For at et patogen skal gjøre oss syke, må det overvinne mye. Først må den inn i kroppen og omgå naturlige barrierer som hud, slim, flimmerhår og magesyre. Da må den reprodusere seg; noen bakterier og parasitter kan gjøre dette praktisk talt hvor som helst i kroppen, mens virus og noen andre patogener bare kan gjøre det fra en celle. Og hele tiden må den parere angrep fra kroppens immunsystem.

Så mens vi hele tiden oversvømmes av mikrober, er antallet mikrober som kommer inn i kroppen vår vanligvis for lavt til å komme forbi forsvaret vårt. (En liten nok dose kan til og med tjene til å minne immunsystemet vårt om et patogens eksistens, og øke antistoffresponsen vår for å holde oss beskyttet mot det.)

Når nok patogener klarer å bryte forsvaret vårt og begynner å replikere, blir vi syke. Ofte er dette bare et tallspill. Jo flere inntrengere du kjemper mot, jo mer sannsynlig er det at du føler deg syk.

Hvor mange mikrober må inn i kroppen før vi begynner å bli syke?

Dette varierer etter patogen og er kjent som en mikrobes "smittsomme dose." Vanligvis skal det ganske mange til, men noen mikrober krever et utrolig lite antall organismer for å starte en infeksjon. Ta for eksempel norovirus, magesyken som er beryktet for å spre seg når folk er i nærkontakt og berører de samme overflatene, som f. cruiseskip. Dens smittsomme dose kan være så liten som 18 individuelle virus, noe som gjør det utrolig enkelt å overføre. Det er også veldig hardfør selv utenfor kroppen, så en infisert person som siver ut viruset kan legge igjen en stor mengde av det - nok til å enkelt infisere andre, selv flere dager senere.

Hva med konseptet "viral belastning"? Er det relatert?

De er lignende ideer, men mens smittsom dose refererer til hvor mange organismer som vil føre til en infeksjon, er viral belastning en aktiv måling av infeksjon: antall organismer som replikerer i verten. Terminologien ble først introdusert for allmennheten som en del av vår forståelse av HIV/AIDS, og den økte i bruk etter starten av Covid-pandemien.

Hvordan finner forskerne ut en mikrobes smittsomme dose?

Det er fortsatt en unøyaktig vitenskap. Gullstandardstudien, kalt en menneskelig utfordringsstudie, innebærer bevisst å gi folk en dose av patogenet. Dessverre er denne tilnærmingen etisk vanskelig siden det (åpenbart) medfører en risiko for alvorlig sykdom og potensielle langsiktige komplikasjoner.

Så i stedet utsetter forskere marsvin, rotter, mus eller ildere, avhengig av patogenet. Men det kan være vanskelig å direkte ekstrapolere dyredosering til den menneskelige ekvivalenten.

I tillegg har smitteveien betydning. Noe som kommer rett inn i blodstrømmen din vil sannsynligvis kreve langt færre mikrober for å ta tak enn en som kommer inn gjennom munnen eller lungene, for eksempel, siden blodstrømmen lar patogenet omgå mange vertsforsvar. Dette er grunnen til at for eksempel risiko for HIV-infeksjon er mye høyere når det kommer fra en blodoverføring eller nålestikk kontra en seksuell rute.

En tredje måte å prøve å finne ut av smittsom dose er å bruke observasjonsstudier, der forskere trekker tallet fra å se hvor lang tid det tar før en eksponert person (spesielt i familier eller andre nærkontaktmiljøer) blir syk. Som du kanskje mistenker, er dette ofte rotete og unøyaktig sammenlignet med de to foregående metodene.

Hvorfor er infeksjonsdosene av noen patogener høyere eller lavere enn andres?

Vi er ikke sikre. Det kan være på grunn av hvordan en inntrenger opererer. Forskere har foreslått at patogener som krevde direkte kontakt med vertsceller hadde en tendens til å være mer effektive, så deres smittsomme doser var ganske lave. Men hvis bakterier angriper vertsceller indirekte (som ved å skille ut proteiner som fortsetter å skade vertsceller), så er en større dose bakterier nødvendig for å infisere verten, siden vertsmodifiserende sekresjoner kan fortynnes av tid og rom. Denne ideen ble støttet i en 2012 studie som også så på virus, sopp og parasitter. Men vi trenger fortsatt ytterligere bekreftelse for et bredere utvalg av mikrober.

