Tag 222: Offene Fragen von Tag 41 großteils beantwortet

Welche Dosis macht das Gift?

In meinem Tagebucheintrag vom 21. April 2020 (Tag 41) habe ich zehn Fragen aufgestellt, deren Beantwortung bislang ausstand.

  1. Welche Viruslast ist notwendig, um überhaupt infiziert zu werden?
  2. Wie hoch ist der Prozentsatz durchwegs symptomfrei und präsymptomatisch?
  3. Wie wird symptomfrei definiert? Wie werden Symptome definiert?
  4. Was haben durchwegs symptomfreie Infizierte gemeinsam?
  5. Was haben Menschen mit schweren Verläufe ohne Vorerkrankungen gemeinsam?
  6. Ist das Ausmaß von Folgeschäden an der Lunge abhängig von der Viruslast bei der Infektion?
  7. Was sind die Hauptübertragungswege abseits Gesundheitspersonal im Lockdown-Zustand?
  8. Warum stecken sich im gemeinsamen Haushalt mit einer infizierten Person nur 12-17% neu an?
  9. Gibt es eine Grundimmunität durch die gewöhnlichen Coronaviren?
  10. Wenn Übertragung über die Luft nach diversen (Modell-)Studien möglich ist, warum lässt sich das Virus trotzdem so rasch eindämmen durch Lockdown-Maßnahmen? (Annahme: Übertragungen im Freien bei zu geringem Abstand wären gehäuft zu erwarten) Ist es vielleicht doch nicht so ansteckend wie befürchtet?

Frage 1: Wie viel Virusmenge ist notwendig, um infiziert zu werden?

Erst vor wenigen Tagen verbreitete sich eine Presseaussendung über Andreas Bergthaler (CEMM, Wien), der diese Frage beantwortet zu haben scheint. Demnach braucht es im Durchschnitt 514 Virionen (Schwankungsbreite 3 bis > 5000), um sich mit Covid-19 anzustecken. Bei der Influenza sind es 127-320 Virionen. Diese Mindestmenge an Viren ist auch als genetische Flaschenhalsgröße (genetic bottleneck size) bekannt. In einem Online-Vortrag über die Erkenntnisse aus [Popa et al. ,17.07.2020, PrePrint], wo Bergthaler als Co-Autor mitwirkte, erläuterte Bergthaler, welche Bedeutung es hat, verschiedene Virus-Varianten in zu sich zu tragen. Wer wenige Viren abbekommt, hat einen schwächeren Krankheitsverlauf. [Ghandi and Rutherford, 2020] argumentieren daher pro Masken, um die potentielle Virusmenge zu verringern, die eine empfängliche Person erhalten kann.

In Österreich gibt es laut Bergthaler (Ö1-Interview, 13.10.) über 700 verschiedene Virus-Varianten von SARS-CoV2.

  • Infizierte mit wenig Virus-Varianten (Mutationen) können schwer erkranken, wenn sie mit wenig Viren in Kontakt kommen.
  • Infizierte mit vielen Virus-Varianten brauchen viele Viren, um die Erkrankung auszulösen.

Frage 2: Wie hoch ist der Prozentsatz durchwegs symptomfrei und präsymptomatisch?

“Also gerade diese Übertragung, bevor die Erkrankung überhaupt symptomatisch ist. Wir wissen ja, dass 40 bis 50 Prozent aller Übertragungsereignisse vor Symptombeginn stattfinden.”

Virologe Drosten am 14. Oktober im NDR-Podcast

“Inzwischen ist völlig klar, dass diese Asymptomatischen fast oder genau so beitragen wie die Symptomatischen.”

Virologin von Laer am 17. Oktober im Ö1-Mittagsjournal

Das beantwortet obige Frage noch nicht. Laut [Buitrago-Garcia et al., 2020] sind ca. 20% aller SARS-CoV2-Fälle asymptomatisch. Der überwiegende Anteil ist präsymptomatisch, entwickelt also später Symptome. Etwa die Hälfte aller Übertragungsereignisse findet vor dem Auftreten erster Symptome statt. Asymptomatisch Virusträger sind genauso ansteckend wie symptomatische Virusträger, möglicherweise aber über einen kürzeren Zeitraum. In der Zeit, bevor die ersten Symptome auftreten (oder auch nicht), kann man asymptomatisch und präsymptomatisch nicht voneinander unterscheiden. Das ist einer der Hauptgründe für die starke Verbreitung des Virus.

