Új tudományos magyarázat arra, miért kellene mindannyiunknak maszkot viselni
Az Egyesült Államok (és más nyugati országok) hivatalos javaslata az, hogy nem kell maszkot viselni, amit annak az igénye motivál, hogy maradjanak légszűrős maszkok az egészségügyben dolgozók számára. Nincs tudományos alapja annak a kijelentésnek, miszerint a nem szakemberek által viselt maszkok „nem hatásosak”. Ezzel szemben a „járványgörbe kilapításának” kinyilvánított célja érdekében a fertőzésátadás bármilyen, akár kis mértékű csökkenése is üdvözletes kellene legyen – még az egyszerű sebészi, vagy otthon készített maszkok általi is (amik nem súlyosbítanák a hiányproblémát). A SARS-CoV-2-t illető legújabb biológiai adatok szerint a vírus az emberi szövetbe való férkőzése és a tüsszentés/köhögés általi cseppecskék ballisztikája azt mutatja, hogy a legjelentősebb átvitelmechanizmusok nem a finomabb aeroszolos, hanem a nagyobb cseppecskék által történnek, így tehát a sebészi maszkok viselése mindenki számára ajánlott.
A sebésztábornok Twitter-bejegyzése: „NE VEGYENEK MASZKOKAT, nem hatásosak…”. A Betegségkezelő Központ (CDC) azt mondja, hogy a sebészi maszkok sokkal kevesebb védelmet nyújtanak, mint az N95-ös légszűrős maszkok (melyeket tökéletesen kell felhelyezni, és csak szakemberek tudják azt megtenni). A CDC azt javasolja, hogy az egészséges embereknek nem kell egyáltalán maszkot viselniük, csak a betegeknek. Ezek az iránymutatások nem nyugszanak tudományos alapokon, az motiválja őket, hogy az értékes maszkokat az egészségügyi dolgozók részére tartsák fenn a hiány alatt. De lehet ezeknek nem szándékos következménye is: azok megbélyegzése, akik viselnek maszkokat nyilvános helyeken (felhalmoztad őket, fertőző vagy!).
Mindezt vessük össze azzal a kulturális szokással, ami ösztökéli, és még el is rendeli a maszkok viselését ázsiai országokban – melyek már „lapítottak a járványgörbén”, vagy akár alacsonyabb járványgörbével is rendelkeztek a kezdetek óta.
Természetesen a sebészi maszkok, és a helytelenül viselt N95-ös légszűrős maszkok nem nyújtanak tökéletes védelmet. De ha a kinyilvánított cél a járványgörbe „kilapítása” (a vírus teljes kiirtásával ellentétben), akkor fel kell hagynunk a fekete-fehér gondolkodással, és a szürke árnyalatokat is meg kell fontolnunk. Nem jelenthetjük ki tovább, hogy a maszkok „nem hatásosak”. Nem lehet a tökéletes a jó ellensége. Mi van akkor, ha egy nem tökéletes sebészi, vagy akár egy otthon készített maszk akármennyire is részleges védelme lecsökkenti a fertőzés átadásának valószínűségét annyival, amennyivel az ajánlott (szintén nem tökéletes) két méternyi távolságtartás, vagy hogy „ne érjünk az arcunkhoz”? Ezzel megkétszereződne a nem orvostudományi beavatkozás (NPI) hatásossága a járványgörbe lapításában (1. ábra).
Mivel a CDC nem hivatkozik tudományos bizonyítékra kijelentéseinek alátámasztásához, miszerint a népesség által viselt maszkok „nem hatásosak”, itt most megvizsgáljuk a sebészi maszkok által nyújtott védelem tudományos adatait. A mechanikai alapokra (semmint a járványügyi-fenomenológiai bizonyítékokra) hagyatkozunk. Azt a következtetést vonjuk le, a köhögés általi cseppecskék ballisztikáját és a SARS-CoV-2 vírus (ami a COVID-19-et okozza) fertőzést átadó biológiájának legfrissebb kutatási adatait vizsgálva, hogy bármilyen fizikai gát, még a házilag készített is, jelentősen csökkenti a COVID-19 terjedését. Ha hamarosan azon nyomásnak engedünk, miszerint a bezárkózást feloldjuk, és korlátolt mértékben a szociális érintkezést engedélyezzünk a gazdaság újraélesztésének érdekében, a nyilvánosan viselt maszkoknak lehet ebben szerepük, és egy középutas hozzáállást segíthetnek.
