SARS-CoV-2 und Aerosole (2): Wie internationale Forscher urteilen

Schon länger besteht ein interdisziplinärer Streit über das Ausmaß und die Bedeutung der Virusübertragung durch Aerosole und Tröpfchen. SARS-CoV-2 befeuert den Disput.

Foto: aerosole_fpm iStock

Die amerikanische Infektionsbehörde Centers for Disease Control and Prevention (CDC) betont in einem aktuellen Statement die Möglichkeit einer SARS-CoV-2-Infektion über Aerosole (1): „Es gibt Beweise dafür, dass mit SARS-CoV-2 infizierte Menschen unter bestimmten Bedingungen andere Personen infiziert haben, die mehr als 2 m entfernt waren. Diese Übertragungen fanden in geschlossenen Räumen statt, die unzureichend belüftet waren. Manchmal atmete die infizierte Person tief, zum Beispiel beim Singen oder Trainieren.“

Diese Einschätzung geht einigen Infektiologen und Aerosol-Experten allerdings nicht weit genug. In einem in Science veröffentlichten Brief (2) betonen sie, dass es „überwältigende Beweise“ dafür gibt, dass die Inhalation von SARS-CoV-2 einen Hauptübertragungsweg für COVID-19 darstellt: „Es ist dringend erforderlich, die Diskussionen über die Übertragungsarten von Viren in verschiedenen Disziplinen zu harmonisieren, um die wirksamsten Kontrollstrategien sicherzustellen und der Öffentlichkeit klare und konsistente Leitlinien zu bieten. Dazu müssen wir die Terminologie zur Unterscheidung zwischen Aerosolen und Tröpfchen anhand einer Größenschwelle von 100 µm und nicht der historischen 5 µm klarstellen. Diese Größe trennt das aerodynamische Verhalten, die Inhalationsfähigkeit und die Wirksamkeit von Interventionen effektiver“, schreiben mehrere US-Forscher aus unterschiedlichen Universitäten.

Viren in Tröpfchen (größer als 100 µm) fallen normalerweise innerhalb von Sekunden im Abstand von 2 m von der Quelle auf den Boden und können wie winzige Kanonenkugeln auf nahegelegene Personen gesprüht werden. Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite verringert die physikalische Distanzierung die Exposition gegenüber diesen Tröpfchen.

Viren in Aerosolen (kleiner als 100 µm) können wie Rauch viele Sekunden bis Stunden in der Luft schweben und eingeatmet werden. Sie sind in der Nähe einer infizierten Person hoch konzentriert, sodass sie Menschen in unmittelbarer Nähe am leichtesten infizieren können. Aerosole, die infektiöses Virus enthalten, können sich aber auch über mehr als 2 m fortbewegen und sich in schlecht belüfteter Innenluft ansammeln, was zu weit verbreiteten Ereignissen führt.

SARS-CoV-2-infizierte Personen, von denen viele keine Symptome aufweisen, setzen beim Atmen und Sprechen Tausende von virusbeladenen Aerosolen – aber viel weniger Tröpfchen – frei. Lichtstreuungsexperimente zeigen, dass 1 Minute lautes Sprechen möglicherweise mehr als 1 000 virionhaltige Aerosole erzeugen kann, die in einem geschlossenen Raum verweilen können. „Es ist daher weitaus wahrscheinlicher, dass man Aerosole einatmet, als von einem Tröpfchen besprüht zu werden.“ Daher müsse die Aufmerksamkeit auf den Schutz vor Luftübertragung verlagert werden, betonen die US-Forscher.

Physikalische Versuche allein reichen nicht zur Beurteilung aus

Eine strenge Unterscheidung von Aerosolen und Tröpfchen hinsichtlich der Verbreitung von Viren möchte auch Prof. Dr. Isabella Eckerle, Leiterin der Forschungsgruppe „emerging viruses“ in der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universität Genf, nicht treffen: „Man kann Tröpfchen und das darin enthaltene Erbgut oder infektiöse Virus nach physikalischen Eigenschaften untersuchen – unter diesem Aspekt betrachten Physiker und Gebäudetechniker die Übertragung. Oder man untersucht nach klassischen medizinischen Kriterien, die streng zwischen Aerosolen und Tröpfcheninfektionen für definierte Erreger unterscheiden. Letzteres geschieht durch Epidemiologen oder Krankenhaushygieniker und basiert unter anderem auf Beobachtungen zu Zweitinfektionen, Haushaltsübertragungen und zur Basisreproduktionsrate. Beide Seiten kommen der Wahrheit ein Stück näher.“ Dennoch ließen rein physikalische Versuche nicht unbedingt auf Übertragungsereignisse schließen.

„Ich denke, die bisherige sehr strenge Unterscheidung in entweder Aerosol- oder Tröpfcheninfektion ist nicht ausreichend, um alle Transmissionsszenarien abzudecken. Nicht jedes virusbeladene Tröpfchen fällt genau nach einer definierten Streckenangabe auf den Boden, und die Definition spiegelt nicht die verschiedenen Umweltbedingungen wider. So macht es einen Unterschied, ob ich mich mit vielen Menschen in einem kleinen stickigen Raum befinde oder ob ich im Freien bin, wo diese Tröpfchen sofort von der Luftbewegung davongetragen werden“, so Eckerle.

„Sicherlich fällt SARS-CoV-2 nicht in die Kategorie der klassischen aerosolübertragenen Erreger wie Masern oder Windpocken. Diese Erreger sind extrem ansteckend und können sehr lange in der Luft überdauern. Man kann sich noch anstecken, wenn man einen Raum betritt, in dem sich Stunden zuvor ein Erkrankter aufgehalten hat, ohne dass man diesem Erkrankten jemals persönlich begegnet ist. Ein solches Szenario ist bei SARS-CoV-2 zurzeit nicht anzunehmen. Dennoch verdichten sich die Daten, dass die Aerosolübertragung, vor allem in geschlossenen Räumen mit geringer Luftzirkulation, durchaus eine relevante Rolle bei der Übertragung von SARS-CoV-2 spielt und diese Erkenntnis vor allem im kommenden Winter eine besondere Berücksichtigung für die Infektionskontrolle verdient“, sagt Eckerle im Gespräch mit den Perspektiven. Die Genfer Wissenschaftlerin untersucht derzeit unter anderem die Reaktion des Lungenepithels auf eine SARS-CoV-2-Infektion. ▄

DOI: 10.3238/PersPneumo.2020.12.11.04

Dr. med. Vera Zylka-Menhorn

Literatur

1. Centers for Desease Control and Prevention: CDC Updates „How COVID is Spread“ Webpage. https://www.cdc.gov/media/releases/2020/s1005-how-spread-covd.html

2. Prather KA, Marr LC, Schooley RT, et al.: Airborne transmission of SARS-CoV-2. Science 2020; 370 (6514): 303–4