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Welcher Zusammenhang besteht zwischen Belüftung und Übertragung von Krankheitserregern?


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In einer aktuellen Studie, die im veröffentlicht wurde medRxiv* Preprint-Server: Forscher untersuchten den Zusammenhang zwischen Krankheitserregern der Atemwege in Innenräumen und natürlicher Belüftung, Kohlendioxid (CO2)-Werten und Luftfiltration.

Studie: Natürliche Belüftung, geringer CO2-Ausstoß und Luftfilterung sind mit einer Verringerung von Krankheitserregern der Atemwege in der Raumluft verbunden.  Bildquelle: ART-ur/Shutterstock
Studie: Natürliche Belüftung, geringer CO2-Ausstoß und Luftfilterung sind mit einer Reduzierung von Krankheitserregern der Atemwege in der Raumluft verbunden. Bildnachweis: ART-ur/Shutterstock

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Derzeit ist wenig über die Auswirkungen des Raumklimas, der menschlichen Aktivität, der Belüftung und der Luftfiltration auf die Erkennung und Konzentration von Atemwegserregern bekannt. Die Fähigkeit, Bioaerosole in der Raumluft zu quantifizieren, um Atemwegsinfektionen und Übertragungsrisiken zu überwachen, wird durch diesen Mangel an Wissen beeinträchtigt und erfordert daher umfangreiche Forschung.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie ermitteln Forscher die Wirts-, Krankheitserreger-, Verhaltens- und Umweltvariablen, die mit einer höheren Bioaerosolbelastung der Atemwegserreger in der Raumluft verbunden sind.

Zwischen Oktober 2021 und April 2022 sammelte das Team 341 Umgebungsluftproben an 21 Probenahmestellen. Indem das Team die Ergebnisse der quantitativen Polymerasekettenreaktion (qPCR) jedes Krankheitserregers in einer Probe als eine einzige Beobachtung behandelte, untersuchte es die unabhängigen Auswirkungen einer Vielzahl von Variablen auf die Erkennung und Konzentration von Krankheitserregern in der Luft. Die generierten Modelle wiesen Korrelationsanpassungen innerhalb der Probe auf und umfassten den Erregertyp als Kovariate.

Für jeden Krankheitserreger führte das Team ein logistisches Regressionsmodell (LRM) mit Rückwärtseliminierung unter Verwendung der beibehaltenen unabhängigen Variablen aus diesen Modellen durch, wobei qPCR-Ct-Werte als numerische Ergebnisse verwendet wurden. Ab dem 7. Februar wurden 24 Tage lang gleichzeitig Luftproben in den drei Aufzuchtgruppen gesammelt. An Standort 2 waren drei Blue PURE 221-Filter installiert, während Standort 1 über keine Luftfilterung verfügte, was zu einer theoretischen Gesamtluftzufuhrrate von 1770 m3/Stunde und 10,7 Luftwechseln pro Stunde (ACH) führte. Drei Philips 3000i-Filter wurden an Standort 3 platziert, was zu einer theoretischen Gesamtluftzufuhrrate von 999 m3/Stunde und 6,1 Luftwechseln pro Stunde führte.

Ergebnisse

Die Studienergebnisse zeigten, dass die häufigsten Infektionen, die beim Vergleich der Positivitätsraten aller Proben entdeckt wurden, Streptococcus pneumoniae, menschliches Enterovirus, menschliches Bocavirus, menschliches Adenovirus und menschliches Cytomegalievirus waren (in dieser Reihenfolge). Der Altersbereich von drei bis sechs Jahren wies den größten Prozentsatz an Proben auf, die positiv auf mindestens einen Krankheitserreger getestet wurden, gefolgt von null bis drei Jahren, 25 bis 65 Jahren, 12 bis 18 Jahren, 18 bis 25 Jahren, sechs bis 12 Jahren. und mehr als 65 Jahre.

In der dargestellten Aufzuchtumgebung waren humanes Bocavirus, humanes Enterovirus, humanes Cytomegalovirus und Streptococcus pneumoniae fast immer positiv. Im Laufe des Winters stellte das Team einen langen Anstieg der Infektionen mit humanen Adenoviren und Pneumocystis jirovecii fest. Andere Viren, wie Enterovirus D68, Influenza-A-Virus, humanes Parainfluenzavirus 3, Respiratory Syncytial Virus, schweres akutes respiratorisches Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), menschliches CoV 229E, menschliches CoV HKU-1, menschliches CoV OC43, Enterovirus D68 zeigte kürzere Peaks. Schwankungen bei den positiven Ergebnissen für SARS-CoV-2, Enterovirus D68 und Influenza-A-Virus stimmten mit Ergebnissen aus klinischen Proben in Universitätskliniken Leuven überein, die sich in der Nähe der Probenahmestelle befinden.

