2022-02-23 10:06:30

空气中的 SARS-CoV-2：已知与未知的事情

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在 COVID-19 大流行发生的首几个月，许多公共卫生当局提倡洗手并保持 6 英尺的距离，认为 SARS-CoV-2 主要通过相对较大的呼吸道飞沫传播，这些飞沫在之后很快从空气中落下。这些被呼出的飞沫，可能会污染表面。但流行病学和动物研究专家很快就指出了快就指出了被称为气溶胶的较小的空气飞沫在传播中的重要性。到目前为止，证据是压倒性的，大多数专家都承认 COVID-19 是一种空气传播疾病。
 
不过，这场争论似乎还没有解决。仍然有一些科学家认为，即使他们承认空气传播的可能性，但仍声称大飞沫或通过表面的感染，也可能是造成大部分病例的原因。此外，在某些情况下，跟气溶胶传播 SARS-CoV-2 的能力的相关知识，卫生政策跟不上知识水平的步伐。
 
科学家们一致认为 SARS-CoV-2 是通过空气传播的，但就这过程如何助长大流行病而言，仍有很多无法解释的地方。以下是研究显示的结果及我们仍然不知道的事，包括关于它的动态。
 
导致 COVID-19 的病毒是通过空气传播
2021 年 5 月，一个标志着官方承认 COVID-19 传播状态的转折点日子。当月，一组研究人员在《The Lancet》上发表的评论中，总结了十个支持空气传播 SARS-CoV-2 传播假设的科学证据。该清单包括流行病学研究的结果，该研究结果表明，与室外和医院感染相比，该病毒的室内传播率更高，医院中的医院感染，患者可以防止飞沫传播，但不能防止气溶胶传播。这也就是说，使用外科口罩和面罩，而不是诸如此类的设备。作为 N95 呼吸器，可有效过滤空气中的颗粒物。该团队还引用了在只能通过气溶胶到达的地方（例如建筑管道）识别出冠状病毒作为进一步的证据。当月下旬，美国疾病控制中心 (CDC) 承认，即使距离传染源超过 6 英尺，SARS-CoV-2 也可以通过空气中的气溶胶颗粒传播。
 
加州大学圣地亚哥分校的气溶胶化学家Kimberly Prather说：“ 现在很清楚，‘患有 COVID-19 的人’同时会产生气溶胶，”他在《The Lancet》上发表了评论。 她还补充说，这些气溶胶不会掉落，但“就像香烟烟雾一样，与可能具有传染性的人呆在同一个房间里，就像和一个吸烟者呆在一个房间里的道理一样。” Prather说，关于气溶胶传播“甚至存在争论”，这让她感到“震惊”。
 
然而，这还是有的。本月早些时候（2 月 5 日），《The Lancet》发表了一封信函，以回应 Prather 及其同事的评论。另外，最近的公报的作者也没有回应《科学家》杂志的采访请求，他们质疑声称空气传播是 SARS-CoV-2 传播的主要方式的证据，并得出结论，在这方面，“科学是远未安定。”例如，他们认为，对于尽管使用外科口罩和面罩而被感染的医护人员，其他传播方式可能在起作用：摘下口罩的技术不当，因此接触到受污染的表面也可以解释这些感染的原因，他们说到。
 
哈佛医学院传染病医师Michael Klompas，他不是评论或回复信的共同作者，他说他认为后者提出的论点都是基于“误解”。
 
例如，关于因不正确移除个人防护设备而可能被感染的问题，Klompas 表示，该论点驳斥了佩戴外科口罩的医疗保健提供者与佩戴 N95 的医疗保健提供者之间的“不同感染率”。此外，由于接触表面而不是吸入病毒颗粒而导致的传播“并不反映我们目前的理解”，即感染风险随着一个人接触的病毒数量而增加。他补充说，与吸入空气传播的病毒相比，触摸“总是会让你接触更少的病毒”。
 
Prather 及其同事在《The Lancet》上对这封信的回复与 Klompas 的评论相呼应。他们写道，反对 “空中传播” 的论点的专家们，反映了他们广泛持有存在缺陷的观点”
 
