En fantasi om virusfri luft

Mer än tjugo månader in i pandemin är det uppenbart att många obligatoriska begränsningsstrategier inte nämnvärt förhindrar virusöverföring, eller gör det till ett högt pris. Nedstängningar har inte slutade virus sprids över världen, och är inte hållbara pga massiva sidoskador. Det finns inga konsekventa bevis på en fördel med universell maskering, trots en aldrig tidigare skådad politisering och potential för partiskhet i vetenskapliga studier.

Skolnedläggningar och distansundervisning är skadliga och ineffektiva, liksom barn förblir i låg risk för svåra sjukdomar och skolor är inte viktiga drivkrafter för utbrott i samhället. Vaccin kan begränsa allvarlig sjukdom, som är viktig för utsatta individer, men är mindre effektiva för att förebygga infektion och överföring än immunitet förvärvad genom infektion. Trots bristen på övertygande bevis, många ledare fortsätta beordrat obevisat och onödig restriktioner för en covid-utmattad befolkning.

Men mitt i dessa misslyckanden utmärker sig dock en effektiv COVID-19-strategi –förbättra inomhusventilationen. Det var känt ganska tidigt under pandemin att utomhusöverföring av SARS-CoV-2 var sällsynt, och att inomhustransmission ofta förknippades med trångt och dåligt ventilerad utrymmen (även om detta inte hindrade ledare från avbrytutomhusevenemang och tvingande utomhusrestriktioner). Strategier för att öka ventilationen har överlevt 20 månaders misslyckade ansträngningar eftersom starka bevis stöder deras fortsatta utveckling och användbarhet.

Ventilation: NPI som fungerar för luftburna virus

I kommersiella flygplan – ett exempel på ett mycket ventilerat inomhusutrymme – har virusöverföringen varit låg trots trånga förhållanden. Detta har tillskrivits påtvingad maskering av passagerare (tyvärr inklusive barn med funktionsnedsättningar). Men, trycksatta flygplanskabiner erfarenhet 20-30 luftbyten per timme (ACH), vilket innebär att all luft i en kabin kommer att filtreras och bytas ut varannan till var tredje minut. Med denna nivå av ventilation är förmågan för en person att utsätta en individ för en smittsam dos även i nästa säte ganska begränsad. Ett klassiskt exempel på ett utbrott av kommersiella flygplan var 2, där en enskild passagerare med influensa infekterade 72 procent av andra passagerare på flyget. Denna extraordinära händelse krävde ett fullständigt fel på ventilationssystemet och en tre timmars försening på asfalten. Om ventilationssystemet hade varit funktionellt hade utbrottet aldrig inträffat.

För att ge en uppfattning om hur ventilation ökar tiden till infektionsdos jämfört med (typisk) maskering av tyg, nedan är en tabell skapad med modellberäkningar skapade av Dr Lisa Brosseau, en expert med över 30 års erfarenhet av PPE och partikelfiltrering:

Även om denna tabell skapades för att illustrera potentialen för högkvalitativa andningsskydd att minska tiden till infektionsdos (för arbetare i högrisksituationer), kan du också se fördelarna med ökad ventilation. När ACH ökar, ökar tiden till infektionsdos mycket mer signifikant än med ansiktsbeläggningar, med skillnader som kan mätas i timmar för ventilation jämfört med minuter för maskering.

Att öka inomhusventilationen är en effektiv strategi eftersom luftburen överföring är en viktig väg för spridning av SARS-CoV-2, medan ytöverföring inte är det. Luftburet virus kan förbli suspenderat i små aerosolpartiklar i timmar, vilket gör typiska ansiktsbeläggningar ineffektiva (och långvarig användning av Andningsskydd av N95-typ är helt enkelt inte praktiskt). 6-fotsregeln för social distansering, baserad på tidiga uppskattningar av ytan på stora droppar, blir också allt mer godtycklig i ett luftburet överföringsscenario. Dessa fakta gör justeringar av inomhusventilation attraktiv strategi för byggnadsingenjörer som vill minska risken för luftburet virusöverföring.

Det finns många byggnader där denna strategi kan göra stor skillnad, såsom stödboende. Sjukhus införlivar redan dessa strategier till betydande effekt. Var som helst där sårbara individer samlas i betydande antal kan man överväga ventilationsstrategier som är utformade för att minimera överföringen av luftvägsvirus.

