La aerobiología juega un papel fundamental en la transmisión de enfermedades infecciosas. A medida que los profesionales en enfermedades infecciosas y control de infecciones continúan empleando técnicas contemporáneas (por ejemplo, la dinámica de fluidos computacional para estudiar el flujo de partículas, las metodologías de reacción en cadena de la polimerasa para cuantificar las concentraciones de partículas en diversos entornos, y la epidemiología para rastrear la propagación de la enfermedad), las variables centrales que afectan la transmisión aérea de patógenos se están haciendo más conocidas.
Este artículo revisa muchas de estas variables aerobiológicas (por ejemplo, el tamaño de las partículas, el tipo de partícula, la duración que las partículas pueden permanecer en el aire, la distancia que las partículas pueden recorrer y los factores meteorológicos y ambientales), así como los orígenes comunes de estas partículas infecciosas. A continuación, revisamos varios escenarios del mundo real con dificultades conocidas para controlar la transmisión aérea de partículas infecciosas (por ejemplo, edificios de oficinas, instalaciones sanitarias y aviones comerciales), detallando las medidas respectivas que cada una de estas industrias está tomando en su esfuerzo por mejorar la transmisión de enfermedades infecciosas aerotransportadas.
La exposición a patógenos en el aire es un denominador común de toda la vida humana [cheka este dato]. Con la mejora de los métodos de investigación para estudiar los patógenos transmitidos por el aire ha llegado evidencia que indica que los microorganismos (por ejemplo, virus, bacterias y esporas de hongos) de una fuente infecciosa pueden dispersarse a grandes distancias por las corrientes de aire y en última instancia ser inhalados, ingeridos o entrar en contacto con individuos que no han tenido contacto con la fuente infecciosa.
Los patógenos transmitidos por el aire presentan un desafío único en el control de enfermedades infecciosas e infecciones, ya que un pequeño porcentaje de individuos infecciosos parecen ser responsables de diseminar la mayoría de las partículas infecciosas[Lease este dato]. Este artículo comienza revisando los elementos cruciales de la aerobiología y la física que permiten que las partículas infecciosas se transmitan por medios aerotransportados y de gotitas. Basándonos en los fundamentos de la aerobiología, exploramos los orígenes comunes de las infecciones por gotitas e infecciones transmitidas por el aire, ya que estos son factores críticos para entender la epidemiología de diversos patógenos transmitidos por el aire.
A continuación se discuten varias consideraciones ambientales que influyen en la transmisión de enfermedades por el aire, para estos entornos particulares de gran impacto en los que se suele pensar que los agentes patógenos transportados por el aire son problemáticos. Finalmente, discutimos los patógenos aerotransportados en el contexto de varios ejemplos específicos: instalaciones sanitarias, edificios de oficinas, y lugares de viaje y de ocio (por ejemplo, aviones comerciales, cruceros y hoteles).
La aerobiología es el estudio de los procesos involucrados en el movimiento de microorganismos en la atmósfera de una ubicación geográfica a otr, incluyendo la transmisión aerosolizada de enfermedades.
La transmisión aerosolizada de la enfermedad ocurre a través de "gotita" y "en el aire" significa. La transmisión por gotitas se define como la transmisión de enfermedades por partículas expulsadas que es probable que se depositen en una superficie rápidamente, típicamente a tres pies de la fuente.
Así, por ejemplo, para que una infección sea causada por la transmisión de gotitas, un individuo susceptible debe estar lo suficientemente cerca de la fuente de la infección (por ejemplo, un individuo infectado) para que la gotita (que contiene el microorganismo infeccioso) haga contacto con las vías respiratorias, los ojos, la boca, los conductos nasales, etc. del individuo susceptible.
En contraste, la transmisión aérea se define como la transmisión de la infección por partículas expulsadas que son comparativamente más pequeñas en tamaño y por lo tanto pueden permanecer suspendidas en el aire por largos períodos de tiempo. Las partículas transportadas por el aire son particularmente preocupantes simplemente porque pueden permanecer suspendidas en el aire por períodos prolongados de tiempo. Estudios seminales de los años 30 y 40 [Vea el rol del tamaño de la particula] demostraron que las partículas transportadas por el aire pueden permanecer en el aire hasta una semana después de la aerosolización inicial, y sugirieron además que estas partículas probablemente permanecieron en el aire por mucho más tiempo. Por lo tanto, potencialmente exponen a un número mucho mayor de individuos susceptibles a una distancia mucho mayor de la fuente de infección[Vease la caracterizacion].
Dependiendo de los factores ambientales (por ejemplo, las condiciones meteorológicas al aire libre y los efectos dinámicos de los fluidos y los diferenciales de presión en interiores), las partículas transportadas por el aire se miden fácilmente a 20 m de su fuente. Estos factores no serían motivo de preocupación sino por el hecho de que las partículas bacterianas, virales y micóticas transportadas por el aire son a menudo infecciosas.
