Coronavirus: Bedeutung der Luftverschmutzung

Smog bei Sonnenaufgang in Shanghaizum Vergrößern anklicken
In großen Städten Asiens, wie in Shanghai, tritt häufig Smog auf
Quelle: Oleksandr Dibrova / Fotolia.com

Für das neuartige Coronavirus (SARS CoV-2) gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht davon aus, dass ein Transport über Feinstäube für die Infektiosität relevant ist. Dennoch spielt die Luftqualität auch im Zusammenhang mit der Erkrankung an COVID-19 eine Rolle, weil Luftschadstoffe die Empfindlichkeit der Lungenzellen für infektiöse Partikel wie Bakterien und Viren erhöhen.

Viren können aufgrund ihrer Strukturen und Oberflächeneigenschaften sehr gut an Partikel binden, und somit sind Viren natürlich auch im Feinstaub vorhanden. Während für humanpathogene Viren, die Menschen infizieren, nur sehr wenige Informationen vorliegen, weiß man aus Studien über Bakteriophagen (Viren, die Bakterien infizieren), dass diese sehr zahlreich in der ⁠Atmosphäre⁠ vorkommen und sich auch weit verbreiten können. Je nach Art der Viren benötigen diese aber sehr unterschiedliche Umweltbedingungen (z. B. bestimmte Luftfeuchtigkeit und Temperaturen), um über längere Zeiträume intakt und damit infektiös zu bleiben.

Bei der Suche nach Ursachen für die regional sehr unterschiedlichen Infektions- und Todeszahlen bei COVID-19-Infektionen wird neben anderen Einflussfaktoren wie Beginn und Umfang der Testungen, ergriffene Schutzmaßnahmen und kulturelle Unterschiede sowie unterschiedliche Altersstrukturen in der Bevölkerung auch die Luftverschmutzung, insbesondere die Konzentration an Feinstaub (⁠PM10⁠ und PM2.5) und Stickstoffdioxid (NO2), diskutiert. So ist auffällig, dass in stark von schweren SARS CoV-2-Infektionen betroffenen Gebieten teilweise eine hohe Feinstaub- und NO2-Belastung vorherrschte, bis die drastischen Einschränkungen des öffentlichen Lebens zu einer deutlichen Verminderung der Luftbelastung führten.1

Als Erklärung für diesen Zusammenhang werden zwei Szenarien diskutiert: eine Ausbreitung der SARS-Coronaviren 2 (SARS CoV-2) über Feinstaubpartikel und eine Vorschädigung von Herz und Kreislaufsystem und der Lunge durch die Luftschadstoffe.

  1. SARS CoV-2 sind als behüllte Viren in der Umwelt nicht sehr stabil. Untersuchungen an verwandten Coronaviren haben ergeben, dass sie nur wenige Stunden in der Luft überleben können. Auch wenn einige SARS CoV-2 an Feinstaubpartikel gebunden für längere Zeit und damit über längere Transportstrecken hinweg überleben, reicht die Konzentration in einem in der Außenluft verbreiteten Feinstaubaerosol nach den vorliegenden Erkenntnissen durch den Verdünnungseffekt nicht aus, dass eine Infektion auf diesem Weg befürchtet werden müsste. Dies kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, wenn sich Personen nah beieinander aufhalten. In Innenräumen ist davon auszugehen, dass ⁠Aerosole⁠ einen Hauptübertragungsweg von SARS CoV-2 darstellen.2
  2. Luftschadstoffe können Erkrankungen der Atemwege, wie z. B. Asthma und COPD, und Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems (mit-)verursachen oder ihren Verlauf verschlechtern. Die Hypothese ist, dass die Wirkmechanismen von Luftschadstoffen und SARS-CoV-2 auf den menschlichen Organismus ähnlich sind, denn beide zeigen eine schädigende Wirkung auf die gleichen Gewebe, insbesondere in der Lunge und auch auf die Blutgefäße. Aus diesen Gründen kann es dazu kommen, dass Menschen in Gebieten mit hoher Luftschadstoffbelastung empfindlicher auf eine Infektion mit SARS-CoV-2 reagieren und die Infektion bei solchen Patientinnen und Patienten häufiger einen schwereren Verlauf zeigt als bei Menschen mit einem weniger vorgeschädigten Atemwegs- und Herz-Kreislaufsystem. So ist auch bekannt, dass Rauchen zu vorgeschädigten Atemorganen führt und dass daher Infektionskrankheiten generell bei Raucherinnen und Rauchern einen schwereren Verlauf nehmen als bei nichtrauchenden Personen. Zur Erforschung solcher Wirkmechanismen bedarf es toxikologischer und tierexperimenteller Studien. Es gibt Hinweise darauf, dass bestimmte Rezeptoren für das blutdruckregulierende Hormon Angiotensin II eine wichtige Rolle bei den schadhaften Wirkungen sowohl von Feinstaub als auch von SARS-CoV-2 spielen.3

