Hoe airborne is Covid-19 nu echt?

Waarom heeft het coronavirus zich zo snel verspreid? De beste verklaring daarvoor is dat het virus door hoesten of niezen door druppels wordt doorgegeven. Maar het is nog steeds niet bekend hoe belangrijk andere vormen van overdracht zijn bij het verspreiden van de ziekte. In welke mate het bijvoorbeeld via de lucht kan worden verspreid, of via uitwerpselen.

Wat we zeker weten: wanneer met virus geladen druppels van een geïnfecteerde persoon de neus, ogen of mond van een ander bereiken, kunnen ze de ziekte overdragen. Daarvoor moet iemand je niet per se in je gezicht hoesten: de druppeltjes belanden op oppervlakten, die je aanraakt en zo via je handen naar je gezicht brengt.

Maar over andere vormen van overdracht weten we maar heel weinig. Het is bijvoorbeeld wel degelijk mogelijk dat het virus zich via de ontlasting kan verspreiden. Het risico is naar verwachting laag op basis van gegevens van eerdere uitbraken van verwante coronavirussen. Desalniettemin: een onderzoek door viroloog Ke Lan van de Wuhan Universiteit en zijn collega’s wees uit dat aërosolen van het coronavirus werden gevonden in de buurt van de toiletten van de patiënten in het Wuchang Fangcang Field Hospital.

Ke Lan en zijn team hadden 35 luchtmonsters genomen in twee ziekenhuizen en in openbare ruimtes in Wuhan, waar de uitbraak van Covid-19 naar alle vermoeden is begonnen. Ze vonden geen coronavirus in intensive care-ruimtes waar Covid-19-patiënten werden behandeld, in algemene patiëntenkamers, in gangen of buiten de ziekenhuizen. Maar dus wel in de buurt van de toiletten. Ergens is dat logisch: receptoren voor coronavirus bestaan ​​niet alleen in de luchtwegen, maar ook in het maagdarmkanaal, dus cellen kunnen daar geïnfecteerd raken en het virus in fecaal materiaal terechtkomen.

Dat sommige patiënten het coronavirus via ontlasting verspreiden, dat op die manier via de toiletten in het riool terechtkomt, bleek deze week ook toen bekend werd dat het coronavirus ook is aangetroffen in Nederlands rioolwater. Met dna-technieken vond het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM) het virus in afvalwater in Amsterdam, Tilburg en bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie dat ook het afvalwater afkomstig van Loon op Zand zuivert. Het RIVM vond het virus vier dagen nadat de eerste persoon in Nederland positief op het coronavirus was getest.

Elk geval van het nieuwe coronavirus veroorzaakt naar schatting twee tot drie andere.

Airborne of niet?

Je hebt misschien ook gehoord dat het nieuwe coronavirus niet ‘airborne’ is, wat betekent dat het, in tegenstelling tot zeer besmettelijke ziekten zoals mazelen, onwaarschijnlijk is dat het urenlang in de lucht blijft hangen. Mazelen is besmettelijker dan enig ander virus bekend bij de wetenschap: elk geval van mazelen veroorzaakt twaalf tot achttien nieuwe gevallen, vergeleken met ongeveer zes voor polio, pokken en rubella. Elk geval van het nieuwe coronavirus veroorzaakt naar schatting twee tot drie andere.

De reden dat de mazelen zo viraal is, komt doordat de microbe zo klein en winterhard is dat hij in de lucht kan blijven hangen daar waar een geïnfecteerde persoon tot twee uur eerder hoestte of niesde. Het is daardoor een van de weinige virussen dat kan bestaan ​​als een echte aërosol – een fysische term die een vloeistof of vaste stof (het virus) gesuspendeerd in een gas (zoals lucht) betekent.

Nu zijn er tegenstrijdige rapporten over de vraag of het nieuwe coronavirus dat ook kan. De bewijskracht suggereert dat het nieuwe coronavirus alleen onder zeer beperkte omstandigheden kan bestaan ​​als aërosol. Maar ‘beperkt’ betekent niet onbestaand. Vooral bij het uitvoeren van procedures zoals intubatie moet er toch rekening worden mee gehouden dat coronavirus-aërosolen worden gecreëerd zeggen microbiologen en ze manen dan ook aan dat gezondheidswerkers daartegen beschermd moeten worden.

