Modos de trasmisión del SARS-CoV-2 y factores que pueden influenciar la enfermedad

La manera en que se transmite el virus SARS-CoV-2 que provoca la enfermedad COVID-19 es, desde su aparición, una de las cuestiones que más wasap y comentarios en redes sociales ha provocado. También una de las más consultadas en el número de WhatsApp 600 900 454 de la iniciativa Coronabulos de EiTB para hacer frente a los bulos que se están difundiendo durante la pandemia del coronavirus.

La propia Organización Mundial de la Salud (OMS) ya publicó una reseña científica al respecto pero desde Coronabulos hemos querido profundizar en la cuestión y hemos solicitado el punto de vista experto de *Maria José Sanz, doctora en ciencias biológicas y directora científica del Basque Center for Climate Change (BC3) que nos ha enviado el artículo que reproducimos a continuación:

Modos de trasmisión y factores que afectan a la exposición/trasmisión

Hay 3 modos sospechosos de transmisión del virus de la gripe que podrían también aplicarse al SARS-CoV-2:

Factores que condicionan la trasmisión por gotitas o aerosoles que portan el virus

Los factores que se han estudiado en la trasmisión de virus de la gripe y enfermedades relacionadas con Coronavirus son fundamentalmente factores climáticos (temperatura, humedad y radiación ultravioleta) que se consideran afectan a la supervivencia del virus fuera de las células.

La transmisión del SARS-CoV-2 por aerosoles se produce en partículas de tamaño entre nanómetros (nm) hasta micrómetros (µm), ya que el virus (de unos 100 nm de tamaño) no viaja solo, sino que lo hace formando parte de partículas de diversos tamaños (que también contienen sales y proteínas presentes en las mucosas del sistema respiratorio humano). Estas partículas se comportan como cualquier otra partícula en suspensión. En estudios médicos, tradicionalmente, se distingue entre "gotas" (>5 µm) y "aerosoles" o "micro-gotas" (<5 µm), aunque la realidad es que la distribución de tamaño generada al respirar, toser o estornudar es un rango de tamaños continuo.

Tanto las partículas inhalables como las respirables pueden contribuir a los tres modos de transmisión (Figura 1). Las gotas grandes con un diámetro aerodinámico superior a 100 µm no son inhalables, se depositarán en las superficies (inertes o en nuestro rostro, manos, etc.) a los pocos segundos de ser expulsadas y, por lo tanto, solo pueden contribuir a la transmisión por contacto. Las partículas más finas por debajo de 10 µm pueden alcanzar los alveolos pulmonares, mientras que las más grandes se quedan en las vías respiratorias altas.

Figura 1. Clasificación de gotitas respiratorias y modos de transmisión. (Weber y Stilianakis, 2008).

En un lugar con personas infectadas por SARS-CoV-2, estas emitirán gotas y aerosol que contienen virus al hablar, toser, estornudar o simplemente respirar. Las partículas más gruesas (>5µm) tienden a depositarse con más rapidez. Las partículas más finas permanecen en suspensión durante horas o días. Algunos estudios indican que el SARS-CoV-2 puede permanecer activo mientras está formando parte de estas partículas en suspensión en el aire más de tres horas (van Doremalen et al., 2020). Además, la posibilidad de ser infectado es mayor en espacios cerrados, un estudio en Japón encontró que el contagio es 19 veces más probable en espacios interiores que exteriores (Nishiura et al., 2020).

Recientemente y al hilo de la vía de trasmisión por aerosoles o gotitas suspendidas, se viene hipotetizando que podría haber otros vehículos que podrían portar el virus como las partículas de que flotan en la atmósfera (muchas de ellas asociadas a la contaminación atmosférica provocada por la actividad humana). Sin embargo, está por determinar la viabilidad del mismo en estas superficies. La OMS advierte que es importante tener en cuenta que la detección de ARN en muestras ambientales basadas en detección del genoma del virus por PCR no es necesariamente indicativa de virus viables que puedan ser transmisibles. En el supuesto de que una fracción de virus viables permaneciera en la superficie de una partícula que potencialmente puede transportar el patógeno viral profundamente en los pulmones, el riesgo de infección viral y muerte potencial aumenta en las personas más vulnerables. Pero se necesitan más estudios para determinar si es posible detectar cargas de virus viables en estas superficies.

