91. Lauer SA, Grantz KH, Bi Q, Jones FK, Zheng Q, Meredith HR, et al. Инкубационный период коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) из официально зарегистрированных подтвержденных случаев: оценка и применение. Ann Int Med. 2020; 172: 577-82.

95. Альхазани В., Мёллер М.Х., Араби Ю.М., Леб М., Гонг М.Н., Фан Э. и др. Кампания по выживанию при сепсисе: Руководство по ведению тяжелобольных взрослых с коронавирусной болезнью 2019 (COVID-19). Crit Care Med.2020; 48 (6): e440-e69.

96. Линч Дж. Б., Давитков П., Андерсон Д. Д., Бхимрадж А., Ченг В. К.-К, Гусман-Коттрилл Дж. И др. Руководство Американского общества инфекционных болезней по профилактике инфекций для медицинского персонала, обслуживающего пациентов с подозрением на или известным COVID-19. J Glob Health Sci. 2020.

ВОЗ продолжает внимательно следить за ситуацией на предмет любых изменений, которые могут повлиять на это научное резюме. В случае изменения каких-либо факторов ВОЗ опубликует дополнительную информацию. В противном случае срок действия этого научного краткого документа истечет через 2 года после даты публикации.

Идентификация воздушно-капельной передачи как доминирующего пути распространения COVID-19

Значимость

Мы выяснили пути передачи коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19), проанализировав тенденции и меры по смягчению в трех эпицентрах . Наши результаты показывают, что путь передачи воздушно-капельным путем является очень опасным и доминирующим для распространения COVID-19. Меры по смягчению последствий можно отличить от тенденций пандемии. Наш анализ показывает, что разница с обязательным закрытием лица и без него является определяющим фактором в формировании тенденций пандемии.Эта защитная мера значительно снижает количество инфекций. Другие меры по смягчению последствий, такие как социальное дистанцирование, внедренное в Соединенных Штатах, сами по себе недостаточны для защиты населения. Наша работа также подчеркивает необходимость того, чтобы надежная наука имела важное значение при принятии решений в отношении нынешних и будущих пандемий общественного здравоохранения.

Abstract

Для борьбы с пандемией коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19) были приняты различные меры по смягчению последствий, включая широко распространенное социальное дистанцирование и обязательное закрытие лица.Однако оценка эффективности этих методов вмешательства зависит от понимания передачи вируса, которое остается неопределенным. Здесь мы показываем, что воздушно-капельная передача очень опасна и представляет собой основной путь распространения болезни. Анализируя тенденции и меры по смягчению последствий в Ухане, Китай, Италия, и Нью-Йорке, с 23 января по 9 мая 2020 г., мы показываем, что влияние мер по смягчению последствий можно отличить от тенденций пандемии. Наш анализ показывает, что разница с обязательным закрытием лица и без него является определяющим фактором в формировании тенденций пандемии в трех эпицентрах.Одна только эта защитная мера значительно снизила количество инфекций, то есть более чем на 75 000 в Италии с 6 апреля по 9 мая и на 66 000 в Нью-Йорке с 17 апреля по 9 мая. Другие меры по смягчению последствий, такие как социальное дистанцирование, реализованные в Соединенные Штаты сами по себе недостаточны для защиты населения. Мы пришли к выводу, что ношение масок в общественных местах соответствует наиболее эффективным средствам предотвращения передачи инфекции между людьми, и эта недорогая практика в сочетании с одновременным социальным дистанцированием, карантином и отслеживанием контактов представляет собой наиболее вероятную боевую возможность остановить COVID-19 пандемия.Наша работа также подчеркивает тот факт, что надежная наука имеет важное значение для принятия решений в отношении нынешних и будущих пандемий общественного здравоохранения.

Вспышка нового коронавируса, коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19), которая была объявлена ​​пандемией Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) 11 марта 2020 года, заразила более 4 миллионов человек и унесла жизни почти 300000 человек в 188 странах ( 1). Во всем мире продолжаются интенсивные усилия по созданию эффективных методов лечения и разработке вакцины от этого заболевания.Новый коронавирус, названный коронавирусом 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2), принадлежит к семейству патогенов, ответственных за респираторное заболевание, связанное со вспышкой 2002–2003 годов (SARS-CoV-1) (2) . Оболоченный вирус содержит геном одноцепочечной РНК с положительным смыслом и нуклеокапсид спиральной симметрии ~ 120 нм. Существует несколько вероятных путей передачи вирусов от человека к человеку. Распыление вирусоносных частиц человеком происходит при кашле / чихании и даже при нормальном дыхании / разговоре инфицированного человека (3–6).Эти механизмы распространения вирусов приводят к образованию больших капель и мелких аэрозолей (3), которые обычно имеют размер 5 мкм, чтобы характеризовать их отличную эффективность рассеивания и время пребывания в воздухе, а также характер осаждения вдоль дыхательных путей человека (3, 7). Передача вируса происходит прямым (осаждение на людей) или непрямым (осаждение на предметы) контактным и воздушным (капли и аэрозоли) путями (3). Крупные капли легко оседают из воздуха, вызывая заражение человека / предмета; напротив, аэрозоли эффективно рассеиваются в воздухе.В то время как передача через прямой или косвенный контакт происходит на коротких расстояниях, передача по воздуху через аэрозоли может происходить на больших расстояниях и во времени. Вдыхаемые аэрозоли, содержащие вирус, откладываются непосредственно вдоль дыхательных путей человека.

Предыдущие экспериментальные и наблюдательные исследования передачи инфекции между людьми показали значительную роль аэрозолей в передаче многих респираторных вирусов, включая вирус гриппа, SARS-CoV-1 и коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV) (8⇓⇓ –11).Например, переносимый по воздуху коронавирус MERS-CoV продемонстрировал высокую способность к выживанию, при этом около 64% ​​микроорганизмов оставались заразными через 60 минут после распыления при 25 ° C и относительной влажности 79% (9). С другой стороны, происходил быстрый распад вируса с выживаемостью только 5% в течение 60-минутной процедуры при 38 ° C и 24% относительной влажности, что свидетельствует об инактивации. Недавние экспериментальные исследования изучили стабильность SARS-CoV-2, показав, что вирус остается заразным в аэрозолях в течение часов (12) и на поверхности до дней (12, 13).

