La recomendación oficial en los Estados Unidos (y otros países occidentales) de que el público no debe usar máscaras faciales fue motivada por la necesidad de guardar las mismas para los trabajadores en salud. No hay respaldo científico para la afirmación de que los barbijos que usan las personas no profesionales "no sean efectivas". Por el contrario, en vista del objetivo declarado de "aplanar la curva", cualquier reducción adicional, aunque parcial, de la transmisión es bienvenida, incluso la que ofrecen las máscaras quirúrgicas simples o las máscaras caseras (DIY) (que no exacerbarían el problema de suministro). Los últimos hallazgos biológicos sobre la entrada viral de SARS-Cov-2 en el tejido humano y balística de estornudos / gotas de tos sugieren que el mecanismo de transmisión principal no es a través de aerosoles finos sino gotas grandes y, por lo tanto, garantiza el uso de máscaras quirúrgicas por parte de todos.
El U.S. Surgeon General tuiteó: "DEJA DE COMPRAR MÁSCARAS, no son efectivas..."[1]. El Centro para el Control de Enfermedades (CDC)[2] afirma que las máscaras quirúrgicas ofrecen mucha menos protección que las máscaras respiratorias N95 (que también deben estar perfectamente ajustadas y solo los profesionales en salud pueden usarlas). Los CDC recomiendan que las personas sanas no usen máscaras, solo las enfermas. Estas pautas no están basadas en fundamentos científicos, sino que fueron motivadas por la necesidad de guardar las valiosas máscaras faciales para los profesionales de la salud en vista de la escasez. Pero pueden haber tenido consecuencias no deseadas: estigmatizar[3] a aquellos que usan máscaras en el público (¡eres un acaparador o tu eres contagioso!)
Esto contrasta con el hábito cultural, también con el estímulo o incluso con el mandato [4] de usar máscaras en los países asiáticos, que ahora han "aplanado la curva" incluso han tenido una curva más plana [5] desde el principio.
Las máscaras quirúrgicas y las máscaras de respiración N95 mal usadas no ofrecen una protección perfecta. Pero si el objetivo declarado es "aplanar" la curva (en oposición a la erradicación del virus), tenemos que abandonar el pensamiento: o es blanco o es negro y adoptar el pensamiento de: “existen los tonos grises”. Ya no podemos afirmar que las máscaras "no son efectivas". No podemos permitir que lo perfecto sea enemigo de lo bueno. ¿Qué pasa si una protección parcial ofrecida por máscaras quirúrgicas o incluso hechas por sí mismas (caceras) con fugas reduciría la probabilidad de transmisión en una medida similar a la distancia recomendada (igualmente imperfecta) en más de 6 pies (1,82 metros) entre sí o "no tocarse la cara"? Entonces podría duplicar el impacto de la intervención no farmacológica (Non pharmacologic Intervention NPI) en el aplanamiento de la curva (Figura 1).
FIGURA 1. "Aplanando la curva". Efecto de mitigar las intervenciones que disminuirían la tasa de reproducción inicial R0 en un 50% cuando se implementan en el día 25. La curva roja es el curso del número de individuos infectados ("caso") sin intervención. La curva verde refleja la curva cambiada ("aplanada") después de la intervención. El día 0 (3 de marzo de 2020) es el momento en que se confirmaron 100 casos de infecciones (d100 = 0). El modelo es solo para ilustración y se realizó en el simulador del modelo SEIR (http://gabgoh.github.io/COVID/index.html)[6]. El modelo de no intervención se ajustó a estos puntos de datos: un período de tiempo de veinte días en el que el número de casos en los Estados Unidos ha aumentado de 100 (d100 = 0) a 35,000 (d100 = 20). Se utilizaron parámetros estándar (tamaño de la población 330 M, Tinc = 5.2 días, Tinf = 3.0 días, pero con el valor bastante alto R0 = 5.