Die Zahl an Studien, die den Zusammenhang zwischen Luftschadstoffen und COVID-19-Erkrankungen untersuchen, steigt stetig. Insbesondere in China, den USA und Italien wurden die Effekte von Feinstaub und Stickstoffdioxid auf COVID-19-Infektionen sowie deren Sterblichkeitsrate untersucht. Den Studien zufolge kann davon ausgegangen werden, dass eine erhöhte Anzahl von COVID-19-Infektionen mit hohen Feinstaub- und Stickstoffdioxid-Konzentrationen in der Außenluft zusammenhängt. Es werden jedoch weitere Studien benötigt, die unter anderem Störfaktoren berücksichtigen, um einen eindeutigen Zusammenhang nachweisen zu können.4

Forschende unter anderem vom Max-Planck-Institut haben die Anzahl an Todesfällen durch COVID-19 berechnet, die auf eine langfristige Belastung mit Feinstaub (PM2.5) zurückzuführen ist. Demnach liegt der Anteil der COVID-19-Todesfälle in Deutschland, die mit Feinstaub in Zusammenhang stehen, bei 26% (mit einem Konfidenzintervall von 9-50%).5 Dabei ist zu beachten, dass es sich hier um eine statistische Auswertung handelt, die wesentlich auf einer epidemiologischen Studie mit einem ökologischen Design basiert.6 Bei solchen Studien kann es aufgrund der Untersuchungsmethode (in diesem Fall wurde geprüft inwiefern Feinstaubdaten auf Bezirksebene und Sterbefälle ebenfalls auf Bezirksebene miteinander korrelieren) zu Verzerrungen der Ergebnisse kommen. Bestehende Störfaktoren können dabei nicht ausreichend kontrolliert werden, und es kann nicht individuell überprüft werden, ob die Erkrankungen bzw. Todesfälle auf die SARS-CoV-2-Infektion und oder die Luftschadstoffbelastung zurückzuführen sind. Daher sind die Ergebnisse der o. g. Studie mit Vorsicht zu interpretieren.

Zusammenfassend lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt festhalten, dass die ⁠Vulnerabilität⁠ von Menschen gegenüber SARS-CoV-2 in Gebieten mit hoher Luftschadstoffbelastung wahrscheinlich aufgrund von dadurch bedingten Vorschädigungen der Lunge und des Herz-Kreislaufsystems erhöht sein kann. Weitere Untersuchungen zu möglichen Interaktionen von Luftverschmutzung und COVID-19-Infektionen müssen folgen, auch unter Einbeziehung der noch zu erhebenden Daten zu den Menschen mit durchgemachten Infektionen.

1EEA Report No 9/2020. Air quality in Europe - 2020 report
2RKI: Epidemiologischer Steckbrief zu SARS-CoV-2 und COVID-19
3Particulate matter and SARS-CoV-2: A possible model of COVID-19 transmission
4The role of air pollution (PM and NO2) in COVID-19 spread and lethality: A systematic review
5Regional and global contributions of air pollution to risk of death from COVID-19
6Air pollution and COVID-19 mortality in the United States: Strengths and limitations of an ecological regression analysis

 

 

 

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 COVID-19