Was ist Herdenimmunität?

Die Herdenimmunität beschreibt den Punkt, an dem eine Population ausreichend immun gegen eine Krankheit ist, um deren Zirkulation zu verhindern. Forscher der Universität Manchester prägten den Begriff erstmals 1923, um zu beschreiben, wie eine ganze Herde von Tieren (in diesem Fall Mäuse) gegen eine Krankheit immun werden kann, obwohl nicht jedes Herdenmitglied immunisiert wurde.

Eine weit verbreitete Impfung ist der zuverlässigste Weg, um eine Herdenimmunität zu erreichen. "Das gesamte Konzept der Herdenimmunität ergab sich aus der Frage: Wie viele Menschen müssen in einer Population geimpft werden, um eine Krankheit auszurotten", sagte Paul Hunter, Professor an der University of East Anglia im Vereinigten Königreich und Mitglied der Ausschuss für Infektionsprävention der Weltgesundheitsorganisation.

Das Erreichen der Herdenimmunität ist jedoch oft komplizierter und nicht immer möglich - insbesondere, wenn es um das neuartige Coronavirus geht, das COVID-19 verursacht, für das es keinen Impfstoff gibt. "Die Herdenimmunität beinhaltet eine Vielzahl von Faktoren, die über das Virus selbst hinausgehen", sagte Gregory Poland, Direktor der Impfstoffforschungsgruppe der Mayo-Klinik.

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Wie die Herdenimmunität gemessen wird

Es ist relativ einfach zu berechnen, wie viele Menschen gegen eine Krankheit immun sein müssen, um die weitere Infektion der Bevölkerung zu stoppen. Zunächst bestimmen die Wissenschaftler das R0 (ausgesprochen R-nichts) des Erregers, eine Variable, die die durchschnittliche Anzahl der Personen, die ein ansteckendes Individuum infiziert, basierend auf den inhärenten Eigenschaften des Erregers schätzt. Es ist wichtig zu beachten, dass R0 nicht in Stein gemeißelt ist. Eine genauere Zahl, Rt, erfasst die Anzahl der Fälle, die pro Person erwartet werden, wenn ein Ausbruch fortschreitet und sich die Bedingungen im Laufe der Zeit als Reaktion auf den Ausbruch ändern. Zur Berechnung der für die Herdenimmunität erforderlichen Schwelle beginnen Epidemiologen jedoch mit R0.

Der Ebola-Ausbruch 2014 hatte einen R0 von etwa zwei, was bedeutet, dass ein ansteckender Ebola-Patient durchschnittlich zwei andere infizierte, berichtete NPR. Bei Masern liegt diese Zahl näher bei 15. Obwohl es noch zu früh ist, um sicher zu sein, vermuten die Forscher, dass der R0-Wert des Virus, das COVID-19 verursacht, nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten etwa drei beträgt.

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Krankheiten mit scheinbar niedrigen R0-Werten können immer noch schnell außer Kontrolle geraten, sofern sie sogar geringfügig über eins liegen. "Wenn wir davon ausgehen, dass der R0 für COVID-19 drei ist, bedeutet dies, dass Sie für jeden Fall drei sekundäre Fälle haben", sagte Hunter. "Das ist eins, drei, neun, 27 und so weiter."

Der Schlüssel zum Erreichen der Herdenimmunität besteht darin, das R0 einer Krankheit (oder, sobald aktualisierte Informationen verfügbar werden, das Rt) auf eins zu bringen. Wenn Individuen gegen einen Krankheitserreger immun werden, entweder durch Impfung oder durch natürliche Immunität, die durch die Genesung von der Krankheit erworben wurde, wird erwartet, dass ein Fall immer weniger Individuen innerhalb dieser Population infiziert. Bei Masern (R0 = 15) setzt die Herdenimmunität ein, wenn 14 von 15 oder etwa 93% der Personen immun sind. Für COVID-19 wären wahrscheinlich zwei von drei (etwa 66%) ausreichend.

"Mit einem sehr ansteckenden Krankheitserreger müssen fast 100% der Bevölkerung geimpft werden", sagte Hunter. "Mit COVID-19, da sein R0 irgendwo zwischen zwei und drei liegt, wären wir in Ordnung, wenn wir zwei Drittel der Bevölkerung immunisieren könnten."

Wie man Herdenimmunität erreicht

Wenn Wissenschaftler über Herdenimmunität sprechen, geschieht dies fast immer im Zusammenhang mit Impfstoffen. "Die Herdenimmunität wäre das Ziel eines [COVID-19] -Impfstoffprogramms", sagte Danny Altmann, Professor für Immunologie am Imperial College London. "Deshalb müssen Impfstoffkandidaten ruhig und objektiv bewertet und verglichen werden. Wir brauchen diejenigen, die immunogen sind [eine Immunantwort hervorrufen], schützend, sicher sind und ein anhaltendes Maß an Reaktion verleihen."

