En forurenset orkan kategori 3

Smittsomme og farlige luftveissykdommer kan på få døgn spre seg fra smittekilden til hele verden. Heldigvis vet forskerne stadig mer om hvordan dette skjer, både lokalt og globalt.

Rikholdig nys: En trøst er at mikroorganismene som avgis er mindre enn vist og diskret skjult i væskedråper. Foto: Shutterstock/NTB
Livsstil

Denne artikkelen ble først publisert i Kapital nr. 17/19.

Å dømme etter dekningen i mediene, skulle man tro at klimaet er den eneste utfordring menneskeheten har. Men så “vel” er det ikke. Den 19. september kom GPMB (Global Preparedness Monitoring Board) med en rapport som fortjener oppmerksomhet: “A World at Risk”. Der tar de spesielt for seg faren for en verdensomspennende pandemi – en farlig infeksjonssykdom som sprer seg over store områder, lik influensasykdommen “spanskesyken”, som i 1918–20 kostet minst 40 millioner mennesker livet.

GPMB sier at en tilsvarende farlig luftveissykdom i dag, med mer enn fire ganger så høyt folketall som i 1918, vil koste 50–80 millioner menneskeliv og medføre direkte kostnader og produksjonstap på ca. 5 prosent av verdens BNP, tilsvarende 3.000 milliarder dollar. Og det verste: GPMB påviser at pandemier med “nye” sykdommer har kommet hyppigere og hyppigere de siste 20 årene (SARS, Ebola, fugleinfluensa, svineinfluensa), og de sier at spørsmålet ikke er om det kommer en ny pandemi av spanskesykeformat, men når.

Gro Harlem Brundtland er co-styreleder

GPMB er ikke et hvilket som helst dommedagsprofetisk organ, men en organisasjon som ble opprettet av WHO (World Health Organization) og Verdensbanken (World Bank Group) i 2018 som en videreføring av FNs “Global Health Crises Task Force and Panel”.

Styret i GPMB ledes i fellesskap av vår egen Gro Harlem Brundtland og Elhadj As Sy, generalsekretær i føderasjonen av Røde Kors og Røde Halvmåne. De fremhever den presserende nødvendigheten av lokal og global satsing for å gjennomføre nødvendige tiltak av både forebyggende, kriseforberedende og krisehåndterende karakter.

Nysedråpenes baner: Her et øyeblikksbilde av dråpeskyene kombinert med banene til de største dråpene. Det er 70 cm fra munnen til høyre kant. Foto: Lydia Bourouiba 2016 og 2019

Den globale nettverksspredningen

En av underrapportene til “A World at Risk” tar for seg forskningsstatus: “Advancing epidemics R&D to keep up with a changing World.” Der omtales først og fremst behovet for internasjonal koordinering av forskningsaktivitetene og nødvendigheten av raskere utviklings- og godkjennelsesprosedyrer for vaksiner/medisiner.

Men den helt grunnleggende forskningen på pandemi, nemlig hvordan smittespredningen helt konkret foregår, ligger tydeligvis utenfor rammen for det “A World at Risk” med underrapporter skal ta for seg. Så det vil vi med en ikke-fagmanns freidige sinn naturligvis forsøke å bøte på her.

Så hvordan kan egentlig smitte spre seg til hele verden på få døgn slik “A World at Risk” hevder?

Svaret er to-delt: En smittebærer kan for det første komme til selv den fjerneste avkrok på Jorden innenfor 36 timer, og for det andre forkorter det matematiske nettverksbegrepet “Small World”-effekten den tiden det tar før “alle” har vært i kontakt med hverandre.

Dette siste fenomenet behandlet vi nærmere i Kapital nr. 21/2018, og et aspekt ved det er at hvis så lite som én prosent av forbindelsene i et nettverk ikke går til nærmeste nabo, men på “tilfeldig” vis til et fjernere kontaktpunkt, vil hele klodens befolkning være forbundet med hverandre via “Small World”-effekten med under seks trinn. Da kan smitten spre seg rasende fort.

Et eklatant eksempel på “Small World”-effekten fikk vi for øvrig i 2003 da 65 millioner innbyggere på østkysten av USA og Canada mistet strømmen i inntil tre døgn etter at en enkelt transformator i Cleveland falt ut.

