ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG SỐNG SÓT CỦA CÁC TÁC NHÂN TRUYỀN NHIỄM TRONG KHÔNG KHÍ

 1. TỔNG QUAN

Việc lây nhiễm thành công qua đường không khí phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm cả sự tồn tại của mầm bệnh trong không khí trong môi trường khi nó di chuyển giữa các vật chủ nhạy cảm. Bài viết này tóm tắt các yếu tố môi trường khác nhau ( đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm tương đối ) có thể ảnh hưởng đến khả năng tồn tại trong không khí của virus, vi khuẩn và nấm mốc, nhằm mục đích nêu bật các khía cạnh cụ thể của việc tăng cường khả năng kiểm soát lây nhiễm qua không khí đối với bệnh truyền nhiễm và lây truyền trong bệnh viện.

2. GIỚI THIỆU CHUNG  

Trong thời gian qua đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ mặt trời,.. đến sự tồn tại của các sinh vật truyền nhiềm trong không khí (virus, vi khuẩn, nấm). Tuy nhiên kết quả của các nghiên cứu này thường khác nhau mặc dù trên cùng một sinh vật là do có nhiều phương pháp luận khác nhau.

Các giai đoạn khác nhau của quá trình lây nhiễm thành công trong không khí đều phụ thuộc vào việc tạo ra tác nhân lây nhiễm từ một nguồn hoặc trường hợp chỉ định và sự xuất hiện của đủ số lượng sinh vật sống để gây nhiễm trùng (và có thể cả bệnh) ở vật chủ thứ cấp. Tiếp xúc với môi trường là mối nguy hiểm chung đối với tất cả các sinh vật như vậy (dù là vi rút, vi khuẩn hay nấm) trong quá trình di chuyển giữa các vật chủ. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm (cả tương đối và tuyệt đối), tiếp xúc với ánh sáng mặt trời (tia cực tím) và thậm chí cả các chất ô nhiễm trong khí quyển đều có thể tác động để làm bất hoạt các sinh vật truyền nhiễm trôi nổi tự do trong không khí. Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến các sinh vật truyền nhiễm khác nhau theo những cách và mức độ khác nhau, và đôi khi rất khó để đưa ra những khái quát hóa, đặc biệt vì các phương pháp thí nghiệm khác nhau đã được sử dụng trong nghiên cứu của họ.

Hiện nay đã có nhiều khuyến nghị về nhiệt độ và độ ẩm tương đối (RH) cho bệnh viện, điều này có thể làm giảm khả năng sống sót trong không khí và do đó làm giảm sự lây truyền virus, cảm cúm.

Mặc dù những khuyến nghị này chủ yếu nhằm mục đích thoải mái về nhiệt, thay vì nhằm mục đích kiểm soát lây nhiễm, nhưng những khuyến khị tương tự đã nhằm tăng cường kiểm soát lấy nhiễm trong không khí đối với các tác nhân lây nhiễm cụ thể. Ngoài ra nếu có thể áp dụng các hệ thống, biện pháp thông gió hiệu quả thì có thể kiểm soát chặt chẽ hơn việc lây nhiễm của các sinh vật truyền nhiễm trong không khí. 

Đánh giá này sẽ tóm tắt những phát hiện chính của các thí nghiệm này và rút ra một số khái quát về dữ liệu có thể hữu ích trong việc hạn chế sự lây lan của các bệnh nhiễm trùng qua không khí như vậy trong bệnh viện và các cơ sở chăm sóc sức khỏe khác.

3. VIRUS 

Virus trong nhà, trong không khí có thể lây truyền giữa những người nhạy cảm, gây ra dịch bệnh, nhưng chúng cũng có thể có nhiều tác động gián tiếp hơn, ví dụ như gây ra bệnh qua trung gian miễn dịch, chẳng hạn như hen suyễn. Nhiều yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến sự sống sót của vi rút, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm và loại vi rút (bao bọc lipid và không lipid), sự hiện diện của vật chất hữu cơ xung quanh (ví dụ như nước bọt và chất nhầy),  ánh sáng mặt trời (tia cực tím) hoặc hóa chất chống vi rút. Mặc dù có nhiều nghiên cứu điều tra các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự tồn tại của vi rút trong không khí, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là nhiều thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đã sử dụng nhiều phương tiện nhân tạo khác nhau để tạo ra khí dung vi rút mà có thể không thể so sánh được hoặc không nhất thiết phải thể hiện được tình hình thực tế giữa người với người.

3.1 Sự sống sót của Virus trong không khí và nhiệt độ

Nhiệt độ (T) là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự sống sót của virus, vì nó có thể ảnh hưởng đến trạng thái của protein virus (bao gồm cả enzyme) và bộ gen của virus (RNA hoặc DNA). Nói chung, khi nhiệt độ tăng, khả năng sống sót của virus giảm. Duy trì nhiệt độ trên 60°C trong hơn 60 phút nói chung là đủ để vô hiệu hóa hầu hết các loại virus, mặc dù điều này có thể phụ thuộc rất nhiều vào sự hiện diện của bất kỳ vật chất hữu cơ nào xung quanh (ví dụ: máu, phân, chất nhầy, nước bọt, v.v.), những chất này sẽ có xu hướng để cách ly virus khỏi những thay đổi khắc nghiệt của môi trường.

