Инфекции, передающиеся воздушно-капельным путём

Исторически воздушно-капельные инфекции сопровождали человечество на протяжении всей его истории, являясь причиной многочисленных эпидемий и пандемий. С развитием микробиологии и иммунологии стали возможны создание вакцин и методов специфической терапии, что позволило существенно снизить заболеваемость и смертность. Тем не менее, несмотря на достижения современной медицины, они продолжают оставаться одной из ведущих причин инфекционной заболеваемости и значимой проблемой для систем здравоохранения во всём мире^[4].

Частицы, входящие в состав атмосферных аэрозолей, как правило, обладают аэродинамическим диаметром в диапазоне от 0,01 до 100 мкм. При этом биологические частицы обычно имеют диаметр более 1 мкм и относятся к первичным частицам, формирующим грубодисперсные аэрозоли^[7].

Крупные капли (респираторные капли) определяются как частицы диаметром более 5 мкм. После их высвобождения при кашле и чихании они оседают, капля диаметром 100 мкм опускается с высоты 2 м за 6 секунд, а капля диаметром 10 мкм — за 10 минут^[8]. В биофизическом исследовании, выполненном в Массачусетском технологическом институте в период пандемии COVID-19, было экспериментально показано, что жидкостные частицы при кашле или чихании, при отсутствии механических барьеров (например, маски), способны распространяться на расстояние до 8 м. Эти данные ставят под сомнение классическую парадигму капельной инфекции, сформулированную ещё в начале XX века^[9].

Дисперсия мельчайших жидких и/или твёрдых частиц (микроаэрозольных частиц) диаметром менее 5 мкм в газовой среде определяется как аэрозоль. При аэрогенной передаче возбудителей происходит постепенное испарение водной оболочки капель, содержащих патогены. В результате частицы становятся легче и дольше удерживаются во взвешенном состоянии в воздухе, формируя так называемые капельные ядра. Благодаря малому размеру они способны проникать глубоко в дыхательные пути при ингаляции^[5] или же оседать на конъюнктиве глаз^[2]. Например, частицы диаметром 10 мкм, выделенные с высоты 2 м, оседают в неподвижном воздухе в течение 10 минут, тогда как ядра капель диаметром 1 мкм достигают поверхности лишь спустя 16,6 часа^[8]. При наличии воздушных потоков они могут распространяться на расстояние до 50 м^[10].

В одной из экспериментальных работ были созданы искусственные аэрозоли (<5 мкм), содержащие вирусы SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2, путём распыления их в установке типа «барабан Голдберга» для моделирования аэрозольной среды. Полученные аэрозоли имели пороговые значения циклов амплификации в пределах 20—22, сопоставимые с показателями, наблюдаемыми при исследовании клинических образцов из верхних и нижних дыхательных путей человека. Было установлено, что SARS-CoV-2 сохраняет жизнеспособность в аэрозольной форме в течение 3 часов, при этом снижение инфекционного титра происходило аналогично SARS-CoV-1. Среднее значение периода полураспада обоих вирусов в аэрозолях составило 1,1—1,2 часа. Эти данные указывают на правдоподобность аэрозольного пути передачи, поскольку вирусы способны оставаться жизнеспособными и инфекционно значимыми во взвешенных частицах на протяжении нескольких часов^[11].

Ранее было показано, что аэрозоли, содержащие вирусные частицы, могут сохраняться в воздухе до 3 часов^[12]. Такие вируссодержащие аэрозоли (биоаэрозоли) выделяются не только при кашле и чихании, но также во время разговора, пения и даже обычного дыхания^[13][14]. Они способны длительное время сохраняться в воздухе и могут равномерно распределяться в замкнутых помещениях^[15]. В публикации 2020 года описан случай инфицирования посетителей ресторана вирусными аэрозолями: заражение произошло у тех, кто находился в зоне прямого воздушного потока от кондиционера^[16].

