Virusepidemiologie und -übertragung

Virusepidemiologie und -übertragung ist die Untersuchung, wie Virusinfektionen entstehen, sich ausbreiten und innerhalb und zwischen Wirtspopulationen aufrechterhalten werden. Sie verknüpft die Biologie, wie sich einzelne Viren von einem Wirt zum nächsten bewegen, mit den Mustern auf Populationsebene, die diese Bewegungen erzeugen, von sporadischen Infektionen bis hin zu Epidemien und Pandemien, und liefert die quantitativen Konzepte, die zur Beschreibung und zum Vergleich der Ausbreitung von Viruserkrankungen verwendet werden.

Definition

Virusepidemiologie und -übertragung ist der Zweig der Epidemiologie und Virologie, der sich mit der Verteilung, den Determinanten und der Dynamik von Virusinfektionen in Populationen sowie mit den Mechanismen befasst, durch die Viren zwischen Wirten übertragen werden.

Scope

Dieser Bereich versammelt die Kernkonzepte, die die Virusausbreitung auf Populationsebene beschreiben: die Wege, auf denen sich Viren zwischen Wirten bewegen, den Zeitpunkt der Infektiosität im Verhältnis zu den Symptomen, die zusammenfassenden Parameter, die die Übertragbarkeit quantifizieren, wie die Basisreproduktionszahl und die Angriffsrate, die Rolle der Populationsstruktur und der akkumulierten Immunität sowie die Dynamik von Epidemien und Pandemien. Er rahmt diese als Referenzkonzepte innerhalb der Virologie und der Epidemiologie von Infektionskrankheiten und liefert keine klinischen oder öffentlichen Gesundheitsempfehlungen.

Sub-topics

• Basisreproduktionszahl (R₀) und Erkrankungsraten
• Wirtspopulationsstruktur und Herdenimmunität
• Übertragungswege von Viren
• Pandemie- und Epidemiedynamik
• Virusausscheidung, Inkubationszeit und Ansteckung

Core questions

• Auf welchen Wegen bewegt sich ein bestimmtes Virus von einem Wirt zum anderen?
• Wann während der Infektion kann ein Wirt das Virus übertragen und wie lange?
• Wie übertragbar ist ein Virus und wie wird diese Übertragbarkeit quantitativ zusammengefasst?
• Wie beeinflussen Populationsstruktur und akkumulierte Immunität, ob ein Ausbruch wächst oder abklingt?
• Was unterscheidet die Dynamik einer Epidemie von der einer Pandemie?

Key concepts

• Wege der Virusübertragung
• Infektiöse Periode und Inkubationszeit
• Basisreproduktionszahl (R0) und effektive Reproduktionszahl (Rt)
• Angriffsrate und sekundäre Angriffsrate
• Herdenimmunität und die Schwelle der Herdenimmunität
• Epidemische und pandemische Dynamik
• Susceptible-Infectious-Recovered (Kompartiment)-Modellierung

Mechanisms

Die Virusausbreitung auf Populationsebene entsteht aus einer Kette individueller Übertragungsereignisse. Ein Virus wird von einem infizierten Wirt freigesetzt (z. B. in Atemtröpfchen, Aerosolen, Körperflüssigkeiten oder Fäkalien), überlebt für eine gewisse Zeit in oder auf einem Medium und erreicht einen empfänglichen Wirt über einen kompatiblen Weg. Ob sich solche Ereignisse zu einer anhaltenden Ausbreitung summieren, hängt davon ab, wie viele Sekundärinfektionen jeder Fall im Durchschnitt verursacht, was durch die Reproduktionszahl erfasst wird, die wiederum die Übertragbarkeit des Virus, die Dauer und den Zeitpunkt der Infektiosität sowie die Anzahl der verfügbaren empfänglichen Kontakte widerspiegelt. Wenn Infektion oder Impfung den Pool der Empfänglichen erschöpfen, sinkt die effektive Reproduktionszahl, was das Wachstum verlangsamt und schließlich umkehrt.

Clinical relevance

Die Konzepte in diesem Bereich untermauern, wie Ausbrüche von Viruserkrankungen erkannt, beschrieben und verglichen werden, und sie informieren die Argumentation hinter Überwachungs- sowie nicht-pharmazeutischen und Impfstrategien. Sie werden hier vorgestellt, um zu erklären, wie die Virusausbreitung auf Populationsebene charakterisiert wird; sie beschreiben epidemiologische Überlegungen und nicht individuelle Diagnose- oder Behandlungsentscheidungen.

Epidemiology

Virusinfektionen reichen von endemischen Zuständen, die kontinuierlich zirkulieren, bis hin zu explosiven Epidemien und globalen Pandemien. Atemwegsviren wie Influenza und SARS-CoV-2 veranschaulichen die Bandbreite der Übertragbarkeit und die Bedeutung der präsymptomatischen Infektiosität, während die vergleichende Untersuchung von Reproduktionszahlen und Angriffsraten über verschiedene Erreger hinweg einen gemeinsamen Rahmen für das Verständnis liefert, warum sich einige Viren weitaus leichter ausbreiten als andere.

History

Die quantitative Untersuchung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten entwickelte sich aus mathematischen Modellen des frühen 20. Jahrhunderts und reifte in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts, als Kompartimentmodelle und der Reproduktionszahl-Rahmen entwickelt und angewendet wurden. Die Synthese von Anderson und May aus dem Jahr 1991 konsolidierte den populationsdynamischen Ansatz, und aufeinanderfolgende Epidemien und Pandemien, einschließlich derer von Influenza und SARS-CoV-2, testeten und verfeinerten diese Werkzeuge wiederholt.

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Paul Fine

Seminal works

• anderson-may-1991
• fine-1993

Frequently asked questions

Wie unterscheidet sich die Virusepidemiologie von der Virologie?

Die Virologie untersucht die Biologie von Viren und ihre Interaktion mit einzelnen Wirten, während die Virusepidemiologie untersucht, wie Virusinfektionen in Populationen verteilt sind und sich ausbreiten; die beiden treffen sich in der Untersuchung der Übertragung, die die individuelle Infektiosität mit Mustern auf Populationsebene verbindet.

Welche einzelne Zahl fasst am besten zusammen, wie sich ein Virus ausbreitet?

Keine einzelne Zahl erfasst alles, aber die Basisreproduktionszahl (R0) ist die am weitesten verbreitete Zusammenfassung der intrinsischen Übertragbarkeit; sie wird ergänzt durch die effektive Reproduktionszahl, die Angriffsrate und Beschreibungen des Übertragungswegs und -zeitpunkts.