L’attività fisica e gli sport ricreativi e agonistici non solo costituiscono una parte importante della nostra cultura e delle nostre attività ricreative, ma prevengono anche molte malattie. L’esercizio fisico è anche un trattamento efficace per almeno 26 malattie principali. Tuttavia, le misure di mitigazione del COVID-19 sono cambiate e spesso hanno ridotto l’attività fisica. Ad esempio, i cittadini canadesi e britannici erano dal 30% al 40% meno attivi fisicamente, con un impatto negativo sulla salute fisica e mentale.
L’esercizio di gruppo al chiuso in stanze piccole e scarsamente ventilate promuove l’infezione da SARS-CoV-2.
La SARS-CoV-2 e altri agenti patogeni presenti nell’aria vengono trasmessi tramite particelle di aerosol con un diametro di poche centinaia di micrometri e goccioline di poche centinaia di micrometri o più grandi. Le goccioline più grandi trasportano agenti patogeni durante le infezioni che si verificano quando due persone si trovano a circa 1,5 m di distanza l’una dall’altra e cadono rapidamente a terra. Al contrario, piccole particelle di aerosol fluttuano nell’aria, possono trasportare agenti patogeni come la SARS-CoV-2 e possono mediare le infezioni trasmesse per via aerea.
Anche il contatto diretto tra persone o attraverso oggetti condivisi può causare infezioni, ma questo è meno probabile. Diversi studi hanno dimostrato che la concentrazione di particelle di aerosol nell’aria espirata varia notevolmente nella popolazione. Ad esempio, circa il 20% delle persone emette più di 156 particelle per litro di aria espirata. Questi individui sono stati chiamati “superemettitori” . Il numero di particelle di aerosol emesse da una persona per unità di tempo varia e aumenta quando quella persona parla, tossisce, canta o è fisicamente attiva.
È stato inoltre dimostrato che il numero di particelle di aerosol emesse è influenzato dallo stato di idratazione delle vie aeree. La disidratazione delle vie aeree può essere causata dall’esercizio fisico e dall’aumento della ventilazione ed entrambi possono portare all’emissione di un maggior numero di particelle di aerosol. Durante l’esercizio, la ventilazione (cioè l’aria inspirata ed espirata da una persona) aumenta da ~5 a 15 litri/min a riposo a più di 100 litri/min in individui non allenati e può raggiungere 200 litri/min in vogatori altamente allenati .
Infine, si dice che le persone lievemente infette da SARS-CoV-2 espirino un numero maggiore di particelle di aerosol rispetto alle persone non infette. Nel loro insieme, ciò suggerisce che le persone infette da SARS-CoV-2 che fanno esercizio “espelleranno” più SARS-CoV-2 in una stanza e che le persone non infette che fanno esercizio inaleranno più particelle di aerosol contaminate da SARS-CoV-2. 2, rispetto al riposo.
L’emissione di particelle di aerosol aumenta esponenzialmente al di sopra dell’intensità di esercizio moderata, risultando in una super-emissione durante l’esercizio massimale
Senso
La trasmissione per via aerea della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) o di altri agenti patogeni probabilmente aumenta durante l’attività fisica indoor , ma mancano dati sull’emissione di particelle di aerosol da parte di un individuo che si esercita. Qui riportiamo che l’emissione di particelle di aerosol aumenta in media di 132 volte da 580 ± 489 particelle/min a riposo a 76.200 ± 48.000 particelle/min durante l’esercizio massimale. L’emissione di particelle di aerosol aumenta moderatamente fino a un’intensità di esercizio di ≈2 W/kg ed esponenzialmente a intensità di esercizio più elevate.
Questi dati non solo spiegano le trasmissioni di SARS-CoV-2 durante l’esercizio di gruppo al chiuso, ma possono anche essere utilizzati per progettare misure di mitigazione più mirate per l’attività fisica al chiuso, come l’educazione fisica a scuola, eventi di ballo durante i matrimoni o lezioni di ginnastica ad alta intensità come Filatura.
Riepilogo
Molti agenti patogeni presenti nell’aria, come la sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), vengono trasmessi all’interno tramite particelle di aerosol. Durante l’esercizio, la ventilazione polmonare può aumentare più di 10 volte e quindi gli atleti espirano un volume maggiore di aria contenente aerosol.
Tuttavia, al momento non sappiamo in che modo l’esercizio fisico influisce sulla concentrazione di particelle di aerosol nell’aria espirata e sull’emissione complessiva di particelle di aerosol. Di conseguenza, abbiamo sviluppato un metodo per misurare in parallelo la concentrazione di particelle di aerosol nell’aria espirata, nella ventilazione polmonare e nell’emissione di particelle di aerosol a riposo e durante uno stress test graduale fino all’esaurimento.
Abbiamo utilizzato questo metodo per valutare otto donne e otto uomini in uno studio descrittivo. Abbiamo riscontrato che la concentrazione di particelle di aerosol nell’aria espirata aumentava significativamente da 56 ± 53 particelle/litro a riposo a 633 ± 422 particelle/litro alla massima intensità.
