“Siamo ad agosto e il pensiero va al vicino autunno e al prossimo inverno. Le temperature caleranno e si è parlato molto del comportamento stagionale del nuovo coronavirus. Ma sarà vero che a SARS-CoV-2 piace uscire con sciarpa e cappello? Perché le infezioni virali del tratto respiratorio si diffondono maggiormente in inverno? Proviamo a dare una risposta a queste domande e a capire quali sono i giusti comportamenti da adottare per difendere noi stessi dal virus“: un approfondimento sul tema è stato pubblicato sulla pagina Facebook “Pillole di Ottimismo“, nata dalla collaborazione di numerosi esperti e con la direzione scientifica del virologo Guido Silvestri, della Emory University di Atlanta.
Ilaria Baglivo, biologa molecolare e biochimica, Federica Bellerba, biostatistica, e Sara Gandini, epidemiologa biostatistica, firmano un approfondimento relativo alle infezioni virali stagionali. Di seguito il post integrale:
“La maggior parte dei virus respiratori, tra cui l’influenza, mostra una spiccata tendenza stagionale dell’infezione, con picchi di incidenza durante la stagione invernale e una trasmissione spazio-temporale fortemente associata a fattori meteorologici, come temperatura ed umidità atmosferica [1, 2].
SARS-CoV-2 sembra soffrire il caldo.
Alcuni studi di laboratorio, condotti sotto condizioni controllate, hanno rilevato una sensibilità del virus SARS-CoV-2 alle alte temperature. In particolare, è stata osservata una riduzione di 0.7 log-unità dopo 14 giorni di incubazione a una temperatura di 4°C (concentrazione finale ~ 6,8 log-unità del 50% della dose infettante di coltura tissutale (TCID50) per mL), una riduzione di oltre 3 log-unità dopo 7 giorni di incubazione a 22 °C e nessuna rilevazione del virus dopo 14 giorni; a 37 °C è stata osservata una riduzione di oltre 3 log-unità dopo un solo giorno e nessuna rilevazione del virus nei giorni successivi. Considerando temperature molto elevate, invece, non è stato più rilevato il virus dopo 30 minuti a 56 °C o dopo 5 minuti a 70 °C [3].
Primi studi basati sui dati provenienti dalla Cina hanno mostrato una relazione inversa tra la temperatura e l’umidità atmosferica e la diffusione del virus. In particolare, uno studio condotto considerando i casi provenienti da 30 regioni della Cina tra dicembre 2019 e febbraio 2020 ha osservato una riduzione dal 36% al 57% dei casi giornalieri di COVID-19 all’aumentare di 1 ° C della temperatura media giornaliera, in un range di umidità relativa compreso tra il 67% e l’87%, e una riduzione dall’11% al 22% di casi giornalieri all’aumentare di 1% di umidità relativa, all’interno di un intervallo di temperatura media giornaliera tra 5 °C e 8.2 °C. Nonostante ciò, queste associazioni non sono risultate riproducibili per tutta la Cina continentale[4]. Risultati simili sono stati osservati anche per il tasso di contagiosità Rt, con l’aumento della temperatura e dell’umidità relativa significativamente associati a una riduzione del tasso di trasmissione, sia prima che dopo l’attuazione delle misure di lockdown [5].
