Por que Razão Algumas Pessoas São Super-propagadores e Como o Corpo Emite Coronavírus

A produção de aerossóis infecciosos pode variar bastante entre indivíduos – e nesta era de COVID-19 os especialistas estão a explorar porquê.

Monday, November 2, 2020,
Por Fedor Kossakovski
Trabalhadores com equipamento de proteção individual desinfetam uma rua para evitar a propagação de coronavírus, no ...

Trabalhadores com equipamento de proteção individual desinfetam uma rua para evitar a propagação de coronavírus, no dia 6 de outubro de 2020, em Seul, na Coreia do Sul. Os novos casos de coronavírus na Coreia do Sul permaneceram abaixo de uma centena pelo sexto dia consecutivo, mas o país está a preparar-se para um possível ressurgimento de novas infeções após o feriado de Chuseok, dado que já foram reportados vários focos.

Fotografia de Chung Sun-Jun, Getty Images

Em 2003, quando a SARS infetou milhares, matou centenas e provocou um susto a nível mundial, Lidia Morawska estava a estudar os efeitos da inalação de finas partículas de poluição. A Organização Mundial de Saúde pediu a Lidia Morawska, física da Universidade de Tecnologia de Queensland, para se juntar a uma equipa em Hong Kong que estava a tentar compreender como é que o coronavírus responsável pela SARS se estava a propagar.

Lidia decidiu adotar uma abordagem pouco convencional. Em vez de observar como é que as pessoas inalam matéria contagiosa umas das outras, optou pelo processo inverso: a exalação.

“Encontrei três artigos que investigavam tudo relacionado com a exalação de partículas respiratórias humanas. Basicamente, não havia quase nada”, diz Lidia. “Fiquei surpreendida porque esta é uma área demasiado importante, uma área muito crítica.”

Quase duas décadas depois, a rápida disseminação do novo vírus SARS-CoV-2 reacendeu o interesse nas investigações sobre como os nossos pulmões expelem material infeccioso para o ar, nomeadamente as gotículas respiratórias mais pequenas chamadas aerossóis. A compreensão de como é que os aerossóis se formam no corpo é crucial para descobrir porque é que este vírus se propaga tão depressa, e descobrir o que está a alimentar os chamados eventos de super-propagação, eventos onde um pequeno número de portadores de doenças acaba por infetar muitos indivíduos. Estes incidentes são uma característica distinta da COVID-19.

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Desde que Lidia Morawska começou as suas investigações, os cientistas já aprenderam muito sobre os fluidos respiratórios que são transportados pelo ar e, em particular, o que pode tornar alguém um super-propagador ou super-emissor. Determinados atributos, como a forma do corpo, e determinados comportamentos, como falar alto ou respirar de forma acelerada, parecem desempenhar um papel importante na propagação de doenças.

“As pessoas não estão a espirrar. Não estão a tossir. Estão apenas a respirar e a falar”, diz Donald Milton, especialista em transmissão de aerossóis da Universidade de Maryland. “As pessoas podem estar a gritar. Podem estar a cantar. Os bares de karaoke, por exemplo, têm sido uma fonte enorme de eventos de super-propagação. E também observámos um destes eventos num ginásio em Hamilton, no Ontário, onde as pessoas respiram de forma intensa.”

No entanto, tem sido difícil descobrir quem são os maiores emissores de aerossóis – há muitos fatores biológicos e físicos que afetam a geração de aerossóis, sendo por isso difíceis de analisar ou até de medir.

Fale, não grite
Para os cientistas de aerossóis, como Lidia Morawska, que estão mais focados na física, os aerossóis são todas as partículas húmidas ou secas que podem ficar suspensas no ar durante minutos ou horas. Os aerossóis têm geralmente menos de 100 micrómetros de tamanho, ou aproximadamente a largura de um fio de cabelo. O sistema respiratório humano produz uma grande variedade de aerossóis, desde gotículas minúsculas de apenas alguns micrómetros até glóbulos com cerca de 100 micrómetros, incluindo gotas maiores do que aerossóis que são visíveis a olho nu e que são normalmente descritas por gotículas respiratórias.