Слюна и другие секреты дыхательных путей (назальный секрет, мокрота) в норме содержат микроорганизмы, включая патогенные возбудители. При дыхании, разговоре, рвоте, а также при кашле и чихании они выделяются в окружающую среду в форме капель и аэрозолей (капельных ядер). Инфицирование контактных лиц происходит в том случае, если возбудители достигают слизистых оболочек — преимущественно верхних дыхательных путей, но возможен и путь через конъюнктиву глаза^[17], — где происходит их репликация, что может привести к развитию инфекционного заболевания. Капли, содержащие микроорганизмы, способны также распространяться через руки и предметы обихода, вызывая так называемую контактно-бытовую передачу. Это происходит, например, при касании рта или глаз немытыми либо недостаточно обработанными дезинфицирующими средствами руками. В капельной форме возбудители окружены водной оболочкой. После её испарения микроорганизмы переходят в состояние аэрозольных частиц (мелкодисперсной пыли). В высушенном состоянии лишь немногие из них сохраняют жизнеспособность продолжительное время; при этом устойчивыми остаются в первую очередь экзоспоры (длительные формы существования)^[1].

Люди генерируют аэрозоли и капли в широком диапазоне размеров и концентраций, а производимое количество широко варьируется в зависимости от человека и деятельности^[7].

Факторы окружающей среды влияют на эффективность передачи болезней воздушно-капельным путём; наиболее очевидными условиями окружающей среды являются температура и относительная влажность. Относительная влажность играет важную роль в испарении капель и расстоянии, которое они преодолевают. Капли размером 30 мкм испаряются за секунды. Идеальная влажность для предотвращения воздушно-капельной передачи респираторных вирусов при комнатной температуре составляет от 40 до 60 % относительной влажности. Если относительная влажность опускается ниже 35 % RH, инфекция дольше остаётся в воздухе^[4].

При инфекциях, вызываемых вирусами гриппа, ведущим механизмом передачи возбудителя признан аэрозольно-капельный путь, который в совокупности с возможной контактной контаминацией формирует основную эпидемиологическую картину заболевания^[18]. Наряду с вероятным контактным заражением через инфицированные поверхности, именно воздушно-капельная диссеминация играет решающую роль в распространении вируса в популяции^[19].

Экскреция вирусных частиц начинается уже с первых суток доклинического периода, то есть за 24 часа и более до появления каких-либо субъективных или объективных симптомов заболевания, что существенно осложняет раннюю диагностику и проведение противоэпидемических мероприятий. В среднем у иммунокомпетентных взрослых вирусное выделение продолжается до 7 суток после манифестации клинических признаков, однако у детей, особенно раннего возраста, а также у пациентов с иммунодефицитными состояниями (ВИЧ-инфекция, посттрансплантационные иммунодепрессии, терапия цитостатиками) этот период может пролонгироваться до 21 суток и более^[20].

Вирусные частицы распространяются преимущественно с респираторными каплями, формирующимися при кашле, чихании, разговоре и даже при спокойном дыхании. Значительная доля таких капель имеет диаметр не менее 5 мкм, что позволяет им сохраняться во взвешенном состоянии и достигать слизистых оболочек верхних дыхательных путей восприимчивого организма. Крупные капли могут быть частично различимы невооружённым глазом, однако именно микроскопические фракции представляют наибольшую эпидемиологическую опасность, оставаясь невидимыми и длительно персистируя в воздухе^[11].

Таким образом, раннее начало вирусовыделения, продолжительный период заразности у отдельных групп пациентов и способность респираторных капель диаметром ≥ 5 мкм переносить инфекционный агент определяют высокую контагиозность гриппа и необходимость строгого соблюдения мер индивидуальной и коллективной профилактики^[21].

В зависимости от интенсивности дыхания и индивидуальных особенностей организма при выдохе выделяется до 150 частиц размером менее 5 мкм в секунду^[18].

При аэрогенной передаче особое значение имеют кашель и чихание, сопровождающиеся выбросом как крупных капель, видимых невооружённым глазом, так и множества микрочастиц, невидимых, но способных переносить возбудителей. Даже при обычном дыхании и разговоре образуется значительное количество частиц, которые слишком малы для визуального обнаружения, но обладают достаточными размерами, чтобы переносить потенциально патогенные микроорганизмы^[11].

