Con Benedetta Bolognesi e Silvia Stringhini ho tradotto in italiano un post divulgativo del Dott. Erin Bromage su come si trasmette il nuovo coronavirus e sui rischi che si corrono in fase due. Il post originale, che spiega in maniera chiara e accessibile con esempi semplici alcuni aspetti non ovvi del contagio, ha avuto finora quasi nove milioni di visualizzazioni.

Sembra che molte persone tirino un respiro di sollievo, e non sono sicuro del perché. Una curva epidemica ha una pendenza relativamente prevedibile e una volta raggiunto il picco, anche la ridiscesa è prevedibile. Supponendo che abbiamo appena raggiunto il picco di 70mila morti, questo significherebbe che, se manteniamo il lockdown, perderemo altre 70.000 persone nelle prossime 6 settimane scendendo dalla vetta. Questo vale in una situazione in cui si mantiene il lockdown.

Quando gli stati [degli USA] riapriranno, e daremo più carburante al virus, i giochi saranno fatti. Capisco le ragioni della riapertura dell’economia, ma, come ho già detto, se non si risolve la biologia, non si riprenderà l’economia.

Sono pochissimi gli stati che hanno dimostrato un calo sostenuto del numero di nuove infezioni. In effetti, nella maggioranza degli stati i casi sono ancora in aumento, e nonostante questo si sta riaprendo. Come semplice esempio della tendenza statunitense, quando si estraggono i dati da New York e si guarda solo al resto degli Stati Uniti, il numero di casi giornalieri è in aumento. In conclusione: l’unico motivo per cui il numero totale di nuovi casi negli USA sembra piatto in questo momento è che l’epidemia a New York City era grandissima e ora viene contenuta.

[Casi nell’area metropolitana di New York dal 1° marzo al 3 maggio.
Colonnine: nuovi casi; linea scura: media su 7 giorni.]

[Casi nel resto degli Stati Uniti (esclusa l’area metropolitana di New York) dal 1° marzo al 3 maggio.
Colonnine: nuovi casi; linea scura: media su 7 giorni.
Fonte: il database del New York Times di rapporti dalle autorità sanitarie statali e locali.]

Quindi in quasi tutto il paese con la riapertura aggiungeremo carburante al fuoco virale. Succederà, che mi piaccia o no, quindi il mio obiettivo è cercare di allontanarvi da situazioni ad alto rischio.

Dove si ammala la gente?

Sappiamo che la maggior parte delle persone si infetta in casa propria. Un membro della famiglia contrae il virus dalla comunità e lo porta in casa dove il contatto prolungato tra i membri della famiglia porta all’infezione.

Ma la gente dove contrae l’infezione nella comunità? Sento regolarmente persone che si preoccupano di negozi di alimentari, giri in bicicletta, corridori sconsiderati che non indossano mascherine… sono queste veramente le interazioni che dovrebbero destare preoccupazione? Be’, non proprio. Lasciate che vi spieghi.

Per infettarsi è necessario essere esposti a una dose infettiva del virus. Sulla base di studi sulle dosi infettive per la MERS e la SARS, la stima è che bastino circa 1.000 particelle virali di SARS-CoV2 perché un’infezione prenda piede. Si tenga conto che ciò deve essere ancora determinato sperimentalmente, ma possiamo usare questo numero per dimostrare come può avvenire l’infezione. Potrebbero essere 1.000 particelle virali che si ricevono in un respiro o una sfregata di occhi, ma anche 100 particelle virali inalate con ogni respiro per 10 respiri, oppure ancora 10 particelle virali per 100 respiri. Ognuna di queste situazioni può portare a un’infezione.

Quanto virus viene rilasciato nell’ambiente?

In bagno: i bagni hanno molte superfici ad elevato contatto (high-touch surface): maniglie, rubinetti, porte. Il rischio di contagio tramite fomiti in questo ambiente può essere alto. Non sappiamo ancora se nelle feci le persone rilasciano materiale infettivo o solo frammenti di virus, ma sappiamo che lo scarico del bagno solleva in aerosol molte goccioline. Trattate i bagni pubblici con un supplemento di cautela (superfici e aria), finché non sapremo di più sul rischio.

Un colpo di tosse: un solo colpo di tosse rilascia circa 3.000 goccioline e le goccioline viaggiano a 50 miglia all’ora [80 km/h]. La maggior parte delle goccioline sono grandi e cadono rapidamente (grazie alla gravità), ma molte rimangono in aria e possono viaggiare da un capo all’altro di una stanza in pochi secondi.

