Mecanismos de transmisión aérea

La pandemia de COVID-19 ha puesto de relieve controversias e incógnitas sobre cómo se propagan los patógenos respiratorios entre los huéspedes. Tradicionalmente, se pensaba que los patógenos respiratorios se propagaban entre las personas a través de las gotas grandes producidas en la tos y por el contacto con superficies contaminadas (fómites).

Sin embargo, se sabe que varios patógenos respiratorios se propagan a través de pequeños aerosoles respiratorios, que pueden flotar y viajar en corrientes de aire, infectando a las personas que los inhalan a distancias cortas y largas de la persona infectada. Wang y col. revisaron los avances recientes en la comprensión de la transmisión aérea obtenidos al estudiar la propagación del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) y otros patógenos respiratorios.

Los autores sugieren que la transmisión aérea puede ser la forma dominante de transmisión de varios patógenos respiratorios, incluido el SARS-CoV-2, y que una mayor comprensión de los mecanismos subyacentes a la infección por vía aérea informará mejor las medidas de mitigación.

Fases implicadas en la transmisión aérea de virus respiratorios. Los aerosoles cargados de virus (<100 I1 / 4m) son generados primero por un individuo infectado a través de actividades espiratorias, a través de las cuales son exhalados y transportados en el medio ambiente. Pueden ser inhalados por un huésped potencial para iniciar una nueva infección, siempre que sigan siendo infecciosos. A diferencia de las gotitas (> 100 I1 / 4 m), los aerosoles pueden permanecer en el aire durante horas y viajar más allá de 1 a 2 m del individuo infectado que los exhala, provocando nuevas infecciones tanto a corto como a largo plazo. CRÉDITO: N. CARY / SCIENCE

Antecedentes

La exposición a las gotitas producidas en la tos y los estornudos de las personas infectadas o el contacto con superficies contaminadas con gotitas (fómites) se ha percibido ampliamente como los modos de transmisión dominantes de los patógenos respiratorios. La transmisión por vía aérea se define tradicionalmente como la inhalación de aerosoles infecciosos o "núcleos de gotitas" de menos de 5 μm y principalmente a una distancia de > 1 a 2 m del individuo infectado, y se ha considerado que dicha transmisión es relevante solo para "enfermedades inusuales”.

Sin embargo, existe evidencia sólida que respalda la transmisión por el aire de muchos virus respiratorios, incluido el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus (SARS-CoV), el síndrome respiratorio del Medio Oriente (MERS) -CoV, el virus de la influenza, el rinovirus humano y el virus respiratorio sincitial (RSV). Las limitaciones de las vistas tradicionales de gotitas, fómites y transmisión aérea se aclararon durante la pandemia de COVID-19.

La transmisión por gotitas y fómites del SARS-CoV-2 por sí sola no puede explicar los numerosos eventos de superpropagación y las diferencias en la transmisión entre los ambientes interiores y exteriores que se observaron durante la pandemia de COVID-19. La controversia en torno a cómo se transmite COVID-19 y qué intervenciones se necesitan para controlar la pandemia ha revelado una necesidad crítica de comprender mejor la vía de transmisión aérea de los virus respiratorios, lo que permitirá estrategias mejor informadas para mitigar la transmisión de infecciones respiratorias.

Avances

Las gotitas respiratorias y los aerosoles pueden generarse mediante diversas actividades espiratorias. Los avances en las técnicas de medición de aerosoles, como el tamaño de partículas aerodinámicas y de movilidad de exploración, han demostrado que la mayoría de los aerosoles exhalados son menores de 5 μm, y una gran fracción es <1 μm para la mayoría de las actividades respiratorias, incluidas las producidas durante la respiración, el habla, y tos. Los aerosoles exhalados ocurren en modos de tamaño múltiple que están asociados con diferentes sitios de generación y mecanismos de producción en el tracto respiratorio.

Aunque históricamente se han utilizado 5 μm para distinguir aerosoles de gotitas, la distinción de tamaño entre aerosoles y gotitas debe ser de 100 μm, que representa el tamaño de partícula más grande que puede permanecer suspendido en aire inmóvil durante más de 5 s desde una altura de 1,5 m. típicamente alcanzan una distancia de 1 a 2 m del emisor (dependiendo de la velocidad del flujo de aire que transporta los aerosoles) y se pueden inhalar.

Los aerosoles producidos por un individuo infectado pueden contener virus infecciosos y los estudios han demostrado que los virus se enriquecen en pequeños aerosoles (<5 μm).