Dado que el CDC no proporciona ninguna evidencia científica para su afirmación de que las máscaras usadas por el público “no son eficaces”, aquí se revisa la evidencia científica para la protección conferida por las máscaras quirúrgicas. Nos centramos en la lógica mecanicista (en oposición a la evidencia epidemiológica-fenomenológica). Concluimos, considerando la balística de las gotas para la tos y los últimos hallazgos de la investigación sobre la biología de la transmisión del virus SARS-CoV2 (que causa COVID-19) que cualquier barrera física, tal como la proporcionan incluso las máscaras faciales improvisadas, puede reducir sustancialmente la propagación de COVID 19. Si pronto vamos a ceder ante la presión de aflojar las cuarentenas y permitir interacciones sociales limitadas para revivir la economía, entonces las máscaras públicas deberían tener un papel y podrían facilitar un enfoque intermedio.
La recomendación oficial de los CDC, la FDA y otros es de que, las máscaras que usan los profesionales no sanitarios son ineficaces es incorrecta en tres niveles: en la lógica, en la mecánica de la transmisión y en la biología de la entrada viral.
I. LA LÓGICA
Por supuesto, ninguna máscara, ya sea la máscara de respiración N95[7] ajustada aprobada por NIOSH o la máscara quirúrgica suelta[7], proporciona una protección perfecta ("100%"). Pero la protección imperfecta no significa "completamente inútil", ya que un vaso no lleno, no precisa estar necesariamente vacío: con mucho gusto aceptaría un vaso de agua lleno al 60% cuando tenga sed. La ausencia de evidencia (de protección) no es evidencia de ausencia. Pero en nuestro mundo binario, el mensaje oficial de que las máscaras quirúrgicas "no son efectivas" puede haber enviado un mensaje incorrecto: que son absolutamente inútiles. Lamentablemente, con la imagen de: o es blanco o es negro pintada por los funcionarios gubernamentales, la discusión sobre la efectividad de las máscaras se ha sofocado, y con ello la posibilidad de incentivar a la industria a aumentar la producción de estos dispositivos de protección de 75 centavos de dólar por pieza[8].
Sin embargo, con el objetivo declarado de "aplanar la curva"[9] (y no eliminar totalmente el virus) tenemos un objetivo "relativo" en lugar de uno absoluto, que, coloca la noción de "protección parcial" bajo una nueva luz. En principio, se podría calcular la extensión y del aplanamiento de la curva dada una protección parcial de X% conferida por la máscara. Pero para eso necesitamos entender primero la mecánica y la biología de la transmisión en detalle.
II LOS MECANISMOS
La forma en que las gotitas transportan los virus que causan enfermedades transmitidas por el aire de una persona a otra es un asunto complicado y poco estudiado. Las gotitas se pueden (para esta discusión) dividir crudamente en dos grandes categorías basadas en el tamaño (FIG. 2):
FIGURA 2. Una gota más grande que los aerosoles, cuando se exhala (a una velocidad mayor de 1 m/s), se evapora o cae al suelo a menos de 1,5 m de distancia. Cuando se expulsa a alta velocidad al toser o estornudar, el chorro puede transportar gotas especialmente grandes (> 0.1 mm) a más de 2m o 6m, respectivamente.
(a) Gotas por debajo de un diámetro de 10 μm (micrómetros), el límite de tamaño superior para la definición de 'aerosol' (partículas tan livianas que pueden flotar en el aire). Por brevedad, llamemos a esta categoría "aerosoles". Estos pequeños aerosoles son transportados por ventilación o por vientos y, por lo tanto, pueden viajar a través de las habitaciones. Lo que diferencia a las máscaras faciales N95 de las máscaras quirúrgicas[10] es que las primeras están diseñadas (según los requisitos reglamentarios) para detener los aerosoles: tienen que filtrar el 95% de las gotas más pequeñas que 0.3 μm.