Uno starnuto: un singolo starnuto rilascia circa 30.000 goccioline, che viaggiano fino a 200 miglia all’ora [320 km/h]. La maggior parte delle goccioline sono piccole e percorrono grandi distanze (facilmente la lunghezza di una stanza).

Se una persona è infetta, le goccioline di un singolo colpo di tosse o di uno starnuto possono contenere fino a 200.000.000 (duecento milioni) di particelle di virus e tutte queste possono essere disperse nell’ambiente circostante.

Un respiro: un solo respiro rilascia tra 50 e 5.000 goccioline. La maggior parte di queste goccioline sono a bassa velocità e cadono a terra rapidamente. Ci sono ancora meno goccioline rilasciate attraverso il respiro dal naso. È importante notare che, a causa della scarsa forza dell’espirazione durante il respiro, le particelle virali provenienti dalle aree respiratorie inferiori non vengono espulse.

A differenza di starnuti e colpi di tosse che rilasciano enormi quantità di materiale virale, le goccioline respiratorie rilasciate dalla normale respirazione contengono solo bassi livelli di virus. Non abbiamo ancora un numero per la SARS-CoV2, ma possiamo usare il virus dell’influenza come guida. Sappiamo che una persona infettata dall’influenza rilascia circa 3-20 copie di RNA virale per minuto di respirazione.

Ricordate la formula: Infezione riuscita = Esposizione al virus × tempo

Se una persona tossisce o starnutisce, quei 200.000.000 di particelle virali vanno ovunque. Alcuni virus sono sospesi nell’aria, altri cadono in superficie, la maggior parte cade a terra. Quindi, è abbastanza facile capire come sia possibile inalare 1.000 particelle di virus e infettarsi se ti trovi a parlare faccia a faccia con una persona e quella persona starnutisce o tossisce direttamente su di te.

Ma anche se quella tosse o quello starnuto non erano diretti a voi, alcune goccioline infette (le più piccole) possono rimanere sospese nell’aria per qualche minuto, riempiendo ogni angolo di una stanza di modeste dimensioni con particelle virali infettive. Tutto quello che dovete fare è entrare in quella stanza entro pochi minuti dalla tosse/starnuto, fare qualche respiro e avete potenzialmente ricevuto abbastanza virus da stabilire un’infezione.

Ma con la normale respirazione, che rilascia 20 particelle al minuto nell’ambiente, anche se ogni virus finisse direttamente nei vostri polmoni sarebbero necessarie 1.000 particelle divise per 20 particelle al minuto = 50 minuti.

Quando si parla, il rilascio di goccioline respiratorie aumenta circa 10 volte raggiungendo circa 200 particelle virali al minuto. Anche in questo caso, supponendo che ogni virus venga inalato, ci vorrebbero ~5 minuti di conversazione faccia a faccia per ricevere la dose necessaria per infettarsi.

La formula esposizione al virus × tempo è alla base del tracciamento dei contatti. Chiunque passi più di 10 minuti in un faccia a faccia è potenzialmente infetto. Chiunque condivida uno spazio con voi (diciamo un ufficio), per un periodo prolungato, è potenzialmente infetto. Questo è anche il motivo per cui è fondamentale per le persone sintomatiche rimanere a casa. I vostri starnuti e la tosse espellono così tanti virus che potete infettare un’intera stanza di persone.

Qual è il ruolo delle persone asintomatiche nella diffusione del virus?

Le persone sintomatiche non sono l’unico modo in cui il virus si diffonde. Sappiamo che almeno il 44% di tutte le infezioni (e la maggior parte delle trasmissioni nella comunità) provengono da persone senza sintomi (persone asintomatiche o pre-sintomatiche). È possibile che una persona infetta diffonda il virus nell’ambiente fino a 5 giorni prima dell’inizio dei sintomi.

Troviamo persone contagiose in tutte le fasce d’età e tutte diffondono diverse quantità di virus. La figura qui sotto mostra che, indipendentemente dall’età (asse delle x), si possono avere un po’ di virus o un sacco di virus (asse delle y). (fonte)

[Carica virale (in scala logaritmica) per fascia di età.]

La quantità di virus rilasciata da una persona infetta cambia nel corso dell’infezione ed è anche diversa da persona a persona. Il carico virale si accumula generalmente fino al punto in cui la persona diventa sintomatica. Quindi, la fase appena prima della manifestazione dei sintomi è quella in cui si sta rilasciando il maggior numero di virus nell’ambiente. È interessante notare che i dati mostrano che il 20% delle persone infette è responsabile da solo del rilascio del 99% di tutti i virus nell’ambiente. (fonte)

E ora arriviamo al nocciolo della questione. Quali sono i pericoli individuali nella riapertura?

