Коли дув сильний вітер і падала температура, моя бабуся закликала мене зайти. «Ти застудишся там», — казала вона.
Звичайно, замерзнути до смерті можливо при низьких температурах. Але лікарі та інші експерти в галузі охорони здоров’я вже давно підкреслюють, що холод не викликає застуди. Тим не менш, зима, безперечно, сезон застуди та грипу. Це також період, коли COVID-19 поширюється більше.
Але якщо застуда не має значення, чому поширення такої кількості респіраторних вірусів досягає піку в сезон?
«Останні 13 років я досліджував це питання», — каже Лінсі Марр, інженер-будівельник та інженер із охорони навколишнього середовища з Virginia Tech у Блексбурзі, який вивчає віруси в повітрі. «Чим глибше ми заглиблюємося, тим більше я розумію, що ми нічого не знаємо [і] тим більше є, що потрібно з’ясувати».
Ми з нею не одні. «Ця зимова сезонність дуже довго спантеличувала людей; чесно кажучи, тисячі років», — каже Джеффрі Шаман, дослідник інфекційних захворювань, який керує програмою «Клімат і здоров’я» Школи громадської охорони здоров’я Мейлмана Колумбійського університету.
За його словами, є деякі докази того, що короткі дні взимку можуть зробити людей більш сприйнятливими до інфекції. Менше сонячного світла означає, що люди виробляють менше вітаміну D, який необхідний для деяких імунних реакцій. Але це лише одна частина головоломки.
Вчені також досліджують, які інші фактори можуть зіграти роль у тому, що зима стає неприємним сезоном.
Хвороба може поширюватися всередину.
Натомість те, що моя бабуся з добрими намірами закликала прийти з холоду, могло підвищити ризик того, що я захворію.
Застуда, грип і респіраторно-синцитіальний вірус, або RSV, — це захворювання, які більш поширені в певну пору року, коли люди проводять більше часу вдома. Це включає зиму в помірному кліматі, де є чіткі пори року, і сезони дощів у тропічних зонах. COVID-19 також більше поширюється в приміщенні , ніж на вулиці.
Ці захворювання викликаються вірусами, які передаються в основному через дихання у вигляді дрібних крапель, відомих як аерозолі . Це зміна мислення. Донедавна багато вчених вважали, що такі віруси поширюються переважно через дотик до забруднених поверхонь.
«Коли ви знаходитесь на вулиці, ви перебуваєте в добре провітрюваному приміщенні», — каже Девід Фісман, епідеміолог зі Школи громадської охорони здоров’я Торонто Далла Лана. Віруси, які видихаються назовні, швидко розбавляються чистим повітрям.
Але всередині можуть накопичуватися аерозолі та віруси, які вони містять. «Коли ви перебуваєте в погано провітрюваному приміщенні, повітря, яке ви вдихаєте, часто є повітрям, яке видихають інші люди», — каже він.
Оскільки віруси потрапляють разом із видихом, «цілком логічно, що близькість до людей, які можуть бути заразними, сприятиме передачі», — каже Шаман.
Але в цій історії є ще щось, каже Бенджамін Блейєр, фахівець із захворювань пазух і носа з Гарвардської медичної школи.
«У сучасному суспільстві ми цілий рік перебуваємо вдома», — каже він.
Щоб стимулювати сезонність, яку ми бачимо з року в рік, має відбуватися ще щось, що робить людей більш сприйнятливими до інфекції та збільшує кількість циркулюючого вірусу, каже він.
Сухе повітря може посилити деякі віруси.
Деякі віруси процвітають взимку. Але причиною може бути не стільки температура, скільки вологість.
«Є деякі віруси, яким подобається тепло і вологість, а деякі — сухість і холод», — каже Дональд Мілтон, аеробіолог Школи громадської охорони здоров’я Університету Меріленда в Коледж-Парку. Наприклад, риновіруси — один із багатьох типів вірусів, які спричиняють застуду — краще виживають у вологому середовищі. Випадки риновірусної інфекції зазвичай досягають піку на початку осені, каже він.
Марр та інші дослідники виявили, що віруси, які посилюються взимку, включаючи віруси грипу та SARS-CoV-2 — коронавірус, який викликає COVID-19 — найкраще виживають, коли відносна вологість повітря падає нижче приблизно 40 відсотків.
Марр каже, що віруси зазвичай не витають голими. Вони вкриті крапельками рідини, наприклад слини. Ці краплі також містять шматочки слизу, білків, солі та інших речовин. Ці інші компоненти можуть визначити, чи виживе вірус після висихання.
Коли вологість вище, краплі висихають повільно. Таке повільне висихання вбиває такі віруси , як грип А та SARS-CoV-2, повідомили Марр та його колеги 27 липня в препринті на bioRxiv.org. Під час повільного висихання сіль та інші речовини, які можуть завдати шкоди вірусу, стають більш концентрованими, хоча дослідники все ще не повністю розуміють, що відбувається на молекулярному рівні, щоб інактивувати вірус.