(b) Gotas de más de 10 μm (micrómetros), alcanzando 100 μm (0.1 mm) o más. Llamemos a estas partículas grandes "gotitas de spray" aquí. (Para una discusión más detallada, ver Nicas y Jones, 2009[11]). Por supuesto, las gotas pueden ser incluso más grandes, hasta un tamaño visible a simple vista en el aerosol generado al toser o estornudar (0.1 mm de diámetro por encima). Los cálculos de Xie et al[12] sugieren que si se exhala, las gotas mayores de 0.1 mm pueden evaporarse o caer a una superficie dentro de 2 metros, dependiendo del tamaño, la humedad del aire y la temperatura. Pero toser o estornudar puede dispararlos como proyectiles por la boca con una "velocidad de boca" de 50 metros por segundo (m/s) (para estornudar) o 10 m/s (para toser), y las gotas pueden alcanzar distancias de hasta 6 metros de distancia. Si es así, la tan mencionada "distancia segura" de 6 pies o su equivalente de 1.82 metros en los encuentros sociales puede no ser suficiente, excepto que use una máscara (simple), sobre lo cual se detallará más adelante.
Aquí está la implicación biológica central de la distinción entre los aerosoles y “gotitas de spray”: Para que las partículas en el aire se inspiren y lleguen profundamente al pulmón, a través de las vías respiratorias hacia abajo hasta las células alveolares, lugar donde sucede el intercambio gaseoso, tienen que ser en extremo diminutas (FIG. 3): solo las gotitas de menos de 10 micrómetros de diámetro pueden alcanzar los alveolos. Por el contrario, las grandes gotas de aerosol se atascan en la nariz y la garganta (el espacio nasofaríngeo) y en los conductos de aire superiores del pulmón, la tráquea y los bronquios grandes. Las gotitas de una expulsión de tos típica tienen una distribución de tamaño tal que aproximadamente la mitad de la gotita se encuentra en la categoría de aerosoles, aunque colectivamente representan solo menos de 1/100,000 del volumen expulsado (Nicas et al 2005[13]).
FIGURA 3. Anatomía de las vías respiratorias y dónde pueden terminar o depositarse, dependiendo de su tamaño y qué gotas están bloqueadas por qué máscaras.
De esto se deduce que las sofisticadas máscaras N95, diseñadas para filtrar las partículas más pequeñas, ayudan a evitar que las gotas transporten el virus hasta los alveolos. Pero, ¿es esto realmente relevante para aplanar la curva? Ya veremos a continuación. En contraste, es plausible que las grandes gotas que terminan en la nasofaringe puedan ser detenidas por cualquier barrera física, como una máscara quirúrgica simple o máscaras antipolvo.
Por supuesto, muchas gotas de aerosol en la exhalación o en el aerosol para la tos pueden no contener el virus, pero algunas sí lo harán. En el caso del virus SARS-Cov-2, no se sabe cuál es la carga infecciosa mínima (número de partículas virales necesarias para iniciar la cascada de patogénesis que causa una enfermedad clínica). Pero comenzamos a apreciar si el aerosol pequeño o las gotas de proyectil grandes son más relevantes.
La idea tácita en los CDC de que, los alveolos son el sitio de destino para que las gotitas[14] entreguen la carga del virus (los alveolos son, después de todo, el sitio anatómico de la neumonía potencialmente mortal), ha elevado la aparente importancia de las máscaras N95 y ha llevado al descarte de máscaras quirúrgicas. Estos matices no se interpretan por laicos (así como en muchos expertos en sillón) que ahora, debida a la binarización de mensajes, piensan que las máscaras son inútiles.
Incluso con respecto a los aerosoles pequeños, no debemos olvidar que el filtrado parcial proporcionado por las máscaras quirúrgicas es mejor que nada. En una simulación experimental de la capacidad de filtrado de las máscaras en 2008, van der Sande[15] y sus colegas en los Países Bajos compararon tres máscaras, ( i ) caseras (DYI) de telas, ( ii ) máscaras quirúrgicas estándar y ( iii ) FFP2 , el equivalente europeo de las máscaras N95, con respecto a su capacidad para detener pequeños aerosoles en el rango de 0.2 a 1 μm, gotas que pueden llegar a la parte inferior del pulmón.