Скорость эмиссии частиц при разговоре напрямую коррелирует с громкостью голоса: от 1 частицы в секунду при низкой амплитуде до 50 частиц в секунду при высокой. При этом у небольшой группы людей наблюдается феномен значительно более высокой эмиссии — так называемая суперэкспрессия частиц при речи. По результатам исследований, данный феномен не может быть полностью объяснён только громкостью или индивидуальными особенностями фонетики; предполагается, что дополнительные физиологические факторы, варьирующие у разных людей, также существенно влияют на вероятность передачи инфекций воздушно-капельным путём. Эти же факторы, вероятно, объясняют феномен «суперраспространителей», которые непропорционально часто являются источником вспышек инфекций, передающихся воздушно-капельным путём^[22]. В рамках «Гайнсбергского исследования» сообщалось о случаях «суперраспространения» на карнавальных мероприятиях, где громкая речь и пение, предположительно, усиливали выделение капель и аэрозолей^[19][23][24].

Выдыхаемый воздух всегда содержит водяной пар^[25]. Характерный «туман дыхания», видимый при выдохе в холодном воздухе, представляет собой конденсированный водяной пар, возникающий при понижении температуры ниже точки росы. Хотя этот конденсат может содержать невидимые возбудитель-содержащие капли, он не состоит исключительно из частиц биологических жидкостей и не должен с ними отождествляться. Таким образом, наблюдение за распространением дыхательного тумана не позволяет однозначно судить о путях передачи возбудителей в более крупных каплях дыхательных выделений^[11].

Инфекция, связанная с разговорной активностью, была известна уже в начале XX века. Отмечалось, что при операциях, проводимых в аудитории, осложнения в послеоперационном периоде возникали чаще, чем при аналогичных вмешательствах, выполнявшихся вне учебных условий. Кроме того, Антон фон Айзельсберг (нем. Anton von Eiselsberg) смог идентифицировать в воздухе палат пациентов возбудителей рожистого воспаления (стрептококков). Уже тогда в качестве эффективной меры профилактики была предложена маска, закрывающая рот и нос^[26].

Бактериальные инфекции, распространяющиеся воздушно-капельным путём, представляют собой группу заболеваний, при которых возбудитель передаётся преимущественно через мелкодисперсные респираторные капли и аэрозоли, выделяемые при кашле, чихании, разговоре или дыхании больного человека. В отличие от вирусных инфекций, бактериальные патогены могут иметь более выраженную тканевую тропность и способность формировать локализованные очаги воспаления, а также продуцировать экзотоксины, что существенно влияет на клиническое течение и тяжесть заболевания^[3][20].

Ключевыми представителями этой группы являются:

• Mycobacterium tuberculosis (туберкулёз) — хроническая инфекция с преимущественным поражением лёгких. Возбудитель устойчив к внешней среде и способен передаваться при длительном тесном контакте с больным. Клиническое течение отличается медленным развитием симптомов, включая длительный кашель, субфебрилитет, ночную потливость и постепенное снижение массы тела. Особое значение имеет латентная инфекция, при которой больной может быть источником заражения в случае иммунодефицита.
• Neisseria meningitidis (менингококковая инфекция) — острое, потенциально жизнеугрожающее заболевание. Возбудитель поражает слизистую верхних дыхательных путей и может быстро распространяться системно, вызывая менингит и септический синдром. Характерны внезапное начало, лихорадка, интоксикация, головная боль, рвота, фотобоязнь, геморрагическая сыпь. Высокая контагиозность требует экстренной постконтактной профилактики антибиотиками.
• Bordetella pertussis (коклюш) — острое заболевание дыхательных путей, наиболее опасное для детей младшего возраста. Возбудитель вызывает выраженные спазмы кашля, которые сопровождаются репризами и возможной гипоксией. Продолжительная заразность и высокий риск осложнений (пневмония, судороги) обуславливают необходимость вакцинации и раннего назначения макролидов.
• Corynebacterium diphtheriae (дифтерия) — токсико-инфекционный процесс с преимущественным поражением ротоглотки и верхних дыхательных путей. Продуцируемый токсин вызывает системные осложнения со стороны сердца и нервной системы. Возбудитель легко распространяется через капли и прямой контакт с пациентом.
• Streptococcus pneumoniae (пневмококк) — вызывает широкий спектр заболеваний: от лёгких форм инфекции верхних дыхательных путей до инвазивных состояний — пневмонии, менингита, сепсиса. Пневмококк способен быстро колонизировать слизистые оболочки и при ослаблении иммунной защиты вызывать генерализованное воспаление.
• Haemophilus influenzae тип b — особенно опасен у детей до 5 лет, может вызывать эпиглоттит, пневмонию, менингит, сепсис. Передача осуществляется аэрозольно-капельным путём, особенно в детских коллективах.
• Streptococcus pyogenes (скарлатина, острый тонзиллит) — возбудитель вызывает ангину, локализованное воспаление лимфоидной ткани и токсико-аллергические реакции, сопровождающиеся сыпью и возможными системными осложнениями (ревматическая болезнь сердца, острый гломерулонефрит)^[27].