En steril luftrörsdröm

Men, som med alla begränsningsstrategier, kan det som kan göras också överdrivas (detta kan vara ett inofficiellt motto för USA:s pandemisvar). I september publicerade Atlanten en artikel med titeln "Planen för att stoppa alla luftvägsvirus på en gång. "

Artikeln börjar med att beskriva de historiska framstegen inom sanitet och rening av dricksvatten för att få slut på kolerautbrott och åtgärder som riktar in sig på myggor och mygguppfödningsmiljöer som minimerar hoten från gula febern och malaria. Författaren jämför sedan dessa ansträngningar med bristande oro för byggnadsventilation, ett problem som lyfts fram av covid-19-pandemin och höga nivåer av överföring i trånga och dåligt ventilerade utrymmen, och tillämpar samma logik: "Vi dricker inte kontaminerat vatten . Varför tolererar vi att andas förorenad luft?”

"Det handlar inte bara om covid-19. Forskarna som tidigt upptäckte hotet om luftburet coronavirus gjorde det för att de ägnade flera år åt att studera bevis för att vanliga luftvägssjukdomar som influensa och förkylningar också kan spridas genom luften. Vi har länge accepterat förkylningar och influensa som oundvikliga fakta i livet, men är de det? Varför inte designa om luftflödet i våra byggnader för att förhindra dem också?”

Byggnadsingenjörer tror att åtgärder som används under den nuvarande pandemin inte är tillräckligt: ​​"Pandemin har redan föranlett, i vissa skolor och på arbetsplatser, ad hoc-fixar för inomhusluft: bärbara HEPA-filter, desinficerande UV-ljus och till och med bara öppna fönster." Men i deras ögon är det inga långsiktiga lösningar. "Moderna byggnader har sofistikerade ventilationssystem för att hålla sina temperaturer behagliga och deras luktar behagliga - varför inte använda dessa system för att hålla inomhusluften fri från virus också?"

Till hennes kredit, utfärdar författaren denna varning: "Ingen jag talade med trodde att en genomsnittlig skola eller kontorsbyggnad måste vara så hårt kontrollerad som en bioinneslutningsanläggning, men om inte, behöver vi en ny och annorlunda uppsättning minimistandarder. ” Hon jämför också med rätta relativa hotnivåer för tarmpatogener – som hon tidigare använde som analoga – och COVID-19: "COVID-19 dödar inte lika stor andel av sina offer som kolera gjorde på 19-talet. Men det har krävt långt över 600,000 XNUMX liv i USA Även en typisk influensasäsong dödar 12,000 61,000 till XNUMX XNUMX personer varje år. den har Dessa nödsituationer? Om så är fallet, vad skulle det krävas för att vi, kollektivt, skulle behandla dem som sådana?”

Det finns några uppenbara hinder för att konstruera varje byggnad med virusskrubbande ventilation: "Pandemin har klargjort att amerikaner inte är överens om hur långt de är villiga att gå för att undertrycka coronaviruset. Om vi ​​inte kan få folk att acceptera vaccin och bära masker i en pandemi, hur ska vi få pengarna och viljan att renovera alla våra ventilationssystem?”

De verkliga problemen är alltså de vanliga misstänkta – pengar och andras ovilja att ta problemet på allvar. Men eftersom många strategier har rationaliserats under de senaste två åren, om den kan rädda liv, varför inte göra det? "Ändringarna kan ta för lång tid att spela roll för den här nuvarande pandemin, men det finns andra virus som sprids genom luften, och där kommer vara fler pandemier.”

Jag tror – i samförstånd med byggnadsingenjörer och inomhusmiljöforskare – att det är möjligt att designa ventilationssystem med förmågan att skrubba luften från alla luftburna luftvägsvirus. Jag håller också med om att detta kan ha en mätbar fördel i en aspekt av människors hälsa, eftersom sjukdomsbördan av luftvägsvirus är betydande.

Ändå, som Martin Kuldorff och andra har försökt påminna världen om att folkhälsa inte bara handlar om att till varje pris förebygga en infektionssjukdom, och det finns en potentiell kostnad för virusfri luft som inte har övervägts: Vad händer om periodiska infektioner av luftvägsvirus är nödvändiga för att bibehålla den allmänna hälsan? Hade miraklen med rent vatten och förbättrad sanitet bara uppenbara fördelar, utan kostnader?

