Coronavirus, chi sono i superdiffusori? Lo studio di Fedor Kossakovsky

di Caterina Galloni
Pubblicato il 15 Novembre 2020 19:00 | Ultimo aggiornamento: 13 Novembre 2020 17:38
Coronavirus, il nuovo studio: "L'immunità può durare anni""

Coronavirus, il nuovo studio: “L’immunità può durare anni” (foto Ansa)

Coronavirus e covid, chi sono i superdiffusori? Perché il nostro corpo emana il virus?

Coronavirus: Fedor Kossakovsky, sul Nationa Geographic, spiega perché la produzione di aerosol infettante può differire in misura importante fra individuo e individuo.

L’analisi di Fedor Kossakovsky prende le mosse da quasi 20 anni fa.

Quando nel 2003, durante l’epidemia di Sars che aveva infettato migliaia di persone, ne uccise centinaia e scatenò il panico a livello mondiale, Lidia Morawska stava studiando gli effetti dell’inalazione di particelle fini di inquinamento.

In seguito l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha chiesto a Morawska, fisico presso la Queensland University of Technology, di entrare a far parte di un team a Hong Kong per cercare di capire come funzionava il coronavirus – causa della SARS – che si stava diffondendo.

Morawska aveva deciso di adottare un approccio non convenzionale. Anziché puntare l’attenzione a come le persone inalano il virus e dunque si contagiano, ha approfondito il processo inverso: l’espirazione. “

Ho scoperto tre documenti che indagano su qualsiasi cosa abbia a che fare con l’espirazione di particelle da attività respiratorie umane. Fondamentalmente non dicevano nulla”, ha detto Morawska.

“Mi ha stupito perché è un’area importante, un’area davvero critica”.

Quasi vent’anni dopo, la rapida diffusione del SARS-CoV-2 ha riacceso l’interesse nella ricerca su come i nostri polmoni emettono materiale infettivo nell’aria, vale a dire le goccioline del respiro.

Capire come si formano è fondamentale per comprendere perché questo virus si diffonde così rapidamente e cosa sta alimentando i cosiddetti episodi di superspreading, dove un piccolo numero dei contagiati finiscono per infettare molti individui.

Questi episodi sono un tratto distintivo del COVID. Da quando Morawska ha iniziato le indagini, gli scienziati hanno capito molto sui fluidi respiratori aerodispersi e, in particolare, su cosa potrebbe produrre un superspreader, o un superdiffusore.

Alcune connotazioni, come la forma del proprio corpo e alcuni comportamenti, ad esempio parlare ad alta voce o respirare velocemente, sembrano avere un ruolo importante nella diffusione.

“Non starnutiscono. Non tossiscono. Stanno solo respirando e parlando”, dice Donald Milton, un esperto di trasmissione delle dropplet al l’University of Maryland.

“Potrebbero trasmetterlo anche cantando. I bar karaoke sono stati una un’enorme fonte di eventi di super diffusione. “Ne abbiamo visto uno in un club di spinning ad Hamilton, Ontario, dove c’è gente che respira affannosamente”.

Tuttavia, è difficile capire chi sono i superspreader. Agli scienziati come Morawska che sono più concentrati sulla fisica, una droplet è una qualsiasi particella, umida o secca, che può rimanere sospesa nell’aria per minuti o ore.

“Sono generalmente inferiori a 100 micrometri di dimensione, o circa la larghezza di un capello umano. Le vie respiratorie umane producono un’ampia varietà di aerosol, da minuscole goccioline di solo pochi micrometri a gocce più grandi visibili a occhio nudo e sono note come goccioline del respiro.

“Gli aerosol più piccoli vengono generati nella parte più profonda del tratto respiratorio “, spiega Morawska.

Sono particolarmente pericolosi per la trasmissione delle malattie perché possono rimanere nell’aria più a lungo ed essere espulse più lontano rispetto alle gocce grandi che scendono rapidamente.

Questi aerosol più piccoli vengono creati all’interno dei bronchioli, sottili ramificazioni delle vie aeree profonde dei polmoni. Misurando attentamente gli aerosol prodotti dalle persone quando respirano in modi diversi, Morawska e il collega Graham Richard Johnson hanno proposto in in un articolo fondamentale del 2009 che il fluido respiratorio che riveste queste ramificazioni crea film che scoppiano come bolle di sapone quando i bronchioli si contraggono e si espandono.

