Станет ли COVID-19 сезонной инфекцией?
Многие люди — включая президента США — считают, что коронавирусная пандемия к лету пойдет на спад, а то и вовсе погаснет, как это происходит с сезонными ОРВИ и гриппом. Разбираемся, чем сезонные болезни отличаются от «всепогодных», и стоит ли ждать, что COVID-19 будет вести себя так же, как привычные простуды.
Инфекционные болезни вызывают внешние причины— бактерии, вирусы, паразиты или грибки. Для многих из них характерна сезонность — вспышки случаются в одно и то же время года. Например, в Северное полушарие грипп приходит каждую зиму (некоторые эпидемиологи прямо называют зиму «сезоном гриппа»), а вспышки ветрянки чаще случаются весной.
Неинфекционные болезни вызывают все остальные причины: от генетических проблем до травм — они не заразны. Такие болезни могут быть массовыми, но от сезона они строго не зависят. Например, от сердечно-сосудистых болезней ежегодно умирает 17,9 миллионов человек, но ярко выраженных пиков в тот или иной сезон у них нет.
Инфекционные болезни можно сравнивать друг с другом по трем параметрам, которые зависят от погоды:
Живучесть возбудителя. Возбудитель холеры — холерный вибрион — способен месяцами выживать в застойной воде, а вирусные частицы гриппа, попав, например, на банкноты, сохраняют заразность только от одного до трех дней. Хотя после этого срока вирусные частицы с банкнот никуда не пропадают, за это время у них приходит в негодность капсид (вирусная оболочка), и вирус заразить никого не может.
Климатические факторы: температура, влажность, количество солнечного света, и не климатические — рН и соленость воды — могут как продлевать жизнь возбудителей, так и ускорять их гибель. Например, на стабильность вируса гриппа влияет температура и влажность воздуха. В странах с умеренным климатом вирус лучше всего выживает зимой, а к весне сдает позиции. В тропическом климате сезонность вспышек гриппа не прослеживается.
На выживаемость холерного вибриона в воде влияет и ее рН, и соленость. Лучше всего бактерия чувствует себя при щелочном рН 8,5 и солености в 15 процентов. Если вода становится кислее и менее соленой — например, из-за жизнедеятельности какой-нибудь водоросли или проливных дождей — вибрион быстрее погибает, и шансов заразить кого-нибудь у него меньше.
Контагиозность, то есть заразность. Оценивая скорость распространения болезни, эпидемиологи используют метрику R0 — это среднее количество людей, которые могут подхватить болезнь от одного больного человека. Корь, например, очень заразна: один больной заражает от 12 до 18 человек. Грипп в десять раз слабее, его R0 — 1,4-1,6.
R0 сильно зависит от поведения людей, которое отличается от сезона к сезону: поэтому некоторые болезни «сезонные» именно в этом смысле. Например, осенью и зимой школьники много времени проводят в одном помещении, и число заболевших корью резко возрастает. А летом разъезжаются на каникулы, перестают тесно контактировать, и вспышки этой болезни регистрируются реже.
Елена Бурцева, заведующая лабораторией этиологии и эпидемиологии гриппа Института вирусологии НИЦЭМ имени Гамалеи, отметила в разговоре с N+1, что подъем заболеваемости многими ОРВИ тоже связан сугубо с социальными факторами: заканчивается период отпусков, дети возвращаются в школы. Именно поэтому рост заболеваемости ОРВИ из года в год регистрируется с середины сентября до начала октября.
Второй человеческий фактор, который теоретически может влиять на вспышки болезни — особенности иммунной системы человека, зависящие от времени года. Скажем, с наступлением холодов мы проводим все меньше времени на улице и носим одежду, закрывающую тело. В результате на кожу попадает меньше ультрафиолета, и в организме уменьшается синтез витамина D, играющего важную роль в защите от бактериальных и вирусных инфекций. (Впрочем, есть эмпирические данные, что люди, которые принимают этот витамин в таблетках, болеют гриппом ничуть не реже тех, кто витамины не пьет).
Способ передачи — часть болезней передается прямо, а часть косвенно. Напрямую от источника передаются грипп и ОРВИ, которые распространяется от больного человека к здоровому.
Косвенно передаются вирус Западного Нила, который «путешествует» от человека к человеку в желудке комара, и африканская сонная болезнь, которую переносит муха це-це. Последняя активно размножается в сезон дождей, а кроме того живет от трех до пяти месяцев против одного-двух в сухой сезон. В это время года мух становится больше и они чаще кусают людей — вот вам и вспышка сонной болезни. То же касается и клещевого энцефалита, говорит Бурцева: клещи просыпаются ранней весной, и именно в весенний период фиксируют пик заболеваний. А вторая волна регистрируется в осеннее время — и это связано с жизненным циклом клещей.
Пандемия коронавирусной болезни (COVID-19) в некоторых своих проявлениях очень похожа на известные нам респираторные болезни, так что многие исследователи используют модели вспышек ОРВИ или гриппа для прогнозирования вспышек COVID-19.