人身距离的问题，但更长的距离并不总是具有保护性
根据 Prather 和她的合著者的说法，另一个反对空气传播是主要传播途径的常见误解是，认为近距离被感染风险会增加是因为，由于感染者排出的飞沫，而空气传播只是发生在更长的距离上。然而，气溶胶确实在短程传播中发挥了作用，液滴和气溶胶颗粒的数学模型表明，即使距离小于两米，后者也可能是 SARS-CoV-2 传播的主要途径。
 
与感染者的距离与传播风险之间的关系在麻疹和肺结核等空气传播疾病中得到了很好的证实。这是因为说话或呼吸时所产生含有病原体的气溶胶更集中在感染者附近。此外，一项针对医院流感患者的研究表明，空气中病毒颗粒的浓度随着与患者头部的距离从不到 0.3 米的距离增加到 1.8 米而降低。
 
Klompas 说， “人身距离与被感染风险之间存在符合基础科学的关联” 。他补充说，气溶胶排放最集中的时候，是 “直接在人的面前，并且随着距离而消散” ，所以 “你离得越远....... 被感染的可能性越低。”
 
在流行病学研究中也观察到了这一点。在大流行病初期，一个团队评估了在中国各地的火车上，与感染者一起旅行的乘客的感染风险。作者发现，SARS-CoV-2 的传播风险随着座位距离拉开而降低，并随着在感染者附近的共享旅行时间而增加。
 
基于这种随着与感染源的距离越来越远的稀释度及其他各种观察结果，包括户外传播很少见的事实——香港大学室内空气专家Yuguo Li假设 SARS -CoV-2的短程空气传播“可能占主导地位”。
 
时间问题
除了了解到气溶胶颗粒如何随着距离变得更加扩散之外，而另一个重要方面是雾化病毒在呼出后保持传染性的时间。
 
在给 The Scientist 的一封电子邮件中，美国国家生物防御分析与对策中心的气溶胶科学家 Paul Dabisch 解释说，这些“呼出的颗粒来自呼吸道中的液体”，并在呼气后即时“含有大量的水”。 “但一旦这些颗粒离开身体，水就会迅速蒸发。”一个关键问题是这种蒸发如何影响病毒的存活。

今年 1 月在 《medRxiv 》上发布的预印本探讨了这个问题。布里斯托大学的一个团队从培养基中产生了载有 SARS-CoV-2 的气溶胶颗粒，如他们的文章中所描述，这些颗粒具有“许多与真实呼吸道分泌物相同的特征”，尤其是高浓度的无机离子。该团队将这些颗粒捕获在一个电场中，使它们悬浮在空气中，然后评估病毒在不同时间后感染细胞的能力。他们报告说，在与建筑物中的湿度水平相当的情况下，SARS-CoV-2 在 5 秒内失去了一半的初始传染性。在 90% 的湿度下，衰变速度较慢，但​​病毒在 20 分钟后，就失去约 80% 的传染性。
 
“新预印本中的方法非常优雅，也非常有用，”没有参与这项研究的Jimenez说。 “你可以从这样的实验中学到很多东西”。
 
在他看来，问题在于“它被《The Guardian》的一篇文章误导了，进而导致被许多其他文章误解了。” Jimenez、Prather 和其他气溶胶科学家在推特上批评了报道。两者都告诉科学家，这些文章将这些实验室结果解释为好像它们准确地代表了 SARS-CoV-2 的真实世界动态，但事实可能并非如此。此外，他们说这些故事的重点是由于这种快速衰减，近距离可能如何主导了感染场景，从而淡化了共享房间空气的传播。《The Guardian》引用了布里斯托大学气溶胶研究中心的合著者Jonathan Reid的话说：“人们一直关注通风不良的空间，并专注于通过米或整个房间进行空气传播。” “我并不是说这不会发生，但我认为暴露的最大风险仍然是当你靠近某人时。” （Reid拒绝就本文与《The Scientist》杂志交谈。）
 
“现实世界中的病毒可能表现得像预印本中的那样，也可能不像，” Jimenez说。 “有许多研究表明，病毒在空气中的表现很大程度上取决于其他物质，”他说，因为病毒只占气溶胶成分的很小部分，并且“被唾液或通过粘液、氯化钠、呼吸液包围着。”
 
