Droplets on surfaces is very convenient for people in power – all of the responsibility is on the individual. On the other hand, if you admit it is airborne, institutions, governments and companies have to do something.” (Jose-Luis Jimenez, Aerosol-Experte)

“So when we talk we make lots of invisible spit-balls that float in the air? And that’s how COVID gets around? It floats around in invisible spit-ball spaceships?” (8jährige, 2020)

“Personal responsibility” is a fiction when it comes to this virus because—very simply—you don’t have personal air. (@RadCentrism, Twitter)

Wie wird SARS-CoV2 übertragen?

Übertragung in der Nähe durch ballistische Tropfen (“Tröpfchen”) und Tröpfchenaerosole (“Aerosole”) in verschiedenen Größenordnungen (inhalierbar, Mund-Rachenbereich; in die Brust/bis in die Bronchien; Atemwegsaerosole, die bis in die Lunge gelangen können) und der Effekt von Gesichtsmasken (Czypionka et al., 2021 – Abbildung von Don Milton) – Anmerkung: Zeitgemäßer wäre eine Abbildung mit FFP2-Masken

SARS-CoV2 wird vorwiegend über winzige Tröpfchen (Aerosole) übertragen, die sowohl auf kurze (unter 2m) als auch über größere Distanzen (mehrere Meter) für mehrere Stunden in der Luft schweben können und sich in schlecht belüfteten Räumen bzw. bei Menschenansammlungen akkumulieren.

Für Tröpfchen- und Schmierinfektion gibt es keine direkten Belege. Das Risiko wurde anfangs übertrieben (Goldman 2020). Es ist sehr gering (Mondelli et al. 2020, Port et al. 2020, Zhang et al. 2021, Rocha et al. 2021, Butot et al. 2022, Zhang et al. 2022, Pan et al. 2023, Matsui et al. 2024).

Hier steht der gelbe Balken für Aerosolproduktion durch Atmung. Pink ist sprechen und blau singen. Das Übertragungsrisiko einer infizierten Person, die nur atmet, ist allgemein gering. (Alsved et al. 2022)

Schon vor der Pandemie wusste man, dass Aerosole bei lautem Sprechen verstärkt ausgestoßen werden (Asadi et al., 2019). Dazu kommen Erkenntnisse wie, dass Sprechen beschleunigte Aerosolemissionen verursachen kann (Abkarian et al. 2020). Singen und Schreien emittiert wesentlich mehr Aerosole als Sprechen oder Atmen (Alsved et al. 2022).

Grundsätzlich gilt: Größere Tröpfchen enthalten kaum infektiöse Viren, sondern fast ausschließlich die kleinsten Aerosole. Seit OMICRON-Varianten werden mehr und länger Viren ausgeatmet (Lai et al. 2022, Tan et al. 2023), größere Tröpfchen sind als Infektionsroute vernachlässigbar und OP-Masken nicht effektiv (Chen et al. 2020).

Besonders viele ACE2-Rezeptoren befinden sich in der Nase (exprimieren 200-700x intensiver als in den Atemwegen der Lunge), weshalb Nasensprays grundsätzlich sinnvoll sind, sofern Wirksamkeit bewiesen (Chen et al. 2020)

Eine der gefährlichsten Keimschleudern sind öffentliche Toiletten – unbedingt Deckel runterklappen vor dem Spülen (Crimaldi et al. 2022), da das Virus sonst aerolisiert wird. Unbedingt Maske tragen und danach gründliche Desinfektion. Auf Mobiltelefonen befindet sich meist kein infektiöses Virus (Lai et al. 2022), abgepacktes Essen spielt auch nur eine untergeordnete Rolle (Butot et al. 2022).

Entgegen mancher Befürchtungen gibt es bisher keinen klaren Hinweis auf eine Übertragung über die Augen (Gregersen et al. 2022). Eine frühe Meta-Analyse ergab weniger Infektionen mit Augenschutz, allerdings mit niedriger Qualität der betrachteten Studien (Chu et al. 2020) und keine direkten Hinweise bei Covid19. Manche Anekdoten legen diesen Weg nahe, weil die betreffende Person “durchgehend” Maske getragen habe, aber die wahrscheinlichste Erklärung bleibt immer der mangelnde Dichtsitz der Maske bzw. eine Ansteckung dann, wenn man die Maske abgesetzt hat, weil man die Situation nicht als riskant wahrgenommen hat.

Es gibt ein Denkansatz, weshalb Brillengläser helfen könnten: Weil man die Maske dann so anpasst, dass die Brillengläser nicht mehr beschlagen und die Maske besser schützt. Ohne Maskennutzung sinkt auch der Nutzen einer Brille.