Vor der Gruppierung hatten 14 Krankheitserreger mindestens 10 positive Ergebnisse und 12 Krankheitserreger hatten mindestens 10 positive Ergebnisse. Zunächst wurde ein binäres LRM-Ergebnis für jegliche Positivität von Atemwegserregern verwendet. Es wurde gezeigt, dass der Nachweis von Krankheitserregern umgekehrt mit der Lautäußerung korreliert. Jeder Anstieg der CO2-Konzentration um 100 ppm erhöhte die Wahrscheinlichkeit, eine Atemwegsinfektion zu finden, um 8,8 %. Als die natürliche Belüftung allmählich zunahm, verringerte sich die Wahrscheinlichkeit um 11 %. Die Modelle mit verallgemeinerten Schätzgleichungen (GEE) und das gemischte logistische Regressionsmodell (MLRM), die die Korrelation innerhalb der Stichprobe berücksichtigen, hatten beide gleiche Signifikanzniveaus und Effektgrößen.

Aufgrund der geringeren Stichprobenzahlen wurde die Leistung dieser Modelle reduziert. Sie zeigten jedoch immer noch eine signifikante Korrelation zwischen dem mittleren CO2 und dem Nachweis von humanem Enterovirus, anderen CoVs, Pneumocystis jiroveci und Streptococcus pneumoniae. Andererseits entdeckte das Team einen negativen Zusammenhang mit der Entdeckung des menschlichen Bocavirus. Darüber hinaus korrelierte die natürliche Belüftung negativ mit dem Vorhandensein von Respiratory Syncytial Virus und Pneumocystis jiroveci.

Der qPCR-Ct-Wert sank um 0,13 pro 100 ppm CO2-Anstieg. Im Gegensatz zu den früheren Analysen war die natürliche Belüftung nicht wesentlich mit der Konzentration verbunden. Bei vorhandener Luftfilterung kam es jedoch zu einem Anstieg des durchschnittlichen Ct um 0,57, was im Wesentlichen mit der Pathogenkonzentration zusammenhing. Auch bei der Durchführung eines MLRM und beim Entfernen unterstellter Werte waren die Signifikanzniveaus und Effektgrößen vergleichbar.

Eine höhere Konzentration an humanem Adenovirus, humanem Cytomegalievirus, humanem Bocavirus und Streptococcus pneumoniae korrelierte weiterhin positiv mit dem mittleren CO2. Das Respiratory-Syncytial-Virus war mit einer geringeren Konzentration verbunden. Humanes Bocavirus, humanes Zytomegalievirus, verschiedene Coronaviren und Streptococcus pneumoniae wurden nach der Luftfiltration alle in reduzierten Mengen in der Luft gefunden.

Abschluss

Die Studienergebnisse zeigten, dass die Anzahl der nachgewiesenen Krankheitserreger und ihre entsprechenden Konzentrationen je nach Erreger, Monat und Altersgruppe dramatisch schwankten. Insbesondere eine geringe natürliche Belüftung und ein hoher CO2-Gehalt waren unabhängige Risikofaktoren für die Erkennung. Ihre Konzentration korrelierte unabhängig mit der CO2-Konzentration und der Luftfiltration. Die Forscher unterstützten den Einsatz von Luftfilterung und Belüftung zur Reduzierung der Übertragung von Krankheitserregern.

Bei diesem Nachrichtenartikel handelte es sich um eine Rezension eines vorläufigen wissenschaftlichen Berichts, der zum Zeitpunkt der Veröffentlichung noch keinem Peer-Review unterzogen worden war. Seit seiner Erstveröffentlichung wurde der wissenschaftliche Bericht nun einem Peer-Review unterzogen und zur Veröffentlichung in einer wissenschaftlichen Zeitschrift angenommen. Links zu den vorläufigen und von Experten überprüften Berichten finden Sie im Abschnitt „Quellen“ am Ende dieses Artikels. Quellen anzeigen

Referenzen:

  • Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
    Joren Raymenants, Caspar Geenen, Lore Budts, Jonathan Thibaut, Marijn Thijssen, Hannelore De Mulder, Sarah Gorissen, Bastiaan Craessaerts, Lies Laenen, Kurt Beuselinck, Sien Ombelet, Els Keyaerts, Emmanuel Andre. (2022). Natürliche Belüftung, geringer CO2-Ausstoß und Luftfilterung sind mit einer Reduzierung von Krankheitserregern der Atemwege in der Raumluft verbunden. medRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.23.22280263 https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.09.23.22280263v1
  • Von Experten begutachteter und veröffentlichter wissenschaftlicher Bericht.
    Raymenants, Joren, Caspar Geenen, Lore Budts, Jonathan Thibaut, Marijn Thijssen, Hannelore De Mulder, Sarah Gorissen, et al. 2023. „Raumluftüberwachung und Faktoren im Zusammenhang mit der Erkennung respiratorischer Krankheitserreger in kommunalen Einrichtungen in Belgien.“ Naturkommunikation 14 (1): 1332. https://doi.org/10.1038/s41467-023-36986-z. https://www.nature.com/articles/s41467-023-36986-z.

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Daniel Wom

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