Welche Eigenschaften haben Superspreader?
Der verstärkte Virenausstoß bei Superspreadern kann das Infektionsgeschehen deutlich antreiben. Ein Team der Harvard University, des Institutes für Mikrobiologie und Immunologie der Tulane University und des Massachusetts General Hospitals untersuchte daher, inwieweit sich Produktion und Ausstoß von Aerosolen bei Menschen unterscheiden.
Ältere, Übergewichtige und Kranke erzeugen 3-Mal mehr Aerosole
In der ersten Studie ermittelte das Team mit einem Teilchenzähler die Zahl der ausgestoßenen feinen Atemtröpfchen in den Nasenkammern bei 194 gesunden Probanden zwischen 19 und 66 Jahren. Dabei stellte es fest, dass 18 Prozent der Teilnehmer rund 80 Prozent der gesamten Tröpfchenmenge produzierten.
Junge und Gesunde produzieren tendenziell viel weniger Aerosole
Der niedrigste und der höchste Wert unterschieden sich um den Faktor 1.000, was den Wissenschaftlern zufolge zeigte, wie unterschiedlich die Menge der ausgestoßenen Partikel sein kann. Ein höherer Ausstoß korrelierte dabei mit einem zunehmenden Alter, einem höheren Body-Mass-Index (BMI), Vorerkrankungen sowie einer schweren SARS-CoV-2-Infektion. Durchschnittlich stießen also ältere, übergewichtige und kranke Probanden 3-mal mehr Aeorosole aus als Teilnehmer ohne diese Risikofaktoren.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass junge und gesunde Menschen tendenziell viel weniger Aerosole erzeugen als ältere und kränkere,“ sagte Dr. David A. Edward, der Erstautor der Studie. Die Produktion von Tröpfchen in den Atemwegen variiere je nach Phänotyp. Ein Verständnis von Ursprung und Varianz der Aerosolerzeugung könnte helfen, Strategien zur effektiven Eindämmung der Virusübertragung zu entwickeln.
Die Erzeugung variiert je nach Phänotyp
In einer Folgestudie mit nicht-menschlichen Primaten stellten die Wissenschaftler fest, dass innerhalb weniger Tage nach einer Infektion mit SARS-CoV-2 die ausgeatmeten Aerosole parallel mit der viralen Replikation in den Atemwegen anstiegen. Innerhalb von etwa einer Woche wurde hier der Spitzenwert erreicht, sank dann mit dem Abklingen der Infektion und erreichte zwei Wochen nach der Infektion wieder den Ausgangswert.
"Die Erzeugung von Aerosolen in den Atemwegen variiert zwischen den Menschen je nach ihrem Phänotyp", sagte Edwards. "Während unsere Ergebnisse zeigen, dass junge und gesunde Menschen tendenziell viel weniger Tröpfchen erzeugen als ältere und weniger gesunde, zeigen sie in Kombination mit den Ergebnissen von nicht-menschlichen Primaten auch, dass jeder von uns, wenn er mit COVID-19 infiziert ist, das Risiko hat, eine große Anzahl von Atemwegströpfchen zu produzieren. Dies ist eine wichtige Erkenntnis, da die meisten dieser Tröpfchen kleiner als ein Mikrometer sind, was bedeutet, dass sie die Infektion tief in unsere Lungen tragen und die Infektion in schlecht durchbluteten Innenräumen sehr weit verbreiten können."
Die Wiederherstellung der Schleimbarrierefunktion der Atemwege und die Überwachung der Anzahl der ausgeatmeten Aerosole könnten daher wichtige Schritte bei der Kontrolle der Übertragung und Infektion von COVID-19 und anderen Infektionskrankheiten der Atemwege, einschließlich TB und Influenza, sein.
Edwards, D. A. et al.: „Exhaled aerosol increases with COVID-19 infection, age, and obesity“ published in Proceedings of the National Academy of Sciences on Feb. 23, 2021.DOI: 10.1073/pnas.2021830118
