Mỗi khi những đợt gió mùa đông bắc tràn về kèm theo nhiệt độ giảm sâu, các phòng khám hô hấp lại ghi nhận lượng người mắc cúm gia tăng đột biến. Nhiều người thường tự hỏi liệu có phải cái lạnh làm cơ thể suy yếu, hay chính mầm bệnh trở nên nguy hiểm hơn khi gặp thời tiết giá rét. Thực tế khoa học cho thấy, sự kết hợp giữa nhiệt độ thấp và độ ẩm không khí giảm mạnh đã tạo điều kiện lý tưởng cho virus cúm duy trì sự sống bền vững và phát tán mạnh mẽ ra môi trường xung quanh.

Thời tiết rét đậm và nghịch lý gia tăng ca bệnh cúm

Tại các khu vực có khí hậu ôn đới, dịch cúm mùa thường xuyên bùng phát theo chu kỳ rất rõ rệt vào mùa đông [1]. Ở bán cầu bắc, mùa cúm thường kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, trong khi ở bán cầu nam, dịch bệnh lại xảy ra chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 9 [1]. Mối liên hệ mật thiết giữa thời tiết lạnh giá và sự lây lan của bệnh cúm đã được ghi nhận từ lâu, nhưng cơ chế đằng sau hiện tượng này luôn là đề tài nghiên cứu quan trọng trong dịch tễ học [1].

Không chỉ riêng cúm mùa thông thường, virus hợp bào hô hấp (RSV) cũng có cấu trúc tương tự và khả năng tồn tại trong môi trường tương đương, nhưng con đường lây truyền có những điểm khác biệt [2]. Trong khi RSV lây truyền chủ yếu qua tiếp xúc trực tiếp và gián tiếp, virus cúm còn có khả năng lây truyền rất hiệu quả qua các hạt khí dung lơ lửng trong không khí [2]. Điều kiện lạnh và khô của mùa đông ôn đới thúc đẩy sự lây truyền của cả hai loại virus bằng cách tăng thời gian sống của virus cúm trong khí dung, đồng thời tăng khả năng sống sót của cả virus cúm và RSV trên các bề mặt [2].

Cơ chế giọt bắn: Nồng độ muối và sự ổn định của hạt virus

Để hiểu vì sao không khí lạnh khô giúp virus tồn tại dai dẳng, các nhà khoa học đã phân tích sự thay đổi lý hóa xảy ra bên trong các giọt dịch hô hấp bắn ra môi trường [3]. Khi một người bệnh ho hoặc hắt hơi, dịch tiết hô hấp chứa mầm bệnh sẽ phân tán thành vô số hạt nhỏ [4]. Kích thước của các hạt này rất đa dạng, từ các giọt bắn lớn cho đến các hạt khí dung siêu nhỏ có thể bay lơ lửng nhiều giờ liền [5].

Một giả thuyết khoa học quan trọng đã giải thích cơ chế tác động của độ ẩm tương đối lên khả năng tồn tại của virus thông qua nồng độ muối bên trong giọt dịch hô hấp [3]. Ở mức độ ẩm tương đối cao, các giọt bắn duy trì được nồng độ muối sinh lý bình thường nên virus tương đối ổn định [3]. Ngược lại, ở mức độ ẩm trung bình khoảng 50%, nước trong giọt bắn bốc hơi nhanh chóng khiến nồng độ muối tăng vọt, dẫn đến việc bất hoạt mầm bệnh [3].

Tuy nhiên, khi độ ẩm tương đối xuống mức rất thấp (dưới 50%), muối bên trong giọt bắn sẽ nhanh chóng kết tinh và tách ra khỏi dung dịch [3]. Quá trình kết tinh này giữ cho nồng độ muối hòa tan ở mức thấp, từ đó bảo tồn nguyên vẹn cấu trúc và mang lại tính ổn định cao cho hạt virus [3]. Chính hiện tượng lý hóa đặc biệt này giúp hạt virus cúm duy trì được khả năng lây nhiễm rất lâu trong môi trường không khí hanh khô của mùa đông [3].