Несколько параметров, вероятно, влияют на выживание и доставку микроорганизмов в воздухе, включая температуру, влажность, устойчивость микробов к внешним физическим и биологическим воздействиям, а также солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение (8). Передача и инфекционная способность вирусов, переносимых по воздуху, также зависят от размера и количества вдыхаемых аэрозолей, которые регулируют количество (дозу) и характер осаждения через дыхательные пути. При типичном носовом дыхании (то есть со скоростью ∼1 м⋅с ^-1 ) (4) вдыхание переносимых по воздуху вирусов приводит к прямому и непрерывному осаждению в дыхательных путях человека.В частности, мелкодисперсные аэрозоли (т.е. твердые частицы размером менее 2,5 мкм или PM _2,5 ) проникают глубоко в дыхательные пути и даже достигают других жизненно важных органов (14, 15). Кроме того, выделение вируса зависит от стадии инфекции и варьируется между симптоматическим и бессимптомным носителями. Недавнее открытие (16) показало, что самая высокая вирусная нагрузка в верхних дыхательных путях возникает в начале симптома, что свидетельствует о пике заразности во время или до появления симптомов и значительной бессимптомной передаче SARS-CoV-2.

Вспышка COVID-19 значительно более выражена, чем вспышка SARS 2002/2003 годов, и болезнь продолжает распространяться во всем мире тревожными темпами, несмотря на крайние меры, принятые многими странами для сдерживания пандемии (1). Огромные масштабы и масштабы вспышки COVID-19 отражают не только очень заразную природу, но и чрезвычайно эффективную передачу SARS-CoV-2. В настоящее время механизмы распространения вируса остаются неясными (17), особенно с учетом относительного вклада контакта по сравнению своздушные пути передачи этой глобальной пандемии. Однако имеющиеся эпидемиологические (1) и экспериментальные (12, 18) данные указывают на то, что воздушная передача SARS-CoV-2 через аэрозоли является потенциальным путем распространения болезни.

Отчетливые тенденции пандемии в трех эпицентрах

Чтобы понять механизм путей передачи вируса и оценить эффективность мер по смягчению последствий, мы проанализировали тенденцию развития пандемии во всем мире с 23 января по 9 мая 2020 г. (рис.1). Вспышка COVID-19 первоначально возникла в декабре 2019 года в Ухане, Китай (1). Число подтвержденных инфекций и смертей в Китае преобладало в мировой тенденции в январе и феврале 2020 года (рис.1 A и B ), но рост числа вновь подтвержденных случаев и смертей в Китае резко снизился с февраля ( Рис.1 B ). В отличие от сглаживания кривой в Китае, в других странах эти цифры резко выросли с начала марта.Эпицентр переместился из Ухани в Италию в начале марта и в Нью-Йорк (NYC) в начале апреля. К 30 апреля число подтвержденных случаев COVID-19 и смертей соответственно достигло более 200000 и 27000 в Италии и более 1000000 и 52000 в США, по сравнению с примерно 84000 и 4600 в Китае (рис.1 B ). . Примечательно, что кривые в Италии демонстрируют тенденцию к замедлению с середины апреля, в то время как цифры в мире и США продолжают расти. Примечательно, что последние тенденции числа инфекций и смертей в мире и в США демонстрируют поразительную линейность с начала апреля (рис.1 С ).

Четкие глобальные тенденции пандемии COVID-19. ( A ) Подтвержденные инфекции и смертельные случаи во всем мире. ( B ) Сравнение подтвержденных инфекций и смертей в Китае, Италии и США. ( C ) Линейная регрессия подтвержденных инфекций и смертей во всем мире и в США с 1 апреля по 9 мая 2020 г .; линейная регрессия составляет, соответственно, y = 79,398 x + 810,167 ( R ² = 0.999) для инфекций и y = 6075 x + 39 409 ( R ² = 0,998) для смертельных случаев во всем мире и y = 28 971 x + 201 187 ( R ² = 0,999) для инфекций и y = 2,059 x + 243 ( R ² = 0,995) для смертельных случаев в Соединенных Штатах. Левая ось и черный цвет соответствуют количеству подтвержденных инфекций, а правая ось и красный цвет представляют подтвержденные смертельные случаи.

Мы интерпретировали различия в тенденциях пандемии, рассматривая меры по смягчению последствий, реализованные во всем мире. Сглаживание кривой в Китае можно объяснить обширным тестированием, карантином и отслеживанием контактов; другие агрессивные меры, принятые в Китае, включают изоляцию всех городов и сельских районов по всей стране, изоляцию жителей, имеющих тесный контакт с инфицированными людьми, и обязательное ношение масок в общественных местах. Однако эффективность этих смягчающих мер еще предстоит тщательно оценить.Дифференцировать последствия этих мер по смягчению последствий в Китае сложно (19), поскольку реализация произошла почти одновременно в январе 2020 года. Аналогичные меры карантина, изоляции и изоляции городов также были введены 9 марта в Италии после того, как страна стала второй страной. В эпицентре кривая инфекций еще не выровнялась. В Соединенных Штатах федеральное правительство выпустило руководящие принципы по социальному дистанцированию, карантину и изоляции 16 марта, а многие правительства штатов и местных органов власти выполнили распоряжения о домоседе, начиная, например, с 19 марта по 3 апреля. и 22 марта в Нью-Йорке.Меры социального дистанцирования, применяемые в Соединенных Штатах, включают: держаться на расстоянии не менее 6 футов (∼2 м) от других людей, не собираться группами, держаться подальше от мест массового скопления людей и избегать массовых собраний (20). Очевидно, что непрерывный рост числа инфицированных в США ставит под сомнение эффективность одних только этих профилактических мер (рис. 1 B и C ).