Augensymptome wie Bindehautentzündungen sind in Verbindung mit Covid19 jedenfalls häufig und kein zwingender Hinweis auf die Übertragungsroute.

Die Dosis ist entscheidend

Für eine Infektion braucht es nach Martin and Koelle (2021) nur 1-3 Virenpartikel. Generell gilt: Die Dosis macht das Gift! Je länger man Viruspartikeln ausgesetzt ist, desto höher die inhalierte Virusmenge und desto wahrscheinlicher ein nicht so milder Anfangsverlauf (Port et al. 2021, Dabisch et al. 2021, van Damme 2021).

Beim Menschen nachgewiesen haben das Lind et al. (2023) nach Impfung und Infektion. Bei niedriger Virusexposition schützen vorhergehende Infektion und/oder Impfung gegen eine Ansteckung. Bei hoher Virusexposition (z.b. Superspreader, Nähe zur infizierten Person, viele infizierte in einem schlecht belüfteten Raum) überwindet das Virus den aufgebauten Immunitätswall.

Das Risiko einer Ansteckung erreicht innerhalb von fünf Sekunden nach dem Passieren einer infizierten Person ihren Höhepunkt. Das Risiko lässt sich demnach verringern, wenn man beim Vorbeigehen die Richtung auf die dem Wind abgewandte Seite ändert, die Luft anhält und einen Abstand von mindestens einem Meter einhält (Asai et al. 2023), es reicht ein kurzer Aufenthalt von 6-37 Minuten in einem Raum gemeinsam mit einer infizierten Person, um sich anzustecken (Alsved et al. 2023).

Die inhalierte Virusmenge lässt sich leicht verringern: Abstand, hygienisch niesen, FFP2-Maske und Lüften/Luftreiniger.

Wo wird SARS-CoV2 bevorzugt übertragen?

Im Freien wird die Viruskonzentration in der Regel durch das große Luftvolumen, Wind, Sonneneinstrahlung oder Niederschlag rasch eliminiert. Aerosole fallen rascher zu Boden und vertrocknen schlichtweg. Übertragungen über längere Strecken sind nur bei günstigen Windverhältnissen möglich (Mingyu et al. 2023). Auf kurze Distanz kann es aber sehr wohl Ansteckungen geben, was bereits beim Wildtyp dokumentiert wurde (Qian et al. 2020). Während der nachgeholten EM 2021 gab es nachweislich mehrere Masseninfektionsereignisse in Zusammenhang mit Fußballspielen, auch bei anderen Großveranstaltungen wurde das nachgewiesen (Suner et al. 2022).

Führend bei den Anstecksorten sind Indoor-Gastronomie und Fitnesszentren, gefolgt von Cafés, Hotels, religiösen Einrichtungen und Wartezimmern von Ärzten (Chang et al.2020)

Die meisten Ansteckungen finden jedoch in Innenräumen statt – vor allem dann, und das ist leider der Regelfall, wenn sie schlecht belüftet sind und sich viele Menschen ohne dicht getragene FFP2-Maske darin aufhalten (Duval et al. 2022). Die Virusübertragung interessiert persönliche Vorlieben nicht – es überträgt sich dort am besten, wo die Menschen gerne ihre Freizeit verbringen – in der Gastronomie, in Nachtclubs (Imamura et al. 2022), Tanzlokalen, Fitness-Studios, in Reisebussen, im Bierzelt und Vereinslokal, aber auch, wo sie von den Eltern abgeladen werden, damit diese arbeiten gehen können: Kindergärten und Schulen. Neuralgische Orte sind außerdem Sanitäranlagen wie öffentliche Toiletten und enge kleine Räume wie Aufzüge oder Kabinenbahnen, sowie allgemein im Gesundheitswesen, wo das Virus in der Luft erstmals nachgewiesen wurde (Lednicky et al. 2020, Fortin et al. 2023).

Die von ECDC und WHO bis heute empfohlene Husten-Nies-Etiquette („Hand vor den Mund“, „in die Armbeuge niesen“) hat keine Evidenz für Wirksamkeit, weil kleinste Tröpfchen in der Gesamtheit überwiegen und nicht blockiert werden (Zayas et al. 2013).

Von wem wird SARS-CoV2 bevorzugt übertragen?

Da gibt es zum Einen die berühmt-berüchtigten Superspreader, also infizierte Personen, die sehr viele Menschen anstecken. Für den Wildtyp haben Ma et al. (2020) ermittelt, dass 73% aller Infizierten kein nachweisbares Virus ausatmeten, was die niedrige Sekundärattackrate im Haushalt erklärt und weshalb sich das Virus vorwiegend über Clusterereignisse verbreitet, die zeitlich und räumlich abgrenzbar sind von anderen Infektionsherden. Eine anfänglich höhere Viruslast der Indexfälle begünstigt Superspreading (Marks et al., 2021). Chaudhuri et al. (2022) haben gezeigt, dass 4% der Indexfälle in Innenräumen für 80% Folgeinfektionen verantwortlich waren.