Exempel på polio

Förutom influensa och smittkoppor, polio ansågs också vara en viktig viruspatogen på 20-talet. Men innan dess det ansågs inte vara ett stort hot. Det var inga allvarliga utbrott. Det var inte som om viruset inte fanns. Människor hade smittats av polio i tusentals år. Men med tillkomsten av den industriella revolutionen, vårt förhållande till viruset förändrades, och det gjorde också sjukdomen som det orsakade.

Polio är ett mycket smittsamt virus som orsakar en asymtomatisk (men fortfarande överförbar) eller mycket mild symtomatisk infektion hos 90 % av människorna. Viruset infekterar mag-tarmkanalen hos människor, även om viruset i vissa fall sprider sig till nervsystemet och kan leda till förlamning eller död. Eftersom så många människor är asymtomatiska kan viruset infektera många andra innan ett paralytiskt fall identifieras, vilket gör det svårt att begränsa. Viruset överförs via fekal-oral väg, genom vatten och annat fekalt kontaminerat material.

Under större delen av mänsklighetens historia kunde människor inte undvika att bli infekterade med poliovirus. De flesta smittades under barndomen. Och eftersom nästan alla var smittade hade de antikroppar, inklusive nyblivna mammor som förde dessa antikroppar vidare till sina barn genom moderkakan före födseln och via amning efteråt. Infantil förlamning, även om den fortfarande är möjlig, var relativt sällsynt.

Men sedan förbättrades saniteten. VVS inomhus, vatten- och avloppsrening blev mer allmänt antagna. Familjer började leva under renare, mindre trånga förhållanden. Människor var inte längre utsatta för polio som spädbarn. Och när äldre barn och unga vuxna fick polio blev nervförstöring och förlamning vanligare. Vissa fall var så allvarliga att individer drabbades av förlamning av diafragman och interkostala muskler, som är nödvändiga för andningen. De var tvungna att få konstgjord andning med en Drinker-respirator, även känd som Järnlungatills de återhämtade sig. Om de återhämtade sig. Andra levde med partiell förlamning resten av livet.

Polioviruset var inte längre ett endemiskt virus och hade upphört att samexistera med människor på det sätt som det hade utvecklats i tusentals år. Och där den förlorade sin endemiska status fick den epidemipotential. Och dessa epidemier drabbade bara rika människor, eftersom rena förhållanden var ett tecken på rikedom, och därför var det mindre sannolikt att de rika skulle ha immunitet mot polio från spädbarnsåldern. 

För det var omöjligt att förutsäga var och vem polio kunde drabba, strikt åtgärder vidtogs för att undvika polioexponering. Simbassänger och stränder stängdes för sommaren i början av 1950-talet, på höjden av den värsta polioepidemin i USA. Barn var tvungna att hålla sig borta från folksamlingar och förbjöds ofta från offentliga platser. Det gick galna rykten om att läsk eller förändringar i temperatur eller väder spred sjukdomen. Folk vägrade skaka hand. Ändå behövde människor inte höra skräckhistorier för att manipulera sitt beteende, de var ögonvittnen, och att se sin granne förlora ett barn på grund av polio var alla bevis som behövdes för att uppmuntra till försiktigt beteende.

Precis som med smittkoppor var det enda som gjorde slut på polioutbrotten en återgång till befolkningens immunitet – lindrande åtgärder var mycket mindre effektiva och försenade bara oundvikliga utbrott. Som med smittkoppor, befolkningens immunitet ökades genom massvaccination. Eftersom poliovaccin ger långlivad immunitet är polio inte längre ett problem i utvecklade länder, även om det, till skillnad från smittkoppor, ännu inte har utrotats.

En konsekvens av sanerad inomhusluft: Ökad immunokunnighet

Den efterföljande ökningen av polioepidemier med förbättrad sanitet tyder på att bara för att ett framsteg inom folkhälsan har omedelbara och uppenbara fördelar, betyder det inte att det inte kommer att finnas en kostnad som inte är omedelbar eller uppenbar.

Detta gäller även inomhusmiljöer – ju "renare" inomhusmiljön som barn utsätts för, desto mer sannolikt är det att de utvecklar kroniska inflammatoriska sjukdomar senare i livet. Detta har visats i ett antal studier som jämför geografiskt och genetiskt liknande populationer med olika hemmiljöer.

Barn som föds upp i miljöer som utsätter dem för en mängd olika bakterier verkar ha immunsystem som är "utbildade" att tolerera dessa bakterier och andra biologiska mikropartiklar, medan de i "rena" miljöer har immunsystem som kan beskrivas som "okunniga" och alltså mer sannolikt att överreagera.

