La transmisión aérea de la Covid-19

Seis mitos acerca de la transmisión aérea del SARS-CoV-2

No solo importa el tamaño de las gotas: los flujos y partículas aéreas están sometidos a muchos fenómenos. Solo así se explica el ‘éxito’ del coronavirus.

Mantener la distancia es importante, pero hay que tener en cuenta otros factores de protección para salvarse del contagio.

Por José R. Zárate. Publicado en Diario Médico el Martes 19/01/2021

Comprender los mecanismos de transmisión del SARS-CoV-2 es clave para prevenir su propagación, pero hasta mediados del año pasado no quedó claro el poder aerotransportado del virus y aún hoy sigue habiendo confusión sobre la infectividad de aerosoles, gotas, gotículas y partículas.

Un equipo internacional y multidisciplinar coordinado por Julian W. Tang, de la Universidad de Leicester, y Stephanie J. Dancer, de la Universidad de Edimburgo, explican y refutan en el número de enero de The Journal of Hospital Infection seis mitos o malentendidos sobre la difusión del coronavirus. Entre los firmantes figuran expertos en aerosoles, ventilación, ingeniería, física, epidemiología, virología y medicina clínica de varias universidades de todo el mundo.

No hay duda -dicen- de que el SARS-CoV-2 se transmite a través de una gama variable de tamaños de partículas en el aire sujetas a parámetros de ventilación y de comportamiento humano. Reconocen sin embargo la escasez de pruebas sólidas sobre la infectividad en algunos escenarios, como el de los polémicos fómites o las partículas muy pequeñas, y la dificultad, por sus fallos y su coste, de seguir los contagios a través de adecuadas secuenciaciones genómicas que detecten el origen exacto en una superficie, una mano o un aerosol.

Cada uno de los mitos que analizan se deriva de estudios con cierta evidencia y de su experiencia en cada una de las disciplinas científicas. “Esperamos facilitar la comprensión de por qué algunas declaraciones comunes están obsoletas y por qué las pruebas actuales apuntan en una dirección diferente”.

Mito 1: “Los aerosoles son gotas con un diámetro de 5 micrómetros (µm) o menos”

Este mito se originó a partir de una definición históricamente incorrecta y recogida por la Organización Mundial de la Salud: “… las gotas de <5 µm de diámetro se conocen como núcleos de gotas o aerosoles”.

Las gotas respiratorias, formadas a partir de secreciones respiratorias y saliva, se emiten a través del habla, las toses, los estornudos e incluso la respiración. Sus diámetros abarcan un espectro de <1 a >100 µm. Las más pequeñas se secan rápidamente al 20-40% de su diámetro original, dejando residuos llamados “núcleos de gotas”, que la mayoría de los médicos creen que son sinónimos de “aerosoles”.

Con una amplia gama de diámetros, esas gotas exhaladas pueden permanecer suspendidas en el aire y considerarse aerosoles. No es posible especificar un punto de corte para el diámetro de las partículas en el aire porque la capacidad de una partícula para permanecer suspendida depende de muchos factores distintos del tamaño, incluyendo la fuerza con la que se expulsan, y las características del flujo de aire circundante (velocidad, turbulencia, dirección, temperatura y humedad relativa).

Dependiendo de esas condiciones, muchas partículas que previamente habrían sido clasificadas como ‘grandes’ (diámetro >5 µm) pueden viajar mucho más lejos que la distancia ‘mítica’ de 1-2 metros, dentro de la cual se afirma que tales partículas caen al suelo. Así que teniendo esto en cuenta, incluso las partículas grandes también pueden comportarse como ‘aerosoles’ tradicionales. Tanto los ‘aerosoles’ como las ‘gotas’ deben considerarse como extremos de un rango de tamaño para el que su patrón aerotransportado variará en función de las condiciones ambientales.

Los autores definen las ‘gotas’ como partículas que caen al suelo (o cualquier superficie incluyendo las verticales) bajo la influencia de la gravedad o el impulso del aire exhalado de una persona infectada, y los ‘aerosoles’ como partículas que permanecen suspendidas debido al tamaño o las condiciones ambientales. El término ‘partículas’ designa tanto gotas como aerosoles.

A efectos de la transmisión, un umbral de tamaño más racional para distinguir las gotas de los aerosoles, en términos de su comportamiento físico y de su vía de exposición, es de 100 µm.