3. Wie wird symptomfrei definiert? Wie werden Symptome definiert?

In den ersten Monaten stieß ich mich berechtigt an der Formulierung “ohne Symptome”, denn wer legt fest, welche Symptome bei Covid19 auftreten können? Am Anfang hatte man die klassische Grippesymptome in Verdacht: Husten, Fieber und Atemnot. Bald kamen weitere Symptome wie Verlust von Geruch- und Geschmacksinn hinzu, bei Kindern zudem gehäuft Magendarmbeschwerden. Auch äußerliche Symptome wie Hautveränderungen können auf eine Erkrankung hindeuten. Auch das erklärt letzendlich, weshalb der tatsächliche Anteil gänzlich symptomfreier (asymptomatischer) Covid19-Fälle vergleichsweise gering ist. Da Covid19 weniger eine Lungenerkrankung, sondern eher eine Blutgefäßerkrankung ist, sind auch die Symptome entsprechend weit gestreut und können alle Organe betreffen. Insbesondere bei Langzeitbeschwerden (Long Covid) tritt eine Vielzahl unterschiedlicher Symptome auf.

Frage 4: Was haben durchwegs symptomfreie Infizierte gemeinsam?

Die Frage zielte hauptsächlich darauf ab, weshalb ein kleiner Teil der Covid19-Infektionen in der akuten Phase gänzlich ohne Krankheitssymptome verläuft. Denn auch asymptomatische Infektionen können mit Lungenveränderungen im CT einhergehen. Die Frage lässt sich also nicht klar beantworten bzw. hängt neben möglichen Vorerkrankungen und dem Alter des Immunsystems (je jünger, desto eher asymptomatisch) auch von der Virusmenge ab, die zur Infektion geführt hat (siehe Frage 1).

Frage 5: Was haben Menschen mit schweren Verläufe ohne Vorerkrankungen gemeinsam?

Ähnliche Frage wie 4. Auch hier muss man zwischen schwerer akuter Phase der Infektion und schweren Langzeitbeschwerden differenzieren. Zwischen Schwere der Akutphase und Langzeitbeschwerden besteht dabei nicht zwingend ein Zusammenhang. Wie bei Frage 1 scheint die Infektionsdosis eine große Rolle zu spielen. Das würde auch erklären, weshalb in der ersten Welle überdurchschnittlich viel Gesundheitspersonal schwer erkrankte und verstarb, da sie sich mangels ausreichend Schutzkleidung nicht gegen hohe Virusmengen schützen konnten.

Frage 6: Ist das Ausmaß von Folgeschäden an der Lunge abhängig von der Viruslast bei der Infektion?

Diese Frage entstand zu einem Zeitpunkt, als außer über Lungenschäden noch keine weiteren Folgeschäden oder -beschwerden bekannt waren. Lungengewebsveränderungen scheinen sich meist im Verlauf einiger Monate zurückzubilden. Das zeigen auch zwei neuere Studien.

Frage 7: Was sind die Hauptübertragungswege abseits Gesundheitspersonal im Lockdown-Zustand?

Die Frage bezog sich auf Ansteckungsorte und nicht auf den Ansteckungsweg. Im Lockdownzustand waren die Schulen noch geschlossen und die Übertragung fand überwiegend innerhalb der Familien sowie teilweise an prädestinierten Arbeitsplätzen (Lagerhallen, Fleischfabrik) statt.

Weitere Risikoaktivitäten sind in der folgenden übersichtlichen Grafik aufgezeigt:

Risikoaktivitäten

Man beachte, dass zu den Aktivitäten mit dem höchsten Risiko neben Nachtclubs und Stadionbesuch auch Kirchenbesuch, Konzerte, Theaterstücke, Indoorpartys und Begräbnisse gezählt werden – Situationen, die von den neuesten Verschärfungen ausgenommen oder nicht erfasst werden.