Un factor que complica la situación es la heterogeneidad de las emisiones de gotas y de aire, que generalmente consisten en mezclas de células simples y múltiples, esporas y virus transportados tanto por secreciones respiratorias como por partículas inertes (p. ej., polvo)[17]. Los orígenes de las gotitas o microorganismos infecciosos transportados por el aire también son heterogéneos: las partículas infecciosas pueden generarse, por ejemplo, a partir de personas infecciosas, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y agua de torre de refrigeración en los hospitales.
Todas estas fuentes pueden producir partículas infecciosas en el aire. Además, las esporas de Aspergillus fumigatus son comunes en el polvo durante la construcción de interiores y exteriores, en aire acondicionado, baldosas de techo, alfombras y otros portadores de aerosoles infecciosos generados por fuentes secas; pueden absorber agua en el estado aerotransportado pero aún así medir en el rango de tamaño de partículas infecciosas. Además, las gotas y la transmisión aérea no se excluyen mutuamente. Es decir, independientemente del origen, las partículas portadoras de microorganismos infecciosos no se dispersan exclusivamente por transmisión aérea o por gotitas, sino por ambos métodos simultáneamente.
La transmisión de enfermedades infecciosas por vía aérea depende de la interacción de varios factores críticos, principalmente el tamaño de las partículas (es decir, el diámetro de la partícula) y la extensión de la desecación. La literatura sugiere que el tamaño de una partícula es de importancia central para determinar si se convierte y permanece en una partícula transmitida por el aire e infecciosa.
Simplemente ilustrado, las partículas grandes caen del aire y las partículas pequeñas permanecen en el aire. La Organización Mundial de la Salud utiliza un diámetro de partícula de 5? m para delinear entre la transmisión aerotransportada (? 5? m) y la gotita (>5? m).
Se ha estudiado extensamente cómo el tamaño de las partículas afecta la distribución espacial en el tracto respiratorio humano. Algunos estudios sugieren que las partículas de más de 6? m tienden a depositarse principalmente en la vía aérea superior, mientras que las partículas de menos de 2? m se depositan principalmente en la región alveolar. Otros estudios concluyen que las partículas de menos de 10? m pueden penetrar más profundamente en el tracto respiratorio, y las partículas de más de 10? m son más propensas a depositarse en las superficies de las vías respiratorias superiores y son menos propensas a penetrar en la región pulmonar inferior.
Uno de los desafíos que enfrentan los profesionales, particularmente en un edificio cerrado, es que incluso las gotas de gran tamaño pueden permanecer suspendidas en el aire durante largos períodos de tiempo.
La razón es que las gotas de aire se depositan en una superficie a una velocidad determinada por su masa. Si la velocidad ascendente del aire en el que circulan excede esta velocidad, permanecen en el aire. Por lo tanto, se ha demostrado que los aerosoles de gotas de hasta 100? m de diámetro permanecen suspendidos en el aire durante períodos prolongados cuando la velocidad del aire que se desplaza por una habitación supera la velocidad de sedimentación terminal de la partícula.
Otra variable crítica es la velocidad a la que las partículas se desecan. Incluso las partículas de gotas grandes cargadas de humedad se secan rápidamente. En su trabajo seminal, Wells demostró que las partículas comienzan a desecarse inmediatamente después de la expulsión al aire y lo hacen rápidamente: partículas de hasta 50? m pueden desecarse completamente en 0,5 segundos.
La desecación rápida es una preocupación ya que cuanto más pequeña y ligera sea la partícula infecciosa, más tiempo permanecerá en el aire. Por lo tanto, incluso cuando los agentes infecciosos son expulsados del tracto respiratorio en una matriz de moco y otras secreciones, causando partículas grandes y pesadas, la desecación rápida puede alargar el tiempo que permanecen en el aire (los residuos secos de estos aerosoles grandes, llamados núcleos de gotitas, son típicamente 0.5-12? m de diámetro). Además, las partículas de aerosol muy grandes pueden caer inicialmente del aire sólo para volver a ser transportadas por el aire una vez que se han disecado.
Una razón por la cual el tamaño de las partículas es una variable tan importante en la transmisión de enfermedades transmitidas por aire y gotitas es que la capacidad de una enfermedad infecciosa para causar una infección depende de la concentración del microorganismo, la dosis infecciosa humana y la virulencia del organismo.
Los seres humanos pueden adquirir devastadoras enfermedades infecciosas a través de la exposición a niveles muy bajos de partículas infecciosas. Por ejemplo, se cree que la Influenza A transmite a través de medios aéreos y gotitas, y la dosis infecciosa de Influenza A para humanos es muy baja[Recomendamos leer La Guia de Control de Infecciones].