Es gibt aber noch einen anderen Weg, um eine Herdenimmunität zu erreichen. Wenn der betreffende Erreger bei den Infizierten eine lebenslange Immunität verursacht und sich mehr oder weniger unkontrolliert ausbreiten kann, steigen die Infektionsraten exponentiell an und werden dann auf natürliche Weise abgeflacht, sinken und verschwinden, wenn mehr Menschen an der Krankheit erkranken, sich erholen und gegen eine erneute Infektion immun werden. alles ohne Einführung eines Impfstoffs.

Diese Methode ist jedoch aus zwei Gründen weitaus weniger zuverlässig.

Erstens funktioniert es nur in einer relativ geschlossenen Population, in der nicht ständig neue, nicht exponierte Personen eintreffen, um hungrigen Krankheitserregern Futter zu geben. Selbst isolierte Gemeinschaften sind vor diesem Risiko nicht ganz sicher, weil "Kinder nicht mit Immunität geboren werden", sagte Hunter. "Viele Krankheiten, von denen wir erwarten würden, dass sie aufgrund der Herdenimmunität aussterben, bleiben bestehen, weil gerade genug Neugeborene in die Bevölkerung kommen, um die Krankheit am Laufen zu halten."

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Zweitens setzt sich die Herdenimmunität durch erworbene Infektion nur dann durch, wenn ein ausreichender Teil der Bevölkerung tatsächlich an der Krankheit erkrankt. Dies ist keine ausgemachte Sache und bei COVID-19 mit ziemlicher Sicherheit nicht der Fall. Dies geht aus vorläufigen Daten betroffener europäischer Länder und einer Studie aus Spanien hervor, die im Juli 2020 in der Zeitschrift The Lancet veröffentlicht wurde. Die Zahlen deuten darauf hin, dass das neuartige Coronavirus trotz schwerwiegender Verluste nur einen Bruchteil der Bevölkerung infizierte - weit unterhalb der Schwelle für die Herdenimmunität. "Schweden hatte viele Infektionen, viele Todesfälle und keine Herdenimmunität. Spanien und Italien haben auch keine Herdenimmunität erreicht, und Umfragen haben ergeben, dass die Immunitätsraten in diesen Ländern vielleicht 15% betragen", sagte Polen.

Und obwohl es verlockend ist anzunehmen, dass eine Person, sobald sie sich von COVID-19 erholt hat, immun gegen zukünftige Infektionen ist, deuten Studien zunehmend darauf hin, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist.

"Wir sehen diese 'COVID-Partys', bei denen die Leute denken, ich werde gehen, mich anstecken und darüber hinweg sein", fügte er hinzu. "Abgesehen von der Dummheit, sich einer potenziell tödlichen Krankheit auszusetzen, ist es ein ignoranter Ansatz, der eine Wahrheit voraussetzt, die wahrscheinlich nicht da ist - einmal infiziert, immun."

Herdenimmunität funktioniert nicht immer

Die Zutaten für die Erreichung der Herdenimmunität sind natürlich gut bekannt. "Sie wollen eine Krankheit, die garantiert eine robuste Immunität mit weitgehend asymptomatischer Ausbreitung erzeugt und einen niedrigen R0-Wert aufweist", sagte Altmann. Aber selbst wenn der R0 relativ hoch ist und die meisten Patienten symptomatisch sind, ist eine Herdenimmunität mit einem wirksamen Impfstoff und einem Impfprogramm, das die Bevölkerung massenhaft immunisiert, immer noch möglich. "Denken Sie an unsere großen Erfolgsgeschichten bei Impfungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit: Pocken und Kinderlähmung, die beide ausschließlich auf massive, nachhaltige Impfprogramme mit einfachen, hochwirksamen Impfstoffen zurückzuführen sind", sagte er.

Eine robuste Immunität ist notwendig, um sicherzustellen, dass diejenigen, die immun werden, so lange bleiben, bis der Erreger aussterben kann. Eine asymptomatische Ausbreitung hilft, da weniger Menschen wahrscheinlich sterben, während die Bevölkerung auf die Herdenimmunität wartet - und die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es genügend Überlebende gibt, um die Herdenimmunität überhaupt zu beeinträchtigen. Ein niedriger R0-Wert senkt natürlich die Messlatte für die Anzahl der Personen, die immun sein müssen, bevor sich die Infektionsrate abflacht und verringert.

