De originele versie van dit verhaal verscheen in Quanta-tijdschrift.
Voordat de veroorzaker ons ziek kan maken, moet hij veel overwinnen. Het moet eerst het lichaam binnendringen, waarbij natuurlijke barrières zoals huid, slijm, trilharen en maagzuur worden omzeild. Dan moet het zich reproduceren; sommige bacteriën en parasieten kunnen dit vrijwel overal in het lichaam doen, terwijl virussen en sommige andere ziekteverwekkers dit alleen vanuit de cel kunnen doen. En al die tijd moet hij de aanvallen van het immuunsysteem van het lichaam bestrijden.
Dus ook al worden we voortdurend overspoeld met microben, het aantal microben dat ons lichaam binnendringt is meestal te klein om onze verdediging te overwinnen. (Een dosis die klein genoeg is, kan zelfs dienen om ons immuunsysteem te herinneren aan de aanwezigheid van de ziekteverwekker, waardoor onze antilichaamrespons wordt versterkt om ons ertegen te beschermen.)
Wanneer voldoende ziekteverwekkers erin slagen onze verdediging te doorbreken en zich te gaan vermenigvuldigen, worden we ziek. Vaak is dit slechts een getallenspel. Hoe meer je tegen de indringers vecht, hoe groter de kans dat je je ziek voelt.
Hoeveel microben moeten het lichaam binnendringen voordat we ons ziek gaan voelen?
Dit varieert per ziekteverwekker en staat bekend als de “besmettelijke dosis” van de microbe. Meestal is er veel voor nodig, maar sommige microben hebben een ongelooflijk klein aantal organismen nodig om een infectie te initiëren. Neem bijvoorbeeld het norovirus, een maagvirus dat berucht is omdat het zich verspreidt wanneer mensen in nauw contact staan en dezelfde oppervlakken aanraken, zoals op cruiseschepen. De infectieuze dosis kan slechts 18 individuele virussen bedragen, waardoor het ongelooflijk gemakkelijk wordt overgedragen. Het is ook buiten het lichaam zeer resistent, dus een geïnfecteerde persoon die het virus lekt, kan een grote hoeveelheid virus achterlaten – genoeg om anderen gemakkelijk te infecteren, zelfs dagen later.
Hoe zit het met het concept van ‘virale belasting’? Is het gerelateerd?
De ideeën zijn vergelijkbaar, maar terwijl de infectiedosis verwijst naar het aantal organismen dat tot infectie zal leiden, is de virale belasting een actieve meting van infectie: het aantal organismen dat zich binnen de gastheer vermenigvuldigt. De terminologie werd voor het eerst geïntroduceerd bij het grote publiek als onderdeel van ons begrip van HIV/AIDS, en werd na het begin van de Covid-pandemie steeds vaker gebruikt.
Hoe detecteren onderzoekers de infectieuze dosis microben?
Het is nog steeds een onnauwkeurige wetenschap. Het gouden standaardonderzoek, de human challenge study genoemd, omvat het opzettelijk toedienen van mensen aan een dosis van de ziekteverwekker. Helaas is deze aanpak ethisch moeilijk omdat deze (uiteraard) het risico met zich meebrengt van ernstige ziekten en mogelijke complicaties op de lange termijn.
In plaats daarvan stellen onderzoekers cavia’s, ratten, muizen of fretten bloot, afhankelijk van de ziekteverwekker. Maar het kan moeilijk zijn om een dierlijke dosis rechtstreeks te extrapoleren naar een menselijk equivalent.
Daarnaast is de infectieroute belangrijk. Voor iets dat rechtstreeks in uw bloedbaan terechtkomt, zijn waarschijnlijk veel minder microben nodig dan voor iets dat via uw mond of longen binnenkomt, omdat de bloedbaan ervoor zorgt dat de ziekteverwekker veel van de verdedigingsmechanismen van de gastheer kan omzeilen. Dit is de reden waarom bijvoorbeeld het risico op een HIV-infectie veel groter is als deze afkomstig is van een bloedtransfusie of een naaldprik, vergeleken met de seksuele route.
Een derde manier om de infectiedosis te bepalen is door gebruik te maken van observationele onderzoeken, waarbij onderzoekers het getal afleiden op basis van hoe lang het duurt voordat een blootgestelde persoon (vooral in gezinnen of andere nauwe contactsituaties) ziek wordt. Zoals je je kunt voorstellen, is dit vaak rommelig en onnauwkeurig in vergelijking met de vorige twee methoden.
Waarom zijn de infectieuze doses van sommige ziekteverwekkers hoger of lager dan die van andere?
We weten het niet zeker. Dit kan te wijten zijn aan de manier waarop de aanvaller te werk gaat. De onderzoekers suggereerden dat ziekteverwekkers die direct contact met gastheercellen vereisten effectiever waren, waardoor hun infectieuze doses vrij laag waren. Maar als bacteriën gastheercellen indirect aanvallen (zoals door eiwitten uit te scheiden die gastheercellen verder beschadigen), dan is een grotere dosis bacteriën nodig om de gastheer te infecteren, omdat gastheermodificerende secreties in de loop van de tijd en ruimte kunnen worden verdund. Dit idee wordt ondersteund door een onderzoek uit 2012 waarin ook naar virussen, schimmels en parasieten werd gekeken. Maar we hebben nog verdere bevestiging nodig voor een breder scala aan microben.
Wat weten we over de infectieuze dosis van het virus dat Covid veroorzaakt?
We hebben veel geleerd in de bijna vier jaar sinds het voor het eerst verscheen, maar veel ervan is afkomstig van diermodellen van infecties en menselijke observationele studies. De meeste diermodellen vereisen een hoge dosis virus: 10.000 tot 1 miljoen ‘plaquevormende eenheden’ (PFU), waarbij elke eenheid voldoende is om een cel in weefselkweek te infecteren en te doden. Observatiestudies bij mensen suggereren echter dat de infectiedosis gemiddeld rond de 100 tot 400 PFU kan liggen, hoewel ook deze methode slechts zeer ruwe richtlijnen biedt.
Deze onderzoeken suggereren dat een van de redenen dat het virus zo gemakkelijk overdraagbaar is, is dat het een relatief lage infectieuze dosis heeft, vergelijkbaar met andere ademhalingsvirussen zoals RSV en verkoudheidscoronavirussen (en lager dan de infectieuze dosis van de meeste influenzavirusstammen). .