В отличие от Китая, ношение масок не было обязательным и было непопулярным в большинстве западных стран во время ранней вспышки пандемии.Рекомендации по использованию масок для лица не были выпущены ВОЗ до 6 апреля 2020 г. (1), в которых утверждается, что важно только предотвратить передачу вируса инфицированным людям путем фильтрации капель, но не важно предотвращать дыхание неинфицированных людей. вирусосодержащие аэрозоли. В регионах, сильно пострадавших от COVID-19 на севере Италии, таких как Ломбард, с 6 апреля было приказано публично закрывать лицо, а 4 мая итальянские власти потребовали общенационального обязательного использования масок.Всем жителям Нью-Йорка было предписано использовать маскировку лица в общественных местах, начиная с 17 апреля, когда социальное дистанцирование было невозможно. С мерами, реализованными в Соединенных Штатах, которые кажутся сопоставимыми с мерами в Китае, социальное дистанцирование, карантин и изоляция оказали незначительное влияние на прекращение распространения болезни в Соединенных Штатах, о чем свидетельствует линейность с 1 апреля по 9 мая (рис. 1 С ). Однако возможно, что эти меры изменят наклон кривой распространения инфекции, то есть снизят частоту инфекций на ранней стадии пандемии (рис.1). Примечательно, что рекомендуемое физическое разделение для социального дистанцирования полезно для предотвращения прямой контактной передачи, но его недостаточно (без масок) для защиты от вдыхания вирусосодержащих аэрозолей (или даже небольших капель в промежуточной близости) из-за быстрого перемешивания воздуха (7) .

Понимание воздействия прикрытия лица

По сравнению с одновременным внедрением мер в Китае, меры вмешательства последовательно применялись в западном мире (рис.2 A ), что дает возможность оценить их относительную эффективность. Мы количественно оценили влияние прикрытия лица, спрогнозировав количество инфекций на основе данных до внедрения масок в Италии 6 апреля и 17 апреля в Нью-Йорке (рис. 2 A ; см. методы ). Такие прогнозы разумны, учитывая отличную линейную корреляцию для данных до начала обязательного закрытия лица (рис.2 B и C и SI, приложение , рис.S1). Наш анализ показывает, что закрытие лица снизило количество инфекций более чем на 75 000 в Италии с 6 апреля по 9 мая и более чем на 66 000 в Нью-Йорке с 17 апреля по 9 мая. Кроме того, изменение корреляции от 15 до 30 дней до заражения. Начало реализации показывает небольшую разницу в проекции для обоих мест из-за высоких коэффициентов корреляции ( SI Приложение , Рис. S1). Примечательно, что тенденции кривых инфицирования в Италии и Нью-Йорке контрастируют с таковыми в мире и США (рис.1 C ), которые показывают небольшое отклонение от линейности из-за того, что меры по закрытию лица не применяются в глобальном и национальном масштабе, соответственно. Неспособность только социального дистанцирования, карантина и изоляции ограничить распространение COVID-19 также очевидна из линейности кривой распространения инфекции до вступления в силу правила о закрытии лица в Италии 6 апреля и в Нью-Йорке 17 апреля. (Рис.2 B и C ). Следовательно, разница, полученная за счет применения маскировки лица, в значительной степени определяет тенденции пандемии во всем мире.

Эпицентр развития от Уханя до Италии и Нью-Йорка. ( A ) Сравнение тенденций и мер по смягчению последствий в Ухане, Италия, и Нью-Йорке в 2020 г. Вертикальными линиями отмечена дата принятия мер по смягчению последствий. Два черных круга обозначают даты, когда было введено закрытие лица: 6 апреля в северной Италии и 17 апреля в Нью-Йорке. Черные пунктирные линии представляют собой проекцию без покрытия лица, основанную на линейной регрессии 26-дневных данных до реализации этой меры.( B ) Линейная регрессия количества подтвержденных инфекций для данных за 26 дней до внедрения маскировки лица в Италии. Заштрихованная вертикальная линия обозначает дату, когда на севере Италии было введено закрытие лица — 6 апреля. ( C ) Линейная регрессия количества подтвержденных инфекций для данных за 26 дней до внедрения маскировки лица в Нью-Йорке. Заштрихованная вертикальная линия обозначает дату, когда было введено закрытие лица 17 апреля в Нью-Йорке. В B и C кружки представляют собой сообщенные значения, а пунктирная линия представляет подбор и проекцию подтвержденных инфекций до и после закрытия лица, соответственно.

Далее мы сравнили количество ежедневных новых случаев заболевания между Нью-Йорком и США (исключая данные по штату Нью-Йорк) с 1 марта по 9 мая (рис. 3). Ежедневное количество вновь подтвержденных инфекций в Нью-Йорке и США резко возрастает в конце марта — начале апреля. Наблюдается более медленный рост их числа после введения в действие приказа о домоседе (около 14 дней в Нью-Йорке и вскоре после 3 апреля в Соединенных Штатах), что связано с воздействием этой меры.После 3 апреля единственная разница в мерах регулирования между Нью-Йорком и США заключается в закрытии лица 17 апреля в Нью-Йорке. Мы применили линейную регрессию к данным за период с 17 апреля по 9 мая в Нью-Йорке и с 5 апреля по 9 мая в США. Хотя ежедневное количество вновь подтвержденных инфекций значительно колеблется, наклон регрессии однозначно отражает тенденцию в обоих данных. Ежедневное количество новых инфекций в Нью-Йорке уменьшается со скоростью 106 случаев в день после 17 апреля, что соответствует скорости снижения на ~ 3% в день (по сравнению с 17 апреля).Для сравнения: ежедневное количество новых случаев инфицирования в Соединенных Штатах (исключая штат Нью-Йорк) увеличивается с наклоном в 70 случаев в день после 4 апреля, что соответствует тенденции к увеличению примерно на 0,3% в день (по сравнению с 5 апреля). Следовательно, снижение количества новых случаев заражения в Нью-Йорке с обязательным закрытием лица резко контрастирует с таковым в Соединенных Штатах, где применяются только меры социального дистанцирования и ухода из дома, что еще раз подтверждает важность покрытия лица для борьбы с вирусом. коробка передач.