Eine große indische Studie stellte außerdem die Annahme infrage, dass Kinder nur eine untergeordnete Rolle im Infektionsgeschehen spielen. Man muss derzeit nur auf die täglichen Fallzahlen in Österreich und seine Nachbarländer schauen, und wird immer wieder größere Ausbrüche an Schulen sehen. Kinder sind wahrscheinlich weniger ansteckend, weil ihre Infektion häufiger asymptomatisch verläuft. Das kann sich aber im Winter mit Doppelinfektionen ändern, wenn Kinder Symptome einer Erkältung zeigen und dabei gleichzeitig Covid19 verbreiten.

Frage 8: Warum stecken sich im gemeinsamen Haushalt mit einer infizierten Person nur 12-17% neu an?

Diese Frage zielte auf eine Beobachtungsstudie ab, die eine Second Attack Rate von 12-17% festgestellt hat. Das könnte mit dem Dispersionsfaktor k zu tun haben, demnach die meisten Covid19-Träger niemanden infizieren und nur 10-20% der Infizierten für 80-90% der Infektionen verantwortlich sind.

Vermutungen über die ungleichmäßige Verteilung infektiöser und weniger infektiöser SARS-CoV2-Träger wurden von [Liu et al., 2020] bereits am 27. Februar 2020 geäußert.

Frage 9: Gibt es eine Grundimmunität durch die gewöhnlichen Coronaviren?

Jein. Im Frühjahr bestand das Wunschdenken, dass die Herdenimmunität viel rascher erreicht werden könnte, weil ein Teil der Bevölkerung bereits eine natürliche Grundimmunität durch gewöhnliche Corona-Erkältungsviren hätte. Bei [Grifoni et al., 14.05.20] wurde gezeigt, dass rund 50% der Menschen, die dem Virus nicht ausgesetzt waren, T-Zellen aufweisen, die SARS-CoV-2 bereits erkennen können. Die offensichtlichste Schlussfolgerung war, dass es sich um Gedächtnis-T-Zellen von früheren Coronavirusinfektionen handelte, doch wurde das nicht direkt gezeigt.

Bei [Sette and Crotty, 07.07.20] wurde gezeigt, dass diese Gedächtnis-T-Zellen von früheren Coronavirus-Infektionen stammen. Bereits existierende T-Zellen-Immunität wird auch kreuzreaktives Immungedächtnis genannt. Das vermeidet den Begriff Immunität, welche manchmal als schützende Immunität missverstanden wird. Diese Beobachtungen sind wichtig, weil diese Gedächtniszellen die Reaktion von Menschen auf SARS-Co-V2-Infektionen beeinflussen können, ebenso Covid-19-Impfstoffe. Sie könnten dazu in der Lage sein, die Schwere der Covid-19-Erkrankung zu reduzieren. T-Zellen verhindern aber allgemein nicht Infektionen, sondern begrenzen nur die Erkrankung (kürzer und/oder schwächer). Quelle: Shane Crotty, 12. August 2020

Frage 10: Wenn Übertragung über die Luft nach diversen (Modell-)Studien möglich ist, warum lässt sich das Virus trotzdem so rasch eindämmen durch Lockdown-Maßnahmen?

(Annahme: Übertragungen im Freien bei zu geringem Abstand wären gehäuft zu erwarten) Ist es vielleicht doch nicht so ansteckend wie befürchtet?)

Die Frage entstand zu einem Zeitpunkt, als die Theorie über Aerosole als möglicher Übertragungsweg gerade erst im Kommen war. Sie basierte auf der irreführenden Annahme, dass eine über die Luft übertragende Infektionskrankheit zwangsläufig hochansteckend wäre.