Variables ambientales y no ambientales que puede afectar la trasmisión del SARS-CoV-2

Los aerosoles cargados de patógenos solo pueden causar enfermedades si los patógenos sobreviven en el aire. La investigación ha abordado principalmente el papel de la humedad relativa (HR) y la temperatura en la inactivación de los virus de la gripe A en aerosol. Los contaminantes ("factor de aire libre") y la radiación UV solar han recibido una atención mucho más limitada.

Climatológicas (Temperatura y humedad) y hacinamiento

La gripe tiene un ciclo estacional claro, por lo que es razonable suponer que el ciclo de transmisión de la enfermedad está influenciado por el clima. Pero, incluso para las gripes conocidas antes del SARS-CoV-2, los mecanismos reales no se comprenden bien y han sido objeto de pocos estudios cuantitativos.

Una explicación común para el ciclo estacional de la gripe es que hay más hacinamiento en interiores en el invierno, lo que conduce a una mayor transmisión de la enfermedad. Además de por la mayor proximidad con los posibles infectados, en estos ambientes suele tener valores de HR más bajos. La evidencia del efecto del hacinamiento incluye el hecho de que las epidemias de gripe tienden a correlacionarse con el comienzo de la escuela y el pico durante las vacaciones de invierno, y que los brotes ocurren con frecuencia en cruceros y otros entornos "contenidos". Hay estudios recientes que indican que mantener humedades relativas altas en el interior de los habitáculos y la ventilación podría reducir las tasas de infección (Yang y Marr 2011).

Sin embargo, los estudios de laboratorio de la transmisión de la gripe en ratones muestran que, incluso en condiciones de hacinamiento idénticas, la transmisión de la gripe puede mostrar un componente estacional. Esto puede deberse a los efectos de la humedad sobre la tasa de supervivencia del virus contenido en las gotas en aerosol que se propagan al toser y estornudar (Schulman y Kilbourne, 1963). La gripe a menudo se considera como una enfermedad de "latitudes altas", pero también ocurre todos los años en los trópicos (ver revisión de Weber y Stilianakis, 2008).

El estudio de la inactivación del virus de la gripe A en función de humedad relativa y temperatura ha dado lugar a resultados contradictorios (ver revisión de Weber y Stilianakis, 2008), lo que refuerza la idea de que no conocemos bien los mecanismos todavía. Varios estudios encontraron que el virus de la gripe en aerosol sobrevive bien a una humedad relativa (HR) baja y se inactiva rápidamente a una HR media y alta. Otros investigadores identificaron supervivencia con HR media y un aumento en la supervivencia con la HR alta o baja. Los hallazgos sobre la gripe en las regiones tropicales, no ofrecen una imagen clara de la estacionalidad, pero sugieren fuertemente que el momento estacional de los brotes no se debe exclusivamente a la dependencia de la HR de la inactivación del virus en los aerosoles.

Respecto a las temperaturas, las bajas temperaturas aumentan la supervivencia en todos los niveles de HR (ver revisión de Weber y Stilianakis, 2008).

La radiación ultravioleta a la luz solar es un importante agente virucida natural y desactiva de manera muy eficiente el virus de la gripe (tipo coronavirus) (Sagripanti y Lytle, 2007; Wlaker y Ko, 2007).

Se necesita más investigación para comprender mejor la base de las influencias climáticas en la gripe. Particularmente útiles serían estudios adicionales de modelos animales en los que se puedan controlar la dosis y las condiciones ambientales.

Contaminación atmosférica

En relación con la calidad del aire (contaminación atmosférica) podemos encontrar que:

A. Algunos contaminantes, en particular el material particulado más conocido como PM, puedan actuar como carriel de virus viables. Y como se ha indicado anteriormente habría que investigas si la detección del RNA del virus en las partículas implica que estos son viables.

B. La exposición a niveles altos de contaminación predispone al individuo a la infección o a una mayor severidad de la misma.

C. Las concentraciones más elevadas de algunos contaminantes puedan tener un efecto viricida.

Ya hemos comentado el punto A.

Respecto al punto B, se viene debatiendo es la predisposición a la infección por individuos con patologías previas o exposición a otros agentes que puede afectar al organismo como es la calidad del aire que respiramos.

Hay estudios que han encontrado relaciones entre variables de calidad del aire y relacionadas con enfermedades víricas tipo SARS y COVID, lo que no quiere decir que no se pueda encontrar correlaciones con otras variables además de la calidad del aire en las mismas poblaciones. Generalmente cuando se encuentra una correlación, el siguiente paso es explicarla encontrando los procesos que hay detrás de causa efecto.