A CDC, az Élelmezési és Gyógyszerügynökség (FDA) és mások hivatalos javaslata, arra alapozva, hogy a nem egészségügyi szakemberek által viselt maszkok hatástalanok, helytelen három szinten: logikailag, az átadás mechanikáját és a vírusos behatolás biológiáját illetően is.
I. A logika
Természetesen semmilyen maszk, legyen az a szorosan ránk illeszkedő NIOSH-által jóváhagyott N95-ös légszűrős maszk, vagy a lazábban viselt sebészi maszk, nem biztosít tökéletes („100 százalékos”) védelmet. De a nem tökéletes védelem nem jelenti azt, hogy „teljesen haszontalan”, ahogy egy félig üres pohár sem üres: szomjasan én örömmel elfogadnám azt a poharat, amiben 60 százaléknyi víz van. A (védelemre vonatkozó) bizonyíték hiánya nem bizonyíték annak nem létére. De bináris világunkban annak az üzenete, hogy a sebészi maszkok „nem hatásosak”, rossz üzenetet közvetíthetett: hogy azok teljesen haszontalanok. Sajnos a fekete-fehér kép miatt, amit a hivatalnokok festenek, a maszkok hatásosságának kibeszélése el lett fojtva, és ezzel annak a lehetősége is, hogy iparilag támogatva legyen ezen darabonként 75 centbe kerülő védelmi eszközök kitermelése.
De a járványgörbe kilapításának kihirdetett céljával (és nem a teljes kiirtásával) most egy „relatív”, és nem abszolút célunk van, mely a „részleges védelmet” új meglátásba helyezi. Elvileg ki lehet számítani azt a mértéket, amivel az Y kilapítja a járványgörbét az X védelmének százalékán keresztül, amit a maszk nyújt. De ahhoz előbb meg kell értenünk a fertőzésátadás biológiájának mechanikáját részletesen.
II. A mechanika
Hogy miként hordozzák a légúton terjedő kórokat eredményező vírusokat a cseppecskék emberről emberre, egy bonyolult, nem megfelelően kutatott terület. A cseppecskék (ehhez a tanulmányhoz leegyszerűsítve) két nagy csoportra oszthatók méretük alapján (2. ábra):
(a) A 10 µm (mikrométer) átmérő alatti cseppecske az „aeroszol” (az olyan finom részecskék, melyek a levegőben lebegésre képesek) legfelsőbb határa. Az egyszerűség kedvéért hívjuk ezeket „aeroszoloknak”. Ezeket az apró aeroszolokat a légáramlás vagy a szél is tudja hordozni, és így szobákon át is tud járni. Az N95-ös maszkokat az különbözteti meg a sebészi maszkoktól, hogy az előbbi arra van kialakítva (szabályozási követelmények alapján), hogy az aeroszolokat megállítsa: ki kell szűrniük a 0,3 mikrométernél kisebb cseppecskék 95 százalékát.
(b) A 10 µm (mikrométer) átmérő feletti cseppecskék akár a 100 um átmérőt is elérik, vagy többet. Hívjuk most ezeket a nagy részecskéket „permetcseppecskéknek”. (Egy részletesebb értekezésért lásd Nicas és Jones, 2009.) Természetesen a cseppecskék lehetnek ennél is nagyobbak, szabad szemmel is látható méretűek a köhögés vagy tüsszentés általi permetben (0,1 um átmérő, és afelett). A Xie et al. általi számítások azt mutatják, hogy a kilélegzett 0,1 um cseppecskék elpárolognak, vagy földre esnek 2 méteren belül, a mérettől, a levegő páratartalmától és hőmérsékletétől függően. De a köhögés és tüsszentés kilőheti ezeket a szájból 50 méter/másodperc „kezdősebességgel” (tüsszentésnél), avagy 10 méter/másodperc sebességgel (köhögésnél), illetve a cseppecskék elérhetnek akár 6 méter messze is. Ha így van, akkor a sokat említett két méternyi „távolságtartás” nem hathat – kivéve, ha (egyszerű) maszkot viselünk (bővebben erről később).
