Вдыхание капель, содержащих вирус, может усилить тяжесть заболевания COVID-19
Станет ли COVID-19 опасным для жизни заболеванием, отчасти зависит от того, попадет ли вирус в легкие. Ученые подозревают, что первоначально инфицированные ткани в верхних дыхательных путях могут служить источником капель или болюсов, содержащих вирус, которые попадают в легкие. Это может объяснить быструю скорость распространения инфекции в легкие у некоторых пациентов вскоре после появления симптомов COVID-19.
Доцент Сайкат Басу с факультета машиностроения Университета штата Южная Дакота входит в состав многопрофильной группы, которая изучала, может ли новый коронавирус проникать в легкие через этот механизм.
Басу и исследователи из медицинского факультета Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, Школы общественного здравоохранения Бостонского университета и компании Fractal Therapeutics, занимающейся разработкой лекарств, обнаружили, что количество вируса, которое потенциально может быть аспирировано в легкие, в тысячи раз превышает дозу, необходимую для распространения инфекции на восприимчивые клетки нижних дыхательных путей.
"Это предварительные выводы (небольшого исследования), но результаты хорошо согласуются с нашей предыдущей работой, а также с работой других исследователей по скорости аспирации", - сказал Басу. Он моделировал перенос аэрозолей в дыхательных путях человека, чтобы изучить передачу вируса SARS-CoV-2, улучшить доставку назальных терапевтических, профилактических средств и вакцин и разработать маску, которая захватывает и дезактивирует вирус. Исследование частично поддерживается грантом Национального научного фонда RAPID для исследований COVID-19.
Басу также занимается моделированием подобных аэрозолей и доставкой лекарств для помощи пациентам с хроническими заболеваниями пазух с исследовательской группой Школы медицины UNC Chapel Hill в течение почти шести лет.
Статья с подробным описанием полученных результатов была недавно опубликована в Rhinology Online, рецензируемом журнале с открытым доступом, издаваемом Европейским ринологическим обществом. "Это один из ведущих журналов в ЛОР-сообществе, и, возможно, впервые клиницисты непосредственно проанализировали нашу работу, связанную с COVID, перед публикацией", - сказал Басу.
Выяснение того, как инфекция распространяется из верхних дыхательных путей в легкие, может помочь специалистам здравоохранения выявить пациентов с повышенным риском развития тяжелого заболевания.
Место, где возникает боль в горле - полость за носом и ртом и над пищеводом, называемая носоглоткой, - является местом проникновения нового коронавируса, объяснил Басу. Его предыдущая работа по моделированию капель, содержащих вирус, а также исследования, проведенные в UNC Chapel Hill и Оксфордском университете, среди прочих, подтвердили это.
В других исследованиях оценивалась вирусная нагрузка в слюне пациентов с COVID-19. В предыдущей работе Басу оценил минимальное количество вирусных частиц, необходимое для запуска инфекции, известное как инфекционная доза, примерно в 300 вирусных частиц или вирионов.
Согласно другим исследованиям, человек глотает от 500 до 700 раз, в том числе во время еды и питья в течение дня и 24 раза ночью. Приблизительно 12% таких глотаний приводят к тому, что крошечные капельки из верхних дыхательных путей попадают в легкие, сказал Басу. Это означает, что человек вдыхает крошечные капельки от 60 до 84 раз во время бодрствования и три раза во время сна.
Используя размеры капель и частоту вдыхания, Басу провел моделирование переноса аэрозолей с помощью компьютерной томографии дыхательных путей человека. Результаты показали, что человек, зараженный вирусом COVID-19, потенциально может вдыхать ежедневно по меньшей мере в 10 000 раз больше вируса, чем требуется для возникновения инфекции в легких. Над исследовательским проектом также работал докторант Мохаммад Мехеди Хасан Акаш.
По словам Басу, "мы не утверждаем, что это окончательный результат", поскольку моделирование вычислительной гидродинамики проводилось только на трех испытуемых. Однако это исследование расширяет научное понимание передачи вирусов, рассматривая вероятность того, что вдыхаемые вирусные частицы вызывают более серьезные заболевания.
"Участие врачей в команде помогло нам убедиться, что то, что мы моделируем, обосновано с клинической точки зрения", - сказал Басу. Доктор Наташа Хохберг, доцент Школы общественного здравоохранения Бостонского университета, специализируется на инфекционных заболеваниях, а доктор Брент Сениор, заместитель председателя по развитию и стратегическим инициативам Школы медицины UNC, является отоларингологом и хирургом головы и шеи.
Вакцины COVID-19 вызывают реакцию антител во всем организме, но потенциальный натиск, возникающий при вдыхании вируса, может сыграть свою роль в возникновении прорывных инфекций, продолжает Басу. Кроме того, пациенты пожилого возраста, страдающие апноэ во сне и такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона, которые влияют на глотание, могут подвергаться большему риску осложнений.
Следующим шагом будет подтверждение этих выводов с помощью клинических исследований. Это может проложить путь к разработке терапевтических средств, которые помогут предотвратить агрессивные и часто смертельные стадии заболевания, когда человек заражается коронавирусами.