Keine signifikanten Unterschiede in der Übertragungswahrscheinlichkeit gibt es zwischen den Altersgruppen. Kinder und Jugendliche infizieren sich gleich häufig wie Erwachsene und können das Virus genauso weitergeben, mit Delta und Omicron-Varianten ist die Wahrscheinlichkeit im Haushalt gestiegen, sich über die Kinder anzustecken, insbesondere bei jüngeren Kindern (van Loben Sels et al. 11/2023 preprint), 40% der Kinder waren in einer Studie selbst dann noch infektiös, als sie keine Symptome mehr hatten (Science et al. 2023).

Der wesentliche Treiber der Pandemie ist nicht nur der Umstand, dass SARS-CoV2 infektiöser als SARS-CoV1 oder Influenza ist, sondern dass ein signifikanter Anteil stattfindet, wenn die infizierte Person (noch) keine Symptome zeigt. Das wissen wir schon seit Ende Jänner 2020 (Branswell and Joseph, 2020).

Für den Wildtyp hat man rund 35% präsymptomatische und 25% asymptomatische Übertragungen ermittelt (CDC-Report, 2020), bis Mai 2021 ging man nur noch von 17-30% symptomfreien Übertragungen aus (Rasmussen and Popescu, 19.03.21). Einer der Gründe für die deutliche Reduktion des symptomfreien Anteils ist die Entdeckung neuer Symptome. Zudem können sich viele Menschen an leichte Symptome (Halskratzen, laufende Nase, Kopfweh) oder unspezifische Symptome (Magen-Darm-Beschwerden) oft nicht mehr erinnern. Ein dritter Grund ist, dass seit mehrfachen Impfungen und/oder Infektionen das Immunsystem rascher anspringt und Symptome produziert, BEVOR die Viruslast stark ansteigt

In den ersten acht Tagen nach Symptombeginn atmen infizierte Personen bis zu 1000 Viruskopien pro Minute aus, danach fällt die ausgeatmete Virusmenge stark ab auf 2 Viruskopien pro Minute. Die ausgeatmete Virusmenge ist unabhängig vom Impfstatus und der Virusvariante – und auch bei mild-symptomatischen Patienten hoch (Lane et al. 2023, preprint).

Welche Berufsgruppen sind besonders gefährdet?

Laut Untersuchungen in Neuseeland bis Sommer 2022 waren zu 41% Lehrer betroffen, gefolgt von 38% Kindesbetreuung, 37% Spitalspersonal. Das deckt sich mit Versicherungsdaten aus Deutschland. Auch in Dänemark dominieren Erzieher, Musiklehrer, Pflegebereich und Spitalsmitarbeiter, aber auch Busfahrer und Profisportler (Bonde et al. 2023).

Zum Spitalspersonal zeigt eine Studie aus Österreich (Jensen et al. 2023) wenig überraschende Erkenntnisse: Mehr als zwei Drittel der Ärzte, Pflege- und Reinigungspersonal steckte sich in privaten Settings an, ein knappes Viertel am Arbeitsplatz bei Kollegen und nur 6% bei Patienten. Der Zeitraum der Studie umfasst Mai 2020 bis März 2021, wo in Spitälern eine teilweise strenge Maskenpflicht galt – ein weiterer Beleg für die Wirksamkeit von Masken im Gesundheitswesen!

In Kalifornien sind Busfahrer und Mitarbeiter im öffentlichen Nahverkehr am häufigsten infiziert (Bridget and Kuehn et al. 2022).

Ein Bericht des deutschen Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (16.08.23) ergab, dass Personen mit Migrationshintergrund häufiger infiziert waren als ohne, was u.a. auf die Arbeitsbedingungen mit weniger Homeoffice-Möglichkeit zurückzuführen war. Erwerbstätige in Gesundheitsberufen waren überdurchschnittlich häufig infiziert, am meisten betroffen medizinische Fachangestellte („Ordinationshilfe“) in Arztpraxen. Sie leiden zudem eher unter wiederkehrenden gesundheitlichen Beschwerden (LongCOVID bzw. Anfälligkeit für andere Infekte) als Nichtinfizierte.

In Schweden ist die Hälfte der Top-10 gefährdesten Berufe im Erziehungsbereich mit Kindern. Universitätslehrer fehlen auf der Liste, Schweden hatte Hochschulen geschlossen (Vlachos et al. 2021).

Wie groß ist der saisonale Effekt?

