которые утверждали, что «хирургические маски не эффективны».

3. БИОЛОГИЯ

Вирус SARS-Cov-2, как и любой вирус, должен прикрепляться к клеткам человека с использованием принципа блокировки ключа, при котором вирус представляет ключ, а клетка — замок, который дополняет ключ для входа в клетку и репликации. Для вируса SARS-Cov-2 вирусный поверхностный белок «Spike protein S» является « ключом», и он должен плотно прилегать к « блокирующему» белку, который экспрессируется (= представлен молекулярно) на поверхности клеток-хозяев. Белком клеточного замка, который использует вирус SARS-Cov-2, является белок ACE2 ( рис. 6).

Этот фермент клеточной поверхности обычно выполняет защитную функцию сердечно-легочной системы. ACE2 экспрессируется на более высоких уровнях у пожилых людей, у людей с хронической сердечной недостаточностью или с легочной или системной артериальной гипертензией. (Обратите внимание, что экспрессия ACE2 является «ограничивающей скорость», потому что другие белки-хозяева , присутствие которых также необходимо для проникновения вируса в клетки, такие как протеазы, более широко экспрессируются). Некоторые препараты для изменения артериального давления (как в настоящее время интенсивно обсуждается, поскольку гипертония является фактором риска развития ОРДС и смерти при COVID-19), а также механический стресс из-за вентиляции, по иронии судьбы, могут увеличить экспрессию ACE2.

Рис. 6. SARS-Cov-2 поступает в клетку-хозяина путем стыковки со своим белком Spike к белку ACE2 (синий) на поверхности клеток.

Удивительно, но экспрессия ACE2 в легких очень низкая : она ограничена несколькими молекулами на клетку в альвеолярных клетках (клетках AT2) глубоко в легком. Но только опубликованная работа по Human Cell Атлас отчетов (HCA) консорциума , который ACE2 высоко экспрессируется в некотором типе (секреторных) клеток слизистой оболочки носа! (Фиг. 7).

Объедините этот факт с приведенным выше объяснением механики: носовая экспрессия белка ACE2 предполагает , что вирус SARS-Cov2 инфицирует эти клетки. Можно также сделать вывод, что передача вируса SARS-Cov2 будет происходить в основном через большие капли от кашля или чихания, которые составляют большую часть распыляемой жидкости при кашле / чихании и будут попадать в носоглотку благодаря своим размерам — именно там, где молекулярно присутствуют блокировки для вируса, позволяющие прикрепляться к вирусу и проникать в клетки-хозяева. Очевидно, что этот путь передачи может быть эффективно заблокирован простым физическим барьером. (Проксимальное выражение АСЕ в полости носа также способствует передаче через поверхностные капли — следовательно, действительно мойте руки).

РИСУНОК 7. Основной путь проникновения вируса, вероятно, происходит через крупные капли, которые попадают в нос — там, где экспрессия рецептора проникновения вируса, ACE2 самая высокая. Это маршрут передачи, который уже может быть эффективно заблокирован простыми масками, которые создают физический барьер.

На самом деле, W ö lfel и др . теперь сообщают, что вирусный материал может быть легко обнаружен и выделен из носовых тампонов, в отличие от других вирусных инфекций, передаваемых воздушно-капельным путем, таких как исходная атипичная пневмония. По сравнению с SARS (который также использует ACE2 для проникновения в клетки) в случае COVID-19, вирусные геномы (РНК) появляются раньше в носовых мазках и при гораздо более высоких концентрациях, так что обнаружение довольно легко. Фактически, FDA только одобрило тампоны для анализов, взятых от передней части носа через самосбор, а не глубоко в носоглотке. Молекулярный анализ также показывает , что вирус SARS-Cov2 активен и размножается уже в носоглотке, в отличие от других респираторных вирусов, которые живут в более глубоких областях легких.

Репликация вируса в слизистой оболочке носоглотки также может объяснить положительные тесты на стадии продромальной и передачах здоровых носителей и , возможно, аносмию на ранних стадиях COVID19. Но эта биология также означает: избегание крупных капель, которые в любом случае не могут попасть в легкие, но попадают в верхние дыхательные пути, может быть наиболее эффективным средством предотвращения инфекции . Таким образом, хирургические маски, возможно, даже ваша лыжная маска, банданы или шарф, могут обеспечить большую защиту, чем это представлял правительственный чиновник в своей первоначальной (понятной, но неудачной) рекомендации против ношения масок широкой публикой в ​​целом. Респираторные маски N95 могут предложить относительно небольшую дополнительную защиту, чем предполагалось. (Чтобы быть справедливым,CDC предлагает использовать платок медицинскими работниками в качестве крайней меры, когда нет доступных масок).

С практической и общественной точки зрения хирургические или самодельные маски при правильном обращении в худшем случае не повредят, а в лучшем случае могут помочь. (Обязательно выбрасывайте или стирайте после использования, не касаясь наружной поверхности). Эти более простые, недорогие маски могут быть достаточными, чтобы помочь сгладить кривую, возможно немного, возможно существенно. Важно отметить, что использование их не отнимает ценные респираторные маски N95 у работников здравоохранения.

ПОСЛЕДСТВИЯ

Было бы трагично, если неправильная логика, механика и биология, которые заставили западные правительства не поощрять, если не стигматизировать ношение масок, могли способствовать крутому росту COVID-19. Учитывая, что верхние дыхательные пути являются основным местом для проникновения SARS-Cov-2 в ткани человека, ношение простых масок для лица, которые выполняют барьерную функцию, которая блокирует те большие капли, которые попадают в нос или горло, может существенно снизить скорость производства R в той степени, в которой это можно сравнить с социальным дистанцированием и мытьем рук. Это удвоит эффект смягчения в «выравнивании кривой»!

Заглядывая вперед: если мы скоро ослабим блокировку из-за политического давления, направленного на поддержание экономики, то, возможно, поощрение использования масок для лица в обществе было бы хорошим компромиссом между полной блокировкой и полной свободой, которая может привести к возрождению невидимого врага. В настоящее время существует надежная научная основа для того, чтобы положить конец официальной антихирургической истерии по маске и рекомендовать или даже предписать широкое использование масок, как в азиатских странах, которые искривляют кривую.

Будьте здоровы!

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *