Vergesst die Herdenimmunität!

Die alte Phrase »Herdenimmunität« hat ihre Wurzeln in der Veterinärmedizin, in Mäuselaboren und zweifelhaften Versuchen an Menschen, erklärt Epidemiologe Robert Zangerle heute. Er beschreibt, warum das Konzept gegen Covid zwar Sinn hat, aber trotzdem unangebracht ist. Mehr Augenmerk sollte auf den Schutz jener gerichtet werden, die keine Impfung bekommen können. A.T.

»Impfungen werden Individuen verabreicht, um sie vor Krankheiten zu schützen. Sie schützen aber auch Öffentlichkeit und Gesellschaft. Public Health befasst sich mit der Ausweitung der Perspektive von individuellen Geimpften auf das öffentliche Leben. Das derzeitige Nebeneinander von steigenden Impfraten, Veränderungen bei nicht-pharmazeutischen Interventionen („Maßnahmen“), kontinuierlich auftauchenden Virusvarianten und einer sich vielleicht aufbauenden 4. Welle hat die schon vorhandenen beträchtlichen Missverständnisse oder gar die Konfusion verstärkt, was „Herdenimmunität“ bedeutet.

Die Weltgesundheitsorganisation WHO sieht die Herdenimmunität als indirekten Schutz vor einer Erkrankung, die zu beobachten ist, wenn die Bevölkerung dagegen immun ist, entweder durch Impfung oder durch Immunität aufgrund einer durchgemachten Infektion. Das erinnert ein wenig an die Satzung der WHO, in der Gesundheit als „ein Zustand vollständigen körperlichen, seelischen und sozialen Wohlbefindens und nicht nur das Freisein von Krankheit oder Gebrechen“ definiert wird. Dass die Verbreitung von Erregern zurückgeht, weil es wahrscheinlicher geworden ist, dass man auf immune Individuen trifft, ist eine zwar nützliche theoretische Konzeption im Kampf gegen die Verbreitung von Infektionskrankheiten, auch Covid. Im Augenblick aber stößt sie auf falsche Auffassungen zur Herdenimmunität und auf Lücken in unserem Wissen zu Covid.

Der terminus technicus „Herdenimmunität“ scheint erstmals 1916 in einem Artikel über den aktuellen Stand von Fehlgeburten bei Rindern in den USA benutzt worden zu sein, siehe Faksimile. Damals begann sich Massentierhaltung zu verbreiten, wodurch Seuchen volkswirtschaftlich relevant wurden und öffentliche Stellen auf den Plan riefen. Im Bundesstaat Kansas grassierte unter Rindern die Brucellose, verursacht durch ein Bakterium, das bei Kühen spontane Totgeburten verursachte. Landwirte töteten oder verkauften befallene Tiere in der Hoffnung, die Ausbreitung zu stoppen. Der Veterinärmediziner George M. Potter und der Bakteriologe Adolph Eichhorn kamen zum gegenteiligen Schluss: »Die Krankheit ist vielleicht vergleichbar mit einem Feuer, das, wenn neuer Brennstoff nicht ständig hinzugegeben wird, bald erlischt. Deshalb entwickelt sich Herdenimmunität, indem man die immunen Kühe behält, die Kälber aufzieht und die Einführung fremder Kühe vermeidet« . Dieses Konzept kam auch billiger.

Dieses Konzept in der Tierzucht fand in den folgenden Jahren Anklang in der Forschung bei Menschen. Der britische Bakteriologe William Topley führte Experimente an infizierten Mäusegruppen durch und zog daraus Rückschlüsse auf Menschen. Ab 1923 machte der Militärarzt Shelton Dudley die Probe aufs Exempel: Er begann eine Studie an einem Internat mit Marinetradition in Greenwich. Schüler im Alter von 11 bis 15 lebten, aßen und lernten hier drei Jahre lang, schliefen in Schlafsälen mit 70 bis 126 Betten. Perfekte Laborbedingungen mit homogenen und alle paar Monate neu hinzukommenden Gruppen, sowie ebenso perfekte Bedingungen für die Ausbreitung von Tröpfcheninfektionen wie jene der Diphtherie. Sheldon konnte zeigen, dass das zuvor übliche Vorgehen, infizierte Schüler zu separieren, nicht gegen die Ausbreitung hilft. Ganz im Unterschied zu »aktiver Immunisierung«. Schüler, die schon mehrere Jahre in dem Internat verbracht hatten, waren erheblich widerstandsfähiger gegen die Krankheit als Neuankömmlinge. Und Zuwächse an Immunisierung nach einem Ausbruch korrelierten mit dem Rückgang der Erkrankungen  . Dudleys bezeichnete Schüler als »ideale Versuchsherde«, dies führte zu einer öffentlichen Debatte, ob Experimente mit Menschen mit ethischen Grundsätzen vereinbar seien.