Bên cạnh đó, các hạt khí dung chứa virus trong khí quyển còn có thể tương tác với các hạt bụi lơ lửng [4]. Virus cúm A/H5N1 có dạng hình cầu với đường kính khoảng 80 đến 120 nanomet [4]. Các hạt virus này có thể hấp phụ lên bề mặt hoặc chui vào các lỗ xốp của các hạt bụi mịn phát sinh từ quá trình đốt than, tạo ra môi trường lưu giữ mầm bệnh lơ lửng trong không gian sống [4].

Bằng chứng thực nghiệm: Lạnh 5 độ C làm tăng thời gian đào thải mầm bệnh

Nhiều nghiên cứu thực nghiệm đã làm sáng tỏ mối quan hệ giữa nhiệt độ, độ ẩm và sự phát tán của virus cúm [1]. Trong một công trình công bố năm 2007 sử dụng mô hình chuột lang, các nhà khoa học đã tiến hành 20 thí nghiệm ở các mức độ ẩm tương đối từ 20% đến 80% và các mức nhiệt độ 5 độ C, 20 độ C hoặc 30 độ C [1]. Kết quả chỉ ra rằng cả điều kiện lạnh và khô đều tạo thuận lợi tối đa cho sự lây truyền qua đường khí dung [1].

Đặc biệt, ở nhiệt độ 5 độ C, những cá thể chuột lang nhiễm bệnh có thời gian đào thải virus ở mức đỉnh kéo dài hơn khoảng 40 giờ so với những cá thể sống ở nhiệt độ 20 độ C [1]. Sự gia tăng và kéo dài thời gian phát tán mầm bệnh này được xem là nguyên nhân chính thúc đẩy sự lây lan mạnh mẽ trong điều kiện giá rét [1]. Mối liên hệ giữa lây truyền khí dung và độ ẩm tương đối ở 20 độ C tương đồng với độ ổn định của các hạt virus được báo cáo trước đó, chứng minh rằng tác động của độ ẩm chủ yếu diễn ra ngay trên chính hạt virus [1].

Các thí nghiệm tiếp nối cũng khẳng định kết quả này với nhiều chủng virus cúm khác nhau [3]. Trên mô hình chuột lang nuôi ở các lồng riêng biệt, sự lây truyền diễn ra cực kỳ hiệu quả ở 5 độ C nhưng bị ngăn chặn hoặc trở nên kém hiệu quả ở 30 độ C [3]. Môi trường khô ráo với độ ẩm tương đối 20% và 35% thuận lợi cho việc lây lan hơn hẳn so với độ ẩm trung bình 50% hoặc độ ẩm cao 80% [3].

Kết quả tương tự đã được kiểm chứng trên các chủng virus cúm người theo mùa bao gồm A/Panama/2007/1999 (H3N2) và A/Netherlands/602/2009 (H1N1) [3]. Hơn nữa, khi thử nghiệm với hai chủng virus cúm B ở 5 độ C so với 20 độ C, khả năng lây truyền cũng đạt hiệu quả cao hơn rõ rệt trong điều kiện lạnh hơn [3]. Một mô hình toán học về sự lây truyền virus cúm A phân tuýp H5N1 trong hộ gia đình đã chỉ ra rằng, ngoài nồng độ hạt trong không khí hít vào, yếu tố thời gian tiếp xúc đóng vai trò mang tính quyết định đến nguy cơ nhiễm trùng [3].

Tác động kép: Không khí khô làm tê liệt hàng rào bảo vệ đường hô hấp

Không chỉ giúp hạt virus ổn định hơn, không khí khô lạnh còn làm suy giảm nghiêm trọng khả năng tự vệ tự nhiên của cơ thể vật chủ [6]. Một nghiên cứu công bố năm 2019 trên chuột mang gen Mx1 đã phát hiện ra rằng việc tiếp xúc với môi trường có độ ẩm thấp khiến động vật dễ mắc bệnh cúm nghiêm trọng hơn [6].