Attualmente è considerato il meccanismo principale che crea aerosol in profondità nei polmoni. Qualcosa di simile accade vie respiratorie alte, nella laringe che produce il suono.

“Le corde vocali si aprono e si chiudono molto velocemente”, dice William Ristenpart, ingegnere chimico presso l’University of California, Davis, che studia la trasmissione delle malattie. Proprio come i bronchioli, le corde vocali quando si parla o si canta creano minuscole goccioline.

Le goccioline che crea ostacolano un passaggio nell’aria espirata, il che porta alla cavità orale. Le goccioline più grandi del tratto respiratorio sono generate in bocca, con le labbra che si muovono e la saliva.

“Specialmente parlando, a volte si possono sentire piccole goccioline che vengono emesse”,dice Ristenpart. “Anche il naso è una via d’uscita dell’aerosol ma la via principale è la bocca. Tutti gli aerosol e le goccioline sono intrappolati in un sbuffo di gas, che ne governa il movimento e si diffonde per i primi secondi.

“La nuvola di gas infatti mantiene concentrate le gocce emesse mentre si sposta in una stanza, trasportandole al suo interno”, dice Lydia Bourouiba, scienziato della dinamica dei fluidi al MIT.

Sebbene il meccanismo generale che crea gli aerosol respiratori tra le persone sia lo stesso, esiste una grande quantità di variazione tra quanto ne producano effettivamente le persone.

Osservando in una giornata fredda una folla di persone in piedi vicino a una fermata dell’autobus è possibile notare la nebbia del respiro di tutti ma sembra diversa in termini di dimensioni. Data la complessità delle vie respiratorie ciò non dovrebbe sorprendere.

Morawska spiega che nel tratto respiratorio ci sono molti passaggi di diversa larghezza e diversa lunghezza. Quantificarla anche per una singola persona sarebbe complicato, ma gli scienziati sono in grado di individuare coloro che eccellono nel produrre aerosol.

In uno studio del 2019, Ristenpart e i suoi colleghi hanno dimostrato che tanto più una persona parla a voce alta, più aerosol emette. Gli scienziati hanno inoltre scoperto che alcuni partecipanti allo studio hanno prodotto un aerosol più grande rispetto ad altri, anche quando parlavano con lo stesso tono.

Queste persone sono diventate note come super emettitori.

“Chiaramente deve esserci una qualche sottostante ragione fisiologica che fa sì che le persone pur parlando con lo stesso tono emettano un numero enorme di particelle”, dice Ristenpart.

Una possibilità è che lo spessore del fluido e il modo in cui reagisce alla deformazione può variare da persona a persona. Ricerche precedenti hanno dimostrato che l’inalazione di aerosol di acqua salata è meno viscosa del fluido respiratorio pieno di muco prodotto dalle persone.

A complicare le cose è che un’infezione respiratoria può causare dei cambiamenti nei fluidi respiratori. Ad esempio, la viscosità del rivestimento respiratorio aumenta durante le infezioni bronchiali, come polmonite batterica e influenza grave, a causa della perdita di acqua e l’aumento della produzione di proteine cellulari.

Inoltre, malattie croniche come ad esempio l’asma e la fibrosi cistica possono addensare i liquidi.

Rispondere alle molte domande che restano, è difficile a causa della natura degli aerosol. Ad esempio, le particelle sono sensibili alle condizioni ambientali, e quelle più grandi con più liquido si seccano rapidamente, lasciandosi dietro minuscole ma più concentrate particelle che distorcono la rilevazione.

La temperatura, l’umidità, e il flusso d’aria all’interno degli strumenti scientifici possono inoltre alterare l’aerosol che si sta cercando di misurare.

Queste sfumature richiamano alla mente le peculiarità della meccanica quantistica, dove condurre una misurazione su una particella subatomica influenza il risultato.

Sebbene questi aerosol siano molto più grandi, misurare la loro la natura effimera è altrettanto impegnativo. (Fonte: nationalgeographic.com)