L’emissione di particelle di aerosol per soggetto è aumentata significativamente di un fattore 132 da 580 ± 489 particelle/min a riposo a una super emissione di 76.200 ± 48.000 particelle/min durante l’esercizio massimale.
Non sono state riscontrate differenze di sesso nell’emissione di particelle di aerosol, ma i soggetti allenati con resistenza hanno emesso significativamente più particelle di aerosol durante l’esercizio massimale rispetto ai soggetti non allenati. Nel complesso, l’emissione di particelle di aerosol è aumentata moderatamente fino a un’intensità di esercizio di circa 2 W/kg e successivamente in modo esponenziale.
Insieme, questi dati potrebbero in parte spiegare gli eventi di superdiffusione , soprattutto durante l’esercizio di gruppo indoor ad alta intensità, e suggeriscono che sono necessarie forti misure di prevenzione delle infezioni , soprattutto durante l’esercizio ad un’intensità superiore a ~ 2 W/kg. Sono necessarie indagini sui fattori che influenzano la generazione di particelle di aerosol, come lo stato di idratazione del tratto respiratorio e dell’intero corpo durante l’esercizio.
Illustrazione schematica dell’apparato sperimentale progettato per misurare la ventilazione, la concentrazione di particelle di aerosol e l’emissione di particelle di aerosol in un ampio intervallo di ventilazione, dal riposo all’esercizio massimale. L’aria ambiente (A) è stata prima filtrata per generare aria quasi priva di particelle di aerosol. Il soggetto ha quindi inalato l’aria pulita (B) filtrata attraverso una maschera facciale in silicone che copriva la bocca e il naso (non mostrata). La maschera in silicone era (C) collegata ad una valvola a due vie in modo che nel deflusso entrasse solo l’aria espirata. Un sacchetto di plastica fungeva da buffer/serbatoio (D). Una pompa deviava circa 5 litri/min di aria espirata attraverso prima (E) un tubo riscaldato per rimuovere la condensa e poi (F) nel contatore di particelle Palas Promo 3000. Questo contatore utilizza un sensore Welas 2300 per il rilevamento delle particelle. . L’aria rimanente veniva rilasciata nell’ambiente attraverso un tubo separato e una valvola unidirezionale (G) in modo che l’aria ambiente non potesse entrare nel sistema. L’esperimento è stato condotto in una camera bianca per ridurre ulteriormente il rischio di contaminazione da particelle di aerosol.
Discussione
Il primo risultato principale di questo studio descrittivo è che l’emissione di particelle di aerosol aumenta in media di 132 volte da 580 ± 489 particelle/min a riposo a una super-emissione di 76.200 ± 48.000 particelle/min durante l’esercizio massimale nelle donne e negli uomini giovani sani. .
Abbiamo anche scoperto che l’emissione di particelle di aerosol aumenta moderatamente fino a un’intensità di esercizio di circa 2 W/kg ed esponenzialmente a intensità di esercizio più elevate.
Questa scoperta può essere utilizzata per progettare migliori strategie di mitigazione per l’esercizio di gruppo indoor. In terzo luogo, l’emissione di particelle di aerosol a riposo è solo moderatamente correlata con l’emissione di particelle di aerosol durante l’esercizio.
Abbiamo scoperto che l’emissione media di particelle di aerosol aumentava di 132 volte dal riposo all’esercizio massimale.
Abbiamo scoperto che gli atleti allenati alla resistenza emettevano l’85% in più di particelle durante l’esercizio massimale rispetto ai soggetti non allenati (P=0,02). Ciò è intuitivo poiché gli individui addestrati alla resistenza ventilano anche più aria contenente aerosol in una stanza durante l’esercizio massimale.
In questo studio, i soggetti allenati con resistenza hanno ventilato in media il 25% in più rispetto ai soggetti non allenati durante l’esercizio massimale, il che non era significativo a causa dell’ampia variazione interindividuale. Questa differenza spiega solo parzialmente la variazione nell’emissione di particelle tra soggetti non addestrati e soggetti addestrati alla resistenza. Gli altri fattori che contribuiscono alla differenza dell’85% nell’emissione di aerosol tra soggetti addestrati e non addestrati non sono noti.
In sintesi , riportiamo che l’emissione di particelle di aerosol è aumentata di un fattore 132 dal riposo all’esercizio massimale senza differenze significative tra donne e uomini, ma tra soggetti non allenati e allenati con resistenza durante l’esercizio massimale. L’emissione di particelle di aerosol aumenta moderatamente fino a un’intensità di esercizio di 2 W/kg ed esponenzialmente a intensità di esercizio più elevate. Queste informazioni dovrebbero essere utilizzate per sviluppare ulteriori misure di mitigazione basate sui dati per l’esercizio di gruppo al chiuso. |