Việc hít thở không khí khô làm suy giảm chức năng thanh thải chất nhầy của các vi nhung mao đường thở, làm suy yếu hàng rào phòng thủ kháng virus bẩm sinh và cản trở quá trình sửa chữa mô phổi [6]. Giải trình tự ARN đơn bào cho thấy sự kích hoạt các gen do interferon kích thích (ISG) nhằm đáp ứng với sự xâm nhập của virus đã bị sụt giảm ở nhiều loại tế bào phổi khi vật chủ ở trong môi trường độ ẩm thấp [6].

Ngoài ra, những tổn thương bệnh lý trầm trọng hơn do độ ẩm thấp gây ra có liên quan chặt chẽ đến hoạt động của các caspase thuộc thể viêm (caspase-1 và caspase-11) [6]. Nghiên cứu chỉ ra rằng ở những cá thể chuột thiếu hụt caspase-1/11, mức độ nghiêm trọng của bệnh được cải thiện mà không phụ thuộc vào lượng virus có trong cơ thể [6]. Điều này cho thấy không khí khô không chỉ tạo điều kiện cho virus xâm nhập mà còn kích hoạt phản ứng viêm gây hại cho mô phổi [6].

Điều thú vị là, cái lạnh không nhất thiết làm tê liệt toàn bộ hệ miễn dịch bẩm sinh của cơ thể [1]. Khi phân tích mức độ biểu hiện của các chất trung gian miễn dịch bẩm sinh ở đường hô hấp trên của chuột lang, các nhà nghiên cứu nhận thấy phản ứng miễn dịch bẩm sinh ở 5 độ C và 20 độ C là tương đương nhau [1]. Điều này chứng minh rằng nhiệt độ lạnh 5 độ C không làm suy yếu đáp ứng miễn dịch bẩm sinh tại chỗ, mà sự lây lan gia tăng chủ yếu bắt nguồn từ thời gian đào thải mầm bệnh kéo dài và sự ổn định cơ học của hạt virus [1].

Khác biệt giữa xứ lạnh và vùng nhiệt đới: Khí dung hay tiếp xúc bề mặt?

Phương thức lây lan của virus cúm có sự khác biệt căn bản tùy thuộc vào điều kiện khí hậu của từng khu vực địa lý [5]. Trong tự nhiên, virus cúm có thể phát tán qua ba con đường chính: vật trung gian truyền bệnh (bề mặt bám dính), giọt bắn hô hấp lớn (thường có đường kính trên 10 micromet) và các hạt khí dung nhỏ lơ lửng (thường có đường kính dưới 5 micromet) [5].

Nhiệt độ môi trường đóng vai trò như một bộ lọc tự nhiên quyết định con đường lây truyền ưu thế [7]. Các thử nghiệm cho thấy nhiệt độ cao 30 độ C ngăn chặn hoàn toàn sự lây truyền qua đường khí dung ở mọi mức độ ẩm, nhưng lây truyền qua đường tiếp xúc trực tiếp vẫn diễn ra với hiệu quả tương đương giữa 30 độ C và 20 độ C [7].

Chính vì vậy, tại các vùng ôn đới trong mùa đông lạnh, phương thức lây truyền qua khí dung chiếm ưu thế áp đảo do không khí khô lạnh bảo toàn các hạt lơ lửng [5]. Ngược lại, ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới nóng ẩm quanh năm, lây truyền qua tiếp xúc gần hoặc qua bề mặt lại là phương thức chủ đạo [7]. Điều này lý giải tại sao vùng nhiệt đới không có một mùa dịch cúm mùa đông rõ rệt như các nước xứ lạnh [7].

Trong mùa mưa ở các vùng nhiệt đới, điều kiện nóng ẩm làm giảm lượng virus phát tán thành khí dung và giảm khả năng sống sót của mầm bệnh trong không khí [2]. Tuy nhiên, độ ẩm ướt lại thúc đẩy sự lây truyền qua đường tiếp xúc bằng cách làm tăng lượng virus lắng đọng trên các bề mặt và kéo dài thời gian virus sống trong các giọt dịch bám dính [2]. Sự gia tăng các ca mắc cúm và RSV trong mùa mưa nhiệt đới do đó được cho là xuất phát từ sự gia tăng lây truyền qua tiếp xúc [2].

