Ist das noch gesund?

Manche Viren können bei moderaten Temperaturen mehrere Tage auf Oberflächen bestehen. Das gilt auch für Coronaviren. In einer Studie konnte 2005 gezeigt werden, dass das im Jahr 2002 ausgebrochene SARS-Coronavirus bei Raumtemperatur auf einer Plastikoberfläche bis zu neun Tage infektiös bleibt [1]. Aufgrund der Verwandtschaft der Viren liegt die Vermutung nahe, dass das aktuell grassierende Virus SARS-CoV-2 ähnlich persistent ist. Zwar findet die Übertragung nach bisherigen Erkenntnissen vor allem über Aerosole und Tröpfchen in der Atemluft statt, doch die Desinfektion von Oberflächen stellt besonders in Hot-Spots wie Pflegeeinrichtungen eine wichtige Zusatzmaßnahme dar. Die meisten Desinfektionsmittel wirken zusätzlich gegen Bakterien, Pilze und Sporen. Um ein möglichst breites Spektrum von Erregern bekämpfen zu können, werden in vielen Produkten mehrere biozide Wirkstoffe kombiniert, die verschiedene Vor- und Nachteile mitbringen. Das Robert Koch-Institut führt eine Liste mit geprüften und anerkannten Desinfektionsmitteln und Desinfektionsverfahren, die neben chemischen Mitteln auch thermische Verfahren auflistet [2, 3].

Alkohole

Zu den bekanntesten Desinfektionsmitteln gehören Alkohole wie Ethanol und Propanol in hohen Konzentrationen. Sie sind günstig und wirken schnell, verflüchtigen sich aber auch schnell wieder, ohne Rückstände zu hinterlassen. Alkohole wirken bakterizid, fungizid und begrenzt viruzid. Gegen unbehüllte Viren sind Alkohole schlecht oder nur langsam wirksam. Auch gegen Sporen sind sie nutzlos. Um eine optimale bakterizide Wirkung zu erzielen, wird eine Mischung von etwa 70% Ethanol in Wasser verwendet, bei Viren sind Ethanol-Konzentrationen über 90% notwendig. Ein Vorteil ist, dass die Lösungen verhältnismäßig wenig giftig sind. Kontakt mit der Haut führt zur Austrocknung, Inhalation größerer Mengen kann die Schleimhäute austrocknen und zu Rauschzuständen führen [4, 5].

Quartäre Ammonium-Verbindungen

Quartäre Ammonium-Verbindungen reichern sich in Zellmembranen an und stören ihre Funktion. Dadurch wirken die Verbindungen, allen voran Benzalkoniumchlorid, bakterizid (stärker gegen grampositive als gegen gramnegative Bakterien), fungizid und viruzid gegen behüllte Viren. Benzalkoniumchlorid ist eine Ammonium-Verbindung mit einem Benzyl- und zwei Methylresten sowie einer Alkylkette von variierender Länge (zwischen C8 und C18). Desinfektionsmittel enthalten daher meist Gemische mit entsprechend leicht variablen Eigenschaften. In einer Inhalationsstudie an Ratten wurden die Tiere an drei aufeinanderfolgenden Tagen für vier bis sechs Stunden gegenüber Benzalkoniumchlorid in Konzentrationen zwischen 30,5 und 52,8 mg/m³ exponiert, was einer Dosis von bis zu 11,3 mg/kg Körper­gewicht pro Tag entspricht. Beobachtet wurde ein erhöhtes relatives Lungengewicht und erhöhte Proteinkonzentrationen in den Alveolen, was auf Lungenschäden bei den behandelten Tieren hindeutet. In einer anderen Studie wurden ähnliche Effekte bereits bei einer niedrigen Dosis von 0,4 mg/kg Körpergewicht beobachtet [6, 7].

Aldehyde

Einige Aldehyde haben ebenfalls desinfizierende Eigenschaften. Dazu zählt Glutaraldehyd (auch 1,5-Pentandial). Seine beiden Aldehyd-Gruppen reagieren mit Amino-Gruppen und vernetzen Proteine auf der Oberfläche von Mikroorganismen miteinander, was zu deren Denaturierung führt. Von Glutaraldehyd ist aber bereits bekannt, dass es ein Haut- und Atemwegs-Allergen ist. o-Phthalaldehyd wurde als weniger schädliche Alternative gehandelt. Inhalationsstudien an Ratten und Mäusen lassen hieran Zweifel aufkommen: Um einen normalen Arbeitsrhythmus zu simulieren, mussten die Tiere das Aldehyd über drei Monate an fünf Tagen in der Woche über sechs Stunden einatmen. Alle Tiere der höchsten Dosisgruppe (7 ppm) starben innerhalb von zwei Wochen. Bei den Tieren in niedrigeren Dosisgruppen wurden Läsionen im gesamten Atemtrakt, angefangen von der Nasenhöhle über die Luftröhre und den Kehlkopf bis in die Alveolen sowie an Haut und Augen gefunden [8, 9].