Сравнение тенденций новых инфекций между Нью-Йорком и США. Ежедневно новые подтвержденные инфекции в ( A ) Нью-Йорке и ( B ) США. Пунктирные линии представляют собой линейную аппроксимацию данных с 17 апреля по 9 мая в Нью-Йорке и с 4 апреля по 9 мая в США. В B число в штате Нью-Йорк было вычтено из числа в Соединенных Штатах. Вертикальными линиями обозначены даты социального дистанцирования, приказов о непосещении дома (заштрихованная область для диапазона сроков выполнения для разных штатов) и обязательного прикрытия лица.

Преобладающая передача воздушно-капельным путем

Мы дополнительно выяснили вклад передачи воздушно-капельным путем в вспышку COVID-19, сравнив тенденции и меры по смягчению последствий во время пандемии во всем мире и изучив пути передачи вируса (рис. 4). Покрытие лица предотвращает как передачу по воздуху, блокируя распыление и вдыхание аэрозолей, содержащих вирус, так и контактную передачу, блокируя распространение капель вируса. С другой стороны, социальное дистанцирование, карантин и изоляция в сочетании с дезинфекцией рук минимизируют контактную (прямую и косвенную) передачу, но не защищают от передачи через воздух.В условиях социального дистанцирования, карантина и изоляции во всем мире и в Соединенных Штатах с начала апреля передача инфекции по воздуху представляет собой единственный жизнеспособный путь распространения болезни, когда обязательное прикрытие лица не применяется. Точно так же воздушная передача также вносит основной вклад в линейное увеличение инфекции до начала обязательного покрытия лица в Италии и Нью-Йорке (Рис. 2 B и C и SI Приложение , Рис. S1).Таким образом, уникальная функция защиты лица, блокирующая распыление и вдыхание аэрозолей, содержащих вирус, приводит к значительному снижению инфекций в Китае, Италии и Нью-Йорке (рис. 1–3), что указывает на то, что передача COVID-19 воздушным путем является доминирующей. путь заражения.

Передача COVID-19. Распыление вирусов человеком происходит в результате кашля или чихания инфицированного человека, в результате чего образуются вирусосодержащие капли (> 5 мкм) и аэрозоли (<5 мкм). Передача вируса от человека к человеку происходит при прямом / косвенном контакте и воздушно-капельным путем.Крупные капли в основном оседают из воздуха, вызывая заражение человека / объекта, в то время как аэрозоли эффективно рассеиваются в воздухе. Прямая и воздушная передача происходят на короткие расстояния и на большие расстояния / времени соответственно. Вдыхаемые воздушно-капельные вирусы попадают непосредственно в дыхательные пути человека.

Недавние измерения выявили РНК SARS-Cov-2 в аэрозолях в больницах Ухани (18) и на открытом воздухе в северной Италии (21), что выявило вероятность передачи вируса воздушно-капельным путем внутри и вне помещений.В замкнутой среде легко накапливаются вирусные аэрозоли в результате распыления человека, а повышенные уровни переносимых по воздуху вирусов способствуют передаче от человека к человеку. Передача вирусов воздушно-капельным путем на открытом воздухе подлежит разбавлению, хотя накопление вирусов по-прежнему происходит из-за застоя в загрязненных городских условиях (7, 22). Удаление вирусосодержащих частиц в результате распыления человека путем осаждения сильно зависит от размера, со скоростью осаждения в диапазоне от 2.8 × 10 ⁻⁵ м⋅с ⁻¹ до 1,4 × 10 ⁻³ м⋅с ⁻¹ для размеров 1 и 10 мкм соответственно (7). Для сравнения, типичная скорость ветра составляет примерно 1 м⋅с ⁻¹ до 3 м⋅с ⁻¹ в помещении (23) и ∼1 м⋅с ⁻¹ по горизонтали и 0,1 мс ⁻¹ . вертикально в стабильном воздухе (7, 22). В этих внутренних и наружных условиях время пребывания вирусоносных аэрозолей достигает нескольких часов из-за перемешивания воздуха (7).

Мы также изучили условия окружающей среды, связанные со вспышками, в Ухане, Италия, и Нью-Йорке.Первоначальная вспышка COVID-19 в Ухане совпала с сезоном зимней дымки в Китае (7, 22), в течение которого в воздухе преобладали высокие уровни PM _2,5 ( SI Приложение , рис. S2 и S3). С другой стороны, среднесуточные концентрации PM _2,5 были намного ниже во время вспышек в Риме, Италия, и в Нью-Йорке ( SI Приложение , рис. S2). Пути передачи вируса воздушным путем (т. Е. Внутри или вне помещений), а также влияние уровней PM _2,5 в окружающей среде на передачу вируса могут различаться в городских городах.Например, зимняя дымка в Китае, вероятно, усугубила распространение вируса на открытом воздухе (24, 25) из-за низкого ультрафиолетового излучения, застоя воздуха (отсутствие вентиляции в масштабах города) и низкой температуры (7, 22). Также может существовать синергетический эффект одновременного воздействия вируса и PM _2,5 для повышения инфекционности, тяжести и летальности заболевания (14, 26). Кроме того, возникающие аэрозоли, содержащие вирус, образующиеся в результате распыления человека, вероятно, претерпевают трансформацию в воздухе, включая коагуляцию с уже существующими в окружающей среде ТЧ и / или рост в течение нескольких часов в типичном городском воздухе (27–29).Такая трансформация, как недавно было задокументировано на грубодисперсных ТЧ в Италии (21), может смягчить инактивацию вируса (9, 12), обеспечивая среду для сохранения его биологических свойств и продления срока его жизни. Однако остаются ключевые вопросы, касающиеся трансформации и передачи вирусосодержащих аэрозолей в результате распыления человека в воздухе. В частности, каково влияние трансформации аэрозолей, распыленных человеком, на выживаемость и инфекционность вирусов в воздухе?