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Einige Krankheiten, die scheinbar starke Kandidaten für die Herdenimmunität sind, erreichen dies jedoch nie ganz. Trotz weit verbreiteter Infektionen und Impfungen wurden beispielsweise Windpocken in der Bevölkerung nie vollständig ausgerottet. Das liegt daran, dass das Virus, das Windpocken verursacht, in den Nervenwurzeln der Infizierten latent bleibt, selbst nachdem sie sich erholt haben und Immunität gegen die Krankheit erlangt haben. Wenn einmal infizierte Personen älter werden, wird ihr Immunsystem geschwächt und das Virus kann reaktiviert werden, was zu Gürtelrose führt, die wiederum Windpocken verursachen kann.

"Sie haben vielleicht Windpocken in einer kleinen Inselgemeinde ausgerottet, aber dann bekommt jemandes Oma einen Anfall von Gürtelrose und innerhalb weniger Wochen bekommt jedes Kind auf der Insel Windpocken", sagte Hunter. "Sie haben die Herdenimmunität erreicht und [es scheint] das Virus ist ausgestorben, aber es wartet tatsächlich darauf, herauszukommen." Ähnliche Phänomene wurden laut WHO bei Tuberkulose beobachtet.

Impfstoff-induzierte Herdenimmunität kann auch versagen, wenn ein Impfstoff nur zu einer kurzlebigen Immunität innerhalb einer Population führt. Pertussis und Mumps traten kürzlich wieder auf, lange nachdem angenommen wurde, dass Impfprogramme diese Krankheiten ausgerottet haben, und Studien legen nahe, dass die Nichteinhaltung von Impfstoffen zwar eine Rolle spielte, die Ausbrüche jedoch teilweise darauf zurückzuführen waren, dass die Impfstoffe im Laufe der Zeit an Wirksamkeit verloren. "In den letzten Jahren hatten wir sowohl Pertussis- als auch Mumpsausbrüche, die hauptsächlich auf die mit der Zeit schwindende Immunität zurückzuführen sind", sagte Polen.

Ist eine Herdenimmunität für COVID-19 möglich??

Mit einem wirksamen Impfstoff ist es möglich, dass wir eine Herdenimmunität erreichen und die COVID-19-Pandemie beenden. Regelmäßige Auffrischungsimpfungen wären jedoch wahrscheinlich erforderlich, da frühe Daten von Patienten, die sich erholen, darauf hindeuten, dass das neuartige Coronavirus die Immunität nur für einige Monate oder Jahre verleiht.

"Wir wissen, dass zwei oder drei Jahre nach einer Infektion Antikörper bei SARS-, MERS- und saisonalen Coronavirus-Patienten nicht mehr nachweisbar sind. Dies ist also keine Überraschung", sagte Polen. "Die Idee, dass ich einen Impfstoff bekomme und dauerhaft immun gegen Masern, Röteln, Pocken oder Polio bin, ist in diesem Fall einfach nicht wahr", fügte er hinzu.

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- Erfahren Sie mehr darüber, was Herdenimmunität ist und wie dies mit COVID-19 möglich sein könnte Johns Hopkins Universität.

- Sehen Sie sich diese kurze Animation über die Funktionsweise der Herdenimmunität an Royal College of Pathologists.

- Lesen Sie mehr darüber, wie Impfstoffe die Herdenimmunität fördern Vaccines.gov.

Ohne einen Impfstoff ist es jedoch äußerst unwahrscheinlich, dass COVID-19 eine natürliche Herdenimmunität hervorruft, da die Infektionsraten nicht einmal annähernd dem Prozentsatz entsprechen, der erforderlich ist, um den R0-Wert auf eins zu senken. "Die spanische Studie legt nahe, dass selbst jetzt weniger als 10% der Spanier die Infektion hatten", sagte Hunter. "Sie würden 10 oder 15 Mal so viele Fälle - und Todesfälle - benötigen, bevor Sie zur Herdenimmunität gelangen würden." Es könnte Monate oder Jahre dauern, bis diese Schwelle erreicht ist, und bis dahin könnten viele derjenigen, die sich mit der Krankheit infiziert haben, ohnehin ihre Immunität verlieren - was die Voraussetzungen für eine erneute Infektion und einen weiteren Zyklus von Krankheit und Verlust schafft.

Das ernüchternde Mitnehmen ist, dass es um Größenordnungen mehr Gemetzel erfordern würde, als wir bereits gesehen haben, um sich der Möglichkeit einer Herdenimmunität zu nähern, die bei COVID-19 natürlich auftritt, wenn es überhaupt möglich ist. "Man kann eine schreckliche Pandemie auf einer Ebene ertragen, die die gesellschaftliche Infrastruktur mit einer massiven Zahl von Todesopfern zerstört und dennoch keine Herdenimmunität erreicht", sagte Altmann.