Quando si pensa a nuovi focolai, quali sono i primi a venire in mente? La maggior parte delle persone penserebbe alle navi da crociera. Ma si sbaglierebbe. Le epidemie scoppiate sulle navi non sono nemmeno tra le prime 50 fino ad oggi.

I focolai più estesi si verificano nelle carceri, nelle cerimonie religiose e nei luoghi di lavoro, come gli impianti di confezionamento della carne e i call center. Qualsiasi ambiente chiuso, con scarsa circolazione dell’aria e alta densità di persone, promette guai.

I più grandi eventi super-contagiosi sono:

  • Imballaggio della carne: negli stabilimenti di lavorazione della carne, gli addetti al confezionamento devono comunicare tra loro in mezzo all’assordante rumore dei macchinari industriali e in un ambiente freddo che preserva il virus. Al momento, ci sono epidemie in 115 strutture in 23 stati (USA), con più di 5.000 lavoratori infetti e 20 morti. (fonte)
  • Matrimoni, funerali, compleanni: insieme rappresentano il 10% degli eventi di diffusione iniziale dell’infezione.
  • Incontri d’affari: il business networking faccia a faccia come la conferenza di Biogen a Boston a marzo; o l’uomo d’affari del Maine che ha diffuso la malattia in Malesia durante un viaggio d’affari.

Ora che pensiamo di tornare al lavoro, o di andare al ristorante, vediamo cosa può succedere in quegli ambienti.

Ristoranti: un eccezionale, seppur spicciolo, studio epidemiologico ha già dimostrato chiaramente l’effetto di un singolo portatore asintomatico in un ristorante (vedi sotto). La persona infetta (A1) si è seduta a un tavolo e ha cenato con 9 amici. La cena è durata da 1 a 1,5 ore circa. Durante questo pasto, il portatore asintomatico ha rilasciato bassi livelli di virus nell’aria a causa della respirazione. Il flusso d’aria (dalle varie prese d’aria del ristorante) era da destra a sinistra. Circa il 50% delle persone al tavolo della persona infetta si è ammalato nei 7 giorni successivi. Il 75% delle persone al tavolo adiacente sottovento si è ammalato. E anche 2 delle 7 persone sul tavolo sopravento sono state infettate (si ritiene che ciò sia dovuto a un flusso d’aria turbolento). Nessuno dei tavoli E o F si è infettato: erano fuori dal flusso d’aria principale che andava dal condizionatore d’aria a destra della stanza al ventilatore di scarico a sinistra. (fonte)

[Linea tratteggiata: vetrate. A sinistra: presa d’aria in uscita. A destra: condizionatore d’aria.]

Luoghi di lavoro: un altro ottimo esempio è lo scoppio di un’epidemia in un call center (vedi sotto). Un singolo dipendente infetto si è recato al lavoro all’11° piano di un edificio. Quel piano aveva 216 dipendenti. Nell’arco di una settimana, 94 dipendenti sono stati contagiati (il 43,5%: le sedie blu). 92 di queste 94 persone si sono ammalate (solo 2 sono rimaste asintomatiche). Notate come è stato colpito principalmente un lato dell’ufficio, mentre ci sono pochissime persone infette dall’altro lato. Stare in uno spazio chiuso e condividere la stessa aria per un periodo prolungato aumenta le possibilità di esposizione e di infezione. Si stima che il 94% delle infezioni sia dovuto a goccioline respiratorie/esposizione respiratoria e circa il 6% al trasferimento tramite superfici condivise (maniglie delle porte, refrigeratori d’acqua condivisi, pulsanti dell’ascensore, ecc.). Altre 3 persone su altri piani dell’edificio sono state infettate, molto probabilmente in questa maniera, o attraverso la condivisione di un ascensore chiuso con la persona infetta. (fonte)

[Piantina dell 11° piano dell’edificio X, sito di un focolaio epidemico in Corea del Sud nel 2020. Il colore blu indica le postazioni di persone diagnosticate positive.]

Coro: il coro della chiesa nello Stato di Washington. Anche se la popolazione era già in allerta rispetto al virus e aveva preso provvedimenti per ridurre al minimo la propagazione dell’infezione, ad esempio evitando le solite strette di mano e gli abbracci di saluto, portando i propri spartiti per evitare di metterli in comune, e mantenendosi distanti durante le prove, un singolo portatore asintomatico ha contagiato la maggior parte delle persone presenti. Il coro ha cantato per 2 ore e mezza, all’interno di una chiesa chiusa, grande più o meno come un campo da pallavolo.