Хотя влияние влажности на выживаемость вирусов не определено (3, 9), условия во время вспышек в Ухане, Риме и Нью-Йорке соответствуют высокой относительной влажности, но низкой абсолютной влажности из-за низкой температуры ( SI Приложение , рис.S3). Ранняя экспериментальная работа (9) показала замечательную выживаемость для аналогичного коронавируса MERS-CoV на уровне RH, характерном для вспышек COVID-19 в Ухане, Риме и Нью-Йорке. Для сравнения: температура в помещении и относительная влажность обычно колеблются от 21 ° C до 27 ° C и от 20 до 70% соответственно (23).

Особое значение имеют соображения, которые делают SARS-CoV-2 наиболее эффективным среди всех путей передачи. Даже при нормальном носовом дыхании вдыхание аэрозолей, содержащих вирус, приводит к глубокому и непрерывному осаждению в дыхательных путях человека, и этот путь передачи обычно требует низких доз (8).Кроме того, вирусы, переносимые по воздуху, обладают высокой мобильностью и достаточно длительным временем выживания для распространения (9, 12), а жители, расположенные в густонаселенных средах, очень уязвимы. Кроме того, возникающие аэрозоли микрометрового размера, образующиеся при кашле / чихании инфицированных людей, могут содержать множество вирусов, особенно бессимптомных носителей (16).

Критически необходимы дальнейшие исследования для оценки передачи, трансформации и рассеивания вирусосодержащих аэрозолей в результате распыления человека в различных условиях окружающей среды, а также связанных с этим воздействий на инфекционность вируса.Не менее важно понимать атомизацию передаваемых по воздуху вирусов человеком: каково количество и распределение по размерам образующихся аэрозолей, а также вирусная нагрузка на частицу от кашля / чихания? Также крайне важно оценить вдыхание вирусов, переносимых по воздуху, на человека: как аэрозоли оседают вдоль дыхательных путей и какова минимальная доза переносимых по воздуху вирусов, необходимая для заражения? Также важно оценить эффективность масок для лица для количественной оценки эффективности фильтрации переносимых по воздуху вирусов, связанных с распылением и вдыханием человека.Выяснение этих механизмов требует междисциплинарных усилий.

Перспективы политики

Реакция правительств на пандемию COVID-19 до сих пор существенно различалась во всем мире. В Китае были предприняты быстрые меры по устранению первоначальной вспышки, о чем свидетельствует почти одновременное осуществление различных агрессивных мер по смягчению последствий. С другой стороны, реакция на пандемию в западном мире была в целом медленной, и меры вмешательства осуществлялись только последовательно.Очевидно, что реакция смягчающих мер определяла эволюцию, масштабы и масштабы пандемии во всем мире (рис. 1 и 2).

Обуздание COVID-19 зависит не только от решительных и масштабных действий, но и, что особенно важно, от научного понимания путей передачи вируса, которое определяет эффективность мер по смягчению последствий (рис. 5). В Соединенных Штатах меры социального дистанцирования и сохранения дома в сочетании с дезинфекцией рук (рис. 5, путь A) применялись на ранней стадии пандемии (20).Эти меры минимизировали контактную передачу на короткие расстояния, но не предотвратили передачу инфекции воздушно-капельным путем на большие расстояния, что является причиной неэффективного сдерживания пандемии в Соединенных Штатах (рис. 1 и 3). Обязательное закрытие лица, например, применяемое в Китае, Италии и Нью-Йорке, эффективно предотвращало передачу по воздуху, блокируя распыление и вдыхание вирусосодержащих аэрозолей и контактную передачу, блокируя распространение капель вируса. В то время как комбинированные меры по закрытию лица и социальному дистанцированию обеспечивали двойную защиту от путей передачи вируса, время и последовательность реализации этих мер также продемонстрировали различные результаты во время пандемии.Например, меры социального дистанцирования, в том числе городская изоляция и приказы не выходить из дома, были реализованы задолго до того, как в Италии и Нью-Йорке было введено обязательное закрытие лица (рис. 5, путь B), и эта последовательность оставила расширенное окно (28 дней в неделю). Италия и 32 дня в Нью-Йорке) для в основном непрерывной воздушно-капельной передачи с целью распространения болезни (рис. 2 и 3). Одновременное применение прикрытия лица и социального дистанцирования (рис.5, путь C), подобное тому, которое было предпринято в Китае, было наиболее оптимальным, и эта конфигурация в сочетании с обширным тестированием и отслеживанием контактов была ответственна за сглаживание кривой в Китае. (Рис.1). Кроме того, вероятно, существовали остатки передачи вируса после принятия мер регулирования из-за обстоятельств, когда эти меры были непрактичными или не соблюдались, и / или из-за несовершенства мер. Такие ограничения, подчеркнутые ВОЗ (1), вызвали противоречивые взгляды на правомерность ношения масок для предотвращения передачи вируса во время пандемии (30). Однако маловероятно, чтобы ограничения одних только мер по смягчению воздействовали на глобальную тенденцию к пандемии, о чем свидетельствует успех в Китае.Наша работа предполагает, что неспособность сдержать распространение пандемии COVID-19 во всем мире в значительной степени объясняется непризнанной важностью передачи вируса воздушным путем (1, 20).

Парадигма смягчения последствий. Сценарии передачи вируса только в рамках меры дистанцирования / карантина / изоляции (путь A), меры с дистанцированием / карантином / изоляцией с последующим закрытием лица (путь B) и меры с одновременным закрытием лица и дистанцированием / карантином / изоляцией (путь C).Стрелки с коротким пунктиром обозначают возможные остатки передачи вируса из-за обстоятельств, когда мера невозможна или не соблюдается, и / или из-за несовершенства меры.