“Os aerossóis mais pequenos são gerados na parte mais profunda do trato respiratório”, diz Lidia. E são particularmente importantes na transmissão de doenças, porque podem permanecer no ar durante mais tempo e viajar distâncias maiores, em comparação com os pedaços maiores que caem depressa.

Estes aerossóis mais pequenos são criados no interior dos bronquíolos, as finas vias respiratórias que se ramificam nas profundezas dos nossos pulmões. Com a medição cuidadosa de aerossóis produzidos por pessoas que respiram de maneiras diferentes, Lidia e o seu colega Graham Richard Johnson propuseram num artigo de 2009 que o fluido respiratório que reveste estes tubos cria películas que rebentam, como se fossem bolhas de sabão, quando os bronquíolos se contraem e expandem. Este é agora considerado o mecanismo principal que cria aerossóis nas profundezas dos pulmões.

Algo semelhante acontece mais acima, no trato respiratório, na zona da laringe que produz sons.

“As cordas vocais abrem e fecham demasiado depressa para serem vistas a olho nu”, diz William Ristenpart, engenheiro químico da Universidade da Califórnia, em Davis, que estuda a transmissão de doenças. À semelhança do que acontece com os bronquíolos, estas cordas separam o fluido respiratório quando se juntam durante a fala, ou quando uma pessoa canta, criando pequenas gotículas. Por exemplo, é o que acontece quando lavamos vigorosamente as mãos e a película de sabão se rompe à medida que a separamos.

Este processo acontece muito depressa, cerca de cem vezes por segundo, e as gotículas que cria são transportadas pelo ar exalado – o que nos leva à cavidade oral. As maiores gotículas do trato respiratório são geradas na boca, com os movimentos dos lábios que geram um discurso carregado de saliva, e estas são as gotículas que as pessoas provavelmente conhecem melhor.

“Isto acontece sobretudo quando falamos, e por vezes conseguimos sentir pequenas gotículas a voar”, diz William Ristenpart. “É daí que vem a expressão: Fale, não grite.”

Embora o nariz também possibilite a fuga de aerossóis, a boca é a rota principal. Todos os aerossóis e gotículas ficam presos numa nuvem explosiva de gás, que é responsável pelo seu movimento e propagação durante os segundos iniciais.

“A nuvem de gás mantém de facto as gotículas concentradas, à medida que se move pelo ar numa divisão”, diz Lydia Bourouiba, cientista de dinâmica de fluidos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

Mais gotículas, já a seguir!
Embora a mecânica geral que produz aerossóis respiratórios seja a mesma entre todas as pessoas, existe uma grande variação entre a quantidade que cada indivíduo realmente produz. Se observarmos um grupo de pessoas perto de uma paragem de autocarro num dia frio, iremos reparar que a névoa de respiração de cada pessoa parece diferente em termos de tamanho.

Isto não deve ser uma novidade, considerando a complexidade do trato respiratório. Lidia Morawska usa a analogia da névoa mais uniforme de um frasco de perfume: “Ao contrário de um frasco de perfume, onde há apenas um tubo, no trato respiratório há muitas passagens diferentes – passagens de diferentes larguras e comprimentos”.

Quantificar esta complexidade, mesmo numa única pessoa, é complicado, mas os cientistas conseguem identificar quem são os indivíduos que se destacam na produção de aerossóis. Num estudo feito em 2019, William Ristenpart e os seus colegas mostraram que, quanto mais alto alguém fala, mais aerossóis emite. No entanto, os cientistas também descobriram que alguns dos participantes no estudo produziam uma ordem de magnitude mais elevada de aerossóis do que outros – mesmo quando falavam com o mesmo volume. Estas pessoas ficaram conhecidas por super-emissores.

