Сверхопасные носители: кто распространяет заразу

Почему пандемия Covid-19 развивается столь стремительно.

20 процентов усилий дают 80 процентов результата — принцип Парето, судя по всему, верен и для эпидемий. То и дело мы слышим о том, как очередной несчастный заразил сразу десятки человек на репетиции хора. Или даже сотни — на церковной мессе. Этих людей называют неуклюжим словом «суперраспространители» (superspreaders), но кто они такие на самом деле? Чем они отличаются от остальных? Виноваты ли в том, что совершили? И может ли таким человеком стать любой из нас? Об этом в материале Полины Лосевой на сайте N+1.

Вы встретите таинственного незнакомца

Гаэтана Дюга предупреждали: «Мы уже знаем, что это заразно, и что ты заражаешь других». Но он никого не послушал и продолжил встречаться со своими любовниками по всей Америке — а их были десятки (по словам самого Дюга, сотни). Так молодой канадский бортпроводник спровоцировал по меньшей мере 40 новых случаев СПИДа. Стоит ли его в этом винить — вопрос открытый, особенно если учесть, что в то время об этой болезни почти ничего не знали, и даже врачи, которые пытались остановить Дюга, на самом деле не были вполне уверены в том, что ВИЧ-инфекция передается именно половым путем.

Тем не менее, благодаря книге журналиста San Francisco Chronicle Рэнди Шилдса об эпидемии СПИДа в США любвеобильный канадец получил ореол злодея, который не только завез инфекцию в страну (это оказалось неправдой), но и чуть ли не сознательно заражал ей гомосексуалов. Сам Дюга до выхода этой книги не дожил три года — его погубил иммунодефицит — но кто знает, что стало бы с ним, настигни его такая слава при жизни.

Всего этого можно было бы избежать, прислушайся Дюга к своевременному, хоть и не до конца обоснованному, совету врачей. Но у многих других суперраспространителей и такого шанса не было — их никто ни в чем не подозревал и не предупреждал, что однажды их имена станут нарицательными, а биографию будут обсуждать в газетах и книгах.

Человек, который стал самым известным разносчиком SARS-CoV-1, коронавируса-возбудителя атипичной пневмонии 2003 года, сам был врачом. 21-го февраля 2003 года доктор Лю приехал из Китая на свадьбу к племяннику в Гонконг. Чувствовал он себя неважно, но перед отъездом сделал рентген грудной клетки, не нашел у себя признаков пневмонии и списал недомогание на обычную простуду. Лю поселился в трехзвездочном отеле «Метрополь», в комнате под символичным номером 911.

Уже на следующий день после приезда Лю почувствовал себя хуже и сдался на милость местных врачей в больницу — где через пару недель умер, так и не попав на семейное торжество. Перед смертью у Лю не успели спросить, что на самом деле с ним происходило в ночь на 22-е февраля на девятом этаже «Метрополя». Но каким бы способом китайский врач не исторг из себя там вирусные частицы — будь то кашель, рвота или что-то еще — они попали в организм сразу семерых его соседей по этажу, а исследователи ВОЗ еще в течение двух месяцев потом находили остатки вирусной РНК в злополучном коридоре.

Доктор Лю жил в номере 911. Стрелки обозначают направление движения воздуха по коридору, темно-серые фигуры — те, кто передал вирус SARS дальше

Судьба людей, которые подхватили вирус в «Метрополе», сложилась по-разному. Кто-то перенес пневмонию и выздоровел, кто-то умер в больнице, а кто-то перед этим успел передать эстафету дальше. Инцидента в гонконгском отеле оказалось достаточно, чтобы вирус проник на Филиппины, в Сингапур, Вьетнам, Австралию и Канаду. Позже, восстановив по цепочкам контактов пути распространения SARS-CoV-1, эксперты ВОЗ подсчитали, что к доктору Лю восходят «родословные» четырех тысяч случаев атипичной пневмонии — это почти половина всех людей, которые переболели ей во время вспышки 2003 года.

Карта перемещения вируса SARS из отеля «Метрополь» в другие страны

У SARS-CoV-2 тоже есть свои герои. Одним из них стала, например, «пациентка номер 31» из Кореи, которая продолжала ходить на церковные службы, несмотря на предостережения врачей и симптомы простуды, и заразила таким образом более пяти тысяч человек.