Выводы

Недостаточные знания о передаче вируса неизбежно препятствовали разработке эффективных политик смягчения последствий и привели к безудержному распространению пандемии COVID-19 (рис. 1–3). В этой работе мы показываем, что передача инфекции воздушным путем, особенно через аэрозоли, образующиеся при атомизации человека, очень вирулентна и представляет собой основной путь передачи этой болезни.Однако важность передачи по воздуху не принималась во внимание при разработке мер по смягчению последствий государственными органами (1, 20). В частности, в то время как ВОЗ и Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) уделяли особое внимание предотвращению контактной передачи, как ВОЗ, так и CDC в значительной степени игнорировали важность пути передачи воздушно-капельным путем (1, 20). Текущие меры по смягчению последствий, такие как социальное дистанцирование, карантин и изоляция, внедренные в Соединенных Штатах, сами по себе недостаточны для защиты населения.Наш анализ показывает, что разница с обязательным закрытием лица и без него является определяющим фактором в формировании тенденций пандемии во всем мире. Мы пришли к выводу, что ношение масок в общественных местах соответствует наиболее эффективным средствам предотвращения передачи инфекции между людьми, и эта недорогая практика в сочетании с обширным тестированием, карантином и отслеживанием контактов представляет собой наиболее вероятную боевую возможность остановить пандемию COVID-19. , до разработки вакцины. Также важно подчеркнуть, что достоверные научные данные должны эффективно доводиться до сведения политиков и составлять основу при принятии решений в условиях этой пандемии.Осуществление политики без научной основы может привести к катастрофическим последствиям, особенно в свете попыток восстановить экономику во многих странах. Очевидно, что интеграция науки и политики имеет решающее значение для разработки эффективных мер реагирования на чрезвычайные ситуации политиками и обеспечения готовности населения к нынешним и будущим пандемиям общественного здравоохранения.

Методы

Прогнозирование тенденции к пандемии без применения укрытия лица в Италии и Нью-Йорке было выполнено сначала путем установления линейной корреляции между числом инфицированных и датой.Мы рассмотрели данные как за 15, так и за 26 дней до начала покрывания лица ( SI Приложение , рис. S1). Для прогнозов использовались наклон и зарегистрированное число заражений. Число предотвращенных инфекций благодаря покрытию лица было определено по разнице между прогнозируемыми и заявленными значениями на 9 мая 2020 г.

Данные о накопленных подтвержденных инфекциях и смертях в Ухане, Италия, и Нью-Йорке были взяты из отчетов муниципалитета Уханя. Комиссия по здравоохранению (http: // wjw.wuhan.gov.cn/), Европейского центра контроля заболеваний (https://www.ecdc.europa.eu/en) и правительства Нью-Йорка (https://www1.nyc.gov/site/doh/covid/covid-19- data.page) соответственно. Данные о накопленных подтвержденных инфекциях и смертях во всем мире были взяты из отчета ВОЗ о ситуации с COVID-19 (https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/situation-reports) (1), а цифры в Китае, Италии и США были взяты из Европейского центра контроля заболеваний.

Наземные измерения PM _2,5 и относительной влажности в Ухане были взяты из Китайского национального центра мониторинга окружающей среды (http: // beijingair.sinaapp.com/). Данные PM _2.5 в Нью-Йорке были взяты из Агентства по охране окружающей среды США (https://www.epa.gov/outdoor-air-quality-data). Данные PM _2.5 в Риме были взяты из Centro Regionale della Qualità dell’aria (http://www.arpalazio.net/main/aria/). Данные о RH в Риме и Нью-Йорке были взяты из 6-часового промежуточного повторного анализа Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5).

Мы использовали космические измерения оптической толщины аэрозолей (AOD) для характеристики регионального аэрозольного загрязнения во время вспышки COVID-19 (23 января — 10 февраля 2020 г.) в Китае.Зеленые полосы AOD на 0,55 мкм доступны от Terra и Aqua, объединенного спектрорадиометром среднего разрешения, версия 6, многоугольная реализация атмосферной коррекции (https://lpdaac.usgs.gov/products/mcd19a2v006/). Продукт Level-2 имеет ежедневное глобальное покрытие с разрешением пикселя 1 км. Получение AOD доступно только для ясного неба.

Доступность данных.

Все данные, относящиеся к этому исследованию, доступны в основном тексте и приложении SI .

Благодарности

Эта работа была поддержана Фондом Роберта А. Велча (грант A-1417). A.L.Z. благодарит за поддержку стипендии Фонда Роберта А. Уэлча. Мы благодарны Fang Zhang за данные PM _2.5 в Ухане, Китай.

Сноски

• Автор: R.Z. спланированное исследование; Р.З., Ю.Л. и Ю.В. проведенное исследование; R.Z., Y.L., Y.W. и M.J.M. проанализированные данные; и Р.З., А.Л.З. и М.Дж.М. написал газету.

• Рецензенты: M.S., Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория; и Т.З., Пекинский университет.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.2009637117/-/DCSupplemental.

• Copyright © 2020 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

Передающиеся болезни и иммунитет

Journal of Transmission Diseases and Immunity — это международная публикация открытого доступа и рецензируемая публикация, в которой обсуждаются текущие исследования и достижения в области трансмиссионных заболеваний и иммунитета.Журнал охватывает несколько ключевых аспектов передаваемых заболеваний, включая исследования сибирской язвы, бруцеллеза, ботулизма, денге, дифтерии, хламидиоза. Гонорея и генитальный герпес. Журнал также уделяет внимание таким темам, как гепатит, малярия, грипп, воспалительные заболевания органов малого таза, проказа, ВИЧ / СПИД, вирус папилломы человека (ВПЧ), сифилис. Бактериальный вагиноз, трихомониаз, пневмококковая инфекция, туберкулез, желтая лихорадка и холера.
Журнал поощряет достижения в областях, не ограниченных вышеупомянутой, включая исследования в области клеточной и молекулярной иммунологии, клинической иммунологии, аллергии, иммунохимии, иммуногенетики, иммунной сигнализации, развития иммунной системы, визуализации, математического моделирования, аутоиммунологии, трансплантационной иммунологии и иммунология рака.
Журнал также включает исследования иммунодефицита, отторжения трансплантата, иммунотерапии, микробиологической культуры, механизмов молекулярного патогенеза, факторов вирулентности, клеточной микробиологии, экспериментальных моделей инфекции, устойчивости или восприимчивости хозяина, а также генерации врожденных и адаптивных иммунных ответов.
Журнал поощряет оригинальные исследования в форме исследовательских статей, обзоров, комментариев, тематических исследований и писем в редакцию. Система редакционного менеджера облегчает удобную для пользователя подачу, рецензирование и публикацию статей.Рукописи, прошедшие тщательную рецензирование, гарантируют соответствие лучшим стандартам в отрасли.