“Conseguir medir e dar uma resposta que represente o que está realmente a acontecer é extremamente difícil.”

por LIDIA MORAWSKA, UNIVERSIDADE DE TECNOLOGIA DE QUEENSLAND

“É claro que deve haver algum tipo de razão fisiológica subjacente que faz com que as pessoas que falam com a mesma amplitude e tom emitam números completamente diferentes de partículas”, diz William Ristenpart. “Uma das possibilidades pode estar relacionada com a forma como a espessura do fluido e respetiva deformação podem variar de pessoa para pessoa.” Investigações anteriores já tinham demonstrado que a inalação de uma névoa de água salgada, que é menos viscosa do que um fluido respiratório repleto de muco, faz com que os indivíduos produzam menos partículas de aerossol em geral. Por outro lado, as pessoas com um fluido naturalmente mais viscoso podem estar a produzir mais aerossóis.

Para complicar as coisas, uma infeção respiratória pode provocar alterações nos fluidos respiratórios. Por exemplo, a viscosidade do revestimento respiratório aumenta durante as infeções pulmonares, como a pneumonia bacteriana e casos severos de gripe, devido à perda de água e aumento da produção de proteínas celulares. Condições crónicas como asma e fibrose cística também podem fazer com que os fluidos fiquem mais espessos.

Sondar a individualidade
Responder às diversas questões que ainda permanecem é um desafio devido à natureza dos próprios aerossóis. Por exemplo, as partículas são sensíveis às condições ambientais, e as maiores, com mais líquido, podem secar rapidamente, deixando para trás partículas minúsculas e mais concentradas que distorcem as leituras. A temperatura, a humidade e o fluxo de ar no interior dos instrumentos científicos também podem alterar os aerossóis que se estão a tentar medir.

Estas subtilezas fazem lembrar as peculiaridades da mecânica quântica, onde a realização de uma medição numa partícula subatómica influencia os resultados. Embora estes aerossóis sejam muito maiores, a medição da sua natureza efémera é igualmente um desafio.

Lidia Morawska reconhece este desafio com um encolher de ombros. “Conseguir medir e dar uma resposta que represente o que está realmente a acontecer é extremamente difícil.”

Estas dificuldades têm impedido, em parte, o estudo da transmissão de doenças através de aerossóis durante décadas. “Mesmo em 2020, a forma como a gripe se propaga é um tema controverso”, diz William Ristenpart, que publicou recentemente um estudo onde revela que os vírus da gripe podem ser transportados por partículas de poeira.

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Mas este campo científico está neste momento em destaque devido à COVID-19. Os aerossóis têm ajudado a revelar porque é que o coronavírus SARS-CoV-2 é mais transmissível pelo ar do que a SARS original de 2003. Muitos especialistas concordam agora que uma melhor ventilação de ambientes fechados e o uso de máscara pode ajudar a conter esta doença transmitida por aerossóis. É por isso que Lidia Morawska, Donald Milton e muitos dos seus colegas especializados em ciência de aerossóis pediram em julho mais atenção sobre a transmissão aérea do SARS-CoV-2, algo que os Centros de Controlo e Prevenção de Doenças e a Organização Mundial de Saúde estão agora a começar a enfatizar.

Manter um foco sustentado nesta investigação é outro assunto, embora a super-propagação tenha cativado as mentes científicas e públicas desde a era de “Mary Tifoide”, há quase um século. Tal como Lidia Morawska, também Lydia Bourouiba mudou o seu foco de investigação de dinâmica de fluidos para a epidemiologia, após o surto de SARS em 2003. Lydia Bourouiba também viu o interesse na investigação de aerossóis a aumentar durante os surtos de doenças respiratórias, como a SARS, MERS e o vírus da gripe H1N1, mas depois esse interesse desvaneceu. Mudar esta situação é imperativo, diz Lydia.

“Se este padrão de quem governa e dos financiadores se mantiver tão limitado, continuaremos sempre a ter abordagens do tipo penso rápido para lidar com estas questões”.


Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

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