In einer kürzlich veröffentlichten Studie medRxiv* Preprint-Server verwendeten die Forscher ein vereinfachtes Epidemiemodell, um zu zeigen, dass eine asymptomatische Infektion mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) zu den meisten Todesfällen führt.
Lernen: Mittlere asymptomatische Übertragungen können zu den höchsten epidemischen Todesfällen führen. Bildnachweis: Kjpargeter/Shutterstock
Hintergrund
Asymptomatische SARS-CoV-2-Infektionen machten es schwierig, das Ausmaß der Virusausbreitung und die Sterblichkeitsrate während der Pandemie abzuschätzen. Folglich lag die Fallsterblichkeitsrate (CFR) typischerweise zwischen 1 % und 4 % und variierte je nach Population aufgrund von Tests, Behandlungspraktiken und anderen Faktoren. Das Verhältnis von Todesfällen zu Gesamtinfektionen oder die Infektionssterblichkeitsrate (IFR) der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) lag zwischen 0,5 % und 1 % für vorgeimpfte Bevölkerungsgruppen, deren demografische Merkmale der Bevölkerung der Vereinigten Staaten (USA) ähneln. Die Daten spiegeln wider, dass mindestens 50 % der Fälle so mild waren, dass sie als asymptomatisch angesehen werden konnten.
Modellstudien haben typischerweise eine geringere Übertragbarkeit für asymptomatische Personen angenommen. Obwohl die asymptomatische Übertragbarkeit je nach Ausbruchsumgebung auch heterogener ist, konzentrierten sich die Forscher in erster Linie auf eine homogene Population und altersbedingte Auswirkungen. Asymptomatische Personen werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch Tests entdeckt und treffen weniger Vorsichtsmaßnahmen, infizieren jedoch relativ wahrscheinlicher andere. Insgesamt reduzieren asymptomatische Infektionen schwerwiegende Folgen auf individueller Ebene, könnten aber die Folgen auf Bevölkerungsebene verschlechtern und aufgrund der Möglichkeit einer langen COVID zusätzliche Herausforderungen für die Bewältigung der gesamten Krankheitslast darstellen.
Über das Studium
In der vorliegenden Studie verwendeten die Forscher ein Epidemiemodell, um die Idee zu untersuchen, dass eine mittlere Menge an nicht symptomatischer Übertragung zu einem Höhepunkt an Todesfällen führt. Das Studienmodell ging davon aus, dass mit SARS-CoV-2 infizierte Personen asymptomatisch oder symptomatisch sein könnten, mit Wahrscheinlichkeiten p bzw. 1 − p. Asymptomatische Personen erholen sich immer, während ein Bruchteil (f) der symptomatischen Personen stirbt. Die Übertragungsraten asymptomatischer und symptomatischer Personen sind βa und βs. Die symptomatischen Personen reduzieren Kontakte oder erhöhen das Tragen von Masken, um ihre Übertragungsrate um einen Bruchteil δ zu reduzieren, was auch Interventionsmaßnahmen wie symptombasierte Isolation erfasst.
Darüber hinaus nahmen sie an, dass δ die Übertragung erst nach dem Einsetzen der Symptome verringert, und legten die Reproduktionszahl von symptomatischen Personen fest, um die Todesfälle auf Bevölkerungsebene zu berechnen. Das Team teilte die Bevölkerung in immunologisch naive und geschützte Personen ein, um die Auswirkungen der Immunität auf die Gesamtzahl der Todesfälle auf Bevölkerungsebene zu bewerten.
Für Studienberechnungen gingen sie davon aus, dass asymptomatische und symptomatische Infektionen bei geschützten und ungeschützten Personen die gleichen Reproduktionszahlen aufweisen. Darüber hinaus bewerteten die Forscher die Auswirkungen von Verhaltenseffekten auf eindringende Varianten. Zunächst simulieren sie mit ihrem Basismodell ein Jahr lang die Dynamik einer Wildtyp-Variante. Als nächstes simulierten sie eine neue Variante, die in eine teilweise immunisierte Population eindrang, indem sie ihr erweitertes Modell verwendeten, bei dem die Immunität von natürlichen Infektionen abgeleitet wurde, die im ersten Jahr durch die Wildtyp-Variante verursacht wurden. Sie betrachteten zwei Arten von Varianten, eine mit dem gleichen Schweregrad p und eine mildere mit höherem p.