Hva vet vi om den smittsomme dosen for viruset som forårsaker Covid?

Vi har lært mye i løpet av de nesten fire årene siden det først dukket opp, men mye av det kommer fra dyremodeller av infeksjon og menneskelige observasjonsstudier. De fleste dyremodeller krever en høy dose av viruset - 10,000 1 til XNUMX million "plakkdannende enheter" (PFU), der hver enhet er nok til å infisere en celle i vevskultur og drepe den. Observasjonsstudier på mennesker tyder imidlertid på at den smittsomme dosen kan være rundt 100 til 400 PFU i gjennomsnitt, men igjen gir denne metoden bare en veldig grov retningslinje.

Disse studiene tyder på at en av grunnene til at viruset er så lett overføres, er fordi det har en relativt lav smittsom dose, ligner på andre luftveisvirus slik som RSV og "forkjølelse" koronavirus (og lavere enn den smittsomme dosen av de fleste stammer av influensavirus).

Og når vi sammenligner den smittsomme dosen med mengden virus som pustes ut av et infisert individ, er det ikke overraskende at viruset sprer seg så raskt. EN nylig fortrykk viser at infiserte pasienter kan puste ut opptil 800 virale RNA-kopier per minutt i omtrent åtte dager etter at symptomene begynte. Selv om vi ikke direkte kan oversette RNA-kopier til mengden levende viruspartikler, hvis til og med halvparten av disse RNA-kopiene er fra et for øyeblikket smittsomt virus, er det teoretisk mulig å få en dose stor nok til å starte en infeksjon på bare et minutt nærkontakt.

Øker vaksiner infeksjonsdosen?

Når noen møter et patogen for andre gang (enten på grunn av tidligere sykdom eller vaksinasjon), trer flere vertsforsvar i gang. Antistoffer generert fra vaksinasjon eller tidligere infeksjon vil binde seg til den invaderende mikroben. Disse vil forstyrre dens evne til å feste seg til en vertscelle, eller skille ut mikroben for inntak av celler kalt nøytrofiler. Og hvis et virus klarer å invadere en vertscelle, vil det bli målrettet for ødeleggelse av minne T-celler.

På grunn av denne raske responsen overlever færre av de invaderende mikrobene sammenlignet med et naivt individ som møter patogenet for første gang, noe som effektivt øker den smittsomme dosen.

Hvordan kan denne kunnskapen hjelpe oss å unngå sykdommer?

Eksponering er en funksjon av patogenkonsentrasjon og kontakttid, så hvis du kan redusere noen av disse, kan du bedre unngå smittsomme sykdommer.

Dette er grunnen til at eksperter fra starten av Covid-pandemien har anbefalt en "Sveitsisk ost" modell lagdelt beskyttelse, der sosial distansering fra andre individer spiller en nøkkelrolle. Jo lenger du er fra en smittsom person, jo færre av viruspartiklene vil du bli utsatt for. Legge til en maske, spesielt en åndedrettsvern av høy kvalitet som en N95 med en tettsittende passform, vil ytterligere redusere antallet virus du kan inhalere. Ventilasjon fortynner også antallet viruspartikler i luften, og derfor reduseres risikoen for infeksjon ved å være ute eller bruke et luftfilter innendørs.

Vaksinasjon er en annen måte å redusere risikoen for Covid-infeksjon. Selv om vaksinene er ufullkomne, reduserer vaksinasjon fortsatt risikoen for å bli smittet i utgangspunktet, ved å øke den infeksjonsdosen som er nødvendig for å starte en infeksjon. Det reduserer også sjansene for utvikler alvorlig sykdom hvis du er smittet. Flere studier tyder også på at vaksinerte personer er det mindre sannsynlighet for å kaste så mange viruspartikler og den vaksinasjonen reduserer virusbelastningen.

Maskering, økt ventilasjon og avstand reduserer antallet mikrober du blir utsatt for. Vaksinasjon øker infeksjonsdosen. Dette er grunnpilarene for beskyttelse mot infeksjon fra stort sett alle patogener. Overføringsdynamikk er kompleks, men inngrepene vi kan ta for å beskytte oss selv er relativt enkle.