Subito dopo la Cina, l’Italia è stato il Paese più colpito dalla pandemia. Anche in questo caso si è ipotizzato un legame tra fattori climatici e la diffusione del virus, dato che le regioni del nord come la Lombardia, il Veneto e l’Emilia Romagna sono state colpite molto più duramente rispetto alle regioni del centro e del sud del Paese. Uno studio condotto dal Prof. Scafetta dell’Università Federico II di Napoli ha osservato che il clima invernale che ha caratterizzato la città di Wuhan nel 2020 è stato molto simile a quello osservato tra febbraio e marzo 2020 a Milano, Bergamo e Brescia, che sono state le province italiane colpite con più forza dalla COVID-19[6]. Diversi studi hanno, inoltre, cercato di individuare intervalli specifici di temperatura e di umidità favorevoli alla diffusione del virus. È stato osservato che, tra gennaio e marzo 2020, c’è stata una crescita più elevata dei casi nelle regioni temperate dell’emisfero del Nord e una diffusione più contenuta nelle regioni più calde ed umide o più fredde e secche [7]. In particolare, il virus si è diffuso maggiormente all’interno del corridoio di 30-50 ° N, in regioni con temperature medie di 5-11?C, combinate con bassa umidità specifica (3-6 g/kg) e con bassa umidità assoluta (4-7 g/m3)[8].
Contrariamente a queste evidenze, però, ci sono anche lavori più recenti che non hanno trovato alcun legame significativo tra clima e diffusione del virus o che hanno riportato un legame debole o non riproducibile per tutte le regioni geografiche [9].
INTANTO PROVIAMO A CAPIRE PERCHÉ MOLTI VIRUS SEGUONO UN ANDAMENTO STAGIONALE E CERCHIAMO DI AVERE UNA NOSTRA IDEA DI QUELLO A CUI STIAMO ASSISTENDO
Nonostante i numerosi sforzi per salvaguardare la salute pubblica, le epidemie da infezione virale del tratto respiratorio sono estremamente diffuse nella popolazione mondiale. Si stima che il costo in USA per il comune raffreddore sia di 40 bilioni di dollari per anno [10] e di oltre 87 bilioni di dollari per l’influenza [11]. Infine è importante sottolineare che l’impatto di COVID-19 sui bambini è stato inferiore a quello dell’influenza. Da aprile 2020, il CDC riporta 8 decessi tra i bambini di età inferiore ai 14 anni, mentre ci sono stati oltre 169 decessi correlati all’influenza tra i bambini in questa fascia di età nella stagione 2019-2020. Dei 169 decessi, 81 sono avvenuti nel 2020 [https://jamanetwork.com/…/jamapediatrics/fullarticle/2766037] (eppure nessuno ha mai preteso di chiudere le scuole, che sono il principale luogo di contagio nei bambini).
Con alcuni virus capita che i casi più gravi si verifichino nella popolazione più fragile, lasciando successivamente una popolazione relativamente meno suscettibile la cui esperienza di contatto con il virus si manifesterebbe in modo più lieve. Il numero si soggetti maggiormente suscettibili all’evoluzione più grave della patologia può quindi esaurirsi temporaneamente. Questo fa sì che in alcuni anni si verifichi uno “spostamento” della mortalità (quello che in epidemiologia si chiama “displacement or harvesting effect” ).
Queste epidemie si sviluppano soprattutto in inverno e in determinate condizioni climatiche [12]. Il cambio di temperatura, l’umidità, l’insieme dei comportamenti della popolazione sembrano avere un ruolo fondamentale nelle epidemie dei virus respiratori.
EFFETTI DEL CLIMA STAGIONALE IN AMBIENTI CHIUSI
Quando si pensa al cambiamento climatico stagionale come responsabile della maggiore/minore diffusione dei virus, si considerano principalmente le temperature e le condizioni del clima all’aperto. In realtà, ciò che va tenuto in considerazione è anche il fatto che con i sistemi di riscaldamento in inverno, la popolazione spende il 90% del proprio tempo in luoghi chiusi condividendo una limitata quantità di aria respirabile [13, 14]. In queste condizioni, il numero di contatti tra le persone cresce significativamente. Infatti, la più massiccia trasmissione del virus da persona a persona avviene in luoghi chiusi.
A corollario di quanto detto, va aggiunto che l’esposizione al clima esterno in inverno contribuisce alla alterazione delle difese del tratto respiratorio.
Partendo da quanto riportato, DISCUTIAMO L’IMPORTANZA DEI FATTORI AMBIENTALI SULLA TRASMISSIONE DEI VIRUS RESPIRATORI E SULLA RISPOSTA IMMUNITARIA DELL’OSPITE.