Phenole

Zu den desinfizierenden Phenolderivaten zählen Triclosan, PCMX (p-Chlor-m-Xylenol), p-Chlor-m-Kresol, p-Chlor-o-Benzylphenol und o-Phenylphenol. Triclosan wirkt bakterizid (stärker gegen grampositive als gegen gramnegative Bakterien), mäßig fungizid und viruzid gegen behüllte Viren, jedoch nicht sporizid. Andere Phenolderivate ähneln Triclosan im Wirkspektrum. Gleiches gilt vermutlich für den Wirkmechanismus. Phenole beeinträchtigen Zellmembranen und inhibieren bakterielle Enzyme der Fettsäuresynthese [10]. Bei mehreren dieser Phenole handelt es sich um Kontaktallergene. Triclosan steht außerdem im Verdacht, als endokriner Disruptor zu wirken. Symptome einer akuten Vergiftung mit Phenolen sind neurotoxische Effekte und Störungen des Herz-Kreislauf-Systems. Auch einige natürliche Phenolderivate wie Thymol und Eugenol, die in ätherischen Ölen vorkommen, sind bakterizid und fungizid wirksam [4, 5, 11, 12].

Peroxide

Peroxide, wie Wasserstoffperoxid oder Peroxyessigsäure (PES), sind stark oxidierend und werden in verschiedenen Desinfektionsmitteln eingesetzt. Sie wirken bakterizid, viruzid, fungizid und sporizid. Peroxide sind jedoch nicht stabil und zersetzen sich bei längerer Lagerung. Peroxy­essigsäure zerfällt zu Essigsäure und Wasserstoffperoxid. In Konzentrationen über 15% können Peroxyessigsäure-Lösungen sich explosiv zersetzen. Aus Inhalationsstudien mit Mäusen ist bekannt, dass wiederholte Exposition gegenüber Peroxyessigsäure-Aerosolen bei den Tieren unter anderem Atemnot und Lungenentzündungen hervorrief. Da Peroxyessigsäure sowohl in medizinischen Einrichtungen als auch in Betrieben der Lebensmittelindustrie routinemäßig eingesetzt wird, existieren auch Erfahrungen am Menschen. So wird etwa von Augen- und Atemwegsreizungen, Haut­rötungen und -jucken berichtet. Pechacek et al. leiteten aus verschiedenen Studien an Tieren zeitgewichtete mittlere Grenzwerte für die berufliche Exposition gegenüber Peroxyessigsäure zwischen 0,36 und 0,51 mg/m³ ab [4, 13].

Hypochlorit

Desinfektionsmittel auf Hypochlorit-Basis bergen mehrere Gefahren bei falscher Anwendung. Mit Wasser entsteht als aktive Spezies hypochlorige Säure (HClO), ein starkes Oxidationsmittel, das Proteine denaturiert und hydrolysiert. HClO zerfällt weiterhin zu Salzsäure und reaktiven Sauerstoffspezies, die ebenfalls zur desinfizierenden Wirkung beitragen. Unter sauren Bedingungen entsteht außerdem giftiges Chlor. Bei Kontakt mit Ammoniak entsteht aus Desinfektionsmitteln auf Hypochlorit-Basis gasförmiges Chlor­amin, das mit Feuchtigkeit zu Salzsäure, Ammoniak und freien Radikalen reagiert. Eingeatmetes Hypochlorit-Aerosol hat also das Potenzial, auf verschiedenen Wegen toxisch auf Schleimhäute und Atemwege zu wirken. Im schlimmsten Fall drohen ein Lungenödem und Atemstillstand. Aufgrund der ätzenden Nebenprodukte eignet sich Hypochlorit nicht für die Hautdesinfektion. Andere Halogene wie Iod oder Brom haben ebenfalls desinfizierende Eigenschaften, werden aber weniger breit eingesetzt [5, 14].

COPD durch Desinfektionsmittel?

