Wie Superspreader die Pandemie beeinflussen

Was macht einen Superspreader aus? Foto: Aditya Chinchure / unsplash.com

Coronavirus

Wie Superspreader die Pandemie beeinflussen

SARS-CoV-2 ist sehr ansteckend. Aber: Nicht jeder Infizierte steckt sehr viele Menschen an. Entscheidend sind so genannte Superspreader.

28. Mai 2020

Was sind Superspreader?

In der Epidemiologie bezeichnet der Ausdruck „Superspreader“ Menschen, die infiziert sind und besonders viele Menschen anstecken. Meist liegt es nicht unbedingt an den Menschen selbst, dass sie viele andere anstecken, sondern an den Umständen. Zu vielen Ansteckungen kommt es beispielsweise bei sogenannten Superspreading-Events. Also Zusammenkünften von mehreren Menschen, bei denen sich Viren wie SARS-CoV-2 dann besonders gut verbreiten können. Jeder, der infiziert ist und mit vielen Menschen auf einmal Kontakt hat, kann zum Superspreader werden.

„Das Konzept der ‘Superspreader‘ ist schwer wissenschaftlich zu greifen oder gar zu quantifizieren“, sagt der Epidemiologe Gérard Krause vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig. Meist handele es sich eben um „eine Kombination aus Personen, die eine besonders effektive Ausscheidung haben, sowie Konstellationen, in denen besonders viele Menschen exponiert sind.“

Superspreading-Ereignisse seien „zeitlich und räumlich begrenzt, bei ihnen gehen viele Infektionen auf eine oder sehr wenige Personen zurück“, sagt der Infektionsepidemiologe Jürgen May vom Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg.

Keine eindeutige Definition

Ob beispielsweise auch viele Infektionen in Altenheimen, Krankenhäusern, Schlachthöfen und Gemeinschaftsunterkünften zu diesen Ereignissen gezählt werden, ist nicht ganz eindeutig. „Meist denkt man bei Superspreading-Events eher an plötzliche, explosive Ansteckungen“, sagt Udo Buchholz, Epidemiologe am Robert-Koch-Institut (RKI). Auch Jürgen May bezeichnet diese Häufungen von Ansteckungen nicht als „Superspreading-Events im eigentlichen Sinne“. In den oben genannten Einrichtungen gehe es eher um eine Art Pingpong, meint Buchholz: Oft sei es schwer zu sagen, wer genau wen angesteckt hat.

Wie viele Menschen steckt ein Infizierter an?

Die Zahl der Menschen, die ein Infizierter ansteckt, wird mit der sogenannten Reproduktionszahl R angegeben. Bei SARS-CoV-2 liegt R normalerweise zwischen 2 und 3. Das bedeutet, ein Infizierter steckt zwei bis drei weitere Menschen an. Das Ziel der Maßnahmen war es, diese Zahl zu drosseln, R sollte so gering gehalten werden wie möglich. Denn je kleiner R unter 1 ist, desto schneller nimmt die Zahl der Neuinfektionen ab.

Allerdings ist R nur ein Durchschnittswert. Denn die meisten Menschen, betont James Lloyd-Smith von der University of California in Los Angeles im Science-Magazine, würden trotz Infektion niemanden anstecken. Dafür stecken einige wenige Menschen vergleichsweise viele andere an. Eine Studie besagt sogar, dass die Wahrscheinlichkeit, sich anzustecken, bei Mitgliedern, die in einem Haushalt leben, nur bei 15 Prozent liegt. Woran das liegt, können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bisher nicht genau sagen. Ein Grund könnte sein, dass Infizierte nur wenige Tage besonders ansteckend sind. Aber auch eine unerkannte Hintergrund-Immunität könnte damit zu tun haben, vermutet Virologe Christian Drosten in dem NDR-Podcast „Corona Update“. Dazu gibt es aber bislang kaum Daten.

Auch wenn R weiterhin eine wichtige Zahl zur Einordnung der Verbreitung einer Infektionskrankheit ist, auch andere Parameter sind wichtig.

Was besagt der Dispersionsfaktor?

Neben R ist auch der sogenannte Dispersionsfaktor k ein aussagekräftiger Parameter. Er gibt Häufungen einer Krankheit an und wird auch als Streuparameter bezeichnet. Er beschreibt, wie häufig eine Krankheit auftritt und inwiefern sie zur Clusterbildung neigt.