Особенности бактериальных воздушно-капельных инфекций:

1. высокая локализованная патогенность — бактерии могут активно размножаться в слизистых дыхательных путей, формируя очаги воспаления, в отличие от большинства вирусов, которые чаще имеют системный характер;
2. токсигенность — многие бактерии продуцируют экзотоксины, которые могут вызывать системные проявления и поражение органов-мишеней;
3. продолжительная заразность — некоторые возбудители (туберкулёз, коклюш) могут выделяться в течение недель, что делает контроль вспышек особенно сложным;
4. зависимость клинической картины от иммунного статуса — тяжесть течения и вероятность осложнений резко возрастают у пациентов с иммунодефицитом, пожилых, новорождённых и лиц с хроническими заболеваниями^[25].

Эпидемиологическая значимость этих инфекций обуславливает необходимость комплексного подхода: ранняя диагностика, этиотропная терапия, специфическая профилактика (вакцинация, постконтактная химиопрофилактика), соблюдение санитарно-гигиенических мероприятий и строгая изоляция больных в очагах инфекции^[26].

Клинические проявления инфекций, передающихся воздушно-капельным путём, отличаются значительным разнообразием и зависят от возбудителя, его патогенности, а также от индивидуальных особенностей организма инфицированного человека (возраст, наличие хронических заболеваний, иммунный статус). Тем не менее, можно выделить ряд общих признаков, характерных для большинства подобных инфекций^[4].

Наиболее часто встречающиеся симптомы включают:

• катаральные проявления: насморк (ринорея), заложенность носа, чихание, кашель (сухой или влажный), першение и боль в горле;
• фебрильная реакция: повышение температуры тела различной степени выраженности — от субфебрильных значений до выраженной лихорадки;
• системные проявления интоксикации: общая слабость, утомляемость, снижение аппетита, головная боль, миалгии и артралгии;
• поражение дыхательных путей: в зависимости от уровня вовлечения — ларингит, трахеит, бронхит, пневмония; при тяжёлом течении возможно развитие дыхательной недостаточности;
• специфические симптомы: для некоторых инфекций характерны особые проявления (например, сыпь при кори, пятна Коплика на слизистой оболочке щёк, плёнки на миндалинах при дифтерии, ночная потливость и длительный кашель при туберкулёзе).^[28]

Клиническая картина также зависит от иммунного ответа: у детей и лиц пожилого возраста течение, как правило, более тяжёлое, тогда как у взрослых с сохранённым иммунитетом инфекции могут протекать субклинически или с минимальными симптомами^[29]. Диагностика воздушно-капельных инфекций базируется на комплексной оценке клинических данных, эпидемиологического анамнеза и лабораторных методов исследования^[29].

Основные подходы включают:

1. клиническая диагностика — сбор анамнеза (наличие контакта с больным, сезонность, вспышки), оценка симптоматики и характерных признаков (например, налёты при дифтерии, пятнистая сыпь при кори);
2. лабораторно-инструментальные методы:
   • общие: клинический анализ крови (лейкоцитоз, лимфоцитоз, нейтрофилёз, ускорение СОЭ), биохимические исследования;
   • микробиологические: бактериологическое исследование мазков из носоглотки, мокроты, плевральной жидкости;
   • вирусологические: выделение вируса в культуре клеток (используется ограниченно в рутинной практике);
   • молекулярно-генетические методы: полимеразная цепная реакция (ПЦР) применяется для выявления нуклеиновых кислот вирусов и бактерий с высокой чувствительностью;
   • серологические методы: ИФА, РСК, РНГА для определения антител или антигенов (диагностически значимым считается нарастание титра антител в динамике)^[26];
   • рентгенография органов грудной клетки при подозрении на пневмонию или туберкулёз;
   • компьютерная томография при осложнённых формах^[4].