Любое заболевание, передающееся половым путем; вызванные микроорганизмами, которые выживают на коже или слизистых оболочках половых органов; или передаются через сперму, вагинальные выделения или кровь во время полового акта. Поскольку в области гениталий создается влажная и теплая среда, которая особенно способствует размножению бактерий, вирусов и дрожжей, таким путем может передаваться очень много болезней.К ним относятся СПИД, хламидиоз, генитальный герпес, остроконечные кондиломы, гонорея, сифилис и некоторые формы гепатита. Также известен как morbus venereus или венерическое заболевание.

Инфекционные болезни передаются от человека к человеку при прямом или косвенном контакте. Определенные типы вирусов, бактерий, паразитов и грибков могут вызывать инфекционные заболевания. Малярия, корь и респираторные заболевания являются примерами инфекционных заболеваний.

Прямой контакт
Инфекционные заболевания часто передаются при прямом контакте.Типы прямого контакта включают:
1. Контакт между людьми
Инфекционные заболевания обычно передаются при прямом контакте между людьми. Передача происходит, когда инфицированный человек прикасается к другому человеку или обменивается с ним биологическими жидкостями. Это может произойти до того, как инфицированный узнает о болезни. Таким путем могут передаваться венерические заболевания (ЗППП).
Беременные женщины также могут передавать инфекционные заболевания своим будущим детям через плаценту.Некоторые ЗППП, включая гонорею, могут передаваться от матери к ребенку во время родов.
2. Распространение капель
Распыление капель во время кашля и чихания может распространять инфекционное заболевание. Вы даже можете заразить другого человека каплями, которые образуются, когда вы говорите. Поскольку капли падают на землю в пределах нескольких футов, этот тип передачи требует непосредственной близости.

Непрямой контакт
Инфекционные заболевания также могут передаваться косвенно через воздух и другие механизмы.Например:
1. Передача через воздух
Некоторые инфекционные агенты могут перемещаться на большие расстояния и оставаться в воздухе в течение длительного периода времени. Вы можете заразиться такой болезнью, как корь, войдя в комнату после того, как ушел больной корью.
2. Загрязненные объекты
Некоторые организмы могут жить на объектах в течение короткого времени. Если вы коснетесь объекта, например дверной ручки, вскоре после заражения, вы можете подвергнуться заражению. Передача происходит при прикосновении ко рту, носу или глазам, прежде чем тщательно мыть руки.
Микробы также могут передаваться через зараженные продукты крови и предметы медицинского назначения.
3. Продукты питания и питьевая вода
Инфекционные болезни могут передаваться через зараженные продукты питания и воду. E. coli часто передается через неправильно обработанные продукты или недоваренное мясо. Неправильно консервированные продукты могут создать среду, благоприятную для Clostridium botulinum, что может привести к ботулизму.
4. Контакт между животными
Некоторые инфекционные заболевания могут передаваться от животного человеку.Это может произойти, когда инфицированное животное кусает или царапает вас, или когда вы обращаетесь с отходами животного происхождения. Паразита Toxoplasma gondii можно найти в фекалиях кошек. Беременным женщинам и людям с ослабленной иммунной системой следует проявлять особую осторожность (одноразовые перчатки и хорошее мытье рук) при смене наполнителя для кошачьего туалета или вообще избегать этого.
5. Животные-резервуары
Передача болезней от животных к животным иногда может передаваться человеку. Зооноз возникает при передаче болезней от животных к людям.Зоонозы включают:
сибирскую язву (от овец), бешенство (от грызунов и других млекопитающих), вирус Западного Нила (от птиц), чуму (от грызунов)
6. Укусы насекомых (трансмиссивные болезни)
Некоторые зоонозные инфекционные возбудители передаются насекомыми, особенно кровососущими. К ним относятся комары, блохи и клещи. Насекомые заражаются, когда питаются инфицированными хозяевами, такими как птицы, животные и люди. Затем болезнь передается, когда насекомое кусает нового хозяина.Таким образом распространяются малярия, вирус Западного Нила и болезнь Лайма.
7. Экологические резервуары
Почва, вода и растительность, содержащие инфекционные организмы, также могут передаваться людям. Анкилостомы, например, передаются через зараженную почву. Болезнь легионеров является примером заболевания, которое может передаваться через воду, которая питает градирни и испарительные конденсаторы.

Сибирская язва — серьезное инфекционное заболевание, вызываемое грамположительными палочковидными бактериями, известными как Bacillus anthracis. Хотя это случается редко, люди могут заболеть сибирской язвой при контакте с инфицированными животными или зараженными продуктами животного происхождения.

Лихорадка денге — это тропическая болезнь, переносимая комарами, вызываемая вирусом денге. Обычно симптомы проявляются через три-четырнадцать дней после заражения и могут включать высокую температуру, головную боль, рвоту, боли в мышцах и суставах, а также характерную кожную сыпь. Восстановление обычно занимает от двух до семи дней. В небольшом количестве случаев заболевание перерастает в опасную для жизни геморрагическую лихорадку денге, приводящую к кровотечению, низкому уровню тромбоцитов и утечке плазмы крови, или в синдром шока денге, при котором возникает опасно низкое кровяное давление.