Das Konzept der Herdenimmunität setzte sich mit den Fortschritten bei den Impfprogrammen in den 1950er und 1960er Jahren durch. In der öffentlichen Gesundheitspflege („Public Health“) wurde immer öfter die Frage gestellt, welcher Anteil der Bevölkerung geimpft werden müsse, um etwa Masern oder Polio (Kinderlähmung) in den Griff zu kriegen. Anfang der 1970er Jahre entwickelten der britische Epidemiologe Gordon CE Smith und der Tübinger Biometriker Karl Dietz sogar eine einfache mathematische Formel zur Ermittlung von Herdenimmunität (HIT, Herd Immunity Threshold), die da lautet: HIT = 1 – 1/R0 = (R0-1)/ R0. Dabei ist R0 die sogenannte Basisreproduktionszahl, die angibt, wie viele Menschen ein Infizierter durchschnittlich ansteckt. Das ist je nach Virus sehr unterschiedlich: Bei den besonders ansteckenden Masern mit einer Basisreproduktionszahl von 15 (12-18), geht man also nach dieser Formel von einer notwendigen Impfquote von annähernd 95 Prozent aus. Und wie ist es mit SARS-CoV-2? Eine Reproduktionszahl für die jetzt vorherrschende Virusvariante Alpha (B.1.1.7) von 3,3 bis 3,8 scheint realistisch zu sein. Für die Virusvariante Delta (B.1.617.2,), die derzeit in Großbritannien, Australien und Indien Sorgen bereitet und in den nächsten Monaten weltweit dominieren könnte, werden in präliminären Analysen Werte deutlich über 4 angegeben.

Das Phänomen der Herdenimmunität bzw. Herdeneffekte ist jedoch sehr komplex. Die einfache („krude“) Schwellen-Theorie, also das Basis-Modell zur Wechselwirkung von Transmission und Immunitätsschwelle, ist „naiv“, denn sie basiert auf etlichen Annahmen, die in der Realität nicht gegeben sind, und auf Faktoren, die bisher nicht ausreichend verstanden oder quantifizierbar oder noch unbekannt sind. So basiert diese einfache Formel auf einer 100% Wirksamkeit der Impfung, die für keine Impfung zutrifft. Man müsste die Formel zumindest zuerst auf die Wirksamkeit der Impfung („Effizienz“) einschränken. Die Formel lautet dann:

Somit ist die mindestens notwendige Durchimpfungsrate meist, und im Fall von Covid sicher, höher als die mindestens notwendige Herdenimmunität (HIT) nach der effizienzkorrigierten Formel von Smith & Dietz. Herdenimmunität im Sinne eines vollständigen Schutzes vor Infektion ist bei den derzeitigen Impfstoffen kaum erreichbar, und wenn, dann müssen annähernd 100% der Bevölkerung geimpft werden. Sowohl eine Zunahme in der Durchimpfungsrate als auch eine Zunahme in der Wirksamkeit der Impfung würden Herdeneffekte erleichtern. Der günstige Fall, dass die im Durchschnitt (für eine Gesamtpopulation) mindestens notwendige Durchimpfungsrate kleiner ist als die formelberechnete mindestens notwendige Herdenimmunität (HIT) – beispielsweise bei gezielter Impfung von Sub-Populationen mit besonders hohem Risiko der Infektion und/oder Transmission – tritt bei Covid nicht ein. Herdeneffekte sind keine statischen Phänomene.