Den lokale orkanspredningen

Våre lesere vil være vel kjent med at influensa og andre smittsomme luftveissykdommer smitter først og fremst ved at den syke nyser ut infiserte “små dråper som kan smitte personer i umiddelbar nærhet”, som det står i Store medisinske leksikon. “Umiddelbar nærhet” definerer de til 1–2 meter. Som vi skal se, er et nys dessverre vesentlig mer vidtrekkende enn det.

Nyseanalytikeren: Professor Lydia Bourouiba/MIT. Hun oppdaget nysepartiklenes kontraintuitive oppførsel. Foto: MIT

Tidens kanskje mest fremtredende forsker på smittespredning fra luftveissykdommer er professor Lydia Bourouiba ved MIT. Ved hjelp av en kombinasjon av meget avanserte matematisk-fysiske beregningsmodeller og ultrahurtig fototeknikk har hun og forskningsteamene hennes avslørt hvordan host og nys sprer infiserte dråper.

Bourouiba har undersøkt både hosting og nysing. Vi velger her å se på nysingen, ettersom dråpeskyen fra et nys er vesentlig mer intens enn et host.

Fotosekvensen på figuren på neste side viser et nys fotografert med høyhastighetskamera. Første bilde er tatt 0,008 sekunder etter at nyset startet, mens det siste er tatt etter 0,13 sekunder.

Hastigheten på nyset de første 40 cm er ca. 50 m/s eller 180 km/t. Det tilsvarer orkan av kategori 3. Da knekker trær, tak skades, og det er vanskelig å gå mot vinden. Så det gjelder å holde avstand til smittekilden! Heldigvis synker hastigheten på nyseskyen fort på grunn av luftmotstanden. Allikevel tar det som man ser bare 0,13 sekunder før nyset har nådd 70–80 cm av gårde (D). NB: Nys kan ha mindre intensitet enn dette, men …

Matematikken fant ny spredningsvei

Ut av munn og nese inneholder orkanen dråper med diameter fra 0,002 til 1 mm, med hovedmengden mellom 0,01 og 0,03 mm. Dråpeskyen oppfører seg turbulent, og den roterer. Observasjonene viser at de største dråpene faller ned innenfor en meter eller to på grunn av tyngdekraften. Men mange store dråper splittes opp i mindre, og disse og andre opprinnelig små dråper vil greit spre seg 5–8 meter fremover.

Bourouiba er en fremragende matematiker, og sammen med sine kolleger foretok hun beregninger av dråpenes bevegelsesmønster. De tydet forbausende nok på at mindre dråper i bestemte områder av nyset etter hvert ville få en oppadgående komponent.

Dette er jo helt kontraintuitivt ettersom tyngdekraften virker nedover, men forsøk som teamet gjorde viste at det stemte. Små lette dråper ville kunne stige 4–5 meter til værs, og dermed kunne trekkes inn i ventilasjonsanlegg. Bourouiba sier at de aldri ville tenkt på å fotografere områder vesentlig over nyserens hode om ikke matematikken hadde “tvunget” dem til det.

Temperatur og fuktighet betyr noe!

Kan så disse ørsmå dråpene inneholde virus eller bakterier? Ja. Og det gjør de. Ventilasjonsanlegg kan dermed virke som smittespredere, dersom de ikke har helt usedvanlig gode filtre.

Hva er det viktigste; smitten fra de store dråpene med mange patogener som menneskene rundt den syke raskt kan komme i direkte kontakt med, eller de svevende smådråpene med færre patogener?

Dette ligger utenfor Bourouibas forskningsfelt, og så vidt denne skribent har kunnet lese seg til, er meningene blant forskerne delte på dette punkt. Men man kan vel tenke seg at det er omtrent uavgjort, ettersom man vel garderer seg bedre mot de store dråpene fra en nær smittekilde enn mot de små dråpene som man indirekte kan bli utsatt for.

Bourouiba oppdaget for øvrig enda en interessant sak: Dråpestørrelsen, spredningseffektene og dermed smittepotensialet varierer med temperatur og luftfuktighet. Det er jo noe vi godtfolk lærte av våre bestemødre (det heter jo også “forkjølelse”), men som vitenskapen gjerne har benektet. Hvordan denne sammenhengen faktisk er, er imidlertid gjenstand for fremtidige forskningsprosjekter.

Konklusjon? Ta influensavaksine!↔