Подобных историй, тем не менее, мы знаем не так много. Более того, известно даже, что большинство первых случаев COVID-19, завезенных в разные страны, ничем не закончились и к вспышкам не привели. Значит ли это, что вирус распространяется в основном благодаря нескольким избранным? И всем остальным, во-первых, достаточно избежать встречи с ними, а во-вторых — можно не сильно беспокоиться за собственный вклад в пандемию?

Это не нормально

Мерой вины каждого носителя инфекции служит показатель R — индекс репродукции вируса. Он соответствует числу людей, которым носитель успел передать инфекционную эстафету. Обычно эпидемиологи оценивают R для вируса в конкретной популяции или стране. У SARS-CoV-2 сейчас это около 2,5 в мире. Однако это число ничего не говорит о роли каждой конкретной личности в пандемии. R равное 2,5 может означать как и то, что каждый носитель поделился своим вирусом с 2-3 людьми, так и то, что на каждую сотню тех, кто героически самоизолировались со своей инфекцией дома, нашелся тот, кто передал ее 250 другим — а также множество промежуточных вариантов.

Потому и неясно, кого считать суперраспространителем. Сколько человек нужно заразить, чтобы стать «супер-» — 10? 20? 50? Очевидно, что это число нужно корректировать в зависимости от R: например, для кори, каждый носитель которой в среднем заражает еще 12 человек, тот, кто заразил десятерых, титула суперраспространителя не заслуживает.

Чтобы ответить на эти вопросы, эпидемиологи подсчитывают другой параметр — k, дисперсию. Чем меньше она у конкретного вируса, тем более разнообразны вклады его носителей в распространение инфекции. Например, у «испанского гриппа» дисперсия была 0,94. Это много. Современный сезонный грипп, судя по всему, устроен примерно так же: случаи болезни возникают в популяции довольно равномерно и не образуют крупных кластеров — а значит, большинство людей заражает одинаковое количество человек, суперраспространители встречаются редко.

А вот у возбудителей предыдущих коронавирусных эпидемий, SARS и MERS, дисперсия гораздо меньше: около 0,16 и 0,26 соответственно. Это означает, что для окружающих не все носители этих вирусов в равной степени опасны: в чьем-то организме вирусы канут навеки, а кто-то заразит десятки других людей. И если мы построим диаграмму того, сколько вторичных случаев вызвали люди в ходе инфекции, то увидим, что их «заразность» распределена не по Гауссу: вместо привычной шляпы нормального распределения на графике будет горка, сдвинутая к нулю. Иными словами, большинство носителей этих вирусов никого не заражают, и только небольшая часть передает эстафету дальше. Для таких инфекций сформулировать определение суперраспространителя проще: это представитель длинного «хвоста» в правой части графика — человек, который заражает больше, чем заданная доля (скажем, 90 или 95 процентов) людей в популяции.

Так передавали вирус носители SARS в 2003 году. По горизонтали — количество вторичных заражений, по вертикали — относительная частота

Почему в деле распространения гриппа все носители обычно равны, а эпидемию SARS «тянули на себе» несколько суперраспространителей, до сих пор непонятно — особенно если учесть, что оба вируса размножаются в дыхательных путях и передаются похожим способом. Возможно, дело в том, что SARS лучше путешествует в аэрозолях — и это дает ему возможность заражать не только ближайших соседей носителя, но и тех, кто дисциплинированно держал дистанцию полтора метра.

А поскольку MERS и SARS — близкие родственники нового коронавируса, то можно рассчитывать, что его дисперсия тоже окажется небольшой, а вклад его носителей в продвижение пандемии — неравным. По разным оценкам, дисперсия для SARS-CoV-2 может составлять от 0,1 до 0,23. Это означает, что разброс между обычным носителем вируса и суперраспространителем действительно велик.

Но чем больше разброс, тем выше и вклад, который вносят суперраспространители в заражение окружающих. Даже в случае оспы или кори, которые сильно заразнее, чем SARS, суперраспространители играют не такую сильную роль — поскольку их дисперсия выше, а люди заражают окружающих более равномерно. Для SARS-CoV-2 этот вклад тоже подсчитывают. Пока что выходит, что за 80 процентов всех заражений могут отвечать от 10 до 20 процентов распространителей.