Álljon itt a központi biológiai vonatkozásában az aeroszol és a permetcseppecskék közötti különbségtétel: ahhoz, hogy a levegőben terjedő részecskék elérjék a tüdőt és abba beleszívódjanak mélyen, a légcsatornákon keresztül le az tüdőhólyagocskák sejtjeiig, ahol a gázcsere történik, kicsinek kell lenniük (3. ábra): csak a 10 mikrométer alatti cseppecskék érnek el a tüdőhólyagocskákba. Ezzel szemben a nagyobb permetcseppecskék megrekednek az orrban vagy a torokban (az orrgarat területein), és a tüdő felsőbb légútjaiban a légcsőben és a nagy hörgőben. Egy átlagos köhögésből eredő cseppecskéknek kb. a fele aeroszolnak számít, bár ezek együtt csak a kilövellésnek csak 1/100 000 része (Nicas et al. 2005).
Így tehát a kifinomultabb N95-ös maszk, melyet arra alakítottak ki, hogy kiszűrje a kisebb részecskéket, segít megelőzni azt, hogy a cseppecskék a vírust leszállítsák a tüdőhólyagocskákba. De ez valóban releváns a járványgörbe kilapításához? Meglátjuk alább. Ezzel szemben lehetséges, hogy a nagyobb cseppecskéket, melyek az orrgaratba kerülnek, meg lehet állítani bármilyen fizikai gáttal, mint az egyszerűbb sebészi és porellenes maszkok.
Természetesen a köhögésben vagy tüsszentésben lévő aeroszolos cseppecskék talán nem tartalmaznak vírust, de némelyek igen. A SARS-CoV-2 vírus esetében nem ismert, mi a minimális fertőzési mennyiség (a vírusos részecskék száma, melyek szükségesek ahhoz a patogenezises folyamathoz, ami a klinikai kórt teremti meg). De kezdjük sejteni, hogy a kisebb aeroszol, vagy nagyobb cseppecskék relevánsak.
A CDC azon megnyilvánulása, miszerint a tüdőhólyagocskák a cseppecskék érkezési helyei, ahol a vírust átadják (a tüdőhólyagocskák elvégre az életveszélyes tüdőgyulladás anatómiai lelőhelyei), felértékelte az N95-ös maszkok fontosságát, és elvezetett a sebészi maszkok figyelmen kívül hagyásához. Az árnyalatos fogalmazás nem jön át jól egy nem szakértő számára (ahogy sok önjelölt szakértő számára sem), akik most ezen binárisság [fekete-fehér üzenet] miatt úgy hiszik, a maszkok haszontalanok.
Még a kisebb aeroszolok esetében sem szabad elfelednünk, hogy a részleges szűrés, amit a sebészi maszkok nyújtanak, jobb a semminél. A maszkok szűrőképességének egy 2008-as kísérleti szimulációjában van der Sande és kollégái Hollandiában három maszk teljesítményét vetették össze: (i) a konyhai törlőruhából otthon készítettét; (ii) az átlagos sebészi maszkét; és (iii) az FFP2, az N95-ös maszk európai megfelelőjét, ami a 0,2-1 mikrométer közötti aeroszolos cseppecskék kiszűrését illeti a tüdő legaljának elérésének megakadályozásában.
4. ábra
A szerzők azt találták, hogy befelé irányuló védelem tekintetében a CDC azon üzenete – miszerint a maszkok „nem hatásosak” – megkérdőjelezendő: miközben az FFP2-es (vagy N95-ös) maszk valóban kiszűrte a részecskék >99 százalékát (és így az aeroszolos terhelést százszorosan csökkentette), a sebészi maszk csökkentette az aeroszolos cseppecskék számát a maszkon belül a még mindig jelentős négyszeres mértékben a maszkon kívülihez képest. Lehetséges, hogy a köhögésből származó nagyobb permetcseppecskék esetében a különbség a sebészi és N95-ös maszkok között még kisebb lenne. Érdekes mód a kifelé irányuló védelem esetében a hatásosság és a különbség a két maszk között sokkal kisebb (lásd a számokat az 5. ábrán).
Ezek az eredmények felvetik a sürgős kérdést: ha amit akarunk, a járvány enyhítése, a „járványgörbe kilapítása”, a tüdőt elérő részecskék négyszeres csökkenése mennyire csökkenti a vírus emberről emberre való átvitelét? Benyomásaink szerint még a tökéletlen maszk is ajánlhat olyan védelmet, ami legalábbis azon a szinten van, mint a javasolt két méteres távolságtartás vagy a kézmosás, az arc érintésének kerülése – melyeket mechanikai valószínűség alapján javasolják alapos járványügyi alap nélkül.