El transporte de aerosoles cargados de virus se ve afectado por las propiedades fisicoquímicas de los aerosoles mismos y por factores ambientales, como la temperatura, la humedad relativa, la radiación ultravioleta, el flujo de aire y la ventilación. Una vez inhalados, los aerosoles cargados de virus pueden depositarse en diferentes partes del tracto respiratorio. Los aerosoles más grandes tienden a depositarse en las vías respiratorias superiores; sin embargo, los aerosoles más pequeños, aunque también pueden depositarse allí, pueden penetrar profundamente en la región alveolar de los pulmones.

El fuerte efecto de la ventilación en la transmisión, la clara diferencia entre la transmisión en interiores y exteriores, la transmisión de largo alcance bien documentada, la transmisión observada de SARS-CoV-2 a pesar del uso de máscaras y protección para los ojos, la alta frecuencia de eventos de superpropagación en interiores del SARS-CoV-2, los experimentos con animales y las simulaciones de flujo de aire proporcionan pruebas sólidas e inequívocas de la transmisión aérea.

Se ha descubierto que la transmisión por fómites del SARS-CoV-2 es mucho menos eficiente, y las gotas solo son dominantes cuando los individuos están a menos de 0,2 m entre sí cuando hablan.

Aunque los individuos infectados pueden producir tanto aerosoles como gotas durante las actividades espiratorias, las gotas caen rápidamente al suelo o superficies en segundos, dejando un enriquecimiento de aerosoles sobre las gotas. Es probable que la vía aérea contribuya a la propagación de otros virus respiratorios cuya transmisión se caracterizaba anteriormente como impulsada por gotitas. La Organización Mundial de la Salud (OMS) y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE. UU. han reconocido oficialmente la inhalación de aerosoles cargados de virus como un modo de transmisión principal en la propagación de COVID-19 tanto a corto como a largo plazo en 2021.

Panorama

La transmisión aérea de patógenos se ha subestimado enormemente, principalmente debido a una comprensión insuficiente sobre el comportamiento de los aerosoles en el aire y, al menos parcialmente, a la atribución errónea de observaciones anecdóticas. Dada la falta de evidencia de la transmisión por gotitas y fómites y la evidencia cada vez más sólida de que los aerosoles transmiten numerosos virus respiratorios, debemos reconocer que la transmisión por el aire es mucho más frecuente de lo que se reconocía anteriormente.

Dado todo lo que hemos aprendido sobre la infección por SARS-CoV-2, es necesario reevaluar la vía de transmisión de aerosoles para todas las enfermedades infecciosas respiratorias.

Se deben implementar medidas de precaución adicionales para mitigar la transmisión de aerosoles tanto a corto como a largo alcance, con especial atención a la ventilación, los flujos de aire, la filtración de aire, la desinfección por rayos UV y el ajuste de la mascarilla. Estas intervenciones son herramientas fundamentales para poner fin a la pandemia actual y prevenir futuros brotes.

Discusión

A pesar del reconocimiento emergente de la transmisión aérea de virus respiratorios, numerosos problemas requieren una mayor exploración. Por ejemplo, se necesitan mediciones directas de la concentración de virus en aerosoles y gotitas en función del tamaño y su potencial para iniciar una nueva infección. La vida útil de los virus en aerosoles de tamaño variable requiere una investigación sistemática. Se necesitan más estudios para cuantificar la relación entre la dosis viral administrada por aerosoles y gotitas y la gravedad de la infección; esta relación probablemente varía considerablemente para diferentes virus.

También es importante investigar si la gravedad de la enfermedad se correlaciona con el tamaño y la cantidad de aerosoles y la ubicación en la que se depositan en el tracto respiratorio. Aunque se necesitan más estudios, la evidencia inequívoca indica que la transmisión aérea es una vía importante para la propagación del SARS-CoV-2 y muchos otros virus respiratorios.

Se deben implementar medidas de precaución adicionales para mitigar la transmisión de aerosoles tanto en distancias cortas como largas, con un enfoque principal en la ventilación, los flujos de aire, la filtración de aire, la desinfección UV y el ajuste de la mascarilla.

Estas intervenciones son estrategias críticas para ayudar a poner fin a la pandemia actual y prevenir futuros brotes. Es importante tener en cuenta que estas medidas propuestas para mejorar la calidad del aire en interiores conducirán a mejoras que se habían esperado hace mucho tiempo y que tienen beneficios para la salud que se extienden mucho más allá de la pandemia de COVID-19.