Auch diese, die Impfwirksamkeit berücksichtigende Formel ist also immer noch eine grobe Vereinfachung. Bereits als die Formel entstand, gab es Einwände, die darauf hinwiesen, dass simple Schwellenwerte in der Gesundheitspolitik alleine wegen der Heterogenität der Bevölkerung nichts taugten. Die menschliche Gesellschaft ist eben keine Rinderherde, in der jeder mit jedem etwa gleich viel Kontakt hat und sich alle gleich verhalten. Die Sprache der Herdenimmunität ist Teil des Problems und nicht der Lösung. Herdentiere, wie Kühe, Ziegen und Schafe werden für den Konsum von uns Menschen geopfert. Nur wenige Menschen wollen Teil einer solchen Herde sein.

Die Covid Pandemie hat mehr oder weniger alle überrascht. Der größte Fehler dabei? Das Fehlen einer kollektiven Vorstellungskraft. Sogar in dem kleinen Feld von Wissenschaftlern, die sich mit „Herdenimmunität“ beschäftigen, war die Überraschung groß, das sie sich auf einmal in einem politischen Minenfeld befanden. Im Oktober 2020 „überraschte“ die Great Barrington Declaration viele, da die Politisierung der Herdenimmunität sich dabei besonders materialisierte. Sie setzte dreierlei voraus: Erstens, dass diejenigen leicht zu identifizieren seien, die an Covid sterben und diejenigen, welche nicht daran sterben (low risk) und dass deshalb für diese beiden Gruppen unterschiedliches Verhalten gälte. Zweitens, dass die so erworbene Immunität der Low Risk Gruppe ausreichen würde, die gefährdete Gruppe zu schützen und drittens, dass dies alles machbar sei, da die „Herdenimmunität“ kurz bevorstünde.

Tatsächlich gab es damals Berechnungen, dass Herdenimmunität bald erreicht sei und deshalb die Pandemie Ende 2020 mehr oder weniger beendet sein werde („mostly resolved“)  und dass Herdenimmunität umso rascher erreicht sei, je variabler das Verhalten der Menschen sei. In diesen Modellen werden europäische Länder (Großbritannien, Spanien, Portugal und Belgien) mit ihren Wellen im Frühling und der geringen Zahl an Fällen im Sommer analysiert. Eine der (falschen) Grundannahmen dafür war, dass das Verhalten sich normalisiere, belegt durch die Zunahme der Mobilität, aber eben von Grund auf sehr heterogen sei, und dass eine Empfänglichkeit für eine Infektion mit SARS-CoV-2 ebenfalls so heterogen sei, dass eine Herdenimmunität mit niedrigen Schwellenwerten an immunen Personen entstehe (sogar unter 20%). Diese sei verantwortlich für das Ausbleiben der Fälle im Sommer gewesen. Die Autoren haben den Code für die Berechnungen dem Team um Lauren Ancel Meyers, einer Biologin aus Austin Texas, zur Verfügung gestellt. Dieses Team kam jedoch zum Ergebnis, dass der Schwellenwert nicht niedrig sei. Außerdem konnte es zeigen, dass das Gleichsetzen der Mobilität (blaue Linie) mit Rückkehr zu zwar variablem aber weitgehend identischem Verhalten wie vor dem März 2020 ebenfalls verfehlt war. Das Verhalten der Bevölkerung in allen vier Ländern glich mehr den Maßnahmen, die anhand des »Government Response Stringency Index« der Universität Oxford für alle Länder berechnet wurden (grüne Linie).

Das Schicksal der gerade besprochenen Preprints (noch nicht veröffentlichte Artikel) scheint unklar zu sein, aber dieser Art der Argumentation bin ich im Herbst in Österreich vielerorts begegnet, und man war baff erstaunt über die erstaunlichen Kräfte, die einer „Herdenimmunität“ das Wort redeten. Die dramatischen Gesundheitsfolgen einer solchen Strategie waren immer klar, weshalb auch eine stark überwiegende Mehrheit der Wissenschaftler diese Rede nicht nur als unethisch einstufte, sondern ganz banal auch als wissenschaftlich unerreichbar.

