Por qué algunas personas son supercontagiadoras y cómo emite el cuerpo partículas infecciosas

La producción de aerosoles infecciosos puede variar mucho de una persona a otra y los expertos están investigando por qué en la era de la COVID-19.

Wednesday, October 28, 2020,
Por Fedor Kossakovski
Unos trabajadores desinfectan una calle en Seúl

Unos trabajadores con equipo de protección individual desinfectan una calle para prevenir la propagación del coronavirus el 6 de octubre de 2020 en Seúl, Corea del Sur. Los nuevos casos de coronavirus de Corea del Sur han permanecido por debajo de 100 por sexto día consecutivo, pero el país se prepara para un posible rebrote de nuevas infecciones durante las fiestas de Chuseok, ya que se ha informado de una serie de brotes.

Fotografía de Chung Sun-Jun, Getty Images

En 2003, cuando el SARS infectó a miles de personas, mató a cientos y causó miedo a nivel mundial, Lidia Morawska estaba estudiando los efectos de inhalar las partículas finas de contaminación. Entonces, la Organización Mundial de la Salud pidió a Morawska, médica de la Universidad de Tecnología de Queensland, que se uniera a un equipo de Hong Kong que intentaba comprender cómo se propagaba el coronavirus que provoca el SARS.

Morawska decidió adoptar un enfoque poco convencional. En lugar de analizar cómo inhala la gente partículas contagiosas, profundizó en el proceso inverso: la exhalación.

«Encontré tres trabajos que investigaban todo lo relacionado con la exhalación de partículas de las actividades respiratorias humanas. Básicamente no había casi nada», afirma. «Me sorprendió porque era un área muy importante, muy crítica».

Casi dos décadas después, la rápida propagación del nuevo virus SARS-CoV-2 ha reavivado el interés por la investigación de cómo nuestros pulmones lanzan material infeccioso al aire, concretamente las gotículas respiratorias denominadas aerosoles. Entender cómo se forman los aerosoles en el cuerpo es fundamental para averiguar cómo se propaga este virus con tanta facilidad y qué provoca los denominados eventos de supercontagio, donde una pequeña cantidad de portadores de la enfermedad infectan a muchas personas. Estos incidentes son un rasgo distintivo de la COVID-19.

Desde que Morawska comenzó sus investigaciones, los científicos han aprendido mucho acerca de los fluidos respiratorios aéreos y, sobre todo, qué podría convertir a alguien en un supercontagiador o superpropagador. Atributos específicos como la forma del cuerpo y determinados comportamientos, como hablar alto o respirar rápido, parecen desempeñar un papel importante en la propagación de la enfermedad.

«No estornudan. No tosen. Solo respiran y hablan», explica Donald Milton, experto en transmisión por aerosoles de la Universidad de Maryland. «Puede que griten. Puede que canten. Los bares de karaoke han sido una gran fuente de eventos de supercontagio. Se documentó un caso en un club de spinning en Hamilton, Ontario, donde la gente respira fuerte».

Sin embargo, averiguar quiénes son los productores más prodigiosos de aerosoles ha resultado difícil y muchos factores biológicos y físicos que influyen en la generación de aerosoles son difíciles de analizar o medir siquiera.

Dilo, no lo escupas

Para expertos en aerosoles como Morawska que están más concentrados en la física, un aerosol es cualquier partícula, húmeda o seca, que pueda quedar suspendida en el aire durante minutos u horas. Normalmente, los aerosoles miden menos de 100 micrómetros, o la anchura aproximada de un pelo humano. Las vías respiratorias producen una gran variedad de aerosoles, de gotitas de solo unos pocos micrómetros de diámetro a glóbulos de unos 100 micrómetros, e incluso escupitajos más grandes que los aerosoles que son visibles a simple vista y suelen describirse como gotículas respiratorias.

«Los aerosoles más pequeños se generan en la parte más profunda del aparato respiratorio», afirma Morawska. Estos son particularmente importantes para la transmisión de enfermedades porque pueden flotar durante más tiempo y recorrer más distancia comparados con las gotas más grandes, que caen enseguida.

Los aerosoles más pequeños se crean dentro de los bronquiolos, las vías respiratorias finas y ramificadas que hay dentro de los pulmones. Midiendo de forma minuciosa los aerosoles producidos por las personas al respirar de formas diferentes, Morawska y su colega Graham Richard Johnson propusieron en un artículo fundamental de 2009 que el fluido respiratorio que reviste estos tubos crea películas que estallan como pompas de jabón cuando los bronquiolos se contraen y se expanden. Ahora este se considera el mecanismo principal que crea los aerosoles en las profundidades de los pulmones.

Ocurre algo similar en las partes altas del aparato respiratorio, en la laringe.

«Las cuerdas vocales inferiores se abren y se cierran demasiado rápido para verlo a simple vista», afirma William Ristenpart, ingeniero químico de la Universidad de California, Davis, que estudia la transmisión de enfermedades. De forma similar a los bronquiolos, estas cuerdas vocales separan el fluido respiratorio cuando se golpean al hablar y cantar, generando gotitas diminutas. Imagina lavarte las manos vigorosamente y que la película jabonosa se rompa al separarlas.

Este proceso ocurre muy rápido, unas cien veces por segundo, y las gotitas que genera hacen autoestop en el aire exhalado, lo que nos lleva a la cavidad bucal. Las gotitas más grandes del aparato respiratorio se generan en la boca, durante los movimientos de los labios y demás acrobacias del habla cargadas de saliva, y estas son las que mejor conocemos.