Además, la dosis infecciosa de Francisella tularensis es un solo organismo. Sólo unas pocas células de Mycobacterium tuberculosis son necesarias para superar los mecanismos normales de limpieza e inactivación pulmonar en un huésped susceptible.
Este artículo revisa muchas de estas variables aerobiológicas (por ejemplo, el tamaño de las partículas, el tipo de partícula, la duración que las partículas pueden permanecer en el aire, la distancia que las partículas pueden recorrer y los factores meteorológicos y ambientales), así como los orígenes comunes de estas partículas infecciosas. A continuación, revisamos varios escenarios del mundo real con dificultades conocidas para controlar la transmisión aérea de partículas infecciosas (por ejemplo, edificios de oficinas, instalaciones sanitarias y aviones comerciales), detallando las medidas respectivas que cada una de estas industrias está tomando en su esfuerzo por mejorar la transmisión de enfermedades infecciosas aerotransportadas.
1. Introducción al estudio de la Aerobiologia
La exposición a patógenos en el aire es un denominador común de toda la vida humana [cheka este dato]. Con la mejora de los métodos de investigación para estudiar los patógenos transmitidos por el aire ha llegado evidencia que indica que los microorganismos (por ejemplo, virus, bacterias y esporas de hongos) de una fuente infecciosa pueden dispersarse a grandes distancias por las corrientes de aire y en última instancia ser inhalados, ingeridos o entrar en contacto con individuos que no han tenido contacto con la fuente infecciosa.
Los patógenos transmitidos por el aire presentan un desafío único en el control de enfermedades infecciosas e infecciones, ya que un pequeño porcentaje de individuos infecciosos parecen ser responsables de diseminar la mayoría de las partículas infecciosas[Lease este dato]. Este artículo comienza revisando los elementos cruciales de la aerobiología y la física que permiten que las partículas infecciosas se transmitan por medios aerotransportados y de gotitas. Basándonos en los fundamentos de la aerobiología, exploramos los orígenes comunes de las infecciones por gotitas e infecciones transmitidas por el aire, ya que estos son factores críticos para entender la epidemiología de diversos patógenos transmitidos por el aire.
A continuación se discuten varias consideraciones ambientales que influyen en la transmisión de enfermedades por el aire, para estos entornos particulares de gran impacto en los que se suele pensar que los agentes patógenos transportados por el aire son problemáticos. Finalmente, discutimos los patógenos aerotransportados en el contexto de varios ejemplos específicos: instalaciones sanitarias, edificios de oficinas, y lugares de viaje y de ocio (por ejemplo, aviones comerciales, cruceros y hoteles).
2. Aerobiología : Conceptos y Datos Importantes
La aerobiología es el estudio de los procesos involucrados en el movimiento de microorganismos en la atmósfera de una ubicación geográfica a otr, incluyendo la transmisión aerosolizada de enfermedades.
La transmisión aerosolizada de la enfermedad ocurre a través de "gotita" y "en el aire" significa. La transmisión por gotitas se define como la transmisión de enfermedades por partículas expulsadas que es probable que se depositen en una superficie rápidamente, típicamente a tres pies de la fuente.
Así, por ejemplo, para que una infección sea causada por la transmisión de gotitas, un individuo susceptible debe estar lo suficientemente cerca de la fuente de la infección (por ejemplo, un individuo infectado) para que la gotita (que contiene el microorganismo infeccioso) haga contacto con las vías respiratorias, los ojos, la boca, los conductos nasales, etc. del individuo susceptible.
En contraste, la transmisión aérea se define como la transmisión de la infección por partículas expulsadas que son comparativamente más pequeñas en tamaño y por lo tanto pueden permanecer suspendidas en el aire por largos períodos de tiempo. Las partículas transportadas por el aire son particularmente preocupantes simplemente porque pueden permanecer suspendidas en el aire por períodos prolongados de tiempo. Estudios seminales de los años 30 y 40 [Vea el rol del tamaño de la particula] demostraron que las partículas transportadas por el aire pueden permanecer en el aire hasta una semana después de la aerosolización inicial, y sugirieron además que estas partículas probablemente permanecieron en el aire por mucho más tiempo. Por lo tanto, potencialmente exponen a un número mucho mayor de individuos susceptibles a una distancia mucho mayor de la fuente de infección[Vease la caracterizacion].
Dependiendo de los factores ambientales (por ejemplo, las condiciones meteorológicas al aire libre y los efectos dinámicos de los fluidos y los diferenciales de presión en interiores), las partículas transportadas por el aire se miden fácilmente a 20 m de su fuente. Estos factores no serían motivo de preocupación sino por el hecho de que las partículas bacterianas, virales y micóticas transportadas por el aire son a menudo infecciosas.