Eine Ende 2019 im Fachmagazin JAMA Network Open publizierte Arbeit untersuchte einen möglichen Zusammenhang zwischen der regelmäßigen Exposition gegenüber Desinfektionsmitteln und dem Auftreten chronisch obstruktiver Lungenerkrankungen (COPD) bei US-amerikanischen Pflegekräften. Die 73.262 Probandinnen waren im Rahmen der Nurses Health Study II (NHSII) ab 2009 alle zwei Jahre zu ihren Tätigkeiten im Beruf und ihrem Gesundheitszustand befragt worden. Unter anderem wurde dabei auch die Exposition gegenüber sechs desinfizierenden Substanzen (Formaldehyd, Glutaraldehyd, Hypochlorit-Bleiche, Wasserstoffperoxid, Alkohol, quartäre Ammonium-Verbindungen) abgefragt. Bei 582 Teilnehmerinnen diagnostizierte ein Arzt bis 2015 eine COPD. Dabei war der wöchentliche Gebrauch von Desinfektionsmitteln mit einer erhöhten COPD-Inzidenz assoziiert. Pflegekräfte, die vier- bis siebenmal in der Woche desinfizieren mussten, hatten das höchste Risiko, an einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung zu erkranken, im Vergleich zu Probandinnen, die seltener desinfizierten. Die Assoziation war ähnlich zwischen Rauchern und Nichtrauchern sowie zwischen Teilnehmerinnen mit und ohne Asthma. Beim Blick auf die genutzten Produkte zeigte sich, dass der Gebrauch von Hypochlorit und Wasserstoffperoxid zu einer signifikant erhöhten Inzidenz für das Auftreten von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen führte, während für Alkohole, quartäre Ammonium-Verbindungen und Aldehyde keine Assoziation beobachtet wurde [15]. Fachleute des Verbands Pneumologischer Kliniken weisen in einer Pressemeldung darauf hin, dass weitere Untersuchungen nötig sind, bevor endgültige Schlüsse gezogen werden können. Außerdem empfehlen sie, keine Sprays bei der Desinfektion von Flächen einzusetzen [16].

Keine Desinfektionsmittel sprühen

Die regelmäßige Desinfektion von Händen und Oberflächen soll den Menschen vor der Ansteckung mit Mikroorganismen schützen. Dabei ist das Versprühen und Inhalieren der Substanzen gesundheitlich keinesfalls unproblematisch, wie Tierstudien und Erfahrungen am Menschen belegen. Epidemiologische Studien deuten darauf hin, dass besonders Berufe im Gesundheitswesen, die unter Umständen täglich fein vernebelten Desinfektionsmitteln ausgesetzt sind, ein erhöhtes Risiko für chronische Lungenerkrankungen haben. Die tatsächliche Höhe der Exposition lässt sich dabei nur schwer abschätzen. Dass die Oberflächendesinfektion in der derzeitigen Corona-Pandemie nur eine zweitrangige Maßnahme sein sollte, erklärte unterdessen Prof. Dr. Christian Drosten, Direktor des Instituts für Virologie der Charité Berlin, im Interview mit dem Deutschlandfunk. Da das SARS-CoV-2-Virus vor allem über Aerosole und Tröpfchen übertragen werde, sei regelmäßiges Lüften im Alltag sinnvoller als ständiges Desinfizieren, sagte der Virologe, der bereits seit knapp 20 Jahren an Coronaviren forscht [17, 18]. Eine gute Raumbelüftung kann gleichzeitig dabei helfen, Beschäftigte in Pflegeberufen, die auf das Desinfizieren nicht verzichten können, vor der chronischen Exposition gegenüber versprühten Desinfektionsmitteln zu schützen. |

Literatur

 [1] Rabenau HF, Cinatl J, Morgenstern B, Bauer G, Preiser W, Doerr HW. Stability and inactivation of SARS coronavirus. Med Microbiol Immunol 2005;194(1-2):1–6, doi:10.1007/s00430-004-0219-0

 [2] Kampf G, Todt D, Pfaender S, Steinmann E. Persistence of coronaviruses on inanimate surfaces and their inactivation with biocidal agents. Journal of Hospital Infection 2020:104(3):246–251, doi:10.1016/j.jhin.2020.01.022

 [3] Liste der vom Robert Koch-Institut geprüften und anerkannten Desinfektionsmittel und -verfahren. Stand: 31. Oktober 2017, 17. Ausgabe, Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforschung Gesundheitsschutz 2017;60(11):1274–1297, doi:10.1007/s00103-017-2634-6