3.2 Sự sống sót của Virus trong không khí và độ ẩm tương đối 

Sự sống sót của virus và các tác nhân lây nhiễm khác phụ thuộc một phần vào mức độ RH, và việc giảm khả năng sống sót của virus có thể ngăn ngừa sự lây truyền trực tiếp các bệnh nhiễm trùng do virus, cũng như gây ra các bệnh qua trung gian miễn dịch như hen suyễn. RH (tính bằng phần trăm) mô tả lượng hơi nước được giữ trong không khí ở nhiệt độ cụ thể tại bất kỳ thời điểm nào, so với lượng hơi nước tối đa mà không khí ở nhiệt độ đó có thể giữ được. Ở nhiệt độ cao hơn, không khí có thể chứa nhiều hơi nước hơn và mối quan hệ gần như theo cấp số nhân- không khí ở nhiệt độ cao có thể chứa nhiều hơi nước hơn không khí ở nhiệt độ thấp hơn. 

Nói chung, virus có vỏ lipid sẽ có xu hướng tồn tại lâu hơn ở độ ẩm thấp hơn (20–30%). Điều này áp dụng cho hầu hết các loại vi-rút đường hô hấp có màng lipid bao bọc, bao gồm cúm, vi-rút Corona (bao gồm cả vi-rút Corona liên quan đến hội chứng hô hấp cấp tính nặng), vi-rút hợp bào hô hấp, vi-rút cận cúm, cũng như nhiễm trùng phát ban do sốt do sởi, rubella, vi-rút varicella zoster ( gây bệnh thủy đậu) 

 Ngược lại, virus có vỏ bọc không lipid có xu hướng tồn tại lâu hơn ở RH cao hơn (70–90%). CHúng bao gồm các adenovirus đường hô hấp và rhovirus 

4. VI KHUẨN 

Nhiều nghiên cứu cũng đã được thực hiện về sự sống sót của vi khuẩn trong không khí. Tuy nhiên, kết quả của họ khó diễn giải hơn so với các nghiên cứu tương tự về virus. Giống như virus, vi khuẩn cũng có nhiều loại vỏ ngoài khác nhau (Gram dương bao quanh bởi lớp vỏ ngoài peptidoglycan và Gram âm được bao bọc bởi lớp vỏ ngoài lipopolysaccharide), nhưng ngoài ra, một số vi khuẩn (loài kỵ khí) rất nhạy cảm và không thể phát triển trong sự hiện diện của oxy. Khi lớn hơn, vi khuẩn nhạy cảm hơn với các phương pháp tạo khí dung, thu thập và nuôi cấy, và những yếu tố này phải được tính đến khi đánh giá khả năng tồn tại của vi khuẩn trong không khí trước các điều kiện môi trường khác nhau 

Chấp nhận tất cả những thay đổi liên quan đến các phương pháp khí dung, thu thập và nuôi cấy, các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nhiệt độ trên khoảng 24°C dường như làm giảm khả năng sống sót của vi khuẩn trong không khí nói chung. Điều này đã được tìm thấy ở các vi khuẩn Gram âm, Gram dương và nội bào.

Tác động của RH phức tạp hơn, với các điều kiện thí nghiệm lại có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả thí nghiệm. Các nghiên cứu về vi khuẩn gram âm trong không khí như Serratia marcescens, Escherichia colim Salmonella pollorum, Salmonella derby, Pseudomonas aeruginosa và Proteus Vulgaris đã cho thấy tỷ lệ tử vong tăng ở mức trung bình (khoảng 50-70%) đến cao (khoảng 70-90%) Đối với một số vi khuẩn Gram dương trong không khí, Staphylococcus albusm Streptococcus haemolyticus, Bacillus subtilis và Streptococcus pneumoniae (loại 1) , tỷ lệ tử vong của chúng cũng cao nhất ở mức độ RH trung bình 

Rõ ràng là tình hình tồn tại của vi khuẩn trong không khí phức tạp hơn nhiều so với vi rút. Ngay cả vi khuẩn trong cùng một phân loại cấu trúc (ví dụ: Gram âm) cũng có thể khác nhau về cách chúng phản ứng với nhiệt độ và RH. Có lẽ còn hơn thế nữa so với các nghiên cứu về khả năng sống sót trong không khí của virus, sự biến đổi cấu trúc của vi khuẩn có khả năng tồn tại trong không khí có thể ngăn cản việc đưa ra những khái quát hóa hữu ích và từng vi khuẩn có thể cần được xem xét riêng biệt khi điều tra khả năng sống sót trong không khí của chúng.

5. VIRUS VÀ VI KHUẨN TRONG KHÔNG KHÍ, KHẢ NĂNG SỐT SÓT VÀ CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG KHÁC

Tia cực tím có hại cho cả virus và vi khuẩn. Hai nghiên cứu với  S. marcescens cho thấy khả năng sống sót tăng lên khi có tia UV ở mức RH cao hơn. Điều này được cho là do tác dụng bảo vệ của kích thước hạt lớn hơn, vì sự bay hơi sẽ ít hơn ở các mức RH cao hơn này, do đó cho thấy tác dụng bảo vệ của lớp nước dày hơn chống lại bức xạ UV.