График слева отражает, насколько равномерный вклад вносят распространители разных болезней, график справа — зависимость вклада наиболее заразных 20 процентов для разных инфекций

Это соотношение наверняка знакомо тем, кто когда-нибудь читал мотивационные советы о том, как повысить работоспособность или эффективно организовать свое время. Оно известно как принцип Парето — «20 процентов усилий дают 80 процентов результата». В случае с COVID-19 этот принцип получает еще одно прочтение: на плечах каждого пятого носителя SARS-CoV-2 лежит основной груз ответственности за пандемию. Но как понять, кто окажется этим самым пятым?

Он не нарочно

Суперраспространители инфекций редко выглядят зловеще. Чаще они вовсе ничем не выделяются из толпы. «Одним из них была очень маленькая и хрупкая молодая женщина, — рассказывает журналу Scientific American профессор Уильям Ристенпарт, который измерял, сколько аэрозольных частиц (а с ними, возможно, и вирусных частиц) выделяют в воздух говорящие люди. — Я большой и неуклюжий, но не супервыдыхатель (superemitter)».

Есть ли в этом какая-то закономерность? Давайте попробуем нарисовать обобщенный портрет «всадника пандемии».

Он, скорее всего, молод. Мы уже знаем, что люди до 60 лет заражают окружающих коронавирусом в 2,78 раза чаще, чем старшие поколения. Едва ли это будет совсем маленький ребенок — по ним сложнее собирать данные, но кажется, что дети тем заразнее, чем старше. Хотя вируса в их носоглотках примерно равное количество — и не меньше, чем у взрослых. Да и в других эпидемиях дети иногда становились суперраспространителями. Например, девятилетний мальчик с туберкулезом, который заразил 56 человек в Северной Дакоте — пятую часть из 276 людей, с которыми он взаимодействовал (при том что как правило туберкулез развивается только у 1-2 процентов контактов больного). Или четверо детей из Уганды, которые стали резервуаром малярийного плазмодия для 60 процентов комаров во всей округе.

Дети и молодые люди могут быть опасны еще и тем, что часто переносят инфекции бессимптомно. И это еще одна характерная черта суперраспространителей — они, как правило, не выглядят больными. Большинство самых громких историй со вспышками заболеваемости произошли из-за того, что разносчиков бактерии или вируса не смогли вовремя вычислить и изолировать, или неверно опознали — например, приняли атипичную пневмонию за туберкулез.

В случае с COVID-19 истинные бессимптомные носители, кажется, заражают на 42 процента меньше людей, чем те, кто болеют в явной форме. Гораздо опаснее досимптомные носители — те, у кого вот-вот появятся первые признаки болезни — поскольку вирус начинает активно размножаться в их носоглотке раньше, чем иммунная система объявляет военное положение.

Мы давно знаем, что пик заразности SARS-CoV-2 приходится на момент проявления симптомов — после этого концентрация вирусных частиц на слизистых носителя постепенно падает. И хотя сам вирус покидает организм сильно позже и еще долго продолжает вылетать наружу с каплями и аэрозолями, супер-возможности для него упущены — больной еще может заразить кого-то из своих близких или соседей, но вызвать вспышку в масштабах страны, города или хотя бы дома он уже едва ли способен. До конца неясно, насколько широко для коронавируса это окно повышенной заразности — но, согласно некоторым эпидемиологическим моделям, оно может быть очень узким — буквально один-два дня.

Риск передать вирусы SARS-CoV-2 (красный график) и гриппа (зеленый график) со дня заражения (слева) и по отношению ко дню появления симптомов (справа)

Из этого же следует, что люди с подавленным иммунитетом должны быть заразнее прочих — если некому сдерживать размножение вируса, то его концентрация быстро перейдет опасную грань. Так, например, произошло с одним из пациентов во время пандемии SARS — из-за острой почечной недостаточности ему нужен был постоянный диализ, что мешало иммунным клеткам работать в полную силу. Этого обстоятельства вместе с износом больничной канализации оказалось достаточно, чтобы вызвать вспышку атипичной пневмонии размером в 329 человек.

Наконец, суперраспространитель должен не просто носить в себе вирус, но и выдыхать его активнее, чем обычные носители. Такое случается при коинфекции — когда на помощь одному патогену приходит другой. Известно, например, что ВИЧ-инфицированные люди, зараженные вдобавок герпесом, выделяют больше частиц ВИЧ — и чаще передают его своим партнерам и детям. Заражение риновирусом заставляет носителей чихать и лучше распространять вокруг себя бактерий (такие чихающие суперраспространители то и дело вызывают внутрибольничные вспышки золотистого стафилококка). А во вспышках атипичной пневмонии, например, подозревали людей с насморком, который обычно не встречается при заражении SARS, но может облегчить доставку вируса к окружающим.