 [4] Rutala WA, Weber DJ. Disinfection, sterilization, and antisepsis. An overview. American Journal of Infection Control 2019;47:A3-A9, doi:10.1016/j.ajic.2019.01.018

 [5] Aktories K, Forth W. Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. 11. Auflage 2013, Elsevier Urban & Fischer Verlag, München

 [6] Johnson NF. Pulmonary Toxicity of Benzalkonium Chloride. Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery 2018;31(1):1–17, doi:10.1089/jamp.2017.1390

 [7] Kwon D, Lim Y-M, Kwon J-T, Shim I, Kim E, Lee D-H, Yoon B-I, Kim P, Kim H-M. Evaluation of pulmonary toxicity of benzalkonium chloride and triethylene glycol mixtures using in vitro and in vivo systems. Environmental Toxicology 2019;34(5):561–572, doi:10.1002/tox.22722

 [8] Catlin NR, Willson CJ, Creasy DM, Rao DB, Kissling GE, McIntyre BS, Wyde M. Differentiating between Testicular Toxicity and Sexual Immaturity in Ortho -phthalaldehyde Inhalation Toxicity Studies in Rats and Mice. Toxicol Pathol 46(7):753–763, doi:10.1177/0192623318801790

 [9] Catlin NR, Willson CJ, Stout M, Kissling GE, Waidyanatha S, Baker GL, Hayden BK, Wyde M. Evaluation of the respiratory tract toxicity of ortho -phthalaldehyde, a proposed alternative for the chemical disinfectant glutaraldehyde. Inhalation Toxicology 2017;29(9):414–427, doi:10.1080/08958378.2017.1390015

[10] First Global Patient Safety Challenge. Clean Care is Safer Care. WHO Guidelines on Hand Hygiene in Health Care. World Health Organization, Geneva 2009

[11] Weatherly LM, Gosse JA. Triclosan exposure, transformation, and human health effects. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B 2017;20(8):447–469, doi:10.1080/10937404.2017.1399306

[12] Yamano T, Shimizu M, Noda T. Allergenicity evaluation of p-chloro-m-cresol and p-chloro-m-xylenol by non-radioactive murine local lymph-node assay and multiple-dose guinea pig maximization test. Toxicology 190(3):259–266, doi:10.1016/S0300-483X(03)00161-6

[13[ Pechacek N, Osorio M, Caudill J, Peterson B. Evaluation of the toxicity data for peracetic acid in deriving occupational exposure limits. A minireview. Toxicology Letters 2015;233(1):45–57, doi:10.1016/j.toxlet.2014.12.014

[14] Slaughter RJ, Watts M, Vale JA, Grieve JR, Schep LJ. The clinical toxicology of sodium hypochlorite. Clinical Toxicology 2019;57(5):303–311, doi:10.1080/15563650.2018.1543889

[15] Dumas O, Varraso R, Boggs KM, Quinot C, Zock J-P, Henneberger PK, Speizer FE, Le Moual N, Camargo CA. Association of Occupational Exposure to Disinfectants With Incidence of Chronic Obstructive Pulmonary Disease Among US Female Nurses. JAMA Netw Open 2019;2(10):e1913563, doi:10.1001/jamanetworkopen.2019.13563

[16] Verband Pneumologischer Kliniken. Kann der häufige Gebrauch von Desinfektionsmitteln COPD verursachen? 17. Januar 2020, www.lungenaerzte-im-netz.de/news-archiv/meldung/article/kann-der-haeufige-gebrauch-von-desinfektionsmitteln-copd-verursachen

[17] Engels S. Im Alltag eher auf Lüften konzentrieren als auf ständiges Desinfizieren. Deutschlandfunk 25. Mai 2020, www.deutschlandfunk.de/virologe-drosten-zu-aerosol-uebertragung-im-alltag-eher.694.de.html?dram:article_id=477312

[18] Drosten C, Günther S, Preiser W, van der Werf S et al. Identification of a Novel Coronavirus in Patients with Severe Acute Respiratory Syndrome. N Engl J Med 2003;348(20):1967–1976, doi:10.1056/NEJMoa030747

[19] Gharpure R et al. Knowledge and Practices Regarding Safe Household Cleaning and Disinfection for COVID-19 Prevention — United States, Mai 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 69, doi:10.15585/mmwr.mm6923e2