Grundsätzlich gilt: Je kleiner k ist, desto mehr Infektionen lassen sich auf eine oder wenige Personen zurückführen. Das bedeutet: Die Rolle von Superspreading-Events ist umso größer. Bei der saisonalen Grippe liegt der k-Wert bei ca. 1, Superspreader-Ereignisse spielen keine große Rolle.

Bei der SARS-Epidemie 2002/2003 hingegen spielte Superspreading eine besonders große Rolle, wie eine Untersuchung aus dem Jahr 2005 von James Lloyd-Smith zeigt. Der k-Wert lag, entsprechend seinen Berechnungen, bei etwa 0,16. Bei dem Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus MERS, das sich seit 2012 verbreitet, liegt der Wert bei 0,25. Für die Spanische Grippe kommt Lloyd-Smith auf einen Wert von 1 – Superspreading und Superspreading-Events spielten damals entsprechend keine Rolle.

Wie hoch ist der Dispersionsfaktor beim neuartigen Coronavirus?

Wie groß genau der Dispersionsfaktor k beim SARS-CoV-2-Virus ist, wissen Experten bisher nicht genau. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass er höher ist als bei SARS und MERS – dass Superspreading also eine etwas kleinere Rolle spielt. Auch Infektionsbiologe Udo Buchholz aus der Fachabteilung für respiratorische Erkrankungen beim RKI meint, dass k bei SARS und MERS eine größere Rolle gespielt habe als bei der aktuellen Pandemie. Als Grund nennt er den seiner Ansicht nach häufigsten Übertragungsweg: „Der Regelfall derzeit ist weiterhin die Tröpfcheninfektion.“

Bisher gibt es keine eindeutigen wissenschaftlichen Daten zum Faktor k. Während Buchholz von einem eher höheren Dispersionsfaktor beim neuartigen Coronavirus ausgeht, kommen in einer aktuellen Studie Akira Endo, Adam Kucharski und Sebastian Funk von der London School of Hygiene and Tropical Diseases in einem Preprint – also einer bisher nicht dem Peer-Review unterzogenen Vorveröffentlichung – zu dem Ergebnis, dass k sogar nur bei 0,1 liegen könnte. 10 Prozent der Infizierten könnten für 80 Prozent der Ansteckungen verantwortlich sein, schreiben sie. In einer weiteren Preprint-Veröffentlichung haben Gabriel Leung und Kollegen berechnet, dass k bei SARS-CoV-2 bei 0,45 liege.

Andere Wissenschaftler – auch der Virologe Christian Drosten von der Charité – gehen davon aus, dass nur 20 Prozent der Infizierten für 80 Prozent der Ansteckungen verantwortlich sind. Das bedeutet also: Die meisten Infizierten stecken wahrscheinlich nur wenige bis keinen an, aber wenige Infizierte stecken sehr viele Menschen an. Daraus folgt auch: Durch das tägliche Verhalten haben wir einen starken Einfluss darauf, wie sehr sich das Virus verbreitet.

Welche Faktoren beeinflussen, wie viele Menschen ein Infizierter ansteckt?

Meist lässt sich leider im Vorfeld nicht sagen, ob ein Mensch zum Superspreader wird oder eine Veranstaltung zum Superspreader-Event. In der Regel stellt man das erst im Nachhinein fest, meinen Christopher Lee und Thomas Frieden in einer aktuellen Untersuchung. Das Grundproblem: Wer sich mit dem neuartigen Coronavirus infiziert hat, kann schon ansteckend sein, noch bevor er Symptome zeigt. Studien legen sogar nahe, dass in diesem Zeitfenster die höchste Viruslast im Rachen zu finden ist. Was wiederum vermuten lässt, dass sie in dieser Phase besonders ansteckend sind.

