22. Mai 2020

Covid-19: Sind Aerosole an der Übertragung beteiligt?

Seit Beginn der Pandemie streitet sich die Fachwelt darüber, ob und in welchem Ausmaß SARS-CoV-2 durch Aerosole übertragen wird und welche Konsequenzen dies auf die Maskenpflicht hat. Wir bieten eine Übersicht über die vorhandene Evidenz.

Lesedauer: 3,5 Minuten

Redaktion: Dr. med. Laura Cabrera

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurde von vielen Seiten, auch aus der Wissenschaft, kritisiert, da sie zu Beginn der Corona-Epidemie erklärt hat, dass sich das neuartige Coronavirus nur über Tröpfchen ausbreitet und eine mögliche Übertragung durch Aerosole vernachlässigbar sei.1

Bald wurde diese Stellungnahme jedoch hinterfragt, unter anderem auch, weil vieles dafür spricht, dass sich dessen Vorgänger SARS-CoV, Auslöser der SARS-Epidemie 2003, wahrscheinlich auch über den Luftweg übertragen hat.2

Nun, wo der Lockdown langsam endet und Restaurants und Geschäfte wieder öffnen dürfen, ist die Frage nach der Übertragung weiterhin aktuell, besonders da die Maskenpflicht vermeintlich nicht vor der Aerosol-Übertragung schützt.

Tröpfchen und Aerosole gehen ineinander über

Im infektiologischen Kontext sind Aerosole Partikel, die beim Sprechen, Husten und Niesen entstehen und einen Durchmesser von höchstens 5 Mikrometern haben. Die Sinnhaftigkeit dieser definierten Größe wird in der Fachwelt jedoch diskutiert.3 Beim normalen Sprechen, Husten oder Niesen entstehen Aerosole entweder direkt, oder indem ebenfalls abgegebene Tröpfchen in der Luft dehydrieren und dabei immer leichter werden.

Größere Tröpfchen, die relativ viel Wasser enthalten, bleiben schwer genug, um in einem Radius von ca. 1,5 – 2 Metern zu Boden zu fallen. Kleinere Tröpfchen hingegen nehmen durch den Wasserverlust eine so geringe Dichte an, dass sie nur sehr langsam zu Boden fallen und virtuell „in der Luft stehen“.

Dies kann vor allem in geschlossenen Räumen zu einer Übertragung führen, auch wenn die Abstandsregeln eingehalten werden. Aufgrund der kleinen Partikelgröße können Aerosole beim Einatmen tief in den Bronchialast gelangen, was bei Atemwegserregern mit einem ungünstigeren Krankheitsverlauf assoziiert ist.3

Wie lange bleiben Aerosole in der Luft?

Eine erst kürzlich publizierte Studie von Stadnytskyi und Kollegen ließ eine Testperson mehrfach den Satz „stay healthy“ sagen, und bestimmte dabei mithilfe von Lasertechnologie annähernd die Anzahl und mittleren Durchmesser der dabei produzierten Tröpfchen. Aerosole mit einem Durchmesser von 4 Mikrometern brauchten im Schnitt 8 Minuten, um unter Laborbedingungen 30 Zentimeter gen Boden zurückzulegen.4

Wie viele Viren gelangen beim Sprechen in die Luft?

Anhand der durchschnittlichen Viruslast, die im Rachenraum von Menschen mit einer SARS-CoV-2-Infektion gemessen wurde, schätzen die Forscher, dass in einer Minute lauten Sprechens etwa 1000 virenhaltige Partikel abgegeben werden, die mindestens 8 Minuten lang in der Luft bleiben. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Tröpfchenkern von 1 Mikrometer Durchmesser ein Virion enthält, liegt in dieser Konstellation bei nur 0,01%.
Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass die Viruslast im Rachen individuell variiert. Im Maximalfall können sich in einer Minute auch über 100.000 Viren in der Luft verteilen.4

Wie lange ist das Virus in Aerosolform infektiös?