Studienergebnisse
Die Forscher beobachteten, dass der Schutz vor Infektionen die Todesfallkurve nichtlinear skaliert, was die nichtlineare Beziehung zwischen R0 und der endgültigen Größe des Ausbruchs widerspiegelt. Die Auswirkung des Schutzes vor Symptomen Ɛs entsprach einer Änderung des asymptomatischen Anteils p für die geschützte Population, da geschützte Personen mit geringerer Wahrscheinlichkeit Symptome entwickeln.
Die Spitzen der Todesfallkurven bewegten sich zu niedrigeren Werten von p, wenn sie den Schutzgrad Ɛs erhöhten. Daher könnte der Schutz vor Symptomen bei niedrigeren p-Werten die Gesamtzahl der Todesfälle auf Bevölkerungsebene erhöhen, indem der Anteil (und die Anzahl) asymptomatischer Personen erhöht wird, die Infektionen leicht auf andere Personen übertragen können.
In einem Szenario, in dem die Immunität nur vor Symptomen schützte, ermöglichte der Schutz vor Symptomen eine schnellere Ausbreitung neuer Varianten, indem die Anzahl asymptomatischer Infektionen erhöht wurde, was zu größeren Ausbrüchen führte. Obwohl die mildere Variante eine schnellere Epidemie-Wachstumsrate aufwies und einen höheren Gipfel erreichte, würde sie eine ähnliche Todesrate wie die schwerere Variante erreichen. Die Asymptomatizitäts-Todesfall-Kurve zeigte, dass sich bei großen δ-Werten eindringende SARS-CoV-2-Varianten, die asymptomatische Infektionen verursachen, effektiver ausbreiten würden. Infolgedessen wären die Ergebnisse auf Bevölkerungsebene viel weniger schlimmer, vorausgesetzt, die immunitätsgeschützten Symptome, aber keine Infektion oder Übertragung.
Die Ergebnisse der Studiensimulation ähnelten der Dynamik der SARS-CoV-2-Omicron-Variante. Trotz mäßiger Wirksamkeit des Impfstoffs gegen Omicron konnte es keine schweren Fälle verursachen, insbesondere nach Auffrischimpfungen. Seine Immunumgehung half Omicron, in Südafrika mehr Infektionen zu verursachen als frühere Varianten, obwohl es milder war als die Delta-Variante. Dennoch verursachte Omicron an vielen Orten mehr Krankenhauseinweisungen und Todesfälle als die Delta-Variante.
Schlussfolgerungen
Die Studie hob die Bedeutung des Immunitätsprofils für die Bestimmung der Dynamik zukünftiger SARS-CoV-2-Varianten hervor. Die Ergebnisse gaben jedoch auch Anlass zur Sorge, dass eine nicht symptomatische Übertragung zu schlechteren Ergebnissen auf Bevölkerungsebene führt. Das Studienmodell stellte auch die Notwendigkeit wieder her, Testprogramme für asymptomatische COVID-19-Fälle, das Tragen von Masken in Innenräumen und die Verbesserung von Belüftungssystemen zu priorisieren. All diese Maßnahmen könnten dazu beitragen, das Risiko einer asymptomatischen Ausbreitung von SARS-CoV-2 zu mindern und die Sterblichkeitsrate zu senken.
*Wichtiger Hinweis
medRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.
Referenz:
- Park, S. et al. (2022) „Zwischenstufen der asymptomatischen Übertragung können zu den höchsten epidemischen Todesfällen führen“. medRxiv. doi: 10.1101/2022.08.01.22278288. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.08.01.22278288v1
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