Mito 2: “Todas las partículas de más de 5 µm caen a 1-2 metros de la fuente”

Es una afirmación muy repetida, pero científicamente falsa. Las partículas exhaladas de 5-10 µm de diámetro caen lentamente al suelo bajo la influencia de la gravedad en el aire interior. Esto supone de 8 a 30 minutos desde una altura de 1,5 m. Sin embargo, la mayoría de las habitaciones tienen corrientes de aire ambiente de 0,1-0,2 m/s, lo que significa que estas partículas son demasiado pequeñas para asentarse en el suelo dentro de esa distancia de 1-2 m de la fuente.

Una gota debe ser mayor que 50-100 µm para tener una alta probabilidad de aterrizaje a esos 1-2 m de la fuente emisora en interiores. Los flujos de aire pueden extender este tiempo de suspensión por más tiempo. Y esas gotas de más de 50-100 µm pueden recorrer más de dos metros impulsadas por toses o estornudos.

Las partículas que son demasiado pequeñas para asentarse rápidamente por la gravedad pueden moverse hacia arriba en el penacho térmico de una persona, la columna de aire caliente en movimiento ascendente producida por el calor corporal. Estas partículas pueden verse influenciadas por otros flujos de aire generados por la ventilación, el tráfico de personas, los movimientos de las puertas y los flujos convectivos (por ejemplo, corrientes de aire producidas por equipos eléctricos y cuerpos calientes), antes de ser finalmente inhaladas. Tales flujos son especialmente importantes para las partículas de <5-10 µm, que se pueden transportar a distancias de más de dos metros.

En el aire quieto, las partículas de diferentes tamaños tienen diferentes tiempos de sedimentación en función de leyes físicas, como la de Stokes. Así, los cálculos muestran que incluso las partículas con un diámetro de alrededor de 50 µm tardarán unos 20 segundos en asentarse a partir de una altura de 1,5 m y deben considerarse como aerosoles. Las ligeras turbulencias en las salas de hospitales pueden hacer que partículas de ese tamaño aguanten más tiempo en el aire y sean capaces de viajar más de 2 metros desde la fuente.

El período de tiempo clínicamente relevante para las partículas suspendidas en el aire depende de la ventilación. Los sistemas de ventilación de un hospital suministran aire limpio de forma continua. Si la habitación tiene una tasa de intercambio de aire de 6 cambios por hora (ACH), entonces la duración de interés es de 10-30 minutos. Si la tasa es de 12 ACH, entonces la duración baja a 5-15 minutos. Si el hospital no tiene sistemas de ventilación mecánica y en ausencia de ventanas o puertas abiertas, las partículas podrían tardar horas en asentarse en el suelo.

Mito 3: “Si es de corto alcance, entonces no puede ser aerosol”

La distancia social de 1-2 m, distancia conversacional, es la que define el corto y el largo alcance. Comúnmente se piensa que la transmisión de largo alcance es una prueba de transmisión en el aire, pero la ausencia de transmisión de largo alcance detectable no excluye la transmisión aérea.

El contagio del agente infeccioso por medio de la inhalación puede ocurrir a cualquier distancia, si bien es más probable que ocurra a corta distancia pues los aerosoles se concentran cerca de la fuente. Basta observar cómo se disipa el humo de un fumador. Un fenómeno similar se puede experimentar por el olfato, por ejemplo, si se está lo suficientemente cerca de alguien que ha comido ajo o bebido alcohol o se ha perfumado: el olor se desvanece a medida que uno se aleja. Sin embargo, si la respiración exhalada sigue difuminando olores perceptibles, entonces también se puede estar inhalando cualquier virus presente en ese aliento exhalado. Muchos brotes son difíciles de explicar sin esa inhalación de SARS-CoV-2 aerosolizado.

Los aerosoles se concentran obviamente a corta distancia del emisor infeccioso (<1 m): desde gotas grandes balísticas hasta aerosoles diminutos. Que haya transmisión en rangos mayores (más allá de 1-2 m) depende de varios parámetros: cantidad de viriones en el aire producidos por la fuente; distribución de viriones transportados por diferentes tamaños de partículas; patrones de flujo de aire en el entorno; tasa de descomposición de la infectividad del virus; dosis infecciosa necesaria para causar una infección; dilución del inóculo a distancia; y eliminación oportuna por aire fresco, ventilación o limpieza del aire.