Lo que los autores encontraron para la “protección interna” justifica cuestionar del mensaje de los CDC de que, las máscaras quirúrgicas "no son efectivas": mientras que las máscaras FFP2 (o N95) filtraron mayor del 99% de las partículas (reduciendo así la carga de aerosol en 100 veces), Las mascarillas quirúrgicas redujeron la cantidad de gotas de aerosol detrás de la mascarilla en 4 veces más que en el exterior de la mascarilla. Es plausible que para gotas de aerosol más grandes de expulsiones de tos la diferencia entre las máscaras quirúrgicas y las máscaras respiratorias N95 sea aún menor. Curiosamente, para la protección externa, la efectividad y las diferencias son mucho menores (véanse los números en la figura 5).
FIGURA 5. Efecto de filtrado para pequeñas gotas (aerosoles) por varias máscaras; hecho en casa con tela de té, mascarilla quirúrgica (3M "Tie-on") y una mascarilla de respiración FFP2 (N95). Los números se escalan a la referencia de 100 (fuente de gotas) con fines ilustrativos, calculados a partir de los valores de PF (factor de protección) en la Tabla 2 de van der Sande et al, 2007[15]. La medición se realizó con un contador Portacount que registra partículas en el aire con tamaños en el rango entre 0.02 y 1 micrómetro al final de un período de uso de 3 horas sin actividad física. El número para la protección son medianas de 7 (u 8) voluntarios adultos por grupo. La protección al comienzo de la prueba fue similar para el paño de té y la máscara quirúrgica, pero para FFP2 la protección fue doble. Los niños experimentaron sustancialmente menos protección (ver van der Sande et al 2007[15])
Estos resultados plantean una pregunta urgente: Si todo lo que queremos es mitigar la pandemia, es decir, de “aplanar la curva”, ¿cuánto una reducción de 4 veces de las partículas que llegan a los pulmones puede disminuir la transmisión de persona a persona? La intuición sugiere que incluso una máscara imperfecta puede ofrecer alguna protección que esté al menos en el rango de la separación recomendada por más de 6 pies o 1.82 metros en las interacciones sociales o al lavarse las manos o no tocarse la cara; todas las recomendaciones se basan en la plausibilidad mecanicista sin un fuerte respaldo epidemiológico.
Técnicamente, se podría cuantificar en qué medida la reducción de 4 veces de las gotitas que una persona está expuesta a, como se logra por las máscaras quirúrgicas, o 3 veces, como se logra por las máscaras de té de tela improvisados, contribuye a una reducción de la "tasa de reproducción" desde el R0 inicial hasta el Rt efectivo después de la intervención de mitigación en el tiempo t. ¿Quizás en un 25%? Entonces uno podría, utilizando modelos epidemiológicos SEIR[6], calcular en qué medida una reducción parcial de R aplanaría sustancialmente la curva, en la medida deseada para evitar abrumar al sistema de atención médica (ver Figura 1).
Pero dicho cálculo "ascendente" de R es complicado porque requeriría el conocimiento de muchos factores mecanicistas que no son fáciles de cuantificar. Por ejemplo, no sabemos en qué proporción se transmite COVID-19 a través de gotas de pulverización grandes frente a aerosoles pequeños. ¡Solo en el último caso se aprovechará plenamente la ventaja de las máscaras respiratorias N95 sobre las máscaras quirúrgicas! Asimismo, no se sabe cuánto de distanciamiento social solo contribuye a la reducción de R.
Por lo tanto, echemos un vistazo a la biología real de la transmisión que ofrece una salida a este problema y tampoco ha sido considerada por funcionarios gubernamentales que afirmaron que "las máscaras o barbijos quirúrgicos no son efectivos".