Estudios que han encontrado correlaciones entre la calidad del aire y la incidencia de enfermedades respiratorias relacionadas con los coronavirus:

Publicados:

-- En Corea del Sur un estudio publicado el año pasado (Cheon et al, 2019), La incidencia del IFV (un virus de la gripe) fue proporcional al polvo fino y la humedad relativa y fue inversamente proporcional a la temperatura. El HMPV (metapneumovirus) fue proporcional al polvo fino, la velocidad del viento e inversamente proporcional a la humedad relativa. El HCoV (un coronavirus) fue proporcional al micro polvo, humedad relativa e inversamente proporcional a la temperatura.

-- En el brote de gripe aviar (H5N2) en 2015 en USA, que genero perdidas en el sector por 3 billones de dólares. Una evidencia anecdótica sugirió que, en algunos casos, el virus se introdujo por vía aérea en los gallineros, ya que la mortalidad anormal de aves comenzó cerca de las entradas de aire de los gallineros infectados. Zhao et la (2019) modelizaron las trayectorias del movimiento del aire y las concentraciones de virus que se utilizaron para evaluar la probabilidad o el riesgo de transmisión en el aire para los 77 casos en Iowa. Los resultados muestran que la mayoría de los casos positivos en Iowa podrían haber recibido virus por el aire, transportados por partículas finas, de granjas infectadas dentro del estado y granjas infectadas de los estados. Las concentraciones modeladas de virus en el aire en los sitios receptores de Iowa nunca excedieron las dosis infecciosas mínimas para las aves de corral; Sin embargo, la exposición prolongada podría haber aumentado los riesgos de infección por el aire.

-- Su et al (2019) encontraron relación entre la contaminación del aire y la incidencia de enfermedades similares a la gripe en la ciudad de Jinan, China. Los autores encontraron que para un aumento de 1 ug m3 de PM2.5, el número de enfermedades similares a la gripe aumentó en un 1.4% (la concentración de fondo PM2.5 fue de 68 ug m3). Este número es muy inferior al resultado reciente del estudio de Harvard para COVID-19.

-- Al examinar la relación entre exposición a largo plazo a NO2 y mortalidad por coronavirus entre enero y febrero de 2020, Ogen (2020) utilizando información del satélite Europeo SENTINEL-2 combinado con el número de casos de muerte tomados de 66 regiones administrativas en Italia, España, Francia y Alemania. Los resultados muestran que de las 4443 muertes, 3487 (78%) estaban en cinco regiones ubicadas en el norte de Italia y el centro de España. Además, las mismas cinco regiones muestran las concentraciones más altas de NO2 combinadas con un flujo de aire descendente que previene una dispersión eficiente de la contaminación del aire.

-- Frontera et al (2020) referencian las coincidencias de elevadas concentraciones de NO2 en Beijing y Wuhan, y en el norte de Italia con los casos de SARS-CoV-2. Alertando de una posible correlación entre la distribución de brotes severos del virus y el estancamiento de contaminantes como resultado de una combinación de condiciones climáticas específicas, emisiones humanas locales y topografía regional. Condiciones que se dan en ambas regiones (norte de Italia y el área de Beijing – Wuhan).

Figura 2. Comparativa entre China e Italia.

En revisión:

-- Fattorini y Regoli (2020) indican que además de las concentraciones actuales, la cronicidad de la exposición puede influir en la variabilidad anómala de la incidencia del SARS-CoV-2 en Italia. Datos sobre la distribución de contaminantes atmosféricos (NO2, O3, PM2.5 y PM10) en las regiones italianas durante los últimos 4 años, días que superaron los límites reglamentarios y años de la última década (2010-2019) en los que los límites excedieron durante al menos 35 días, confirmó que el norte de Italia ha estado constantemente expuesto a la contaminación crónica del aire. Los datos de calidad del aire a largo plazo se correlacionaron significativamente con los casos de Covid-19 en hasta 71 provincias italianas (actualizado el 6 de abril), lo que proporciona evidencia adicional de que la exposición crónica a la contaminación atmosférica puede representar un contexto favorable para la propagación del virus.

Figura 3. Casos de COVID-19 en Italia.

Figura 4. Distribución de contaminantes atmosféricos (NO2, O3, PM2.5 y PM10) en las regiones italianas durante los últimos 4 años.

Figura 5. Días que superaron los límites reglamentarios y años de la última década (2010-2019) en los que los límites excedieron durante al menos 35 días.