El riesgo de transmisión de mayor alcance (>2 m) es menor en comparación con el de corta distancia (<1 m), pero puede ocurrir. Desafortunadamente, los eventos de transmisión de gran alcance pueden ser muy difíciles de probar cuando ese patógeno ya está muy extendido en la comunidad, con múltiples fuentes capaces de emitir el virus a varias distancias.

Mito 4: “Si el número reproductivo básico, R0, no es tan grande como para el sarampión, entonces no puede ser aerosol”

El número reproductivo básico o R0 se define como el número medio de casos secundarios derivados de un único caso índice infectado en una población distribuida uniformemente y totalmente susceptible. El problema es que este R0 no está directamente relacionado con si una enfermedad se transmite o no por inhalación de aerosoles.

Diversos microbios pueden diseminarse por vía aerotransportada, pero no se transmiten necesariamente de persona a persona. Por ejemplo, los hantavirus y el Bacillus anthracis, causante del ántrax, tienen reservorios animales y ambos se adquieren por inhalación, pero no se transmiten de persona a persona. Tienen un R0=0 y, sin embargo, se consideran enfermedades transmitidas por el aire.

En el caso de los virus aéreos, como el sarampión y la varicela, la identificación precisa de los casos es relativamente sencilla porque estos virus causan una patología cutánea distintiva en el 99% de los infectados. Y pueden diagnosticarse sin pruebas de laboratorio. Las estimaciones del R0 son, por lo tanto, mucho más precisas. Dado que muchos casos de covid-19 son asintomáticos, el R0 es mucho más difícil de evaluar.

Cuando los pacientes presentan una ‘enfermedad similar a la gripe’, con síntomas leves o ninguno en absoluto, el alcance de cualquier brote y, en consecuencia, el número de casos secundarios, es mucho más difícil de determinar. Las personas no necesariamente sabrán que han estado expuestas o serán conscientes de su capacidad para transmitir la infección a otros. No se autoaislarán y no se contarán como posibles casos secundarios.

Esto hace que sea imposible el rastreo de contactos y el seguimiento de todos los involucrados en un evento de exposición específico, a menos que haya un registro muy detallado. Además, no se pueden excluir otros contactos que podrían haber contagiado desde una fuente diferente. Incluso en los casos en los que un único brote pueda asociarse a una fuente concreta, esa misma fuente puede haber propagado ya otros casos secundarios que no se puedan rastrear ni contabilizar. Puede haber una cantidad sustancial de transmisión presinstomática y además no todos los infectados son igualmente contagiosos.

Mito 5a: “Si es un aerosol, entonces las mascarillas no sirven”

Esta afirmación es falsa porque se presenta esencialmente como un escenario binario simplificado, es decir, las mascarillas funcionan (completamente) o no funcionan (en absoluto) contra virus en partículas respiratorias.

Varios estudios de laboratorio ya han demostrado que las mascarillas quirúrgicas y caseras son algo eficaces tanto para frenar las partículas exhaladas como para proteger de la inhalación de partículas ajenas. Contienen y reducen esas partículas hasta 3-4 veces (es decir, ∼67-75%), e incluso el 100% en el caso de coronavirus estacionales. Además, cuando un contagiado usa una mascarilla, el tamaño de su penacho exhalado también se reduce.

Las mascarillas quirúrgicas protegen al usuario al reducir la exposición a las gotas entrantes y aerosoles de infectados en un promedio de seis veces en función de su capacidad de filtración. Incluso las de tela caseras pueden reducir la exposición de las partículas entrantes hasta en 2-4 veces (es decir, ∼50-75%). La experiencia con el SARS-CoV-2 recomienda los modelos N95/FFP2/FFP3 para los sanitarios de primera línea. Para los que no pueden tolerar esas mascarillas durante largos períodos, las quirúrgicas ofrecen cierta protección pero no son tan efectivas.