STAGIONALITÀ DEI VIRUS RESPIRATORI NELLA POPOLAZIONE UMANA.
Ad oggi, sono stati identificati almeno 9 virus come agenti causa di infezioni del tratto respiratorio [15, 16]. Secondo studi epidemiologici in regioni temperate, la maggior parte dei virus respiratori presenta un andamento stagionale oscillante della epidemia.
Il virus dell’influenza e i coronavirus umani del comune raffreddore mostrano un chiaro picco di incidenza nei mesi invernali [17-22]. Altri virus, come il rinovirus, l’adenovirus ed altri sono presenti tutto l’anno. In particolare per i rinovirus, però, si osservano picchi in primavera ed in autunno, ma la severità delle infezioni incrementa in inverno. Inoltre, il parainfluenza virus (PIV) mostra un tipico pattern di circolazione stagionale.
Tra questi virus si instaura un conflitto di replicazione che può contribuire ad evitare che i picchi di incidenza dell’uno rispetto all’altro si sovrappongano. Ad esempio, durante la pandemia di influenza nel 2009, la prevalenza di rinovirus ha prodotto un ritardo dell’introduzione della pandemia di influenza in Europa [23-26].
ESISTE ANCHE UNA INTERFERENZA NELL’INFEZIONE DI VIRUS GENETICAMENTE MOLTO VICINI GUIDATA DAGLI ANTICORPI PRODOTTI DALL’OSPITE CONTRO IL VIRUS CHE HA PER PRIMO INFETTATO L’OSPITE. Cioè se i virus sono geneticamente simili, l’individuo che è stato infettato da un primo virus svilupperà anticorpi che renderanno difficile al secondo virus l’infezione dello stesso individuo. Nel caso di SARS-CoV-2, è stata ampiamente dimostrato il fenomeno della cross-reattività del sistema immunitario contro il nuovo coronavirus da parte della immunità cellulare sviluppata da un individuo a seguito di precedenti infezioni dai coronavirus del comune raffreddore [27].
VARIAZIONE DEI FATTORI AMBIENTALI E GLI EFFETTI SULLA TRASMISSIONE DEI VIRUS RESPIRATORI.
Numerosi esperimenti condotti in modelli animali hanno rivelato come l’umidità relativa (relative humidity, RH) e la temperatura costituiscano fattori fondamentali nella trasmissione dei virus respiratori. La trasmissione virale è favorita in condizioni di bassa temperatura a parità di umidità [12].
In contrasto con quanto accade nelle regioni a clima temperato, LE INFEZIONI RESPIRATORIE MOSTRANO SCARSA STAGIONALITÀ NELLE REGIONI TROPICALI. In queste regioni, la principale via di trasmissione sembra essere il contatto con il virus poiché il clima caldo e umido non favorisce l’evaporazione dei droplets su superfici contaminate [12].
EFFETTO DEI FATTORI AMBIENTALI SULLE DIFESE ANTIVIRALI DELLE VIE AEREE DELL’OSPITE.
Gli individui sono dotati di un sistema di difesa delle vie aeree contro l’arrivo di virus respiratori [28]. Le cellule della mucosa del tratto respiratorio sono dotate di ciglia, microscopiche proiezioni vibratili che fanno parte dei nostri meccanismi di difesa. Queste ciglia, muovendosi, spingono verso l’alto (cioè verso l’esterno) lo strato di muco che ricopre le vie respiratorie. Lo strato di muco intrappola i patogeni e la spinta, da parte delle ciglia, di questo muco verso l’alto impedisce ai patogeni di arrivare alle basse vie respiratorie (processo chiamato clearance mucociliare).
Lo strato di muco serve come barriera meccanica, ma anche come barriera chimica grazie alle sue proprietà antimicrobiche [29, 30].