Gyakorlatilag számszerűsíthető, hogy a cseppecskék négyszeres csökkentése sebészi maszkok által, aminek az ember ki van téve, vagy a háromszoros csökkenés, amit a konyharuhából készített maszk eredményez, mennyit segít a „fertőzésátadási rátának” a csökkentésében az eredeti R0-ától az effektív Rt-ig, a t-időben beiktatott enyhítési beavatkozás esetén. Talán 25%? Ekkor a SEIR-járványügyi modellt használva ki lehet számolni, hogy az R-nek egy részleges csökkenése milyen mértékben lapítaná ki a járványgörbét – abban a kívánt mértékben, hogy az ne terhelje túl az egészségügyet (lásd 1. ábra).
De az efféle „alulról felfelé” történő számításai az R-nek bonyolultak, mert ehhez kell ismerni a nem egyszerűen számszerűsíthető sok mechanikai tényezőt. Például nem tudjuk, hogy a COVID-19 mekkora részben terjed nagy permetcseppecskék által a kisebb aeroszolhoz képest. Csak ez utóbbi esetben valósul meg az N95-ös maszkok előnye a sebészi maszkokkal szemben! Szintén nem tudjuk, hogy mennyiben segíti a távolságtartás az R csökkenését.
Így tehát nézzük meg konkrétan az átadás biológiáját, mely kisegít minket ebből a problémából, és amit szintén nem vettek figyelembe a hivatalnokok, akik szerint a „sebészi maszkok nem hatásosak”.
III. A biológia
A SARS-CoV-2 vírus, mint minden vírus, az emberi sejthez kell tapadjon, a kulcs-zár elvét követve, melyben a vírus nyújtja a kulcsot és a sejt a zárat, ami kiegészíti a kulcsot ahhoz, hogy az behatoljon a sejtbe és sokszorozódjon ott. A SARS-CoV-2 vírus számára a vírusos felszíni s-protein a „kulcs”, és annak szorosan bele kell illenie a „zár” proteinbe, ami a gazdasejtek felszínén nyilvánul meg (=molekulárisan bemutatva). A sejtekből álló zárprotein, amit a SARS-CoV-2 vírus használ, az ACE2 protein (6. ábra).
Ez a sejtfelszíni enzim normális esetben egy kardiopulmonális védelmi funkcióval rendelkezik. Az ACE2 kifejeződik magasabb szinteken az idősebbekben, krónikus szívelégtelenséggel rendelkező emberekben, vagy a pulmonális, illetve szisztémás artériás hypertonia eseteiben. (Vegyük figyelembe, hogy az ACE2 kifejeződése „ráta-korlátozó”, mert más gazdaproteinek, amelyek jelenléte szintén szükséges a vírus számára, hogy belehatoljon a sejtekbe, mint a proteázok, még inkább bőségesen és széles körben kerülnek kifejeződésre.) Egyes vérnyomásra való gyógyszerek (mint ahogy az mostanában intenzíven kitárgyalásra került, mivel a magas vérnyomás egy rizikófaktor az ARDS progressziójában és a halálban a COVID-19 esetében), és a légáramlásból eredő mechanikai nyomás, ironikusan, az ACE2 kifejeződését növeli.
Meglepő módon, az ACE2 kifejeződése a tüdőben nagyon alacsony: pár molekulára korlátozódik sejtenként a tüdőhólyagocskák sejtjeiben (AT2 sejt) mélyen a tüdőben. De a Human Cell Atlas (HCA) által egy nemrég leközölt időszakos beszámolóban arról számol be, hogy az ACE2 erősen kifejeződésre jut az orr belsejének bizonyos (váladékképző) típusaiban (7. ábra).
Vesd ezt a tényt össze a mechanika fenti magyarázatával: az orrbeli kifejeződése az ACE2 proteinnek azt sugallja, hogy a SARS-CoV-2 vírus megfertőzi ezeket a sejteket. Azt is ki lehet következtetni, hogy a SARS-CoV-2 vírus többnyire a nagyobb köhögés és tüsszentés cseppecskéin keresztül alakul ki, ami kompromittálja a köhögésben/tüsszentésben található permetezett folyadék nagy részét, és méretük miatt az orrgaratban landolnak – pont ott, ahol a vírusnak való molekuláris zárak jelen vannak, megengedve a vírusos kapcsolódást és behatolást a gazdasejtekbe. Nyilván a vírusátadás ezen útvonala hatásosan lezárható egy egyszerű fizikai gáttal. (Az ACE2 proximális kifejeződése az orrüregben szintén a cseppecskék felszínen keresztüli átadását támogatja – így, valóban, mossunk kezet.)