Manche Infizierte haben sogar keine oder kaum Symptome. Sie merken also vielleicht gar nicht, dass sie sich angesteckt haben und ansteckend sind. Wäre dies nicht der Fall, wäre die Situation deutlich einfacher: Denn wenn alle Menschen mit Symptomen zu Hause bleiben würden, könnte sich das Virus nicht weiterverbreiten.
Es gibt aber einige Faktoren, die die Ausbreitung der Infektion beeinflussen – und möglicherweise zu Superspreading-Events führen:

  • Menschen sprechen unterschiedlich, und wenn sie sprechen, emittieren sie unterschiedlich viele Aerosole in die Umgebung. Zahlreiche Studien deuten inzwischen darauf hin, dass auch diese sehr kleinen Teilchen eine Rolle bei der Übertragung des SARS-CoV-2-Virus spielen. In einer Studie haben die amerikanischen Wissenschaftler Sima Asadi und William Ristenpart herausgefunden, dass die Zahl der Aerosole von individuellen Gegebenheiten abhängt – welche genau das sind, vor allem mit Blick auf Physiologie und immunologische Faktoren, ist noch nicht klar. Die Aerosol-Menge hängt aber nicht davon ab, welche Sprache man spricht.
    William Ristenpart und Kollegen stellten die Hypothese auf, dass „Sprach-Superemittenden“ zum Superspreading ansteckender Krankheiten beitragen könnten.
  • Ist etwa jemand allergisch und reagiert gerade auf bestimmte Pollen, können gehäufte Niesanfälle ebenfalls zu einer Superspreader-Rolle beitragen.
  • Studien haben zudem ergeben, dass bei lautem Sprechen und beim Singen besonders viele Aerosole ausgestoßen werden. „Es gibt aber große Variabilität zwischen den Menschen, und die Mengen an Aerosolen, die sie ausstoßen, sind auch nicht immer gleich“, betont Infektionsepidemiologe Udo Buchholz.
  • Auch die Situation kann eine entscheidende Rolle spielen: Wenn in einem Gottesdienst gesungen wird, man in einer Bar oder Diskothek sehr laut sprechen muss, dann begünstigt dies mögliches Superspreading. Daten von Gottesdiensten und Familienfeiern in den USA, von Barbesuchen aus Südkorea und nicht zuletzt von Restaurantbesuchen und einem Baptistentreffen in Deutschland bestätigen diese Annahme.
  • Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Zeitpunkt der Infektion. Grob kann man sagen, dass Menschen zwei Tage vor und zwei Tage nach Auftreten der ersten Symptome vermutlich am stärksten ansteckend sind. In welchem Stadium der Infektion sich Patientinnen und Patienten befinden, lässt sich aber in der Regel VOR Auftreten von Symptomen nicht sagen.

In welchen Situationen werden besonders viele Menschen angesteckt?

Nur wenn mehrere Menschen zusammenkommen, kann ein Infizierter auch andere, bisher Nichtinfizierte, anstecken. Und je mehr Menschen sich treffen, desto größer wird die Wahrscheinlichkeit der Ansteckung. Grundsätzlich wird das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 vor allem über Tröpfcheninfektion übertragen. Daher ist es besonders wichtig, die sogenannte Nies-Etikette einzuhalten, also etwa in die Armbeuge zu niesen.
Inzwischen gibt es aber immer mehr Hinweise darauf, dass die Viren nicht nur in den Tröpfchen, sondern auch in den deutlich kleineren Aerosolen enthalten sein können. Während die – schwereren – Tröpfchen vergleichsweise schnell zu Boden sinken, können Aerosole länger in der Luft bleiben und sich besser verteilen.

Aerosole spielen höchstwahrscheinlich eine Rolle

Wenn viele Menschen auf engem Raum zusammen sind, erleichtert dies die Ansteckung. Außerdem steigt in geschlossenen Räumen die Gefahr der Ansteckung. Das hängt vermutlich auch mit der Übertragung durch die oben genannten Aerosole zusammen. Immer mehr Studien legen auch eine Übertragung von SARS-CoV-2 über Aersole nahe: Sie finden Infektionsketten, die nicht über eine Tröpfchen- oder Schmierinfektion erklärt werden können. Zudem konnten in Aerosolen Viruspartikel gemessen werden. Es ist noch offen, wie infektiös diese Partikel sind. Daher halten es Experten für richtig, dass vor allem Großveranstaltungen in Zeiten der Corona-Pandemie abgesagt werden. „Auf große Ansammlungen wie in Fußballstadien und bei Konzerten sollten wir leider noch eine Weile verzichten“, meint Jürgen May vom Bernhard-Nocht-Institut.