Cantare, in misura maggiore del parlare, genera goccioline respiratorie (aerosol) particolarmente bene. Il respiro profondo mentre si canta facilita in seguito l’ingresso delle goccioline respiratorie nei polmoni. Due ore e mezza di esposizione hanno garantito che le persone fossero esposte a un numero sufficiente di virus per un periodo di tempo sufficientemente lungo da permettere la propagazione dell’infezione. In un periodo di 4 giorni, 45 dei 60 membri del coro hanno sviluppato i sintomi, mentre 2 sono morti. Il più giovane contagiato aveva 31 anni, ma l’età media del coro era di 67 anni. (fonte)

Sport al chiuso: anche se questo può essere un esempio limitato solamente al Canada, un super evento di diffusione si è verificato durante un torneo di curling con 72 partecipanti che è diventato un altro focolaio di contagio. Il curling porta i concorrenti e i compagni di squadra a stretto contatto in un ambiente interno fresco, con respiri pesanti per un periodo prolungato. Questo torneo ha fatto sì che 24 delle 72 persone si infettassero. (fonte)

Feste di compleanno / funerali: Giusto per vedere quanto possono essere semplici le catene di infezioni, questa è una storia vera da Chicago; il nome è falso. Bob era infetto ma non lo sapeva. In un primo tempo, Bob aveva condiviso un pasto da asporto, servito da piatti comuni, con 2 membri della famiglia. La cena era durata 3 ore. Il giorno dopo, Bob partecipò a un funerale, abbracciando i familiari e altri convenuti per esprimere le proprie condoglianze. Entro 4 giorni, entrambi i membri della famiglia che avevano condiviso il pasto si sono ammalati. Un terzo membro della famiglia, che aveva abbracciato Bob al funerale, si è ammalato. Ma Bob non aveva finito. Bob partecipò infatti anche a  una festa di compleanno con altre 9 persone. Si abbracciarono e condivisero il cibo alla festa durata 3 ore. Sette di quelle persone si ammalarono. Nei giorni successivi Bob si ammalò, fu ricoverato in ospedale, fu ventilato e morì.

Ma il lascito di Bob gli è sopravvissuto. Tre delle persone che Bob aveva contagiato al compleanno andarono in chiesa, dove cantavano, passarono il piatto della decima, ecc. I fedeli di quella chiesa si ammalarono. In tutto, Bob è stato direttamente responsabile dell’infezione di 16 persone di età tra i 5 e gli 86 anni. Tre di questi 16 sono morti.

La diffusione del virus all’interno della famiglia e di nuovo nella comunità attraverso funerali, compleanni e riunioni della chiesa è ritenuta responsabile della diffusione su larga scala del COVID-19 a Chicago. (fonte)

Triste, vero?

Aspetti comuni tra i focolai

Il motivo per cui metto in evidenza questi diversi focolai è quello di mostrare gli aspetti comuni dei focolai di COVID-19. Tutti questi eventi infettivi si sono verificati al chiuso, con persone vicine, che parlavano, cantavano o urlavano. Le principali fonti di infezione sono la casa, il posto di lavoro, i trasporti pubblici, gli incontri sociali e i ristoranti. Queste categorie rappresentano il 90% di tutti gli eventi di trasmissione. Al contrario, le infezioni avute facendo spese e acquisti sembrano essere responsabili del 3-5% delle infezioni. (fonte)

È importante notare che, tra i paesi che eseguono correttamente il tracciamento dei contatti, c’è stato solo un singolo focolaio documentato in un ambiente all’aperto (meno dello 0,3% delle infezioni tracciate). (fonte)

Quindi torniamo al pensiero originale del mio post

Gli spazi interni, con un limitato ricambio d’aria o aria riciclata e molte persone, sono preoccupanti dal punto di vista della trasmissione. Sappiamo che 60 persone in una sala grande come un campo da pallavolo (il coro) provocano infezioni massicce. Stessa situazione per il ristorante e il call center. Le linee guida sociali di distanziamento non valgono negli spazi interni dove si passa molto tempo, perché sappiamo che le persone che si trovavano al lato opposto della stanza sono state contagiate.

Il principio è l’esposizione virale per un periodo di tempo prolungato. In tutti questi casi, le persone sono state esposte al virus nell’aria per un periodo prolungato (ore). Anche se si trovavano a 50 piedi [15 metri] di distanza (come nel caso del coro o del call center), una bassa dose di virus nell’aria che li raggiungeva, per un periodo prolungato, è stata sufficiente a causare l’infezione e, in alcuni casi, la morte.