Inalare aria fredda e secca inibisce il movimento ciliare [31-37] causando una inibizione del meccanismo di difesa che ci consente di spingere i virus verso l’esterno del nostro apparato respiratorio.
All’interno della mucosa respiratoria, l’INFEZIONE VIRALE INDUCE UNA RISPOSTA DI IMMUNITÀ INNATA che è critica per la nostra protezione dall’infezione. Studi recenti rivelano che fattori ambientali stagionali, come temperatura ed umidità possono interferire con l’attività dell’immunità innata contro i virus respiratori [31, 38-40]; in particolare il freddo interferisce in modo negativo su di essa consentendo una più rapida replicazione dei virus respiratori.
L’epidemia da SARS-CoV-2 è partita a Wuhan in inverno. La bassa umidità e la temperatura ambientale potrebbe aver promosso la resistenza del virus nei droplets, avere avuto effetti negativi sulla clearance mucociliare e sulla risposta immune innata rendendo, quindi, facile l’accesso del virus ai polmoni e più rapida la trasmissione da un individuo all’altro.
COME POSSIAMO USARE QUESTE CONOSCENZE PER PREVENIRE LE INFEZIONI RESPIRATORIE NEI MESI INVERNALI?
RITENIAMO SIA GIUSTO AIUTARE NOI STESSI CON TUTTI I MEZZI CHE ABBIAMO. Uno di questi potrebbe essere quello di vaccinarsi contro l’influenza, soprattutto nel caso delle persone appartenenti alle categorie a rischio. Sottoporsi a tale vaccinazione aiuterebbe ad una diagnosi differenziale per COVID-19 così da poter intervenire in modo più rapido e mirato.
In aggiunta ai vaccini, ai farmaci antivirali e allo sviluppo, speriamo prossimo, degli anticorpi monoclonali contro SARS-CoV-2, lo stile di vita e la pratica dell’igiene possono venire in nostro aiuto. MANGIARE SANO, DORMIRE PIÙ DI 7 ORE AL GIORNO, LAVARE LE MANI E MANTENERE IL DISTANZIAMENTO FISICO SONO BUONE NORME DI COMPORTAMENTO PER PREVENIRE LA TRASMISSIONE DEI PATOGENI.
Tali norme possono essere seguite anche nell’uso dei mezzi pubblici senza che questi vengano ritenuti luoghi più pericolosi di altri per il contagio da SARS-CoV-2, indossando la mascherina come richiesto.
Sembrerebbe proprio che a SARS-CoV-2 piaccia girare con sciarpa e cappello! In vista del prossimo inverno avremo qualche piccola arma in più per difenderci rispettando buone norme di comportamento quotidiano.
Infine, riprendendo quanto abbiamo scritto su questa pagina nel post “Un messaggio chiaro” del 9 luglio scorso (41), basandoci sulla osservazione della classica stagionalità dei virus respiratori nei climi non tropicali, un rialzo del numero di casi da COVID-19 a fine autunno-inverno è possibile. Non possiamo conoscere la gravità dei nuovi casi, ma sarebbe irresponsabile non essere pronti a qualsiasi evenienza. Pertanto, oltre ai comportamenti prudenti da parte dei cittadini, ribadiamo che ci auguriamo di vedere interventi necessari a proteggere gli ospedali, i luoghi di degenza, le RSA e a rafforzare la medicina del territorio:
“meno epidemiologia difensiva, meno richiami generici alla “prudenza”, ed invece più fatti, più assunzioni di responsabilità, e soprattutto più PREPARAZIONE e più INTERVENTI MIRATI, a cui devono essere destinate tutte le risorse necessarie. “
Con l’ottimismo di sempre, siamo consapevoli che la nostra forza nasce in primo luogo dal nostro stile di vita e dai nostri comportamenti, insieme a buone politiche di gestione della epidemia.
Buona estate a tutti! Che sia un futuro ottimo inverno quello che ci attende!
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