“Wie man hier deutlich sieht, werden Coronawellen zu 100% von Saisonalität getrieben. Es gab einen zugegeben kurzen Frühling und Sommer im späten Februar, aber nun kehren wir erneut in den Winter zurück. Wissenschaftler sagen, wir sind im siebten Winter in zwei Jahren.” (Marc Bevand, @zorinaq, Twitter)

Gesamter Pandemieverlauf in der Inzidenz und im Abwasser in Österreich, mit Limitationen durch Reduktion der Testangebote und Anzahl der Abwasseranlagen, Quelle: ourworldindata.org, abwassermonitoring.at

Bei gewöhnlichen Coronaviren (z.B. hCoV-OC43), RSV oder Influenza lässt sich ein klarer saisonaler Verlauf mit Peak im späten Herbst bzw. Winter feststellen. Bei SARS-CoV2 fehlt diese ausgeprägte Saisonalität und es gibt momentan keine Anzeichen, dass es auf absehbare Zeit zum saisonalen Virus wird (Ewen Callawy 2023, Markov et al. 2023). In den bisherigen Pandemiesommern 2020, 2021, 2022 und 2023 fanden alle Wiederanstiege im Sommer statt – in allen Fällen beim Minimum an Schutzmaßnahmen. Im Sommer 2022 gab es die bisher größte Sommerwelle mit der Variante BA.5. In Südafrika setzte sich OMICRON (BA.1) im Sommer durch. Nach Gavenciak et al. (2022) betrug der saisonale Effekt rund 40% zu Zeiten des Wildtyps.

Die Wellen von SARS-CoV2 werden hauptsächlich durch nachlassende Immunität in der Bevölkerung gegen vorherrschende Varianten und Immun-Escape neuer Varianten getrieben, die den bestehenden Immunschutz unterlaufen können. Bis Ende 2021 sorgten Schutzmaßnahmen sowie Lockdowns für zeitlich befristete Minima im Infektionsgeschehen auch während der kalten Jahreszeit.

Influenza und RSV zeigen klare saisonale Höhepunkte, während SARS-CoV2 (orange) ganzjährig zirkuliert (Quelle: Wochenberichte RKI)

Im Winter ist man jedoch tatsächlich anfälliger (empfänglicher) für Atemwegsviren, die bei kühler Luft stabiler sind. Trockene Raumluft lässt Tröpfchen schneller verdunsten und stabile, schwebende Aerosolkerne bilden. Bei trockener Luft ist die Schleimhautreinigung der Atemwege stark beeinträchtigt und die Aktivierung der zelleigenen Immunantwort bei 28°C deutlich verzögert. Beides erleichtert Virusinfektionen (durch verzögerte Abwehrmechanismen vermehren sich Viren zu schnell).

Kalte Witterungsperioden beeinflussen aber sehr wohl das Sozialverhalten, denn es wird weniger gelüftet, die Menschen halten sich eher drinnen auf und bei Schlechtwetter werden auch größere Veranstaltungen nach drinnen verlegt.

Ein oft unterschlagender Einfluss sind aber die Schulferien: In Österreich gibt es zwei Monate Schulferien (Juli und August), die Semesterferien gehen sogar drei Monate (Juli bis September), dazu kommen Weihnachtsferien (Weihnachten bis Dreikönig) und Winterferien (eine Woche im Februar). Dieser gesellschaftlich akzeptierte „Schul-Lockdown“ verringert das Infektionsgeschehen sehr effektiv, weil dann täglich viel weniger fremde Haushalte zusammenkommen. Seit Ende aller Schutzmaßnahmen und Wiederaufnahme des normalen Reiseverkehrs wird dieser Effekt aber zunehmend durch „Infektionsimporte“ ausgeglichen (Davis et al. 2021 – in Europa und in den USA gab es bereits im Jänner 2020 Übertragungen, Reiseverkehr Antreiber).

Corona in der Tierwelt

Ein (früher) Grund dafür, weshalb SARS-CoV2 gekommen ist, um zu bleiben, waren Interspezies-Übertragungen, sprich vom Menschen in die Tierwelt, unter den Tieren und zurück zum Menschen. Besonders betroffen sind Weiße Hirsche in Nordamerika (Kuchipudi et al. 2022, Pickering et al. 2022, Hale et al. 2021, Bevins et al. 2023, Feng et al. 2023), aber auch Nerze sind gefährdet, wie die Mutation in Nerzen und Rückübertragung auf den Menschen 2020 gezeigt hat. In Hong Kong wurden Menschen von importierten Syrischen Hamstern infiziert (Yen et al. 2022). Betroffen sind auch Katzen, Hunde und andere Tierarten.

Der Ursprung des Virus war wahrscheinlich ein Wildtiermarkt in China (Worobey et al. 2022, Pekar et al. 2022).