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SARS-CoV-2 im Aerosol

Kommt ein Virus geflogen…

Winzige Tröpfchen, die SARS-CoV-2-Infizierte als Aerosol ausatmen, spielen offenbar eine erhebliche Rolle bei der Übertragung des neuen Coronavirus. Eine neue Studie zeigt, dass diese Aerosole sehr lange in der Luft stehen bleiben.
Annette Mende
16.05.2020
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Wie genau überträgt es sich? Die Antwort auf diese Frage ist bei jeder Epidemie eines Virus von zentraler Bedeutung, denn sie entscheidet darüber, welche Maßnahmen zur Eindämmung erforderlich sind. Beim neuen Coronavirus SARS-CoV-2 hat man dazulernen müssen: Während man zu Beginn der Covid-19-Erkrankungswelle davon ausging, dass die allermeisten Ansteckungen per Tröpfcheninfektion erfolgen, nur wenige per Schmier- oder Kontaktinfektion und dass Aerosole bei der Übertragung kaum eine Rolle spielen, hat sich diese Einschätzung mittlerweile grundlegend geändert. Aerosole, so weiß man jetzt, sind wichtig. Und sie sind schwierig zu kontrollieren.

Beim Husten und Niesen, aber auch schon beim normalen Sprechen sondert jeder Mensch Tröpfchen verschiedener Größen ab. Von »Tröpfchen« spricht man in der Infektiologie allerdings nur, wenn diese größer als 5 µm sind. Sind die Partikel kleiner, bilden sie ein sogenanntes Aerosol. Der Grenzwert von 5 µm ist nirgends verbindlich festgelegt und eigentlich auch nicht so wichtig. Entscheidend ist, dass sich Tröpfchen und Aerosolpartikel in der Luft unterschiedlich verhalten. Tröpfchen fallen zu Boden – je nach Größe in näherem oder weiterem Umkreis rund um den Erzeuger, maximal aber etwa in anderthalb bis zwei Metern Entfernung. Aerosolpartikel bleiben dagegen in der Luft stehen, weshalb man in diesem Fall auch von einer Übertragung durch die Luft sprechen kann.

Teilweise trocknen die Aerosolpartikel dabei ein, sodass sie noch kleiner werden und noch länger schweben können. Enthalten sie Viren, können auch diese eintrocknen und dabei ihre Infektiosität verlieren. Das und die Tatsache, dass die Virusbelastung der kleinen Aerosolpartikel in der Regel geringer ist als die der größeren Tröpfchen, die beim Husten und Niesen entstehen, führt dazu, dass die meisten per Tröpfcheninfektion übertragenen Erreger nicht auch per Aerosol ansteckend sind. Weil es zu Beginn der Covid-19-Pandemie noch keine Evidenz für eine Luftübertragung gab, war deshalb die Annahme berechtigt, dass diese keine Rolle spielt.

Erregerschleuder Klimaanlage

Mittlerweile gibt es aber einige Belege für das Gegenteil. So vollzogen etwa Forscher um Professor Dr. Yuguo Li von der Universität Hongkong eine Übertragungskette von SARS-CoV-2 in einem Restaurant in Guangzhou in China detailliert nach (»MedRxiv«, DOI: 10.1101/2020.04.16.20067728). Ausgehend von einem wahrscheinlichen Indexpatienten, der am selben Tag erste Covid-19-Symptome entwickelt hatte, hatten sich an drei benachbarten Tischen neun Personen angesteckt, allerdings keiner der Kellner oder anderen 68 Gäste in dem voll besetzten Restaurant. Die anderen Infizierten hatten keinen engen Kontakt zu dem Indexpatienten gehabt und maximal 4,6 Meter entfernt gesessen – entlang des Luftstroms der Klimaanlage. Eine Übertragung per Aerosol in schlecht belüfteten Räumen könne die Verbreitung von SARS-CoV-2 in der Bevölkerung mit erklären, lautete das Fazit der Autoren.

Diese Auffassung teilt Professor Dr. Christian Drosten von der Berliner Charité. In seinem Podcast auf »NDR Info« sagte er am 12. Mai 2020: »Fast die Hälfte der Übertragung ist Aerosol, fast die andere Hälfte der Übertragung ist Tröpfchen und vielleicht 10 Prozent der Übertragung ist Schmierinfektion oder Kontaktinfektion.« Zu dieser Einschätzung sei er aufgrund der Studie aus China und anderer Untersuchungen gelangt, erklärte der Virologe. Vor diesem Hintergrund seien die Ermahnung der Bevölkerung zum häufigen Händewaschen und das Desinfizieren von Oberflächen aus seiner Sicht »total übertrieben«.

Dagegen äußerte er sich sehr kritisch zur anstehenden Öffnung von Restaurants: »Wenn die Leute dicht an dicht in einem Raum sitzen, halte ich das auch für gefährlich.« Er empfahl, dass Restaurants lieber draußen statt drinnen ihre Gäste bewirten sollten, da potenziell virusbelastetes Aerosol im Freien wegwehe. Wo keine Außenbewirtung möglich sei, sollten die Fenster geöffnet und Abstandsregeln strikt eingehalten werden.