Auch bei der Entwicklung der Corona-Pandemie in Deutschland spielten Superspreader und Superspreader-Events eine große Rolle. So gab es bereits im Januar 2020 einen kleinen Ausbruch, aber erst Superspreading-Events wie Après-Ski in Ischgl und Karnevalsfeiern wie in Heinsberg führten zum exponentiellen Wachstum der Infektionskurve und dazu, dass sich das Virus flächendeckend verbreiten konnte.

Draußen treffen ist besser als drinnen

Generell gilt: Draußen ist es in der Regel unproblematischer als drinnen – wenn der Abstand eingehalten wird. Und: je mehr Menschen, desto problematischer. „Mit jeder Person, die zu einer Menschenansammlung hinzukommt, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein Superspreading-Event entstehen kann“, betont May. Zusätzlich zu Hygiene und Händewaschen spielt auch regelmäßiges und gutes Lüften eine wichtige Rolle.

Die gute Nachricht:

Wenn Superspreader eine entscheidende Rolle bei der Ausbreitung des Virus spielen, kann man das Virus leichter eindämmen, wenn man Menschenansammlungen – vor allem in geschlossenen Räumen – verhindert. Und sich bei den Corona-Maßnahmen darauf konzentriert.

Was können wir aus den Superspreadern für kommende Epidemien und Pandemien lernen?

Zunächst muss man wissen, wie sich ein Virus verbreitet, erklärt Jürgen May. Dies sei bei SARS, HIV und Cholera sehr unterschiedlich. Wenn es sich um eine direkte und intensive Übertragung von Mensch zu Mensch handelt, sei es wichtig, „viel und früh zu testen“. Dabei können auch Apps möglicherweise helfen. Damit lassen sich Superspreader und stattgefundene Superspreading-Ereignisse schneller identifizieren und eine weitere Ausbreitung möglicherweise eindämmen.

Autorin: Annika Franck

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4 Kommentare;

  1. Wenn man das alles schon über das Virus weiss, kann ich einfach nicht verstehen, warum man zulässt, dass der Schulbetrieb an Grundschulen wieder in voller Klassenstärke aufgenommen wird.

