Vorsorge Funktionsweise von Impfungen

Von Bert Ehgartner

Dass Vergiftungen und Infektionen einen Schutz gegen spätere gleichartige Erkrankungen bieten können, ist schon seit langer Zeit beobachtet worden. Zurzeit sind in den Industrieländern mehr als 30 am Menschen verwendete Impfstoffe im Gebrauch.

Etwa 300 verschiedene Impfstoffe finden sich in den diversen Teststadien. Säuglinge haben in den ersten Lebensmonaten häufig noch eine Art Leihimmunität, weil sie von den Müttern Antikörper gegen bestimmte Krankheitserreger, denen die Mutter ausgesetzt war, mitbekommen. Dieser Schutz geht allmählich verloren.

Bei den Schutzimpfungen (= aktive Impfung) werden dem Impfling abgeschwächte Krankheitserreger entweder per Injektion ins Muskelgewebe oder als Schluckimpfung verabreicht. Darauf reagiert dessen Immunsystem im Idealfall mit der Bildung von erregerspezifischen Antikörpern.

Die passive Immunisierung versorgt einen Organismus mit fertigen Antikörpern gegen bestimmte Erreger oder Giftstoffe (Toxine). Diese Methode kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn eine Infektion oder Vergiftung schon besteht oder vermutet wird.

Damit die Krankheit, gegen die geimpft wird, nicht durch die Impfung selbst ausgelöst wird, müssen die verwendeten Bakterien oder Viren geschwächt (attenuiert) und in ihrer krankmachenden Wirkung (Virulenz) gestört werden. Totimpfstoffe rufen in der Regel nur eine schwache Immunantwort des Abwehrsystems hervor.

Um diesen Effekt zu verstärken und eine befriedigende Immunantwort zu erzielen, müssen den toten Erregern oder Erregerteilen Adjuvantien (Hilfssubstanzen) zugesetzt werden. Lebendimpfstoffe bestehen aus vermehrungsfähigen, in ihrer krankmachenden Wirkung aber abgeschwächten (attenuierten) Viren oder Bakterien.

Historische Entwicklung

Dass Vergiftungen und Infektionen einen Schutz gegen spätere gleichartige Erkrankungen bieten können, ist schon seit langer Zeit beobachtet worden. Dieser Grundgedanke der Impfungen taucht bereits 1500 Jahre vor Christus erstmals in indischen Überlieferungen auf.

Beobachtet wurde beispielsweise, dass Melker, die sich an ihren Kühen mit Kuhpocken anstecken, seltener oder gar nicht an der echten Pocken erkranken. Die erste von einem Arzt entwickelte und gezielt eingesetzte Impfung nutzte diese Erfahrung. Am 14. Mai 1796 impfte der englische Arzt Edward Jenner einen Knaben mit dem Inhalt einer Kuhpockenblase. Sechs Wochen später infizierte er den Jungen mit menschlichem Pockenblaseninhalt. Das Kind erkrankte nicht an Pocken. Der Begriff "Vakzination" stammt nach der von Jenner praktizierten Methode von vacca = Kuh.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts begann die wissenschaftliche Erforschung des Impfprinzips und in der Folge die industrielle Herstellung von Impfstoffen. Die erste Generation bestand aus so gut wie möglich gereinigten Bakteriengiften (Diphtherie und Tetanus) oder abgetöteten Bakterien (Typhus, Cholera, Keuchhusten).

1955 entwickelte der Amerikaner Jonathan Salk die erste Polio-(Kinderlähmungs-) Impfung, der sieben Jahre später die Schluckimpfung (Sabin) folgte. 1977 gab die WHO die Ausrottung der Pocken bekannt.

Zurzeit sind in den Industrieländern mehr als 30 am Menschen verwendete Impfstoffe im Gebrauch.

Etwa 300 verschiedene Impfstoffe finden sich in den diversen Teststadien.

Wirkprinzip

Die Schutzimpfung, auch "aktive Impfung" genannt, beruht auf dem Prinzip, mit dem vorbeugenden Einbringen von stark abgeschwächten Krankheitserregern oder deren Bestandteilen die Immunität gegenüber diesen Krankheitserregern zu erzeugen. Impfstoffe enthalten Bakterien- oder Viren bzw. deren Bestandteile, die nicht ansteckend sind. Der Körper reagiert auf einen Impfstoff, indem er Abwehrkräfte aktiviert, also beispielsweise Antikörper und weiße Blutkörperchen erzeugt.