Гонорея, также называемая гонореей, — это инфекция, передающаяся половым путем, вызываемая бактерией Neisseria gonorrhoeae. У многих людей симптомы отсутствуют. У мужчин может быть жжение при мочеиспускании, выделения из полового члена или боль в яичках. У женщин может быть жжение при мочеиспускании, выделения из влагалища, вагинальное кровотечение между менструациями или боль в области таза. Осложнения у женщин включают воспалительные заболевания органов малого таза, а у мужчин — воспаление придатка яичка. При отсутствии лечения гонорея может иногда распространяться на суставы или сердечные клапаны.

Гепатит — группа заболеваний, характеризующихся воспалением печени. У некоторых людей симптомы отсутствуют, тогда как у других наблюдается пожелтение кожи и белков глаз, плохой аппетит, рвота, чувство усталости, боли в животе или диарея. Гепатит может быть временным или долгосрочным заболеванием. Острый гепатит иногда проходит сам по себе, прогрессирует до хронического гепатита или редко приводит к острой печеночной недостаточности. Со временем хроническая форма может прогрессировать до рубцевания печени, печеночной недостаточности или рака печени

Малярия — это инфекционное заболевание, передаваемое комарами, поражающее людей и других животных, вызываемое паразитическими простейшими (группа одноклеточных микроорганизмов), принадлежащими к типу Plasmodium.Малярия вызывает симптомы, которые обычно включают жар, усталость, рвоту и головные боли. В тяжелых случаях это может вызвать пожелтение кожи, судороги, кому или смерть. Симптомы обычно появляются через десять-пятнадцать дней после укуса. Если не лечить должным образом, через несколько месяцев у людей могут быть рецидивы заболевания. У тех, кто недавно перенес инфекцию, повторное заражение обычно вызывает более легкие симптомы. Эта частичная резистентность исчезает в течение нескольких месяцев или лет, если человек не подвергается постоянному воздействию малярии

Грипп, широко известный как «грипп», — это инфекционное заболевание, вызываемое вирусом гриппа.Симптомы могут быть от легких до тяжелых. Наиболее частые симптомы включают: высокую температуру, насморк, боль в горле, мышечные боли, головную боль, кашель и чувство усталости. Эти симптомы обычно начинаются через два дня после контакта с вирусом и длятся менее недели. Однако кашель может длиться более двух недель. У детей могут быть тошнота и рвота, но у взрослых это нечасто. Тошнота и рвота чаще возникают при несвязанном инфекционном гастроэнтерите, который иногда неточно называют «желудочным гриппом» или «24-часовым гриппом».Осложнения гриппа могут включать вирусную пневмонию, вторичную бактериальную пневмонию, инфекции носовых пазух и ухудшение предыдущих проблем со здоровьем, таких как астма или сердечная недостаточность

Холера — это инфекция тонкого кишечника, вызываемая некоторыми штаммами бактерии Vibrio cholerae. Симптомы могут варьироваться от нулевых до легких и тяжелых. Классический симптом — обильная водянистая диарея, которая длится несколько дней, а также могут возникать рвота и мышечные судороги. Диарея может быть настолько серьезной, что в течение нескольких часов приводит к сильному обезвоживанию и нарушению электролитного баланса.Это может привести к запавшим глазам, холодной коже, снижению эластичности кожи и появлению морщин на руках и ногах. Обезвоживание может привести к посинению кожи. Симптомы появляются от двух часов до пяти дней после заражения

Изучение молекулярных и клеточных компонентов, составляющих иммунную систему, включая их функции и взаимодействие, является центральной наукой иммунологии. Иммунная система была разделена на более примитивную врожденную иммунную систему и, у позвоночных, на приобретенную или адаптивную иммунную систему

Иммунология — это раздел биомедицинской науки, который изучает реакцию организма на вторжение фактора окружающей среды.Этот процесс включает в себя сложное взаимодействие вторгающихся частиц и защитной системы организма-хозяина вместе с последовательным каскадным молекулярным механизмом для устранения вторгающегося агента

Иммунология рака — это раздел иммунологии, изучающий взаимодействие между иммунной системой и раковыми клетками (также называемыми опухолями или злокачественными новообразованиями). Это область исследований, целью которой является открытие методов иммунотерапии рака для лечения и замедления прогрессирования заболевания

Иммунотерапия — это лечебная процедура, которая усиливает или подавляет иммунную систему организма для борьбы с болезнью.Иммунотерапия, которая усиливает иммунный ответ, называется активационной иммунотерапией, а те, которые уменьшают или подавляют иммунный ответ, называются супрессивной иммунотерапией. Иммунотерапия бывает многих типов, но основные виды иммунотерапии рака включают моноклональные антитела, противораковые вакцины и неспецифическую иммунотерапию.

Иммунопротеомика определяет и измеряет антигенные пептиды или белки. К этим используемым методам относятся: гель, матрица, масс-спектрометрия, ДНК или in silico.Иммунопротеомика помогает понять болезнь и ее прогрессирование, вакцины и биомаркеры.

Молекулярная иммунология занимается иммунологическим ответом на молекулярном, клеточном и функциональном уровнях врожденного и приобретенного иммунитета. Он включает иммунную регуляцию, клеточную сигнализацию и иммунохимию.

Иммунофармакология определяется как раздел фармакологии, связанный с применением иммунологических методов и теорий для изучения воздействия лекарств, особенно на иммунную систему

Это ветвь, изучающая взаимосвязь между иммунной системой и генетикой.Термин иммуногенетика основан на двух словах: иммунология и генетика. Иммунология занимается биологическими и биохимическими основами защиты организма от микробов, таких как бактерии, вирусы и микозы

Вакцинацию можно определить как процесс введения антигенного материала (вакцины) в живой механизм. Желаемый клинический эффект состоит в том, чтобы вызвать стимуляцию иммунной системы индивидуума с целью развития адаптивного иммунитета против патогена, составляющего вакцину.Вакцинация — самый эффективный метод профилактики инфекционных заболеваний. Журнал вакцинации, публикующий качественные рукописи, получаемые по всему миру.

Часто задаваемые вопросы: методы передачи заболеваний