Luftübertragung meint hier explizit winzige schwebende Tröpfchen in der Atemluft, also Aerosole, während große Tröpfchen zwar auch durch die Luft fliegen, aber aufgrund der Schwerkraft nach 1-2 Metern zu Boden fallen. Der deutsche Hygieniker Carl Flügge zeigte als Erster, dass Bakterien aus Atemwegen über Tröpfchen übertragen werden können. Seine Publikation im Jahr 1897 bildete die Grundlage für die 1-2m-Abstandsregel und die chirurgische Maske. 1948 zeigte eine Studie zu hämolytischen Streptokokken, dass 65% der 48 Teilnehmer nur große Tröpfchen produzierten, weniger als 10% flogen weiter als 1,7m. Bei 10% der Teilnehmer konnten infektiöse Tröpfchen in 2,9m Entfernung gefunden werden. Trotz Einschränkungen in der Genauigkeit dieser frühen Studien insbesondere für größere Distanzen wurde die Abstandsregel damit einzementiert. Acht von zehn neueren Studien zeigen, dass Atemwegströpfchen mit einer Größe bis zu 60 μm deutlich weiter als 2m fliegen können. In einer Studie gingen sie bis 6-8m Entfernung. Speziell bei Husten oder Niesen ist das der Fall. Kleine Tröpfchen (Aerosole) verdunsten rascher als sie fallen. Ohne Luftströmung verbleiben sie in der Nähe des ausatmenden Trägers. Mit Luftströmung können sie größere Distanzen überwinden. [Jones et al., 25.08.20]

Es gibt mehrere Gründe, weshalb sich SARS-CoV2 dennoch rasch eindämmen lässt.

  • Im Vergleich zu anderen Infektionskrankheiten braucht es eine vergleichsweise hohe Infektionsdosis (Virusmenge), um infiziert zu werden (siehe Frage 1).
  • SARS-CoV-2 verbreitet sich vor allem clusterförmig (siehe Frage 8), eine einzelne Person kann 80% und mehr Personen in einem Raum innerhalb weniger Stunden infizieren. Die Mehrheit der infizierten Personen infiziert nicht eine andere Person. So verhielten sich schon der Vorgänger SARS-CoV sowie MERS. Influenza zeigt dieses Verhalten nicht. Um Superspreading-Events einzudämmen, muss man vor allem jene Zusammenkünfte verhindern, bei denen sich das Virus am effektivsten ausbreiten kann: Menschenansammlungen in geschlossenen Räumen für längere Zeit bei schlechter Durchlüftung und erhöhter Lautstärke, z.b. Kirchen, Hochzeiten, Begräbnisse, Chorveranstaltungen, Indoorpartys, Nachtclubs, etc. Conctact Tracing sollte sich vor allem darauf konzentrieren, Quellcluster ausfindig zu machen, also ob sich eine infizierte Person einige Tage vorher bei einem möglichen Cluster-Event aufhielt, von dem noch andere (unentdeckte) Infektionen ausgingen.
  • Das Tragen von Masken verringert die ausgeatmete Virusmenge und damit die Anreicherung einer Aerosolkonzentration, die empfängliche Personen infizieren könnte. Gleichzeitig tut sie ihren ursprünglich angedachten Zweck, durch Husten oder Niesen ausgestoßene Tröpfchen aufzuhalten oder zumindest zu verkleinern. Maskenträger verringern wiederum die eingeatmete Virenmenge, unabhängig von der Qualität der Maske (ausgenommen Visiere) und entgehen somit mitunter einer Infektion, siehe den Fall aus den USA, wo zwei infizierte Friseure weitergearbeitet haben und dank Masken niemanden ansteckten.

Mit anderen Worten lässt sich durch die konsequente Vermeidung von Situationen, die Superspreading begünstigen, die Verbreitung des Virus rasch eindämmen. Der Chemiker und Wissenschaftsjournalist Lars Fischer hat das sehr verständlich und anschaulich mit dem Würfelvergleich beschrieben:

  • Masken reduzieren die Wahrscheinlichkeit einer Ansteckung
  • Situationen nutzen, in denen Wahrscheinlichkeit gering ist, indem man sich draußen trifft
  • Kontakte beschränken, sich seltener treffen

Mit dem kühlen Wetter der letzten Wochen trafen sich die Leute häufiger wieder drinnen, wo sie zudem keine Masken tragen. Es wurden aber nicht nur häufiger Leute angesteckt, sondern auch pro Ansteckung mehr, da sich bei vielen das Sozialleben über den Sommer hinweg normalisiert hat.

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