Коронавирусная болезнь пришла к нам зимой. Прежде чем задаться вопросом о том, стоит ли теперь ждать ее окончания летом и возможного возвращения через полгода, имеет смысл разобраться с факторами, которые превращают привычные нам грипп и ОРВИ в сезонные болезни.
Факт сезонности простудных болезней был очевиден для людей с древности, но объяснить его не так уж просто. Например, римлянин Лукреций предполагал, что «мор и чуму» вызывают атомы болезни, которые появляются, когда земля перенасыщена влагой. А его соотечественник Гален прямо приписывал вспышки различных заболеваний сезонным особенностям: чрезмерной жаре, сухости или холоду. Сегодня мы знаем, что ближе к истине был Лукреций: дело не в холоде, а во влажности воздуха.
Это удалось показать в лабораторном эксперименте на морских свинках.Четыре инфицированных гриппом и четырех здоровых свинки содержали в камерах, где меняли температуру и влажность: скорость передачи вируса увеличивалась по мере их снижения. Лучше всего вирус передавался при температуре 5 градусов, чем при 20 градусах и 30 градусах. При пяти градусах тепла частота передачи составляла 100 процентов при относительной влажности — 20 процентов и 35 процентов, 75 процентов — при относительной влажности в 65 процентов, но только 25 процентов — при относительной влажности 50 процентов, и 0 процентов — при относительной влажности 80 процентов.
Через несколько лет другие авторы проанализировали эти же данные, и скорректировали выводы. Они решили оценить влияние абсолютной влажности, а не относительной. После пересчета и новых экспериментов оригинальный вывод подтвердился, но с тем отличием, что передача вируса в большей степени зависит от влажности, чем температуры.
Вирус гриппа передавался от свинки к свинке воздушно-капельным путем: при выдохе больной свинки в воздух попадают капельки водяного пара, нагруженные вирусными частицами. Оказавшись на свободе, капли понемногу оседают и испаряются. Чем быстрее они испаряются, тем медленнее оседают, и тем дольше вирус висит в воздухе. Скорость испарения капель зависит от влажности — чем пара больше, тем медленнее он испаряется — то и оседают они в насыщенном влагой воздухе быстрее, «утаскивая» с собой вирионы. И поскольку вместе с температурой влажность падает, то зимнее время, когда холодно и сухо, максимально способствует распространению вирусов.
В первом исследовании оценивалось влияние на передачу вирусных частиц только относительной влажности — этот параметр отражает долю водяного пара по отношению к его максимуму при конкретной температуре. При этом при 20 градусах этот максимум выше, чем при 5 градусах.
Есть здесь и второй фактор, чисто человеческий. Когда люди дышат сухим воздухом, в носу высыхает слизь, увлажняющая дыхательные пути и физически задерживающая все твердые, в том числе вирусные, частицы. Свойства слизи связаны с особыми полимерными макромолекулами — муцинами, которые не только придают слизи вязкость, но и играют важную роль в иммунном ответе. Они образуют особый каркас, позволяющий оптимально организовать в пространстве защитные белки, которые выделяют эпителиальные клетки слизистых. Например — гликопротеин лактоферрин, который может обезвреживать многие вирусы, включая вирус гриппа.
Сухой нос приводит сразу к нескольким проблемам. Во-первых, лишенный влаги эпителий легче повреждается, так что вирусным частицам проще проникнуть в клетки. Во-вторых, нарушается пространственная организация муцина, лактоферрин и родственные ему белки утрачивают защитные свойства, и сопротивляемость организма вирусу снижается.
Помимо влажности, есть еще один важный фактор, из-за которого вероятность вспышки гриппа или ОРВИ зимой выше, чем летом — поведение людей. В пользу этого говорят данные о распространении гриппа в школах. Осенью и зимой, когда ученики проводят много времени в классе, активно общаясь друг с другом, вспышки гриппа и ОРВИ происходят чаще, чем летом, когда ученики не посещают школу и меньше общаются друг с другом. Чем больше восприимчивых к вирусу людей собирается в одном месте, тем быстрее и эффективнее распространяется болезнь.
Сезонные эпидемии возникают, когда популяция, в которой много лишенных иммунитета людей (например, туристов или новорожденных) сталкивается с сезонным «помощником» болезни — в случае с гриппом это низкая зимняя влажность.
Выглядит это так. В начале эпидемии — то есть осенью — у большинства людей нет иммунитета к вирусной болезни, поэтому каждый больной заражает более одного человека (R0>1).
Затем начинает расти доля невосприимчивых к вирусу людей — потому что у переболевших возникает иммунитет (или, например, применяется вакцина). Люди заражаются все реже, и через некоторое время эпидемия достигает пика (R0=1).
С приходом весны, вдобавок, увлажняется воздух — так что условия для распространения вирусных частиц перестают быть оптимальными: защитный барьер из слизи у большинства людей восстанавливается, число уязвимых людей падает еще сильнее — и эпидемия гаснет (R0<1).
Большинство вирусов, вызывающих инфекции дыхательных путей у людей, относятся к пяти семействам: парамиксовирусы, ортомиксовирусы, пикорновирусы, аденовирусы и коронавирусы. И, хотя грипп вызывают ортомиксовирусы, а COVID-19 и некоторые ОРВИ (OC43, HKU1, 229E и NL63) — коронавирусы, все эти заболевания распространяются схожим образом.