  2. Dispersionswert / Aerosole / Beispiel Tabak-Rauch / Superspreading.
    – Dispersionswert.
    Ein Dispersionswert existiert auch im Berufsleben. Dort ergibt sich oft eine Verteilung von 20/80, die beim Arbeiten berücksichtigt werden kann.
    Z.B. Verkäufe : 20 Prozent der Kunden erbringen 80 Prozent des Umsatzes, die restlichen 80 Prozent der Kunden nur 20 Prozent des Umsatzes.
    Z.B. Arbeitsaufwand : 20 Prozent der Arbeitszeit werden für 80 Prozent der zu erledigenden Aufgaben benötigt, die restlichen 80 Prozent der Arbeitszeit für nur 20 Prozent der zu erledigenden Aufgaben.
    Ein Dispersionswert von 1 ist in diesen Bereichen ungewöhnlich, da ein Geschäft dann mit allen seinen Kunden gleich viel Umsatz machen würde bzw. innerhalb einer Arbeitszeit alle Aufgaben die gleiche Menge an Zeit für ihre Erledigung benötigen würden.
    – Aerosole.
    Bei einem natürlichen Prozess wird es immer eine kontinuierliche Verteilung geben. Also z.B. kleine bis große Menschen, Hühnereier, Kieselsteine, Muscheln und auch kleine bis große Aerosol-Tröpfchen beim Ausatmen. Die Breite dieser natürlichen Verteilung kann variieren, es kann also eine kleine oder große Streuung um den Mittelwert vorliegen. Und die Vertellung kann mehr oder weniger ‚links schief‘ oder ‚rechts schief‘ sein, also mehr kleine als große (links schief) oder weniger kleine als große (rechts schief) Teile enthalten.
    Die kontinuierliche Verteilung wird aufgehoben, wenn durch einen Eingriff in die natürliche Verteilung bestimmte Größenbereiche ausgeschlossen werden. Z.B. durch eine Mund-Nase-Schutz, der auf Grund seines Aufbaus Tröpfchen oberhalb einer bestimmten Größe zurückhält, so daß nur kleinere Tröpfchen den Mund-Nase-Schutz passieren können.
    Es wundert mich daher nicht, wenn kleine ausgeatmete Tröpfchen in die Raumluft gelangen.
    – Aerosol-Beispiel Tabak-Rauch.
    Tabak-Rauch erscheint mir als gutes Beispiel für Aerosole im Freien oder in Räumen, weil man Tabak-Rauch sehen und riechen kann, während man ein Virus-haltiges Aerosol nicht sehen und riechen kann.
    Wenn eine einzelne Person in einem normal gelüfteten Raum eine oder mehrere Zigaretten raucht, dann wird sich der Tabak-Rauch innerhalb kurzer Zeit im gesamten Raum gleichmäßig verteilen. Da hilft auch kein Abstand von vielen Metern.
    Wenn eine einzelne Person außerhalb eines Raumes geraucht hat und danach wieder in den rauchfreien Raum eintritt, dann kann selbst aus einem Abstand von 1 bis 2 Metern nach kurzer Zeit der Tabak-Rauch gerochen werden. Es braucht also keine gerichtete Verteilung des Tabak-Rauchs, sondern nur einfach die Verteilung nach allen Seiten.
    Wenn eine einzelne Person im Freien raucht, dann werden im Gegensatz zum Innenraum andere Personen nur dann etwas von dem Tabak-Rauch merken, wenn die Windrichtung ungünstig steht. Befinde ich mich vor der rauchenden Person im Wind, bekomme ich vom Tabak-Rauch nichts ab, befinde ich mich jedoch hinter der rauchenden Person im Wind, bekomme ich viel von dem Tabak-Rauch ab.
    – Superspreading-Events und Superspreader.
    Wenn Superspreader Personen sind, die besonders viele andere Personen anstecken (können), und Superspreading-Events Ereignisse sind, bei den besonders viele Menschen angesteckt werden (können), dann sollte beides allen Menschen bereits aus der noch immer bestehenden HIV-Pandemie bekannt sein.
    Ein Superspeader in Bezug auf HIV wäre eine Person, die nicht nur maximal einen Geschlechtspartner, sondern sehr viele hat. In Bezug auf SARS-CoV-2 wäre dies eine Person, die sich nicht an Kontaktbeschränkungen hält, sondern sehr viele Kontakte nutzt.
    Ein Superspreading-Event in Bezug auf HIV wäre ein Gruppen-Sex ohne Kondome mit vielen Personen, die aus vielen unterschiedlichen Beziehungen stammen. In Bezug auf SARS-CoV-2 wäre dies ein Treffen vieler Personen ohne ausreichenden persönlichen Schutz durch Mindestabstand und Mund-Nase-Schutz und Aufenthalt in freier Luft.
    Wenn man das Verhalten von Menschen unter der Bedrohung durch SARS-CoV-2 in einem Vergleich mit der Bedrohung durch HIV betrachtet, dann stellt sich für mich die Frage, warum viele nach Lockerungen verlangende Menschen möglichst schnell wieder ungehinderten nahen Kontakt zu möglichst vielen Menschen haben wollen und dies auch anderen gerne zugestehen, während die gleichen Menschen ungeschützten Gruppen-Sex und andere Menschen mit vielen unterschiedlichen Geschlechtspartnern meistens als sehr riskant ansehen würden.

  3. Danke für Ihre Erläuterungen zum Dispersionsfaktor k. Grundsätzlich kann ich nachvollziehen, dass sein Wert Bedeutung für einen möglichen eher linearen oder exponentiellen Verlauf einer Epidemie hat. Gerne hätte ich dazu ein mathematisches Modell.

    Fragen: >Passt hier das Urnenmodell? Beispiel: 10 Kugeln in einer Urne, bei k=0,1 wäre 1 Kugel rot, der Rest weiß, bei k=4 wären
    4 rot, der Rest weiß.
    >Wie lange muss ich im Mittel auf die erste rote Kugel warten?
    >Wie viel Züge liegen zwischen 2 roten Kugeln, wenn ich zurücklege bzw. nicht zurücklege.
    >Sind Superspreading Ereignisse als Ziehen ohne Zurücklegen zu betrachten?

    Ich suche eine Zahl zur Abschätzung der Infektionsgefahr für meine Enkel, deren Schule bald wieder öffnet.

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