Die „Herdenimmunität“ ist also keine Frage von Ja oder Nein, und sie hängt von Raum und Zeit ab. Vor allem ist sie keine fixe Größe, sondern ein sogenanntes „moving target“, das nur im Kontext gesehen werden kann. Es macht dabei sogar einen Unterschied, ob die Immunität mit der Impfung oder durch natürlichen Infektion erworben ist. Die natürliche Infektion betrifft im Gegensatz zur Impfung mehr Individuen mit höherem Kontaktpotential, weshalb rein rechnerisch die Herdenimmunität so niedriger läge, wenn es nicht beim Durchlaufenlassen einer Pandemie zum sogenannten Overshoot käme. Dabei infizieren sich und erkranken mehr Menschen, als es nach der Herdenimmunität der Fall sein dürfte. Auch während des Rückgangs der Infektionen erkranken weiter Individuen, ein selten gehörtes (geflissentlich überhörtes?) Argument von Vertretern einer Herdenimmunität. Der biologisch-behaviorale Kontext bestimmt die Empfänglichkeit, auch als Suszeptibilität bezeichnet. Sie variiert intrinsisch, wie eine mögliche unterschiedliche Rolle der Infektion von Kindern oder auch extrinsisch, also ob jemand im Mehrfamilienverband wohnt, oder in einem prekären Arbeitsverhältnis steht, das Abstandsregeln kaum erlaubt. Maßnahmen beeinflussen den Schwellenwert der Herdenimmunität ganz besonders, man kann dadurch auch schneller zur Herdenimmunität gelangen.

Man kann es auch anders formulieren: Je weniger Menschen in einer Pandemie geimpft oder infiziert wurden, desto mehr oder länger müssen nicht-pharmazeutische Maßnahmen gelten. Auch die Dauer der Immunität spielt eine Rolle, wobei allgemein angenommen wird, dass der Schutz vor Infektion und damit der indirekte Schutz anderer kürzer anhalten könnte als der Schutz vor Erkrankung, insbesondere schwerer Erkrankung. Im ersten Fall nimmt die Konzentration der neutralisierenden Antikörper stärker ab, als die zelluläre Immunität (T-Zell Immunität). Zur Evolution von Virusvarianten ein beruhigendes Wort von Christen Drosten aus einem Interview mit der Schweizer Zeitung Republik: „Der Unterschied zwischen den Virus­varianten, die auf verschiedenen Kontinenten aufgetaucht sind, ist gar nicht so groß. Es gibt aus virologischer Sicht gute Gründe anzunehmen, dass SARS-CoV-2 gar nicht so viel mehr auf Lager hat als das, was es uns bisher zeigen konnte“ .

Weltweit gesichert ist, dass Menschen gegenüber dem SARS-CoV-2 ungleich exponiert sind. Erhöhtes Risiko entsteht je nach Beruf und Gender, Wohn- und Bevölkerungsdichte und Armut. Die Covid-19 Erkrankung verläuft schwerer je nach Alter und biologischem Geschlecht, nach und bei sozioökonomischen Entbehrungen und bei Zugehörigkeit zu ethnischen Minderheiten. Weniger gesichert sind Faktoren, die in Österreich belegen könnten, wer einen erschwerten Zugang zur Impfung hat (man kann es vermuten) und wer eher einer Impfung gegenüber zurückhaltend ist. Das ist ein verheerendes Defizit und erhöht zusätzlich den Schwellenwert für Herdenimmunität, welcher nötig wäre, um eben solche Segmente der Gesellschaft von einem indirekten Schutz profitieren zu lassen.

Mit Blick auf die weitere Impfkampagne wäre es vermutlich besser, wenn der Begriff Herdenimmunität verschwände. Diese alte Phrase, die ihre Wurzeln in der Veterinärmedizin, in Mäuselaboren und zweifelhaften Versuchen an Menschen hat, erweist sich eher als Hindernis denn als Hilfe. Mehr Augenmerk sollte auf direkten Schutz und weniger auf indirekten Schutz gerichtet werden. Und so viele Menschen wie möglich schützen! Unverändert gilt jedoch, dass Menschen, die sich impfen lassen können aber nicht wollen, jene gefährden, die sich impfen lassen wollen aber nicht können (z.B. Kinder) beziehungsweise deren Immunantwort aufgrund einer immunschwächenden Erkrankung und/oder immunsupprimierenden Medikamenten entweder unzureichend oder gar fehlend ist. Um diese Personen müssen wir einen besonderen Schutz aufbauen.« R.Z.

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Distance, hands, masks, be considerate!

Ihr Armin Thurnher