Khả năng bám trụ của virus trên đồ vật cũng rất đáng chú ý [4]. Nghiên cứu chỉ ra rằng virus cúm có thể tồn tại từ 24 đến 48 giờ trên các bề mặt cứng, không xốp như thép không gỉ và đồ nhựa [4]. Tuy nhiên, nếu mầm bệnh bị khô hoàn toàn trên bề mặt, thời gian sống sót của chúng chỉ kéo dài khoảng 1,5 giờ [4]. Khi người bệnh ho, một lượng lớn vật chất di truyền của virus được phóng thích vào không khí, với 35% ARN virus nằm trong các hạt có đường kính khí động học trên 4 micromet, 23% trong hạt từ 1 đến 4 micromet và có tới 42% nằm trong các hạt siêu nhỏ dưới 1 micromet [4].

Bằng chứng đa chiều và những nhận thức cần điều chỉnh

Mặc dù quan điểm kinh điển cho rằng không khí lạnh và khô luôn là yếu tố quyết định sự ổn định của virus trong khí dung, giới khoa học vẫn tiếp tục ghi nhận những bằng chứng mới đầy bất ngờ [8]. Một nghiên cứu công bố năm 2018 đã kiểm tra độ ổn định của chủng virus cúm đại dịch A(H1N1) 2009 trong các giọt khí dung và giọt bắn tĩnh được bổ sung dịch tiết từ tế bào biểu mô đường thở nguyên phát của người [8].

Trái ngược với giả thuyết độ ẩm điều hòa khả năng sống sót của virus, nghiên cứu này phát hiện ra rằng khi được bao bọc bởi chất nhầy đường hô hấp tự nhiên, virus vẫn duy trì khả năng lây nhiễm tương đương nhau trong suốt 1 giờ ở tất cả các mức độ ẩm tương đối được thử nghiệm [8]. Kết quả này chỉ ra nguy cơ lây truyền qua không khí có thể tồn tại trong một dải điều kiện môi trường rộng lớn hơn nhiều so với các suy đoán trước đây, và các thành phần trong dịch nhầy đường thở đóng vai trò bảo vệ hạt virus rất quan trọng [8].

Từ những dữ liệu khoa học thực chứng, chúng ta có thể làm rõ ba hiểu lầm rất phổ biến trong cộng đồng:

Thứ nhất, nhiều người tin rằng "nhiễm lạnh" là nguyên nhân trực tiếp sinh ra bệnh cúm. Sự thật là bệnh do virus gây ra, và thời tiết lạnh giúp kéo dài thời gian đào thải virus ở vật chủ thêm khoảng 40 giờ [1], đồng thời bảo vệ các hạt virion khỏi sự biến tính do muối [3].

Thứ hai, quan niệm cho rằng rét đậm làm tê liệt phản ứng kháng thể bẩm sinh tức thì của cơ thể. Nghiên cứu thực tế cho thấy các chất trung gian miễn dịch bẩm sinh ở đường hô hấp trên không hề bị suy giảm khi ở nhiệt độ 5 độ C so với 20 độ C [1], dù rằng không khí quá khô có thể làm suy giảm chức năng thanh thải chất nhầy của niêm mạc [6].

Thứ ba, không ít người lầm tưởng virus cúm chỉ lây qua các giọt bắn lớn khi đối diện trực tiếp. Thực tế, có tới 42% vật chất di truyền của virus nằm trong các hạt khí dung nhỏ dưới 1 micromet có thể xâm nhập sâu vào đường hô hấp [4], và virus hoàn toàn có thể bám trụ trên nhựa hay thép không gỉ tới 48 giờ để lây qua tay chạm [4].

Ai nên đặc biệt thận trọng trong mùa rét?