Đối với vi khuẩn, tác động của carbon monoxide (CO, mô phỏng môi trường đô thị bị ô nhiễm) cũng đã được nghiên cứu. Sử dụng S. marcescens khí dung , người ta nhận thấy rằng sự hiện diện của CO làm tăng tỷ lệ tử vong ở RH thấp (dưới 25%), nhưng bảo vệ vi khuẩn ở RH cao (khoảng 90%). Cơ chế đằng sau những tác động trái ngược nhau, phụ thuộc vào RH này được đề xuất là sự tách CO của cơ chế tử vong tiêu thụ năng lượng ở RH cao và cơ chế duy trì tiêu thụ năng lượng tương phản ở RH thấp.

6. NẤM

Các nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện để mô tả mức độ của nấm trong không khí trong nhà và ngoài trời cũng như bào tử của chúng. Có lẽ hơn cả vi-rút hoặc vi khuẩn, nấm trong không khí và bào tử của chúng có khả năng bị thổi vào tòa nhà sử dụng hệ thống thông gió tự nhiên và một số loài nấm nhất định, ví dụ như các loài Aspergillus (Aspergillus Flavus và Espergillus Fumigatas), đều được biết đến rộng rãi, có khả năng gây chết người. đe dọa các chất gây ô nhiễm trong không khí khi chúng bị thổi qua cửa sổ của các phòng bệnh có bệnh nhân suy giảm miễn dịch 

Ngược lại với virus và vi khuẩn, có tương đối ít nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra cụ thể tác động của việc thay đổi T và RH đối với nấm trong không khí và bào tử của chúng. Hầu hết các dữ liệu liên quan đến T và RH với mức độ nấm trong không khí được thu thập ở môi trường trong nhà hoặc ngoài trời, nơi những sinh vật này được tìm thấy tự nhiên, thay vì trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, kết quả của những nghiên cứu như vậy chắc chắn cho thấy sự thay đổi theo mùa của nồng độ nấm và bào tử trong không khí do sự thay đổi theo mùa của các yếu tố môi trường, ví dụ như nhiệt độ, RH, lượng mưa (lượng mưa) và tốc độ gió. Nói chung, nấm và bào tử của chúng có khả năng phục hồi tốt hơn vi rút và vi khuẩn, có thể chịu được áp lực lớn hơn do mất nước và bù nước cũng như bức xạ tia cực tím 

Từ quan điểm kiểm soát nhiễm trùng, người ta đã biết rõ rằng có lẽ nguồn nấm và bào tử của chúng phổ biến nhất ở đô thị là từ các công trình xây dựng gần đó, gây ra rủi ro hàng ngày cho những bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch. Các công viên và vườn gần đó cũng có thể là nguồn lây nhiễm nấm tiềm ẩn ở những bệnh nhân như vậy. Với khả năng chống chịu tự nhiên của chúng với các điều kiện khắc nghiệt của môi trường, việc kiểm soát nhiễm trùng nấm và bào tử của chúng trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe có lẽ nên tập trung nhiều hơn vào các biện pháp rào cản vật lý để giảm sự xâm nhập của chúng, chẳng hạn như lắp đặt các cửa sổ kín vĩnh viễn (tức là bệnh nhân không thể mở được) trong phòng của bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch hoặc loại bỏ họ bằng cách lưu thông không khí trong nhà bệnh viện thông qua bộ lọc HEPA ở khu vực lân cận những bệnh nhân đó.

7. KẾT LUẬN 

Với những điều trên, cuối cùng, liệu có thể đưa ra những khuyến nghị tương tự như những gì được trình bày phía trên, đối với các mức nhiệt độ và RH khác nhau để tăng cường kiểm soát khí dung/nhiễm trùng trong không khí ở các khu vực bệnh viện khác nhau? Có thể, nhưng những khuyến nghị như vậy sẽ cần phải tính đến sự thoải mái của bệnh nhân và nhân viên, đây là một yếu tố bổ sung chưa được xem xét trong bất kỳ thí nghiệm nào về khả năng sống sót của mầm bệnh. Do đó, ví dụ, mặc dù nhiệt độ cao (hơn 30°C) ở RH tương đối cao (lớn hơn 50%) có thể làm giảm khả năng sống sót của vi-rút cúm trong không khí, nhưng khả năng chịu đựng của những người cùng tồn tại trong điều kiện như vậy cũng cần phải được xem xét.

Ngoài ra, do các tác nhân lây nhiễm trong không khí khác nhau (như vi rút, vi khuẩn và nấm) sẽ có các điều kiện khác nhau để chúng có thể bị ức chế một cách tối ưu, nên cần phải quyết định xem mầm bệnh trong không khí nào có nguy cơ cao nhất đối với bệnh nhân và nhân viên. Việc ưu tiên như vậy sẽ được yêu cầu khi đưa ra các khuyến nghị cụ thể về môi trường cho các cơ sở chăm sóc sức khỏe.