-- Recientemente un artículo de la universidad de Harvard (Wu et al 2020) en el que los autores determinaron que por un incremento de 1 ug m3 PM2.5, hay un aumento del 8% en las muertes por COVID-19 en los EE. UU. Se recolectaron recuentos de muertes de más de 3,000 condados en los Estados Unidos (que representan el 98% de la población) hasta el 22 de abril de 2020 (datos de la Universidad Johns Hopkins, Centro de Ciencia de Sistemas e Ingeniería del Centro de Recursos Coronavirus).

Figura 6. Distribución de niveles de PM2.5 y muertes por COVID-19 por millón de habitantes en EE. UU.

Las respuestas pro inflamatorias y la alta incidencia de afecciones respiratorias y cardíacas relacionadas con la contaminación atmosféricas son bien conocidas, mientras que la capacidad de este coronavirus para unirse a partículas aún no se ha establecido. La contaminación atmosférica y ambiental debe considerarse como parte de un enfoque integrado para el desarrollo sostenible, la protección de la salud humana y la prevención de la propagación de epidemias.

Si esta hipótesis es correcta, sugeriría que, a concentraciones relativamente altas de contaminantes atmosféricos, la mortalidad en las personas infectadas por el virus SARS-CoV-2, ya sea a través de la exposición comunitaria o ambiental, podría depender de la preexistencia de ciertas enfermedades subyacentes, que claramente se ven agravados por contaminantes atmosféricos, en lugar de la dosis viral en sí.

Respecto al punto C, el impacto del aire exterior en la supervivencia microbiana se ignoró casi por completo durante al menos dos décadas, pero un interés limitado está resurgiendo en relación con el uso de ozono sintético como un nuevo descontaminante. El ozono puede ser un potente inactivador de virus y parece ser especialmente efectivo si los fluidos a tratar son nebulizados (Kekez y Sattar, 1997). Sin embargo, las concentraciones utilizadas son mucho más elevadas que las concentraciones ambientales observadas y el umbral para la salud humana. Habría que explorar el efecto de las concentraciones por debajo del umbral de protección a la salud.

Otros factores

Otro estudio (en revisión) también señala que los caucásicos tienen un mayor riesgo de muerte que las poblaciones asiáticas, y los fumadores actuales y anteriores también tienen un mayor riesgo de muerte.

Otros factores que pueden tener una mayor influencia en los patrones de transmisión futuros incluyen los cambios en la densidad de población, la urbanización y el aumento de los viajes aéreos. Pero todas estas hipótesis deben ser contratadas con estudios.

Relación con la crisis climática

Hay muchas maneras en que el calentamiento global podría impactar la transmisión de la gripe. Por ejemplo, el calentamiento puede cambiar los patrones de migración de las aves u otras especies portadoras y, por lo tanto, los patrones de interacción entre humanos y animales infectados. Si el clima más cálido en las latitudes más frías podría reducirse el hacinamiento en interiores, permitir una mayor ventilación del exterior, y esto podría reducir la transmisión del virus. Por otro lado, con temperaturas muy altas la tendencia sería al uso de aires acondicionados en el interior, un mayor hacinamiento con humedades relativas potencialmente más bajas, lo que podría incrementar el grado de infección. Una mayor humedad relativa y flujo ultravioleta podrían afectar la supervivencia del virus y retrasar la propagación de la enfermedad. Pero todas estas hipótesis deberían ser contrastadas.

Por otro lado, las medidas que se han tomado para detener el avance del SARS-CoV-2 ha llevado a la reducción de las emisiones de GEIs y a una mejora de la calidad del aire (en particular en nuestras ciudades). Ejemplos:

- La reducción de los niveles de NO2 en Wuhan en los primeros medes de 2020 comparado con 2019 (Isaifan, 2020).

- El mismo fenómeno se observó en el norte de Italia (e incluso en toda Europa (Ogen, 2020).

Nota: En 2016, Fang et al., Realizaron una investigación sobre el impacto de la contaminación del aire en la salud de los habitantes de 74 ciudades líderes de China. Los resultados mostraron que la contaminación del aire en 2013 fue responsable de aproximadamente el 32% de las muertes reportadas, con una tasa de mortalidad del 1.9% asociada con PM2.5. A nivel mundial, la OMS estima que el 91% de la población mundial vive en lugares donde la calidad del aire está por debajo de los niveles de referencia, y que la contaminación del aire exterior causa alrededor de 4 millones de muertes prematuras cada año.

Autoría:

*María José Sanz es doctora en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia. Desde 2016 es la directora científica del Centro vasco para el Cambio Climático (Basque Centre for Climate Change, BC3). Aquí se puede consultar su Curriculum Vitae completo.