Un factor que complica la situación es la heterogeneidad de las emisiones de gotas y de aire, que generalmente consisten en mezclas de células simples y múltiples, esporas y virus transportados tanto por secreciones respiratorias como por partículas inertes (p. ej., polvo)[17]. Los orígenes de las gotitas o microorganismos infecciosos transportados por el aire también son heterogéneos: las partículas infecciosas pueden generarse, por ejemplo, a partir de personas infecciosas, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y agua de torre de refrigeración en los hospitales.
Todas estas fuentes pueden producir partículas infecciosas en el aire. Además, las esporas de Aspergillus fumigatus son comunes en el polvo durante la construcción de interiores y exteriores, en aire acondicionado, baldosas de techo, alfombras y otros portadores de aerosoles infecciosos generados por fuentes secas; pueden absorber agua en el estado aerotransportado pero aún así medir en el rango de tamaño de partículas infecciosas. Además, las gotas y la transmisión aérea no se excluyen mutuamente. Es decir, independientemente del origen, las partículas portadoras de microorganismos infecciosos no se dispersan exclusivamente por transmisión aérea o por gotitas, sino por ambos métodos simultáneamente.
La transmisión de enfermedades infecciosas por vía aérea depende de la interacción de varios factores críticos, principalmente el tamaño de las partículas (es decir, el diámetro de la partícula) y la extensión de la desecación. La literatura sugiere que el tamaño de una partícula es de importancia central para determinar si se convierte y permanece en una partícula transmitida por el aire e infecciosa.
Simplemente ilustrado, las partículas grandes caen del aire y las partículas pequeñas permanecen en el aire. La Organización Mundial de la Salud utiliza un diámetro de partícula de 5? m para delinear entre la transmisión aerotransportada (? 5? m) y la gotita (>5? m).
Se ha estudiado extensamente cómo el tamaño de las partículas afecta la distribución espacial en el tracto respiratorio humano. Algunos estudios sugieren que las partículas de más de 6? m tienden a depositarse principalmente en la vía aérea superior, mientras que las partículas de menos de 2? m se depositan principalmente en la región alveolar. Otros estudios concluyen que las partículas de menos de 10? m pueden penetrar más profundamente en el tracto respiratorio, y las partículas de más de 10? m son más propensas a depositarse en las superficies de las vías respiratorias superiores y son menos propensas a penetrar en la región pulmonar inferior.
Uno de los desafíos que enfrentan los profesionales, particularmente en un edificio cerrado, es que incluso las gotas de gran tamaño pueden permanecer suspendidas en el aire durante largos períodos de tiempo.
La razón es que las gotas de aire se depositan en una superficie a una velocidad determinada por su masa. Si la velocidad ascendente del aire en el que circulan excede esta velocidad, permanecen en el aire. Por lo tanto, se ha demostrado que los aerosoles de gotas de hasta 100? m de diámetro permanecen suspendidos en el aire durante períodos prolongados cuando la velocidad del aire que se desplaza por una habitación supera la velocidad de sedimentación terminal de la partícula.
Otra variable crítica es la velocidad a la que las partículas se desecan. Incluso las partículas de gotas grandes cargadas de humedad se secan rápidamente. En su trabajo seminal, Wells demostró que las partículas comienzan a desecarse inmediatamente después de la expulsión al aire y lo hacen rápidamente: partículas de hasta 50? m pueden desecarse completamente en 0,5 segundos.
La desecación rápida es una preocupación ya que cuanto más pequeña y ligera sea la partícula infecciosa, más tiempo permanecerá en el aire. Por lo tanto, incluso cuando los agentes infecciosos son expulsados del tracto respiratorio en una matriz de moco y otras secreciones, causando partículas grandes y pesadas, la desecación rápida puede alargar el tiempo que permanecen en el aire (los residuos secos de estos aerosoles grandes, llamados núcleos de gotitas, son típicamente 0.5-12? m de diámetro). Además, las partículas de aerosol muy grandes pueden caer inicialmente del aire sólo para volver a ser transportadas por el aire una vez que se han disecado.
Una razón por la cual el tamaño de las partículas es una variable tan importante en la transmisión de enfermedades transmitidas por aire y gotitas es que la capacidad de una enfermedad infecciosa para causar una infección depende de la concentración del microorganismo, la dosis infecciosa humana y la virulencia del organismo.
Los seres humanos pueden adquirir devastadoras enfermedades infecciosas a través de la exposición a niveles muy bajos de partículas infecciosas. Por ejemplo, se cree que la Influenza A transmite a través de medios aéreos y gotitas, y la dosis infecciosa de Influenza A para humanos es muy baja[Recomendamos leer La Guia de Control de Infecciones].
Además, la dosis infecciosa de Francisella tularensis es un solo organismo. Sólo unas pocas células de Mycobacterium tuberculosis son necesarias para superar los mecanismos normales de limpieza e inactivación pulmonar en un huésped susceptible.
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