Leihimmunität Säuglinge haben in den ersten Lebensmonaten häufig noch eine Art Leihimmunität, weil sie von den Müttern Antikörper gegen bestimmte Krankheitserreger, denen die Mutter ausgesetzt war, mitbekommen. Dieser Schutz geht allmählich verloren. Hatte die Mutter beispielsweise natürliche Masern durchgemacht, so lassen sich Spuren der Antikörper noch über das 1. Lebensjahr nachweisen.

Damit die Impfviren nicht sofort abgetötet werden, wird gegen Masern deshalb erst ab dem 11. Lebensmonat (Deutschland) bzw. 14. Lebensmonat (Österreich) geimpft. Hat die Mutter hingegen Masern nicht selbst durchgemacht, weil sie geimpft war, so gibt sie kaum Antikörper an ihr Kind weiter. Deshalb wird über eine Vorverlegung der Masernimpfung diskutiert. Bei Polio, Tetanus oder Diphtherie besteht die Leihimmunität höchstens fünf Monate.

Aktive Immunisierung

Bei den Schutzimpfungen werden dem Impfling abgeschwächte Krankheitserreger entweder per Injektion ins Muskelgewebe oder direkt unter die Haut oder als Schluckimpfung verabreicht. Darauf reagiert dessen Immunsystem im Idealfall mit der Bildung von erregerspezifischen Antikörpern.

Diese so genannten Gedächtniszellen können im Falle der Infektion mit einem tatsächlichen Krankheitserreger nun schneller die Bildung einer umfassenden Immunantwort veranlassen, als dies bei einem Ungeimpften möglich wäre.

Bei den meisten Impfungen sind zur Grundimmunisierung mehrere Impfstoffgaben empfohlen. Dadurch wird die Möglichkeit von Impfversagern reduziert. Wenn die Antikörpermenge im Blut (Titer) nach einer gewissen Zeitspanne nachlässt (meist werden als Faustregel zehn Jahre genannt, aber bei FSME z.B. fünf Jahre) wird eine Auffrischungsimpfung empfohlen.

Dadurch tritt ein so genannter Booster-Effekt auf (to boost = aufladen). Dieses "Aufladen der Antikörpermenge" wird auch bei Kontakt mit Erkrankten (z. B. bei Masern) ausgelöst. Der Antikörper-Titer kann gemessen werden, um die Notwendigkeit einer Auffrischungsimpfung zu überprüfen.

Passive Immunisierung

Die passive Immunisierung versorgt einen Organismus mit fertigen Antikörpern gegen bestimmte Erreger oder Giftstoffe (Toxine). Diese Methode kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn eine Infektion oder Vergiftung schon besteht oder vermutet wird.

Diese "Impfung danach" soll dem Organismus helfen mit einer akuten Gefahr fertig zu werden, bis der Körper selbst genügend Antikörper erzeugt, oder unterstützt einen Körper im Abwehrkampf, der ansonsten vielleicht nicht fähig wäre selbstständig Antikörper zu erzeugen.

Gewonnen werden die verwendeten Immunseren (Immunglobuline) aus dem Blut von Lebewesen, die bereits immun sind. Tierische Immunseren werden zum Beispiel gegen bakterielle Lebensmittelvergiftung, Diphtherie, Gasbrand und einige Schlangengifte verabreicht. Menschliche Immunseren werden als gereinigte Antikörper bei der Bekämpfung von Tetanus, Tollwut, Masern, Mumps, Röteln oder Hepatitis B gegeben.

Da die fremden Antikörper vom Organismus wieder abgebaut werden, hält ein Schutz mit Immunglobulinen nur rund vier Wochen an. Das Risiko unerwünschter Wirkungen kann bei der passiven Immunisierung größer sein als bei einer Impfung.

Herstellung

Die zur Impfung verwendeten Mikroorganismen werden auf geeigneter Kultur (zum Beispiel Hühnereiweiß) gezüchtet. Während des gesamten Produktionsprozesses sind aufwendige Kontrollen auf mögliche Verunreinigungen erforderlich.

Sind die diversen Prüfungen bestanden, werden mehrere Ernten zu einem Zwischenprodukt (Bulk) vermengt. Nun werden die wirksamen Mikroorganismen durch Zentrifugieren und andere Mechanismen von der Rest-Flüssigkeit getrennt. Dann folgt durch physikalisch chemische Verfahren die Abschwächung, Entgiftung oder Tötung der Erreger.

