Ученые поняли, как образовывается зараженный «коктейль» воздуха при выдыхании. Для этого эксперимента пришлось заразить обезьян

Что только не изучает пытливый ум ученых! Например, двенадцать ученых из разных лабораторий. Университетов и клиник  США объединились, чтобы выяснить, как аэрозольный выброс изо рта человека во время разговора (чихания и кашля) зависит  от особенностей человека. Результаты эксперимента поразили. Оказывается, зависят, и еще как! Теперь мы знаем, кого сторониться при встрече.

Свою работу  они опубликовали на портале  Национальной академии наук США PNAS

Для начала — о процессе образования капель на выдыхаемом воздухе. Тут все просто. Ученые сравнивают это с морским бризом. «Порыв воздуха над тонким слоем слизи, выстилающей дыхательные пути, может разбить поверхность слизи на мелкие капли так, как сильный ветер вызывает разрушение и разбрызгивание на поверхность океана», — пишут ученые. 

Влияют на образование капель и их размер два  показателя: поверхностная вязкоупругость  и поверхностное натяжение (которое снижает энергию, затрачиваемую на создание мелких капель). В слизи, выстилающей дыхательные пути, оба свойства зависят от типа и концентрации сурфактанта в легких, эдакого «поверхностно-активное вещества», которое как смазка мешает слипаться альвеолам в легких. А вот сам состав этой слизи, его характеристики меняются в зависимости от состояния человека, возраста и так далее.  «Поэтому можно ожидать, что они могут изменить образование капель и их размер  во время дыхания», — посчитали ученые и проверили это. 

Ученые провели два исследования — на людях и на обезьянах.

Люди

Для верности эксперимента людей разделили на две группы и проводили эксперимент в разных городах. 194 человека старательно  дышали в приборы ученых, а те фиксировали все — скорость, силу потока, уровень  и качество выдыхаемого аэрозоля. Отмечается, что добровольцы были здоровыми.

В итоге «суперразбрасывателями» частиц оказались 18 человек. Остальные  выдыхали меньше определяемого учеными порогового значения.

Потом исследователи оценили взаимосвязь между количеством выдыхаемых аэрозольных частиц и полом, возрастом и индексом массы тела. И поразились: результаты двух групп были совершенно одинаковыми. Пол человека никак не влиял на эксперимент. А вот возраст сказывался. «Все добровольцы в возрасте меньше 26 лет имели низкий уровень распространения выдыхаемого биоаэрозоля,» — отмечают исследователи. 

Обезьяны

Использовали для экспериментов  макака-резус и африканских зеленых обезьян. Их заразили и ковидом, и  другими, проверенными, бактериальными и легочными инфекциями. Результаты эксперимента совпали с теми, что показали люди. Но, учитывая, что у обезьян можно еще и изучать вирусную составляющую аэрозоля, то определились, что наибольшая вирусная нагрузка в выдыхаемом воздухе после третьего дня  заражения. Далее, до седьмого дня, вирусов в выдыхаемом аэрозоле все больше. Потом снижается.

Выводы

Ученые уверены, что феномен сверхраспространения COVID-19  может быть связан не только с потоками воздуха и «близостью инфицированных и наивных хозяев», но и с фенотипом человека.

То, что старение,  диета и легочные инфекции способствуют изменениям в составе и структуре слизи, ученым было известно. А вот то, как эти изменения воздействуют на образование аэрозолей — подтвердили эти исследования. 

Ученые в связи с этим  дают рекомендации научному сообществу —  сосредоточить внимание во время лечения лечении COVID-19 и на  восстановлении слизистой оболочки дыхательных путей.