III. LA BIOLOGÍA
El virus SARS-Cov-2, como cualquier virus, debe acoplarse a las células humanas utilizando el principio de key-lock (llave-bloqueo), en el que el virus presenta la llave y la célula el bloqueo que es complementario a la llave para ingresar a la célula y replicarse. Para el virus SARS-Cov-2, la proteína de la superficie viral "proteína Spike S" es la "clave o llave" y debe encajar perfectamente en la proteína de "bloqueo" que se expresa (presentada molecularmente) en la superficie de las células huésped. La proteína de bloqueo celular que usa el virus SARS-Cov-2 es la proteína ACE2[16] FIG 6.
Esta enzima de la superficie celular normalmente tiene una función protectora cardiopulmonar. ACE2 se expresa a niveles más altos en los ancianos, en personas con insuficiencia cardíaca crónica o con hipertensión arterial pulmonar o sistémica. (Teniendo en cuenta que la expresión de ACE2 es "limitante de la velocidad" porque otras proteínas del huésped[17] cuya presencia también es necesaria para que el virus ingrese a las células, como las proteasas, se expresan de manera más abundante y amplia). Ciertos medicamentos para la presión arterial (como ahora se discute[18] intensamente ya que la hipertensión es un factor de riesgo de progresión a Síndrome de Distrés Respiratorio Agudo (SDRA) y muerte en COVID-19), pero también el estrés mecánico[19] de la ventilación, irónicamente, puede aumentar la expresión de ACE2.
Figura 6. El SARS-Cov-2 ingresa a la célula huésped al acoplarse con su proteína Spike a la proteína ACE2 (azul) en las superficies celulares.
Sorprendentemente, la expresión de ACE2 en el pulmón es muy baja[20]: está limitada a unas pocas moléculas por célula en las células alveolares (células AT2) en el pulmón. ¡Pero un artículo publicado[21] recientemente por el consorcio Human Cell Atlas (HCA)[22] informa que ACE2 está altamente expresado en algún tipo de células (secretoras) de la nariz interna! (Figura 7).
Combinando este hecho con la explicación anterior del mecanismo: La expresión nasal de la proteína de ACE2 sugiere que el virus SARS-COV2 infecta estas células. También se puede inferir que la transmisión del virus SARS-Cov2 se producirá en gran medida a través de grandes gotas de tos o estornudos, que comprenden la gran parte del líquido rociado en la tos/estornudos y aterrizará en la nasofaringe debido a su tamaño, precisamente donde están presentes los “bloqueos” moleculares para el virus, lo que permite la unión viral y la entrada en las células huésped. Obviamente esta ruta de transmisión podría ser bloqueada efectivamente por una simple barrera física. (La expresión proximal de la proteína ACE en la cavidad nasal también es compatible con la transmisión por gotitas superficiales, por lo tanto, hay que lavarse las manos).
FIGURA 7. La ruta principal de entrada viral es probable a través de gotas grandes que aterrizan en la nariz, donde la expresión del receptor de entrada viral, ACE2 es más alta. Esta es la ruta de transmisión que podría ser bloqueada efectivamente por máscaras simples que proporcionan una barrera física.
De hecho, Wölfel et al[23]. ahora informan que el material viral se puede detectar y aislar fácilmente de los hisopos nasales, a diferencia del caso de otras infecciones virales transmitidas por el aire, como el SARS original. En comparación con el SARS (que también usa ACE2 para ingresar a las células) en el caso de COVID-19, los genomas virales (ARN) aparecen antes en los hisopos nasales y en concentraciones mucho más altas, de modo que la detección es bastante fácil. De hecho, la FDA acaba de aprobar los hisopos[24] para las pruebas tomadas desde el frente de la nariz a través de la auto colección, en lugar de en la nasofaringe. El análisis molecular[23] también muestra que el virus SARS-Cov2 está activo y ya se replica en la nasofaringe, a diferencia de otros virus respiratorios que habitan en regiones más profundas del pulmón.