Коронавирусная болезнь действительно напоминает грипп и ОРВИ. Симптомы очень похожи, разница лишь в деталях: дольше инкубационный период, дольше протекает болезнь, чаще возникают осложнения.
| COVID-19 | Грипп | ОРВИ | |
|---|---|---|---|
| R0 | 5,7 | 1,4-1,6 | 1,4-1,6 |
| Инкубационный период (в среднем) | 5 дней | 2 дня | 1-3 дня |
| Средняя длительность болезни | 14 дней | 7 дней | 7-10 дней |
| Группа риска | Люди старше 65 лет | Беременные женщины, дети до 5 лет, люди старше 65 лет, люди с хроническими болезнями | Риск заражения одинаков для всех, осложнения бывают крайне редко |
| Самые частые осложнения | Тяжелая бактериальная пневмония | Бактериальная пневмония, гаймориты, отиты, застойная сердечная недостаточность | Осложнения бывают крайне редко |
По мнению эпидемиолога Василия Власова из НИУ ВШЭ, основания считать, что коронавирусная инфекция будет сезонной, действительно есть.
«Некоторые коронавирусы сезонно увеличивают инциденс (число новых случаев — прим. N+1) простудных заболеваний, как часть совокупности ОРВИ, — говорит ученый. — Но сейчас по этому поводу нельзя иметь обоснованного суждения. Единственным доказательством может быть снижение заболеваемости [летом], ее сохранение на низком уровне, и повышение заболеваемости в следующий сезон, например, через год, и так хотя бы два года».
А вот оснований считать, что она таковой не будет — нет.
Но нынешняя пандемия длится меньше года. Из-за этого у нас недостаточно данных, на основании которых можно строить предположения и выявлять закономерности.
Тем не менее, рассчитывать, что пандемия потухнет к лету сама собой, все равно не приходится. Дело в том, что климатические факторы влияют на распространение инфекционных болезней значительно слабее, чем коллективный иммунитет.
Грипп и ОРВИ — наши старые знакомые, поэтому человечество худо-бедно научилось от них защищаться. От гриппа бывают прививки, а к ОРВИ иммунитет есть у большинства населения. Стартовые условия для начала эпидемии неблагоприятны, поэтому хоть какого-то успеха эти болезни добиваются только в благоприятных условиях — то есть зимой, когда им подыгрывает сухой воздух.
COVID-19 же — новая болезнь, и ни у кого к ней иммунитета нет. Это значит, что коронавирусу не надо дожидаться благоприятных условий для распространения — ему и так особо ничего не мешает. Условно говоря, «коронавирусной весны» еще не наступило, а сколько продлится зима, предсказать проблематично.
«Когда появляются новые возбудители, например, испанка, гонконгский грипп, свиной и мексиканский грипп, они вызывают одну-две волны высокой заболеваемости, — говорит Елена Бурцева. — Чаще всего волны возникают либо в конце весны, либо летом, что нетипично для гриппа. После этих одной-двух волн люди приобретают активный иммунитет из-за частых контактов с патогеном. Потом этот вирус получает шансы стать сезонным возбудителем».
Однако с коронавирусами немного другая ситуация, отмечает ученая. SARS-CoV в 2002 году появился — и исчез. А случаи MERS-CoV, который обнаружили в 2013 году, до сих пор продолжают регистрироваться.
«Это связано с тем, что вирус может иметь промежуточных хозяев и циркулировать в природе, — говорит Бурцева. — Может ли COVID-19 стать сезонным, я прогнозировать не буду. Существует 7 коронавирусов, которые поражают человека, и, четыре из них имеют сезонный характер. Каждый год мы регистрируем порядка 5-7 процентов случаев, связанных с ними. Эти случаи, как правило, легкие, без осложнений. С другой стороны, по примеру двух своих предшественников COVID-19 может уйти в никуда».
Делать прогнозы сложно еще и потому, что мы не знаем, как абсолютная влажность воздуха будет влиять на распространение COVID-19. Однако предварительные данные не в нашу пользу: судя по всему, в странах с теплым и влажным климатом (например, в Сингапуре), вирус распространялся ничуть не хуже, чем в странах с сухим и холодным климатом (как в некоторых областях Китая).
Поэтому главную роль в распространении коронавирусной инфекции, по-видимому, сыграет не климат, а поведение людей. Как пишет гардварский эпидемиолог Марк Липситч (Mark Lipsitch), единственный «летний эффект», на который можно сейчас серьезно надеяться — это то, что недавние результаты китайских ученых верны, и дети действительно участвуют в распространении болезни наравне со взрослыми. А, следовательно, уход школ на каникулы возымеет эффект. Поскольку в случае с новыми болезнями единственный способ прервать цепочку передачи в уязвимой популяции — это ограничить контакты между больными и теми, кто лишен иммунитета.
С этой точки зрения рекомендации ВОЗ кажутся правильными: чтобы сдержать распространение вируса, для людей с симптомами простуды рекомендуется самоизоляция, а для здоровых — социальное дистанцирование.