Semantiek

Een ander probleem is semantiek. Hoewel sommige experts zeggen dat het nieuwe coronavirus niet ‘airborne’ is, is dat gebaseerd op een beperkte wetenschappelijke definitie van de term. De autoriteiten hanteren een vuistregel om onderscheid te maken tussen wat zij ‘druppeltjes’ noemen en ‘aërosolen’. Druppels worden vaak gedefinieerd als groter dan 5 micron in diameter en vormen een directe spray die wordt voortgestuwd door hoesten of niezen tot op 2 meter afstand van de bronpatiënt. Aërosolen zijn in dit scenario kleinere klodders van potentieel biologisch gevaarlijk materiaal die voor langere afstanden kunnen blijven drijven in de lucht.

Maar deze zwart-wit scheiding tussen druppeltjes en aërosolen zit niet lekker bij onderzoekers die hun leven besteden aan het bestuderen van de ingewikkelde patronen van virale overdracht via de lucht. De afsnijding van 5 micron is willekeurig en onverstandig, zegt bijvoorbeeld Lydia Bourouiba, wiens laboratorium aan het Massachusetts Institute of Technology zich specialiseert op hoe vloeistofdynamica de verspreiding van ziekteverwekkers beïnvloedt.

‘Dit zorgt voor verwarring’, zegt ze. ‘Strikt genomen zijn de aërosolen ook druppeltjes. Wanneer je uitademt of hoest, laat je stukjes waterig slijm in je lichaam los in een groot scala aan afmetingen, variërend van grotere, nattere tot fijnere. Dat zijn allemaal druppeltjes. De kleinste druppeltjes worden gewoonlijk beschreven als aërosolen. Hoe je ze ook noemt, elk van deze stukjes slijm kan doorspekt zijn met virale ziekteverwekkers.’

Acht meter?

Om het nog ingewikkelder te maken: wanneer de watercomponent van druppeltjes in de lucht opdroogt, worden de resterende stukjes drijvend virus ‘druppelkernen’ (droplet nuclei) genoemd, die lichter zijn en meer geneigd zijn om lange afstanden af ​​te leggen. Afgezien van de grootte, zullen andere factoren, zoals lokale vochtigheid en eventuele tocht van lucht, van invloed zijn op hoe ver een druppel vliegt.

‘Met druppelverspreiding worden meestal ‘close contacts’ besmet. Maar als een virus gemakkelijk als aërosol bestaat, kun je het krijgen van mensen met wie je een lift deelt’

Zelfs de dikste druppels vallen mogelijk niet altijd binnen enkele meters op de grond. Wanneer je op een winderige dag gaat wandelen op het strand en de zee op je gezicht voelt, bent je druppeltjes tegengekomen van een formaat dat in een briefing over de volksgezondheid zou worden omschreven als ‘niet airborne’. Zelfs briesjes die veel subtieler zijn dan die van de oceaan, kunnen een druppel ver doen reizen. Vreemd genoeg hebben veel traditionele onderzoeken naar druppeltrajecten gebruik gemaakt van vereenvoudigde modellen die geen rekening houden met de windstoot die vrijkomt wanneer een persoon hoest of niest, wat die druppels een extra duwtje geeft.

Bourouiba’s laboratorium heeft ontdekt dat hoesten en niezen druppels van verschillende groottes veel verder draagt ​​dan we denken. Terwijl eerdere modellen hebben gesuggereerd dat druppeltjes van 5 micron slechts een meter of twee kunnen reizen – wat nu als basis wordt gebruikt voor het nieuwe coronavirus – suggereert haar werk dat dezelfde druppels tot 8 meter kunnen reizen.

Afgaande op het onderzoek van Bourouiba is wat er bijvoorbeeld afgelopen weekend gebeurde, toen opvallend veel mensen naar buiten trokken en het behoorlijk druk was in bepaalde natuurgebieden, slecht nieuws. Er stond immers een fikse wind en de aangeraden anderhalve meter afstand zou dan ferm onvoldoende zijn geweest.