La replicación viral en la mucosa nasofaríngea también puede explicar las pruebas positivas en la etapa prodrómica y la transmisión por portadores sanos, y tal vez la anosmia[25] observada en las primeras etapas de COVID19. Pero esta biología también significa: evitar las gotas grandes, que de todos modos no pueden ingresar al pulmón, pero aterrizan en las vías respiratorias superiores, podría ser el medio más efectivo para prevenir la infección. Por lo tanto, las máscaras quirúrgicas, incluso las máscaras de esquí, pañuelos o chalinas, pueden brindar más protección que la presentada por un funcionario gubernamental en su recomendación inicial (comprensible pero desafortunada) contra el uso de máscaras por parte del público en general. Las máscaras respiratorias N95 pueden ofrecer relativamente poca protección adicional de lo que se piensa. (Para ser justos, Los CDC sugieren el uso del pañuelo[26] por parte de los proveedores de atención médica como último recurso cuando no hay máscaras faciales disponibles).
Desde un punto de vista práctico y social, las máscaras quirúrgicas o hechas a sí mismas, si se manejan adecuadamente, en el peor de los casos no duelen y, en el mejor de los casos, pueden ayudar. (Obviamente asegurando el desecho o lavado después de usar sin tocar la superficie exterior). Estas máscaras más simples y económicas pueden ser suficientes para ayudar a aplanar la curva, quizás un poco, quizás de manera sustancial y sobre todo muy importante: usarlos no quitará las valiosas máscaras respiratorias N95 de los trabajadores de la salud.
LAS IMPLICACIONES
Sería trágico si la lógica, los mecanismos y la biología fueran incorrectos, la ausencia de esta base científica ha llevado a los gobiernos occidentales a no alentar, sino a estigmatizar el uso de máscaras o barbijos y que hayan contribuido al fuerte aumento de COVID-19. Dado que el tracto respiratorio superior es el sitio principal para la entrada de SARS-Cov-2 en los tejidos humanos, el uso de máscaras faciales simples que ejercen una función de barrera que bloquea esas grandes gotas de proyectil que aterrizan en la nariz o la garganta puede reducir sustancialmente la tasa de producción R, en una medida que puede ser comparable al distanciamiento social y al lavado de manos. ¡Esto duplicaría el efecto de la mitigación al "aplanar la curva"!
Mirando hacia el futuro: si pronto estamos pensando en aflojar las medidas de cuarentena tomadas por varios gobiernos debido a la presión política por sostener la economía, tal vez alentar a usar máscaras faciales en el público sería un buen compromiso entre el bloqueo total y la libertad total que corre el riesgo de resurgir de un enemigo invisible. Ahora existe una base científica sólida para poner fin a la histeria anti-barbijos de los funcionarios gubernamentales y recomendar o incluso exigir un uso amplio de máscaras como en los países asiáticos que han doblegado la curva.
REFERENCIAS
https://twitter.com/Surgeon_General/status/1233725785283932160
https://www.cdc.gov/niosh/npptl/pdfs/UnderstandDifferenceInfographic-508.pdf
https://www.nytimes.com/2020/03/17/opinion/coronavirus-face-masks.html
https://www.thelancet.com/journals/lanres/article/PIIS2213-2600(20)30134-X/fulltext
https://www.visualcapitalist.com/infection-trajectory-flattening-the-covid19-curve/
https://www.osha.gov/Publications/respirators-vs-surgicalmasks-factsheet.html
https://www.nytimes.com/article/flatten-curve-coronavirus.html
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1539-6924.2009.01253.x
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1600-0668.2007.00469.x
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15459620590918466
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196655396900516
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0002618
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.08.926006v3.full
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.05.20030502v1
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/ppe-strategy/face-masks.html
Escrito por:
Sui Huang
Traducido por:
Harry Villegas
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