Valóban, Wölfel et al. most azt jelenti, hogy a vírusos anyag felfedezhető és elkülöníthető orron át történő mintavétellel, nem úgy, mint más légúti terjedésű vírusos fertőzések esetében, mint az eredeti SARS. A SARS-hoz viszonyítva (mely szintén az ACE2-t használja a sejtbehatoláshoz) a COVID-19 esetében a vírusos genomok (RNA) előbb felbukkannak az orron át történő mintavételben, és nagyobb koncentrációban is teszik azt, aminek a kimutatása meglehetősen egyszerű. Valóban, az FDA most hagyott jóvá olyan mintavevőket a teszteléshez, amelyek csak az orr elejéből vesznek mintát sajátkezűleg lebonyolítva, az orrgarat mélyebb része helyett. A molekuláris analízis szintén azt mutatja, hogy a SARS-CoV-2 vírus aktív és sokszorozódik már az orrgaratban, ellenben más légzőszervi vírusokkal, melyek a tüdő mélyebb régióiban tartózkodnak.
Az orr-nyálkahártyában történő vírusos sokszorozódás megmagyarázhatja a korai stádiumban történő pozitív teszteket és az egészséges hordozók általi átadást, és talán az anozmiát [szaglás hiányát] is, ami a COVID-19 első szakaszaiban tapasztalható. De ez a biológia azt is jelenti, hogy: el kell kerülni a nagyobb cseppecskéket, amelyek amúgy sem érhetik el a tüdőt, de a felsőbb légutakban landolnak, ami így a leghatásosabb védekezés lehet a fertőzés elkerülésében. Ezek szerint a sebészi maszkok, talán még a símaszkok is, vagy kendők és sálak, szintén több védelmet nyújtanak, mint ahogy azt a kormányzati hivatalnokok az eredeti (érthető, de szerencsétlen) javaslataikban beállították a tömegek maszkviselése ellenében. Az N95-ös légszűrős maszkok relatíve kevés többletvédelmet ajánlanak, mint azt gondoltuk. (A korrektség kedvéért, a CDC a sál használatát is javasolja az egészségügyben dolgozóknak, mint a legvégső megoldást, ha nincsenek arcmaszkok.)
Egy praktikai és szociális álláspontból a sebészi és házi készítésű maszkok, ha azokat megfelelően használjuk, legalábbis nem ártanak, legjobb esetben pedig segítenek. (Mindenképpen az elejének érintése nélkül vegyük azokat le és tisztítsuk is úgy őket.) Ezek az egyszerűbb, olcsó maszkok segíthetnek laposítani a járványgörbén, talán egy kicsit, talán jelentősen. Ami fontos: ezek használata nem vesz el értékes N95-ös maszkokat az egészségügyben dolgozóktól.
A következtetések
Tragikus annak a lehetősége, hogy azon helytelen logisztika és biológiai mechanika, amire alapozva a nyugati kormányok lebeszéltek akár a maszkok viseléséről, akár meg is bélyegezve azok viselését, a COVID-19 terjedéséhez hozzájárulhatott. Azt tekintve, hogy a felső légutak a SARS-CoV-2 legfőbb behatolási csatornája az emberi szövetekbe, egyszerű arcmaszkok viselése, melyek gátként szolgálnak és blokkolják azokat a nagyobb cseppecskéket, amelyek az orrban vagy a torokban landolnak, jelentősen csökkentheti az R rátáját, olyan mértékben, ami akár a távolságtartás és kézmosás szintjén van. Ezzel megkétszereződhet a „járványgörbe kilapításának” hatása!
A jövőbe tekintve: ha hamarosan feloldásra kerül a karantén a gazdaság fenntartása miatti politikai nyomás hatására, talán a maszkok nyilvános viselése egy jó kompromisszum lehet a teljes karantén és teljes szabadság között. Ma már elégséges tudományos bizonyíték létezik arra, hogy a hivatalnokok véget vessenek a sebészimaszk-ellenes hisztériának, és annak használatát ajánlják, vagy akár megköveteljék, mint azon ázsiai országokban, amelyek már kilapították a járványgörbét.
Sui Huang,
Institute for Systems Biology
(A szerző az amerikai Rendszerbiológiai Intézetben molekuláris és sejtbiológus, az eredeti bejegyzés itt található.)
Fordítás: Csonthegyi Szilárd – Kuruc.info
Follow @jobboldalihirek