Anderzijds …

Maar er zijn ook een hoop zaken die doen vermoeden dat het met die overdracht via de lucht meevalt. ‘Als het gemakkelijk als aërosol zou kunnen bestaan, zouden we veel hogere transmissieniveaus zien’, zegt epidemioloog Michael LeVasseur van de Drexel University. We zouden volgens Drexel ook een ander patroon zien in wie geïnfecteerd raakt: ‘Met druppelverspreiding worden meestal ‘close contacts’ besmet. Maar als een virus gemakkelijk als aërosol bestaat, kun je het krijgen van mensen met wie je een lift deelt.’ En volgens ondertussen behoorlijk wat data gebeurt dat niet. Eerder deze maand meldden CDC-wetenschappers dat het percentage symptomatische infecties onder de leden van het huishouden van een patiënt 10,5 procent was. In het geval van één bepaalde patiënt testte geen van de vijf andere leden van zijn huishouden, hoewel continu blootgesteld aan de patiënt gedurende de tijd dat hij thuis werd geïsoleerd, positief voor het virus.

Omdat real-world studies zoals deze talloze verwarrende variabelen kunnen hebben, onderzochten wetenschappers van het National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) in de VS wat er kan gebeuren onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden.  NIAID-viroloog Vincent Munster en zijn collega’s gebruikten een vernevelaar – een apparaat dat een aërosol maakt uit vloeistoffen – om monsters af te geven in de lucht van zowel het nieuwe coronavirus als hetgene dat de SARS-uitbraak in de vroege jaren 2000 veroorzaakte. Ze ontdekten dat ze tot drie uur lang levensvatbare virussen in aërosolen konden detecteren. Dat in vergelijking met de vier uur dat actieve virusdeeltjes op koper werden gevonden, tot 24 uur op karton en tot twee of drie dagen op plastic en roestvrij staal.

‘Laten we zeggen dat op basis van de resultaten we voorzichtig optimistisch zijn dat aerosolisatie geen grote rol speelt in de dagelijkse overdracht.’

Zowel de Covid-19- als de SARS-virussen hadden een aërosol-halfwaardetijd van 1,1 uur, wat betekent dat de helft van de deeltjes na die tijd uit de lucht verdwijnt en de helft van wat overblijft na nog eens 1,1 uur, etcetera. Na een dag, ongeveer negen halfwaardetijden, blijft 0,002 procent (0,2 van 1 procent dus) van de oorspronkelijke deeltjes over. De conclusie van de wetenschappers: ‘aërosoloverdracht van het nieuwe coronavirus is aannemelijk, aangezien het virus urenlang levensvatbaar en besmettelijk kan blijven in aërosolen’.

Warmer, natter

Maar wetenschappers die niet bij de studie betrokken waren, riepen meteen een aantal bezwaren op. ‘De NIAID-studie meet het virus onder ideale omstandigheden’, zegt bijvoorbeeld microbioloog Benjamin tenOever. ‘Dus hun resultaten zijn waarschijnlijk allemaal overschat.’

‘We hebben geen bewijs gezien dat het aerosol-virus het belangrijkste transmissierisico is voor gewone mensen in alledaagse situaties’, geeft Dylan Morris van Princeton University, co-auteur van de studie, toe. ‘Maar met een nieuw, nog steeds slecht begrepen virus moet je niets categorisch uitsluiten. Laten we zeggen dat op basis van de resultaten we voorzichtig optimistisch zijn dat aerosolisatie geen grote rol speelt in de dagelijkse overdracht.’

Nog hoopvol is dit: er zijn solide gegevens dat warmer, vochtiger weer een verschil maakt voor elke aërosoltransmissie. Of de zomer zo de Covid-19-pandemie kan wurgen, wil dat niet per se zeggen, maar het SARS-virus overleefde beter bij een relatieve vochtigheid van 30 tot 50 procent dan bij 80 procent, met een halfwaardetijd van slechts drie uur in plaats van 27 uur bij een vochtigheid van 30 procent. Uit ander onderzoek is ook gebleken dat coronavirussen in warme, vochtige omstandigheden veel moeilijker in aerosolvorm kunnen bestaan. Het SARS-virus heeft bijvoorbeeld een ‘envelop’ die uit elkaar valt in warmere, vochtigere omstandigheden. Het nieuwe coronavirus heeft een vergelijkbare envelop.