Mito 5b: “Si el virus solo mide 100 nanómetros (0,1 µm), las mascarillas y los filtros no funcionan”

Hay dos malentendidos en este asunto. En primer lugar, hay una falta de comprensión de cómo funcionan realmente los filtros de alta eficiencia. No actúan como simples cedazos o coladores, sino que eliminan físicamente las partículas utilizando una combinación de impacto e interceptación (donde las partículas en movimiento más rápido golpean y se pegan a las fibras de la mascarilla a través de una colisión directa); tamización (donde las partículas en movimiento más lento tocan y se adhieren a las fibras de la mascarilla); y fuerzas electrostáticas (donde las partículas de carga opuesta y las fibras de la mascarilla se adhieren entre sí). Juntos, estos factores crean una “trampa de colisión dinámica” a medida que las partículas pasan a través de la red de canales de aire entre fibras a varias velocidades.

La eficiencia mínima de filtración se produce típicamente para partículas de unos 0,3 µm de diámetro. Aquellas más pequeñas se capturan con mayor eficiencia porque su movimiento browniano (que permite la difusión a nivel atómico) hace que colisionen con las fibras del filtro a una alta velocidad. Y las partículas más grandes que este diámetro se eliminan a través del impacto y la interceptación.

En segundo lugar, los virus no suelen ir ‘desnudos’ por el aire. Son expulsados en gotas que contienen agua, sal, proteínas y otros componentes de las secreciones respiratorias. Las gotas salivales y mucosas son mucho más grandes que el virus, y es el tamaño total el que determina cómo se mueven las gotas y aerosoles y son capturados por las mascarillas y los filtros.

Los filtros de aire de alta eficiencia (HEPA) pueden atrapar el 99,97 % o más de partículas de 0,3 µm (300 nanómetros) de diámetro. Las gotas salivales/mucosas exhaladas comienzan a partir de un tamaño de 0,5 µm y se eliminan por completo mediante filtros HEPA. De hecho, la filtración HEPA no es estrictamente necesaria en los sistemas de ventilación de la mayoría de los edificios comerciales, aunque sí en los hospitalarios. Los limpiadores de aire ‘portátiles’ que filtran el aire de una sala a través de filtros HEPA integrados son una opción para áreas no especializadas, como oficinas y aulas, aunque su rendimiento puede estar limitado por mezclas imperfectas, ruidos y corrientes.

Mito 6: “A menos que crezca en cultivos, no es infeccioso”

El cultivo viral es sorprendentemente difícil, una de las razones por las que el aislamiento de virus en cultivo celular es mucho menos sensible que su detección por métodos moleculares. Esto se debe en parte a que se necesita más de un virus para infectar con éxito un cultivo celular. Por ejemplo, con la gripe la cantidad de virus necesaria para infectar el 50% de una monocapa celular in vitro es de unas 300 copias de su genoma.

Esta diferencia de sensibilidad se ve agravada por las técnicas de muestreo de aire disponibles actualmente. La mayoría de los estudios utilizan sistemas de alta velocidad que succionan cualquier virus en el aire a un medio de cultivo de líquidos burbujeantes. Sin embargo, estos dispositivos de muestreo de aire generan altas fuerzas de cizallamiento que pueden dañar las proteínas virales de la superficie y evitar que crezcan en el cultivo.

Por el contrario, las velocidades naturales de exhalación humana y flujo de inhalación son mucho más lentas, lo que las hace menos propensas a deteriorar los virus. Es decir, nuestras tecnologías de muestreo de aire no replican con precisión los mecanismos que conducen a la infección respiratoria humana por inhalación.

Como consecuencia, la falta de detección de virus viables en muestras de aire no prueba necesariamente la ausencia de virus vivos en muestras donde el ARN viral se detecta por métodos moleculares. Encontrar ARN viral en muestras de aire debe interpretarse como presencia de virus vivos, según el principio de precaución, que siempre debe reforzar el control eficaz de la infección. Para el SARS-CoV-2, dos grupos de investigación han demostrado la presencia de virus infecciosos en muestras de aerosoles de salas de pacientes. Por las razones antes mencionadas, es muy probable que estos estudios subestimen la cantidad de aerosoles viables e inhalables.

En resumen: no hay que despreciar la capacidad infecciosa de la exposición a pequeñas partículas en el aire, que puede ser igual de probable que la transmisión más aceptada a través de gotas respiratorias más grandes o del contacto directo con personas infectadas o superficies contaminadas. Las pruebas que se van acumulando refuerzan la necesidad de equipos de protección personal, de ventilación suficiente y eficaz, de control de hacinamientos en atención sanitaria, transportes e interiores, y de estrategias de higiene, desinfección, filtración y limpieza ambiental.