Über die Luft übertragene Krankheitserreger: Wie sich aerosolierte Infektionserreger verbreiten

Viele Infektionskrankheiten, von der Grippe bis zu Masern, können in mikroskopisch kleinen Partikeln, den so genannten Aerosolen, durch die Luft übertragen werden. Diese Partikel können verweilen, sich durch Innenräume bewegen und von anderen eingeatmet werden - ein entscheidender Faktor bei der Verbreitung von Infektionen.

Die Risiken, die von über die Luft übertragenen Krankheitserregern ausgehen, sind allgegenwärtig, und wirksame Strategien sind unerlässlich, um ihre Auswirkungen einzudämmen.

Wie Infektionserreger durch die Luft übertragen werden

Aerosole sind mikroskopisch kleine feste oder flüssige Partikel in der Luft oder anderen Gasen (1). Die Größe von Aerosolen reicht von extrem kleinen Partikeln bis hin zu größeren Tröpfchen, und viele von ihnen sind so klein, dass sie über längere Zeit in der Luft schweben können. Forschungen haben ergeben, dass die kleineren Aerosole stundenlang in der Luft schweben können, was sie zu einem äußerst effizienten Träger für Infektionserreger macht (2).

Einige der kleinsten luftgetragenen Partikel, wie PM2,5, d. h. Feinstaub mit einer Größe von 2,5 Mikrometern oder weniger, können Viren, Bakterien oder Pilze enthalten, die sich über engen Kontakt hinaus ausbreiten und Personen infizieren können, die sie einatmen (3)(4).

Krankheitserreger - einschließlich Viren, Bakterien und Pilze - werden durch Husten, Niesen und Sprechen in die Luft übertragen; selbst bei normaler Atmung können infektiöse Aerosole in die Umwelt gelangen. Wenn eine infizierte Person ausatmet, verdampfen winzige Tröpfchen, die den Erreger enthalten, und hinterlassen noch kleinere Partikel, die in der Luft bleiben. Dieser Infektionsprozess ist besonders effektiv in Innenräumen, wo eine schlechte Belüftung diese Partikel einfangen und konzentrieren kann, was das Risiko einer Übertragung erhöht (5).

Mehrere Faktoren beeinflussen, wie effektiv luftgetragene Krankheitserreger verbreitet werden:

• Die Partikelgröße bestimmt, wie lange sie in der Luft bleiben - kleinerePartikel reisen weiter und bleiben länger in der Schwebe.
• Die Luftfeuchtigkeit wirkt sich auf ihre Stabilität aus; einige Viren gedeihen in trockener Luft, während andere unter feuchten Bedingungen besser überleben (6).
• Die Belüftung spielt eine entscheidende Rolle. In stagnierender Luft können sich Aerosole ansammeln, während ein angemessener Luftstrom sie verdünnt und abtransportiert. Wie eine Gruppe von Lehrern, Wissenschaftlern und Ärzten aus Montreal in einer inoffiziellen Studie im Jahr 2020 nachwies, reicherte sich in den Klassenzimmern aufgrund schlechter Belüftung mehr Kohlendioxid (CO2) an, als zulässig war, was wiederum die Schüler und das Personal einem erhöhten Risiko einer Exposition gegenüber SARS-CoV-2 ausgesetzt haben könnte (7).
• Auch die Dauer der Exposition spielt eine Rolle; je länger man sich in kontaminierter Luft aufhält, desto wahrscheinlicher ist eine Infektion.
  

All diese Faktoren zusammengenommen bestimmen die Dynamik der aerogenen Übertragung. Obwohl die Übertragung über die Luft ein primärer Übertragungsweg ist, können sich Krankheitserreger auch auf Oberflächen absetzen, wo sie durch Kontakt übertragen werden können, so dass sowohl die Luft- als auch die Oberflächenhygiene für die Begrenzung der Ausbreitung wichtig sind.

Häufige luftübertragene Krankheitserreger und ihre Risiken

Zu den bekanntesten Bedrohungen, die über die Luft übertragen werden, gehören Viren, die sich die Übertragung über Aerosole zunutze machen, um neue Personen zu infizieren. Dazu können gehören:

• Grippe (Influenza): Die Influenza (oder Grippe) ist eine ansteckende Atemwegserkrankung. Sie wird durch Partikel in der Luft von Mensch zu Mensch übertragen und führt häufig zu Ausbrüchen in Schulen, an Arbeitsplätzen und bei öffentlichen Veranstaltungen (8).
• Masern: Masern, die sich typischerweise durch Hautausschlag, Fieber, Husten, laufende Nase und tränende Augen äußern, sind äußerst ansteckend. Masern können bis zu zwei Stunden in der Luft verweilen, nachdem eine infizierte Person einen Raum verlassen hat, und so auch diejenigen anstecken, die den Raum später betreten (9).
• SARS-CoV-2: Dieses Atemwegsvirus verbreitete sich weltweit über COVID-19, wobei Aerosole eine Schlüsselrolle bei der Übertragung spielten (10).
• Windpocken: Windpocken, auch bekannt als Varizellen-Zoster, werden durch Kontakt, Flüssigkeiten und durch die Luft übertragen. (11)

Auch Bakterien stellen ein erhebliches Risiko dar, das über die Luft übertragen wird. Mycobacterium tuberculosis, das Bakterium, das für Tuberkulose (TB) verantwortlich ist, verbreitet sich, wenn infizierte Personen husten oder niesen und dabei Aerosole freisetzen, die über Stunden infektiös bleiben können (12). Legionellen, ein weiterer bakterieller Erreger, gedeihen in Wassersystemen, werden jedoch durch kontaminierten Nebel oder Tröpfchen in die Luft übertragen und verursachen beim Einatmen schwere Lungenentzündungen (13).