Prather 同意这一点，并称预印本中描述的方法 “是研究事物的好方法。尽管作者试图模拟真实的气溶胶，但她说 “从他们在 [他们的系统] 中得到的东西中推断现实世界的情形是不可行的。”
 
Jimenez、Prather 及其他科学家连同Reid 及预印本的其他作者一起撰写了一份共识文件，他们在其中阐明了两个要点：首先，该研究是一个 “接近现实世界” 的模拟试验，可能无法准确代表真实发生的情况——当感染者呼出空气中的颗粒物时；其次，即使这些结果确实反映了现实中的 SARS-CoV-2 行为，仍然可以解释在共享房间内的传播可能性，不仅是在很近的地方。
 
Jimenez解释说，假设在现实世界中，病毒的传染性确实迅速下降，它仍会在较长时间内保留一些效力，这将解释超级传播事件和其他远程空中传播。他补充说，预印本中报告的传染性快速下降，但不足以使病毒无害，特别是考虑到一些人呼出的气溶胶质量。有些人 “不散发任何病毒” ，而有些人则 “散发出如此多的病毒” ，以至于这种衰变 “不会产生太大的影响” 。此外， “即使病毒在 5 分钟内失去一些传染性，它也可以在 5 分钟内传播 30 米，因此它可以传播到房间的任何地方，” Jimenez总结道。
 
Dabisch 解释说， “一旦粒子在蒸发后达到平衡” ，Bristol团队观察到，快速衰减后残留的传染性可能会以较慢的速度消失。 Dabisch 等人的研究表明，在这个后期阶段，SARS-CoV-2 的传染性在一到两个小时后下降了一半。这些实验中的气溶胶与Bristol团队使用的气溶胶成分相似。然而，不是使用电动场，而是将气溶胶放入旋转鼓中以保持悬浮状态。
 
“Bristol学的预印本和我们之前的研究实际上是在测量两种不同但互补的东西，”Dabisch 总结道，虽然他没有参与预印本，但与作者合作开发了评估病毒在空气的研究。他指出，在这项新研究中，Bristol的团队正在“测量在粒子产生后立即发生的初始快速蒸发过程中的损失”，而 Dabisch 及其同事此前曾测量过“病毒在蒸发后的粒子。”
 
Dabisch 的团队表明，在第二阶段，传染期可能取决于环境条件。例如，他们发现模拟环境中，拥有更高强度的阳光、温度和湿度水平会加速病毒传染性的衰减。这些发现与流行病学研究一致，表明 SARS-CoV-2 在类似冬季的条件下会更好地生长。
 
须将知识与卫生政策匹配
 
关于 SARS-CoV-2 如何在人与人之间传播，仍有许多悬而未决的问题。 “疾病的气溶胶传播是一个复杂的、多方面的过程，” Dabisch说。为了更好地理解它，我们需要知道的不仅仅是距离和飘浮在空中的时间影响。他说，其他重要因素包括感染者呼出的病毒量，以及未感染者需要摄入多少病毒载量才能感染 COVID-19。
 
Dabisch 及其同事最近发现，在猕猴中，会不会被感染的可能性取决于它们吸入的病毒剂量。此外，让猕猴发烧所需的剂量比简单感染它们所需的剂量更高。根据 Dabisch 的说法， “这表明有些人接触的病毒量可能会影响他们所经历的症状，并强调了公共卫生措施的重要性，例如保持社交距离、戴口罩和增加通风。”
 
然而，根据一些专家的说法，公共卫生政策的决定与数据并不完全相符。 “如果你认为短程空气传播[传染]占主导地位”，但是远程同样很重要，那么最重要的事情就是用“无病毒空气”稀释被 SARS-CoV-2 污染的空气” Li 说道。这可以是，如室外空气、过滤空气或经紫外线杀菌辐射处理的空气。
Klompas 指出，虽然一些专家已经逐渐承认空气传播感染途径的重要性，但 “不愿意修改政策以适应这种观察结果” 。对他来说， “最明显的例子” 是外科口罩而不是 N95 仍然被广泛使用， “甚至在许多医院用于临床护理” 。直到上个月，CDC 才承认 N95 等口罩比其他选择更能保护公众。
 
Prather 说，如今人们普遍承认 SARS-CoV-2 是通过空气传播的。她补充说，现在需要的是连接每个点，利用这些知识更好地保护每个人。
 

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