Але швидка сушка в сухому повітрі зберігає ці віруси. «Якщо повітря дуже сухе, вода швидко випаровується. Все висохло, і це майже так, ніби речі замерзли на місці», – каже Марр.
Як вологість впливає на повітряно-крапельні процеси
За низького рівня вологості повітряні краплі або аерозолі швидко висихають (ліворуч), зберігаючи віруси під перистою кристалічною решіткою, як показано на цьому зображенні під мікроскопом. При середньому рівні вологості кристали утворюються всередині крапель рідини (посередині), але ці кристали можуть інактивувати віруси, а не зберігати їх. За високої вологості (праворуч) аерозолі залишаються рідкими, що дозволяє вірусам виживати краще, ніж за середньої вологості.
Суші, менші аерозолі також є більш плавучими та можуть довше висіти в повітрі, збільшуючи ймовірність того, що хтось їх вдихне, каже Фісман.
Більше того, сухе повітря може послабити захист людини від вірусів. Дослідження на тваринах показують, що сухе повітря може викликати загибель деяких клітин , що вистилають дихальні шляхи. Це може залишити тріщини, куди можуть проникнути віруси.
Слиз у дихальних шляхах може затримувати віруси та допомагати захистити від інфекції. Але вдихання холодного сухого повітря також може уповільнити роботу системи, яка зазвичай виводить слиз з організму. Це може дати вірусам час вирватися зі слизової пастки та вторгнутися в клітини, каже Фісман.
Холод може зашкодити нашій здатності боротися з вірусами.
Холод може не спричинити застуду, але може зробити вас більш сприйнятливими до застуди.
Блейєр і його колеги нещодавно виявили, що зазвичай імунна система має трюк для захисту від вірусів. Клітини в носі та в інших частинах тіла всіяні поверхневими білками, які можуть виявляти віруси. Коли один із цих сенсорних білків бачить прихід вірусу, він сигналізує клітині випустити крихітні бульбашки, які називаються позаклітинними везикулами.
За словами Блієра, бульбашки працюють як тактика відволікання, схожа на те, що полова випускається з військового реактивного літака, який намагається уникнути ракети з тепловим наведенням. Віруси можуть переслідувати везикули замість того, щоб інфікувати клітини.
Якщо вірус стикується з одним із бульбашок, його чекає сюрприз: усередині везикул містяться шматочки РНК, що знищують вірус, які називаються мікроРНК. Одна з цих мікроРНК, відома як miR-17, може вбивати два типи риновірусів і коронавірус, що викликає застуду, повідомила команда 6 грудня в Journal of Allergy and Clinical Immunology .
Як холодна погода впливає на імунну систему
Імунна система використовує відволікаючу тактику, щоб не дати вірусам заразити клітини в носі: коли віруси (чорні та сірі сфери) виявляються, назальні клітини випускають бульбашки, які називаються позаклітинними везикулами (сині кола). Ці бульбашки всіяні білками (червоні, сині та чорні фігури на синіх колах), які зазвичай знаходяться на поверхні носових клітин. Віруси можуть переслідувати бульбашки замість того, щоб інфікувати клітини. Коли температура в носі падає нижче температури тіла (праворуч), клітини вивільняють менше бульбашок, що полегшує вірусам пошук і інфікування клітин носа.
Дослідники виміряли бульбашки, що вивільняються з клітин носа людини, вирощених у лабораторних чашках, при 37° Цельсія, типовій температурі нашого тіла. Потім вчені знизили температуру термостата до 32°C . Команда виявила, що клітини вивільняють приблизно на 42 відсотки менше везикул при більш низькій температурі. Більше того, ці везикули несли менше зброї. Везикули можуть упакувати приблизно на 24 відсотки більше мікроРНК при температурі тіла, ніж при низькій температурі.
Три поради для зміцнення нашої імунної системи.
Я запитав експертів, що люди можуть зробити, щоб захиститися від вірусів взимку. Деякі кажуть, що використання зволожувача може допомогти підвищити рівень вологи настільки, щоб уповільнити висихання завантажених вірусами крапель, вбиваючи віруси.
«Будь-яке підвищення вологості має бути корисним», — каже Шаман. «Ви отримуєте багато віддачі за свій долар, якщо переходите від дуже сухого до сухого».
Але Мілтон не вважає гарною ідеєю накачувати багато вологи в будинок, коли надворі холодно. «Ця вологість знайде всі холодні місця у вашому домі та конденсуватиметься там», створюючи середовище для розмноження цвілі та гнилі, каже він.
Натомість він виступає за вмикання витяжних вентиляторів на кухні та у ванній кімнаті для покращення вентиляції та використання фільтрів HEPA або коробок Corsi-Rosenthal для фільтрації небажаних вірусів із повітря.
Блейер пропонує носити маску. Маски не тільки можуть фільтрувати віруси, але й «наша робота показує, що ці маски мають другий механізм дії», — каже він. «Вони тримають подушку теплого [вологого] повітря перед нашими носами, що може допомогти зміцнити імунну систему».