Superemitter und Superspreader

Wie wichtig eine gute Durchlüftung ist, unterstreicht eine Arbeit von Forschern der US-Gesundheitsbehörde NIH, die aktuell im Fachjournal »PNAS« erschien (DOI: 10.1073/pnas.2006874117). Die Wissenschaftler um Dr. Valentyn Stadnytskyi hatten untersucht, wie lange beim Sprechen freigesetzte Aerosolpartikel, die sie mithilfe von hochempfindlicher Laserlichtstreuung sichtbar machten, in der Luft verbleiben. Das Ergebnis lautete: 8 bis 14 Minuten. Da beim Sprechen tausende solcher Partikel entstünden, bestehe eine »beträchtliche Wahrscheinlichkeit«, dass bei einem Gespräch in geschlossenen Räumen eine Übertragung von SARS-CoV-2 durch die Luft stattfinden könne, schreiben die Forscher.

Die Lautstärke ist dabei offenbar auch nicht unerheblich. Das wies ein Team um Sima Asadi von der University of California Davis bereits zu einem Zeitpunkt nach, als von Covid-19 noch keine Rede war. Im vergangenen Jahr publizierten die Forscher in »Scientific Reports« die Ergebnisse mehrerer Messreihen mit einem Aerodynamic Particle Sizer, einem speziellen Spektrometer zur Größen- und Mengenbestimmung von Teilchen in der Luft (DOI: 10.1038/s41598-019-38808-z). Ihre Hauptaussagen: Je lauter ein Mensch spricht, desto mehr Partikel stößt er aus. Unabhängig von der gesprochenen Sprache ist dabei zu beobachten, dass einige Menschen in allen Lautstärken mehr Teilchen absondern als andere – und zwar um Größenordnungen mehr.

Asadi und Kollegen bezeichnen diese Menschen als Superemitter. Eine mögliche Assoziation zum Begriff des Superspreaders ist dabei gewollt: Die Autoren vermuten, dass es gerade diese Superemitter sind, die als Superspreader bei Ausbrüchen von luftübertragenen Krankheiten deutlich mehr andere Menschen anstecken als der Durchschnitt.

Anfang dieses Jahres legte dasselbe Forscherteam im Fachjournal »PLOS one« mit einer weiteren Studie nach (DOI: 10.1371/journal.pone.0227699). Gegenstand der Untersuchung war dieses Mal der Einfluss verschiedener Vokale und der Artikulation auf den Partikelausstoß beim Sprechen. Die Autoren konnten zeigen, dass etwa der Vokal »i« partikelträchtiger ist als ein »u« oder ein englisches »ɑ« (wie in »saw« oder »hot«) und stimmhafte Konsonanten wie »d«, »b« oder »g« mehr als stimmlose (»s«, »h«, »f«) den Aerosolausstoß anregen.

Singen und Musizieren als Risikofaktoren?

Beides zusammen sind schlechte Nachrichten für alle Sänger, die aufgrund der Coronakrise gerade nicht singen dürfen. Denn Singen ist erstens meistens ziemlich laut und betont zweitens die Vokale im gesungenen Text, sodass es mit einer erheblichen Aerosolbelastung einhergehen dürfte. In ihrem Artikel in »Scientific Reports« verweisen Asadi und Kollegen auf eine Studie aus dem Jahr 1968, in der Mediziner der University of Texas in Dallas die Menge der beim Singen abgegebenen Aerosolpartikel erfassten, um zu beurteilen, welche Rolle Gesang bei der Übertragung der Tuberkulose spielt (»American Review of Respiratory Disease«, DOI: 10.1164/arrd.1968.98.2.297). Demnach werden beim Singen sechsmal mehr Partikel freigesetzt als beim normalen Sprechen – in etwa so viele wie beim Husten.

Sicherlich lässt sich aufgrund einer Studie aus dem Jahr 1968 nicht entscheiden, wann das Probe- und Auftrittsverbot für Chöre und Sänger aufgehoben werden kann. Hierzu wird es wohl auch aktuelle Untersuchungen geben müssen. Ein Fallbericht im »Morbidity and Mortality Weekly Report« der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde CDC bestätigt jedoch die Befürchtung, dass beim Chorsingen die Ansteckungsgefahr mit SARS-CoV-2 extrem hoch ist: In einer zweieinhalbstündigen Probe steckte im Landkreis Skagit, Washington, ein einziger infizierter Chorsänger mit nur leichten Symptomen 53 weitere der anwesenden 61 Personen an. Von diesen erkrankten drei so schwer, dass sie hospitalisiert werden mussten; zwei starben.

Für Musiker, die Blasinstrumente spielen, läuft derzeit eine Studie in Bamberg. Denn auch bei diesen Instrumentalisten wird vermutet, dass sie beim Spielen mehr Aerosol freisetzen als beim Atmen. Wie der »Bayerische Rundfunk« vor Kurzem berichtete, untersuchen Experten einer Erlanger Firma für Strömungsmechanik zusammen mit zwei Wissenschaftlern des Freiburger Instituts für Musikermedizin derzeit bei Mitgliedern der Bamberger Symphoniker die Luftströme, die beim Spielen aus einem Blasinstrument entweichen.

Man gehe allerdings davon aus, dass dabei kaum Aerosole freigesetzt würden, da der Luftstrom im Instrument gebremst werde, zitiert der »BR« Marcus Axt, den Intendant des Orchesters. Die Studie ist noch nicht abgeschlossen. Erste Ergebnisse bestätigten jedoch laut Bericht die Erwartungen. Für Hobby- und Berufsmusiker könnte das bedeuten, dass sie womöglich früher als ihre singenden Kollegen wieder auf die Bühne dürfen.

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