Thời tiết rét đậm kèm độ ẩm thấp là mối đe dọa lớn đối với những người có cơ địa nhạy cảm hoặc bệnh lý hô hấp mạn tính [6]. Không khí khô làm suy yếu lớp lông chuyển và giảm khả năng tự sửa chữa tổn thương của các tế bào biểu mô phổi [6]. Những người mắc bệnh hen suyễn, bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) khi nhiễm cúm trong thời tiết này rất dễ rơi vào đợt cấp nguy hiểm.

Trẻ nhỏ và người cao tuổi cũng là nhóm đối tượng dễ bị tổn thương do hệ thống miễn dịch chưa hoàn thiện hoặc đã suy giảm theo tuổi tác. Những người thường xuyên làm việc trong môi trường điều hòa sưởi ấm kín mít, độ ẩm không khí bị sụt giảm nghiêm trọng cũng đối mặt với nguy cơ suy giảm hàng rào bảo vệ niêm mạc đường thở [6].

Người dân khi xuất hiện các triệu chứng sốt cao, ho nặng tiếng hoặc khó thở cần đến các cơ sở y tế để được thăm khám kịp thời. Người có bệnh lý nền tuyệt đối không nên tự ý dùng thuốc kháng sinh hoặc thuốc kháng virus mà không có chỉ định từ bác sĩ chuyên khoa.

Áp dụng thực tế để phòng ngừa cúm mùa rét

Hiểu rõ cơ chế lây lan của virus trong điều kiện lạnh khô giúp chúng ta xây dựng các biện pháp phòng vệ toàn diện và khoa học hơn trong đời sống hằng ngày:

  • Kiểm soát độ ẩm phòng ở: Tránh để không khí trong nhà quá khô dưới 50% vì mức ẩm thấp bảo vệ hạt virus và làm khô niêm mạc hô hấp [3], [6]. Nên duy trì độ ẩm phòng ở mức vừa phải để hỗ trợ hệ thống thanh thải nhầy của đường thở [6].
  • Đảm bảo thông khí định kỳ: Vì 42% ARN virus tồn tại trong các hạt khí dung nhỏ dưới 1 micromet có thể lơ lửng rất lâu [4], việc mở cửa thông gió định kỳ giúp phát tán và làm loãng nồng độ hạt virus trong không gian kín [3].
  • Vệ sinh các bề mặt tiếp xúc thường xuyên: Khử khuẩn tay nắm cửa, bàn ghế, đồ dùng bằng inox hoặc nhựa định kỳ vì virus cúm có thể sống sót trên các bề mặt cứng không xốp này từ 24 đến 48 giờ [4].
  • Rửa tay bằng xà phòng: Thường xuyên rửa tay sạch sẽ để cắt đứt đường lây truyền tiếp xúc, vốn là con đường lây bệnh bền bỉ ở mọi mức nhiệt độ và độ ẩm [2], [7].
  • Bảo vệ đường thở khi ra ngoài: Giữ ấm vùng cổ ngực và đeo khẩu trang giúp giữ ẩm cho luồng khí hít vào, bảo vệ các tế bào biểu mô đường hô hấp trước tác hại của luồng không khí khô lạnh [6].
  • Tiêm vắc xin cúm hàng năm: Đây là biện pháp tạo lá chắn chủ động hiệu quả nhất để giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh và hạn chế biến chứng nặng trong mùa đông xuân.

Lời kết

Hiện tượng virus cúm hoành hành trong những ngày rét đậm không phải là một sự trùng hợp ngẫu nhiên, mà là hệ quả của sự tương tác phức tạp giữa hạt mầm bệnh, môi trường lý hóa và hệ hô hấp của con người [1], [6]. Bằng cách hiểu rõ quy luật phát tán của virus và duy trì lối sống khoa học kết hợp giữ ấm, kiểm soát độ ẩm và vệ sinh môi trường, mỗi người hoàn toàn có thể chủ động bảo vệ sức khỏe bản thân và gia đình vượt qua mùa đông an toàn.