«Al hablar, a veces puedes sentir cuándo salen volando las gotículas», afirma Ristenpart. «De ahí es donde viene lo de “dilo, no lo escupas”».

Aunque la nariz también sea una vía de escape para los aerosoles, la boca es la ruta principal. Todos los aerosoles y gotículas están atrapadas en una bocanada explosiva de gas, que gobierna su movimiento y se propaga durante los primeros segundos.

«La nube de gas mantiene concentradas las gotas emitidas a medida que avanza por una habitación, transportándolas con ella», afirma Lydia Bourouiba, científica de dinámica de fluidos del MIT.

Más gotículas

Aunque la mecánica general que crea los aerosoles respiratorios es la misma en todas las personas, hay mucha variación entre la cantidad de gotas que puede producir cada uno. Observa a un grupo de personas que espera en una parada de autobús en un día frío y verás que el aliento condensado de cada una tiene un tamaño diferente.

Esto no debería ser una sorpresa si tenemos en cuenta la complejidad del aparato respiratorio. Morawska utiliza como analogía la neblina más uniforme de una botella de perfume: «A diferencia de la botella de perfume, donde solo hay un tubo, en el aparato respiratorio hay muchas vías diferentes, vías con anchura y longitud diferentes».

Cuantificar esta complejidad incluso en una sola persona sería engorroso, pero los científicos aún pueden determinar cuáles pueden sobresalir a la hora de producir aerosoles. En un estudio de 2019, Ristenpart y sus colegas demostraron que, cuanto más alto habla alguien, más aerosoles emite. Sin embargo, también se descubrió que algunos participantes del estudio produjeron una orden de magnitud más de aerosoles que otros incluso hablando al mismo volumen. Estas personas han pasado a denominarse supercontagiadoras.

“Ser capaz de medir y dar una respuesta que represente lo que ocurre en realidad es extremadamente difícil.”

por LIDIA MORAWSKA, UNIVERSIDAD DE TECNOLOGÍA DE QUEENSLAND

«Claramente tiene que existir algún tipo de motivo fisiológico subyacente que haga que la gente que habla a casi la misma amplitud y con el mismo tono emita cantidades de partículas muy diferentes», afirma Ristenpart. Una posibilidad, según dice, es que el grosor del fluido y su reacción a la deformación puede variar de persona a persona. Investigaciones previas han demostrado que inhalar agua salada nebulizada, que es menos viscosa que el fluido respiratorio cargado de mucosidad, hacía que las personas produjeran menos partículas de aerosoles. Por otro lado, las personas con un fluido que tiene una viscosidad mayor podrían producir más aerosoles.

Además, una infección respiratoria puede causar cambios en los fluidos respiratorios, lo que complica aún más la situación. Por ejemplo, la viscosidad de la mucosa respiratoria aumenta durante las infecciones bronquiales como la neumonía bacteriana y la gripe grave debido a la pérdida de agua y a la mayor producción de proteínas celulares. Las afecciones crónicas como el asma y la fibrosis quística también pueden espesar los fluidos.

Estudiar la individualidad

Responder las muchas incógnitas restantes es complicado debido a la naturaleza de los propios aerosoles. Por ejemplo, las partículas son sensibles a las condiciones ambientales y las más grandes con más líquido pueden secarse enseguida, dejando a su paso partículas diminutas y más concentradas que sesgan las cifras. La temperatura, la humedad y la circulación del aire de los instrumentos científicos también pueden modificar los aerosoles que se intentan medir.

Estos matices evocan las peculiaridades de la mecánica cuántica, en la que tomar medidas de una partícula subatómica influye en el resultado. Aunque los aerosoles son mucho más grandes, medir su naturaleza efímera entraña una complejidad similar.

Morawska reconoce este reto con humor. «Ser capaz de medir y dar una respuesta que represente lo que ocurre en realidad es extremadamente difícil», afirma.

En parte, estas dificultades han obstaculizado el estudio de la transmisión de enfermedades por aerosoles durante décadas. «Incluso hoy en día, en 2020, la forma en que se propaga la gripe es una cuestión controvertida», afirma Ristenpart, que hace poco publicó un estudio que demostraba que los virus de la gripe podrían transportarse en las partículas de polvo.

Con todo, este campo de la ciencia está viviendo su momento de fama debido a la COVID-19. Los aerosoles han ayudado a revelar por qué el coronavirus SARS-CoV-2 es aún más transmisible por el aire que el SARS de 2003. Ahora muchos expertos están de acuerdo en que una mejor ventilación en entornos cerrados y el uso de mascarilla pueden ayudar a frenar esta enfermedad transmitida por aerosoles. Por eso Morawska, Milton y muchos de sus colegas expertos en aerosoles instaron en julio a que se le prestara más atención a la transmisión aérea del SARS-CoV-2 por aerosoles, algo que los CDC y la OMS han empezado a destacar.

Mantener la atención constante en esta investigación es otro tema, aunque los supercontagiadores han cautivado las mentes científicas y públicas desde la era de María tifoidea, hace casi un siglo. Al igual que Morawska, Bourouiba también pasó de investigar la dinámica de fluidos a la epidemiología tras el brote de SARS en 2003. Ha observado un repunte en el interés por la investigación de aerosoles durante los brotes de enfermedades respiratorias como el SARS, el MERS y el virus de la gripe H1N1, pero después desaparece. Según ella, es indispensable cambiar eso.

«Si este patrón por parte de los responsables políticos y de la financiación sigue siendo tan corto de miras, siempre habrá medidas que son más como una tirita para abordar estas cuestiones», afirma Bourouiba.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
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