Det är möjligt att luftvägsvirusinfektioner också har en viss utvecklingsnytta, men detta område är i sin linda. Varje levande varelse har utvecklats tillsammans med virus (människor är ofta infekterade med virus utan att vara medvetna om dem), och därför är det inte lätt att tro att förhindrande av alla luftvägsvirusinfektioner också kan ha en latent kostnad. 

En potentiell kostnad är förlust av immunminne mot luftvägsvirus. Att leva i virusfri luft skulle inte bara resultera i minskad specifik antiviral immunitet, det skulle också eliminera heterolog eller korsimmunitet. Heterolog immunitet definieras som induktion av ett immunsvar mot en icke-relaterad patogen/antigen vid exponering för en annan patogen/antigen.

Många arbetande föräldrar har erfarenhet av heterolog immunitet, och ibland brist på den, ofta utan att inse det. När ett förstfödt barn går till dagis, veckor till månader gammalt, bryter allt mikrobiellt helvete löst (eller åtminstone verkar det som det). Bebisen är sjuk hela tiden, och det är föräldrarna också. Detta kan pågå i månader, och är särskilt illa under förkylnings- och influensasäsongen.

Men nästa år blir det bättre. Och med ett andra barn blir inte alla lika sjuka, och det är inte bara en fantasi från föräldrarna. Det beror på att immunminne har förvärvats av föräldrarna och det äldre syskonen som skyddar mot samma förkylnings- och influensavirus, och som även erbjuder ett visst korsskydd mot andra virus med liknande egenskaper. Den andra bebisen blir inte heller lika sjuk, då han/hon får ett visst skydd mot mammans antikroppar och mindre infektioner från sin egen immunförstärkta familj.

Pandemin har introducerat begreppet heterolog immunitet för många icke-immunologer. Lymfocyter isolerade från individer före pandemin var fortfarande visat sig vara korsreaktiv mot delar av SARS-CoV-2-proteiner. Även om mikroberna som ursprungligen aktiverade dessa korsreaktiva celler inte har identifierats, kan de vara andra cirkulerande koronavirus. Heterolog immunitet skyddade sannolikt också vissa människor under 1918 Spanska sjukan pandemi— de som skyddades efter återhämtning från en tidigare, mindre dödlig stam, och äldre människor som kan ha skyddats av långvarig immunitet från tidigare influensaepidemier.

Detta väcker några viktiga frågor om nackdelarna med en fullständig översyn av nuvarande byggnadsdesign för att eliminera vanliga luftvägsvirusinfektioner. Även om ett utbrett antagande av dessa planer var möjligt, skulle den potentiella förlusten av korsimmunitet hos friska individer vara värt det? Ungefär som icke-farmaceutiska ingrepp bara har försenat virusspridningen i den nuvarande pandemin (om de har haft någon effekt), skulle inte dessa åtgärder bara försena det oundvikliga?

Även om många byggnader har ren, virusfri luft, kommer det alltid att finnas platser som inte har det, främst i äldre byggnader koncentrerade till äldre områden med högre fattigdom. Precis som med polio kan detta faktiskt öka epidemier bland de rika när vissa luftvägsvirus utvecklar sätt att övervinna modern byggnadsteknik.

Nya vacciner kan bidra till immunitet och korsimmunitet, som med polio, men dessa har ändå varit mindre effektiva för luftvägsvirus. Och som författare till Atlantic nämnd artikel kan vi inte komma överens om masker och vaccin, inte ens under en pandemi. Det är osannolikt att många människor skulle vara villiga att vaccineras mot varje förkylnings- och influensavirus för normal säsongsspridning om de är friska och har låg risk. Och varför skulle de? Samma sak för byggnadskonstruktörer som konstruerar alla nya byggnader för att vara virusfria och energieffektiva. I det här fallet är viljan att agera kanske inte nödvändig, även utan hänsyn till potentiella nackdelar.

I vårt nuvarande säkerhetskulturdrivna pandemisvar anses alla risker för infektion vara oacceptabla, och de som lyfter fram potentiella kostnader för lindrande åtgärder stämplas som oansvariga och farliga. Men säkerhetsdyrkan och byggnadsingenjörer kan åsidosätta gammaldags sunt förnuft, men de kan inte åsidosätta vår egen biologi. Det gamla ordspråket överlever trots våra bästa ansträngningar; i fallet med säsongsbetonade förkylnings- och influensavirus, det som inte dödar dig gör dig fortfarande starkare.

Postat om från författarens blogg