Но иногда не обязательно носить в себе лишних патогенов, достаточно просто давать им быстрый старт в окружающую среду. Даже в повседневной жизни некоторые люди выдыхают больше аэрозольных частиц, чем другие, и мы не до конца понимаем, с чем это связано. У кого-то, возможно, более жидкая слюна, кто-то глубже дышит, а кто-то активнее артикулирует. Причем это не всегда одни и те же люди: те, кто в покое выделяют больше капель, чем остальные, могут при этом выдыхать меньше частиц во время речи — и наоборот. В этом могут быть замешаны даже особенности анатомии рта: например, количество зубов — грубо говоря, полный набор зубов сужает поток воздуха при чихании, отчего капли разлетаются дальше. Или привычка пользоваться небулайзером: такие пациенты тоже внесли свой вклад в эпидемию SARS — аэрозоли влетали в их легкие вместе с лекарством, а вылетали обратно уже отягощенные вирусом.

Получается, что потенциальный суперраспространитель SARS-CoV-2 молод, зубаст и говорлив. Он может выглядеть совершенно здоровым. А может быть тяжело больным — какой-нибудь еще инфекцией или вообще иммунодефицитом.

Но даже будучи собраны в одном человеке, все эти качества могут не сработать. Для настоящего суперраспространения вирусу недостаточно хорошего «коня» — нужно еще стечение обстоятельств. Людное место, социальная профессия, любовь к хоровому пению, уязвимые соседи, плохо проветриваемое помещение. Или, в конце концов, протекающая канализация.

Человек-событие

Как видно из собирательного портрета, стать суперраспространителем коронавируса не так и сложно. Им может стать буквально каждый из нас. Достаточно только быть молодым и здоровым — или же не очень молодым и больным. Предсказать, кому именно выпадет зловещий жребий, мы пока не в силах — слишком много обстоятельств для этого должны сойтись в одной точке. Тот, кто смертельно опасен сегодня, завтра может выйти на улицу и не навредить никому, если его «окно заразности» уже закрылось.

Чтобы передать вирус не одному, двум или пяти, а сразу сотням или тысячам человек, нужно оказаться в нужное время и в нужном месте. А если так, то виноват ли суперраспространитель на самом деле в том, что сотворил? Корректно ли вообще говорить о человеке-суперраспространителе, или стоит переложить вину на обстоятельства, и называть произошедшее «событием суперраспространения»?

Чаще всего ровно так и получается, поскольку у большинства вспышек очень сложно отследить причину. Фиксируя всплеск обращений в больницу, рост числа характерных запросов в поисковиках или накопление вирусных геномов в канализации, специалисты могут лишь заключить постфактум, что где-то произошло «событие суперраспространения» — но его истинный виновник, как правило, остается неизвестным и сам (вероятно, к счастью) не подозревает о том, какова была его роль в бушующей вокруг пандемии.

Стохастический, непредсказуемый характер коронавирусной инфекции усложняет жизнь не только тем, кто может внезапно стать ее суперраспространителем, но и тем, кто пытается ее остановить. Если где-то случается вспышка — значит, власти не смогли предотвратить роковое стечение обстоятельств. А если вспышки не произошло — это не симптом успеха. Обстоятельства могли просто не сложиться в пользу вируса.

Но так, вероятно, будет не всегда. По крайней мере, некоторые эпидемиологи прогнозируют, что роль личности, которая оказалась в неудачное время в неудачном месте, по ходу коронавирусной пандемии будет становиться все меньше. Рано или поздно мы выясним, какие меры контроля работают лучше всего, и привыкнем их соблюдать. Вспышки будут возникать все реже (некоторые исследователи даже жалуются на быстро введенные весенние карантины, которые не дали им собрать достаточно материала по суперраспространителям) — и динамика распространения станет более детерминированной, похожей на старый, добрый, неплохо изученный и понятный грипп. Имена и истории тех, кого обстоятельства вынудили сыграть свою роковую роль в распространении инфекции, останутся лишь в газетах и научных обзорах как поучительный пример. Хорошо бы нам с вами не оказаться в этом списке.

Подписывайтесь на наш Telegram-канал.