Le regole di distanziamento sociale servono semmai a proteggervi per brevi esposizioni o esposizioni all’aperto. In queste situazioni non c’è abbastanza tempo per raggiungere la carica virale infettiva se si sta a 6 piedi [1,8 metri] di distanza, o dove il vento e lo spazio sconfinato all’aperto per effetto di diluizione riducono la carica virale. Gli effetti della luce solare, del calore e dell’umidità sulla sopravvivenza virale contribuiscono tutti a minimizzare il rischio per chiunque quando si sta all’aperto.

Quando si valuta il rischio di infezione (attraverso la respirazione) in un negozio di alimentari o in un centro commerciale, è necessario considerare il volume dello spazio aereo (molto grande), il numero di persone (limitato), così come quanto tempo le persone passano nel negozio (lavoratori: tutto il giorno; clienti: un’ora). Presi assieme, per una persona che fa shopping: la bassa densità, l’alto volume d’aria del negozio, insieme al tempo limitato che si trascorre nel negozio significano che l’opportunità di ricevere una dose infettiva è bassa. Però, per l’addetto del negozio, il tempo prolungato che trascorre in negozio offre una maggiore opportunità di ricevere la dose infettiva e quindi il lavoro diventa più rischioso.

In sostanza, man mano che si allentano le restrizioni alle aziende, e si comincia ad avventurarsi di più fuori casa, magari riprendendo anche le attività in ufficio, è necessario guardare al proprio ambiente e fare valutazioni: quante persone ci sono qui, quanta aria c’è intorno a me e per quanto tempo rimarrò in questo ambiente. Se vi trovate in un ufficio a open space, dovete davvero valutare criticamente il rischio (volume, persone e flusso d’aria). Se fate un lavoro che richiede di parlare faccia a faccia o, peggio ancora, di urlare, dovete valutare il rischio.

Se si sta seduti in uno spazio ben arieggiato, con poche persone, il rischio è basso.

Se si sta all’esterno, e si passa davanti a qualcuno, ricordate che per infettarsi servono “dose e tempo”. Dovreste stare nella loro corrente d’aria per più di 5 minuti per avere una possibilità di infezione. Se chi fa jogging in effetti può rilasciare più virus a causa della respirazione profonda, ricordate anche che il tempo di esposizione è inferiore a causa della loro velocità.

Mentre qui mi sono concentrata sull’esposizione respiratoria, non dimenticate le superfici. Quelle goccioline respiratorie infette atterrano da qualche parte. Lavatevi spesso le mani e smettetela di toccarvi la faccia!

Ora che ci è permesso di muoverci più liberamente nelle nostre comunità e di essere in contatto con più persone in più luoghi con maggiore regolarità, i rischi per noi stessi e per la nostra famiglia sono significativi. Anche se siete lanciatissimi verso la riapertura e la ripresa della solita attività, fate la vostra parte e indossate una mascherina per ridurre ciò che rilasciate nell’ambiente. Questo aiuterà tutti, e anche i vostri affari.

Questo articolo è ispirato a un pezzo scritto da Johnathan Kay su Quillete: COVID-19 Superspreader Events in 28 Countries: Critical Patterns and Lessons.

Sull’autore

Erin S. Bromage, Ph.D., è Professore Associato di Biologia all’Università del Massachusetts Dartmouth. Il Dott. Bromage si è laureato presso la School of Veterinary and Biomedical Sciences James Cook University, in Australia, dove la sua ricerca si è concentrata sull’epidemiologia e l’immunità alle malattie infettive negli animali. La sua formazione post-dottorale è stata presso il College of William and Mary, presso il Virginia Institute of Marine Science nel Laboratorio di Immunologia Comparata del compianto Dott. Stephen Kaattari.

La ricerca del Dott. Bromage si concentra sull’evoluzione del sistema immunitario, sui meccanismi immunologici responsabili della protezione dalle malattie infettive e sulla progettazione e l’uso di vaccini per controllare le malattie infettive negli animali. Si concentra anche sulla progettazione di strumenti diagnostici per rilevare le minacce biologiche e chimiche nell’ambiente in tempo reale.

Il Dott. Bromage è entrato a far parte della Facoltà dell’Università del Massachusetts Dartmouth nel 2007, dove tiene corsi di Immunologia e Malattie Infettive, tra cui un corso di questo semestre sull’Ecologia delle Malattie Infettive che si è concentrato sull’epidemia di SARS-CoV2 scoppiata in Cina.

Sulla traduzione

Questo articolo è stato tradotto da Benedetta Bolognesi, Silvia Stringhini e Mauro Vanetti. L’autore è stato informato ma non è responsabile della traduzione. Le note di traduzione sono tra parentesi quadre.