Комплексное использование клинических и лабораторных методов позволяет установить диагноз, дифференцировать вирусные и бактериальные инфекции и определить тактику лечения^[25].

Основой терапии является этиотропное воздействие на возбудителя в сочетании с симптоматическими и патогенетическими средствами.^[30]

1. Этиотропная терапия:
   • для вирусных инфекций — применение противовирусных препаратов (например, осельтамивир при гриппе);
   • для бактериальных инфекций — антибактериальная терапия (пенициллины, макролиды, цефалоспорины, в зависимости от возбудителя и чувствительности);
   • для некоторых специфических заболеваний (например, туберкулёз, дифтерия) применяются специальные режимы лечения: противотуберкулёзные препараты (изониазид, рифампицин и др.), антитоксическая сыворотка при дифтерии.
2. Патогенетическая терапия: направлена на уменьшение воспалительных реакций и улучшение общего состояния — применение жаропонижающих, противовоспалительных средств, муколитиков, бронхолитиков.
3. Симптоматическая терапия: обильное питьё, обеспечение оптимального режима (покой, постельный режим при высокой температуре), применение местных средств (полоскания, ингаляции).
4. Поддержка функций организма: при тяжёлых формах — кислородотерапия, инфузионная терапия, применение глюкокортикоидов при выраженном отёке дыхательных путей или развитии токсического шока^[31].

Соблюдайте правила гигиены

Частицы, выбрасываемые человеком во время выдоха, например чихание, кашель, разговор и дыхание, служат транспортными средствами для передачи респираторных патогенов. Ношение масок, соблюдение дистанции и сокращение пребывания в помещении препятствуют обычным путям передачи, будь то прямой контакт с поверхностями или капельками или вдыхание аэрозолей. Для повышения защиты от аэрозолей необходимы как высокая эффективность фильтрации, так и хорошая посадка, поскольку мельчайшие частицы в воздухе могут проникнуть через любые зазоры между маской и лицом^[32].

Ношение лицевой маски может снизить риск передачи воздушно-капельным путём до такой степени, что ограничивает передачу переносимых по воздуху частиц между людьми^[32].

Кондиционирование воздуха может уменьшить передачу за счёт удаления загрязнённого воздуха, но также может способствовать распространению респираторных выделений внутри помещения^[32].

Вероятность заражения капельной инфекцией может быть снижена за счёт соблюдения дистанции и правил гигиены. К числу гигиенических мероприятий относятся, в частности, регулярное мытьё или дезинфекция рук, а также соблюдение этикета кашля и чихания. Использование маски, закрывающей рот и нос, и защитных очков дополнительно уменьшает риск инфицирования, при этом степень защиты существенно зависит от расстояния между людьми^[2][32]. Эффективность индивидуальной и коллективной защиты может быть повышена ношением респираторной маски без клапана, в сочетании с защитными очками или лицевым экраном^[32].

В ходе пандемии COVID-19 было установлено, что регулярное интенсивное и перекрёстное проветривание помещений при длительном пребывании людей в закрытых пространствах снижает вероятность передачи SARS-CoV-2 посредством аэрозолей^[33].

Госпитализация пациентов с подозрением или подтверждённым диагнозом высококонтагиозных заболеваний, таких как дифтерия, грипп А или В, корь, эпидемический паротит, новая коронавирусная инфекция и краснуха, рекомендуется на весь период инфекционности. При инфекциях, вызванных вирусами Эбола, Ласса или Марбург, лечение осуществляется в специализированных изолированных стационарах^[34].

Исследование, проведённое в 2020 году, показало, что маска для рта и носа значительно снижает выделение вирусов гриппа и сезонных коронавирусов. Особенно важно, чтобы её носил не только медицинский персонал, но и, прежде всего, сам инфицированный человек. Это помогает снизить вероятность передачи инфекции^[35].

Наиболее эффективным методом профилактики воздушно-капельных инфекций является вакцинация против гриппа, кори, краснухи, дифтерии, коклюша и других заболеваний, передающихся воздушно-капельным путём. Специфическая профилактика разрабатывается для многих наиболее опасных и распространённых инфекций данной группы^[31].

Вакцинопрофилактика значительно снизила заболеваемость и смертность от ряда опасных инфекций, ранее вызывавших эпидемии^[31][36].