Hier gibt es unterschiedliche Antworten. Eine Studie zum Beispiel, die das Robert Koch-Institut aufführt, konnte nach drei Stunden noch SARS-CoV-2-Viren nachweisen, die in der Lage waren, Zellen zu infizieren. 5 Allerdings wurden in dieser Studie die Aerosole künstlich mit einem Vernebler hergestellt, weshalb das RKI die Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf den Alltag als begrenzt ansieht. 6

Einen ähnlichen Ansatz wählten Forscher der Tulane Universität (New Orleans, USA). Diese konnten, ebenfalls unter künstlicher Aerosolherstellung und kontrollierten Laborbedingungen, noch nach 16 Stunden SARS-CoV-2-Viren nachweisen, die ebenfalls in der Lage waren, Zellkulturen zu infizieren.7 (Zum aktuellen Zeitpunkt hat die Veröffentlichung noch kein Peer-Review durchlaufen)

Der Beweis einer Aerosol-Übertragung ist bei Viren grundsätzlich schwer durchzuführen, erklären Shiu und Kollegen in ihrer Übersichtsarbeit von 2019. Der reine Nachweis von viraler Erbsubstanz in der Luft ist kein Beweis dafür, dass das Virus auch so übertragbar ist, während Laborexperimente stets unter unnatürlichen Bedingungen stattfinden. Ein Experiment mit menschlichen Versuchspersonen sei ethisch kaum vertretbar. Tatsächlich gibt es nur sehr wenige Erreger, bei denen man diesbezüglich sicher ist, wie z.B. bei Masern. 3

Was bedeutet das für die Maskenpflicht?

Anhand der aktuellen Studienergebnisse besteht bei SARS-CoV-2 durchaus die Möglichkeit, dass die Übertragung durch Aerosole einen Anteil an der Ausbreitung des Virus hat, das bestätigt auch das Robert Koch-Institut.6

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, ob die vielerorts bestehende Maskenpflicht sinnvoll ist, immerhin ist bekannt, dass ein Mund-Nasen-Schutz den Träger selbst nicht vor Aerosolen schützt.
Das Robert Koch-Institut erklärt in seinem FAQ, dass auch kein wissenschaftlicher Beweis für den Fremdschutz besteht, eine Schutzwirkung durch die Barriere allerdings plausibel sei.8 In einer Studie an anderen Coronaviren konnten chirurgische Masken aber durchaus die Ausbreitung von viraler RNA in Aerosolform verhindern. 6, 9

  1. Roxanne Khamsi: They Say Coronavirus Isn’t Airborne—but It’s Definitely Borne By Air. Wired, 14.03.2020
  2. Xiao et al.: Role of fomites in SARS transmission during the largest hospital outbreak in Hong Kong. PloSOne 2017; 12(7): e0181558
  3. Shiu et al.: Controversy around airborne versus droplet transmission of respiratory viruses: implication for infection prevention. Current Opinion in Infectious Diseases: August 2019 – Volume 32 – Issue 4 – p 372-379
  4. Stadnytskyi et al.: The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission. Proceedings of the National Academy of Sciences 12, 202006874.
  5. Doremalen et al.: Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. N Engl J Med 2020; 382:1564-1567
  6. Robert Koch-Institut: SARS-CoV-2 Steckbrief zur Coronavirus-Krankheit-2019 (COVID-19), Stand 15.05.2020, abgerufen am 22.05.2020
  7. Fears et al.: Comparative dynamic aerosol efficiencies of three emergent coronaviruses and the unusual persistence of SARS-CoV-2 in aerosol suspensions. medRxiv 2020.04.13.20063784 (Ohne Peer-Review)
  8. Robert Koch-Institut: Antworten auf häufig gestellte Fragen zum Coronavirus SARS-CoV-2 / Krankheit COVID-19 – Ist das Tragen einer Mund-Nasen-Bedeckung in der Öffentlichkeit zum Schutz vor SARS-CoV-2 sinnvoll? (Abgerufen am 22.05.2020)
  9. Leung et al.: Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks. Nature medicine. 2020:1-5.

Bildquelle: © Getty Images/Pattadis Walarput

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