Wo und wie die Übertragung durch Aerosole erfolgt

Die Übertragung durch Aerosole kann in Räumen mit begrenzter Luftzirkulation gedeihen.

Krankenhäuser, Schulen und öffentliche Verkehrsmittel sind besonders risikoreiche Orte, an denen infizierte Personen unwissentlich viele andere Personen den über die Luft übertragenen Krankheitserregern aussetzen können.

• In Krankenhäusern können bei medizinischen Eingriffen wie Intubationen oder sogar bei der routinemäßigen Pflege von Patienten infektiöse Aerosole entstehen, von denen sowohl Patienten als auch das medizinische Personal betroffen sind.
• Schulen mit ihren dicht bevölkerten Klassenzimmern und Gemeinschaftseinrichtungen können bei Ausbrüchen von Krankheiten wie Masern oder Grippe zu Epizentren werden.
• Öffentliche Verkehrsmittel, in denen die Belüftung häufig unzureichend ist, erhöhen das Infektionsrisiko, da die Fahrgäste über längere Zeiträume Umluft einatmen. In diesen Umgebungen können Menschen über die Luft übertragenen Krankheitserregern ausgesetzt sein, auch ohne direkten Kontakt mit einer infizierten Person.
  

Die Forschung hat gezeigt, dass bestimmte öffentliche Räume ideale Bedingungen für eine rasche Übertragung bieten. Eine Studie über die Übertragung von Masern in einer pädiatrischen Praxis zeigte beispielsweise, dass die Übertragung über die Luft in einer Büroumgebung stattfand, wobei ungeimpfte Kleinkinder eine Ansteckungsrate von 80 % (4/5) aufwiesen, verglichen mit 7 % (2/27) bei geimpften Kindern (14). In einer 2024 in Finnland durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass bis auf einen Teilnehmer an einer Chorprobe für Senioren alle mit SARS-CoV-2 infiziert waren (15). Computermodellierungen bestätigten die Aerosolübertragung als wahrscheinliche Ursache.

Umweltfaktoren können das Infektionsrisiko weiter erhöhen. Schlechte Belüftung führt dazu, dass sich Aerosole ansammeln und verweilen können. Eine hohe Belegungsdichte erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Exposition, während Aktivitäten, die mit schwerer Atmung verbunden sind - Singen, Schreien oder Sport - mehr Aerosole erzeugen und diese weiter verbreiten.

Zusammen bestimmen diese Faktoren, wie weit sich Krankheitserreger in der Luft verbreiten und wie lange sie eine Gefahr darstellen.

Schützen Sie sich und Ihre Umgebung

Um das Risiko einer Übertragung über die Luft zu verringern, sind in der Regel mehrere Schutzmaßnahmen erforderlich, die Umweltkontrollen mit persönlichen Vorsichtsmaßnahmen kombinieren.

• Quellenkontrolle: Händewaschen trägt dazu bei, die Übertragung zu verringern, nachdem sich Partikel auf Oberflächen abgesetzt haben, und ergänzt damit die Strategien, die sich mit der Exposition über die Luft befassen.
• Belüftung: Das Öffnen von Fenstern, der Einsatz von Abluftventilatoren oder die Umrüstung auf hocheffiziente HLK-Systeme können infektiöse Partikel verdünnen und aus der Raumluft entfernen.
• Kohlendioxid-Überwachung: Die Überwachung des Kohlendioxids ist ein praktischer Indikator für die Qualität der Belüftung. Durch die Überwachung des CO2-Gehalts können Gebäudemanager und Einzelpersonen erkennen, wann die Belüftung verbessert werden muss, um das Risiko der Aerosolbildung und -übertragung zu verringern.
  
• Filtrierung: Die Verwendung eines hocheffizienten Luftreinigers mit fortschrittlicher Filtration kann dazu beitragen, die Exposition in Wohnungen, Schulen und am Arbeitsplatz zu verringern.
• Masken: Während locker sitzende Stoffmasken nur einen minimalen Schutz gegen Aerosole bieten, kann das Tragen einer gut sitzenden KN95/FFP2-Maske dazu beitragen, 95 % der in der Luft befindlichen Partikel bis zu einer Größe von 0,03 Mikrometern herauszufiltern, wenn sie richtig getragen wird.

Alle diese Strategien zusammen bilden einen robusten Schutz gegen Bedrohungen aus der Luft.

Schlussfolgerung

Durch Verbesserung der Belüftung, Überwachung der Innenraumbedingungen und Anwendung mehrschichtiger Schutzstrategien können Einzelpersonen und Gemeinden die Exposition besser kontrollieren und eine sicherere Innenraumumgebung schaffen.

Dieser mehrschichtige Ansatz spiegelt ein breiteres Prinzip der Infektionsprävention wider: Die Verringerung des Risikos hängt von der Kombination mehrerer Strategien ab, anstatt sich auf eine einzige Maßnahme zu verlassen.

In diesem Zusammenhang macht der Welttag der Händehygiene, der jedes Jahr am 5. Mai begangen wird, deutlich, wie diese Maßnahmen zusammenwirken, um das Übertragungsrisiko zu verringern. Die Händehygiene ist zwar nach wie vor unerlässlich, aber die zunehmende Erkenntnis, dass die Übertragung über die Luft erfolgt, weist auf die Rolle der Luftqualität und der Belüftung als Teil eines umfassenderen Ansatzes hin.