Die Prüfung erfordert zahlreiche Versuchstiere, kann aber in letzter Zeit zunehmend durch Labortests ersetzt werden. Im letzten Schritt wird nun die erforderliche Menge an Wirkstoff mit Stabilisatoren, Adjuvantien und Konservierungsmitteln gemischt und nach neuerlicher Prüfung als Endprodukt abgefüllt.

Abschwächung der Erreger Damit die Krankheit, gegen die geimpft wird, nicht durch die Impfung selbst ausgelöst wird, müssen die verwendeten Bakterien oder Viren geschwächt (attenuiert) und in ihrer krankmachenden Wirkung (Virulenz) gestört werden.

Der französische Chemiker und Bakteriologe Louis Pasteur entdeckte diese Möglichkeit durch Zufall, als er Schafe mit einer Kultur von Milzbrand-Bakterien infizieren wollte, die bereits längere Zeit offen in seinem Labor gestanden hatte. Die Tiere erkrankten nicht am Milzbrand. Pasteur hielt die Kultur für verdorben.

Als er aber später dieselben Tiere mit frischen Milzbrand Bakterien infizieren wollte, waren sie zu seinem Erstaunen immun. Damit hatte er eine recht einfache (aber, wie sich später zeigte, auch recht unsichere) Methode entdeckt, Impfstoffe herzustellen.

Mittlerweile gibt es viele Methoden, Erreger abzuschwächen und sie damit impftauglich zu machen. Manche können durch Erhitzen in ihrer Virulenz geschwächt werden, andere werden durch Formaldehyd abgetötet. Auch die so genannte Passage durch fremdes Gewebe kann die Virulenz beeinträchtigen.

Diese Methode wurde von Pasteur bei den Erregern der Tollwut angewendet. Er vermehrte die Viren für eine gewisse Zeitspanne in tierischem Gewebe (Hühner, Kaninchen, Rinder) und stellte fest, dass sie dadurch wesentlich an Aggressivität einbüßten.

Oft kann die Immunreaktion auch dadurch erreicht werden, dass nicht das ganze Bakterium, sondern nur vermehrungsunfähige Teile der Bakterien-Oberfläche geimpft werden, z.B. der azelluläre Pertussisimpfstoff (Keuchhusten-Impfung). Seit 1981 kommen bei manchen Präparaten (z. B: Hepatitis B) gentechnische Methoden zur Zucht und Inaktivierung von Krankheitserregern zum Einsatz.

Adjuvantien, Adsorbatimpfstoff Totimpfstoffe rufen in der Regel nur eine schwache Immunantwort des Abwehrsystems hervor. Um diesen Effekt zu verstärken und eine befriedigende Immunantwort zu erzielen, müssen den toten Erregern oder Erregerteilen Adjuvantien (Hilfssubstanzen) zugesetzt werden. Für Impfstoffe am Menschen sind bisher nur Aluminiumsalze als solche Hilfssubstanzen zugelassen. Die Verbindung eines getöteten Erregers mit Aluminium ergibt einen so genannten Adsorbatimpfstoff. Er muß tief intramuskulär injiziert werden.

Wie die Adjuvantien genau wirken, ist bisher noch nicht in allen Einzelheiten bekannt. Man tendiert zur Meinung, dass durch die Aluminiumsalze lokale Entzündungen hervorgerufen werden, was zur Alarmierung von weißen Blutkörperchen am Ort der Injektion führt. Die Gedächtniszellen der Immunabwehr, die eigentlich von den Adjuvantien angelockt wurden, behalten dann im Idealfall auch die toten Erreger in Erinnerung.

Lebendimpfstoffe

Lebendimpfstoffe bestehen aus vermehrungsfähigen, in ihrer krankmachenden Wirkung aber abgeschwächten (attenuierten) Viren oder Bakterien. Um eine gleich bleibende Qualität zu erzielen, erfolgt ihre Anzucht unter extrem kontrollierten Bedingungen. Ihre Haltbarmachung erfordert meist Zusatzstoffe (Stabilisatoren) und eine Gefriertrocknung. Da sich Lebendimpfstoffe vermehren, können dem Impfling wesentlich weniger Erreger verabreicht werden als bei Totimpfstoffen. Auch der Impfschutz bleibt bei Lebendimpfstoffen meist länger aufrecht.

Zu den bakteriellen Lebendimpfstoffen zählen die Typhus- und Choleraimpfung. Zu den viralen die Masern-, Mumps-, Röteln-, Windpocken- und Gelbfieberimpfung.

Totimpfstoffe

Totimpfstoffe werden aus entgifteten Toxinen, inaktivierten Bakterien oder Viren hergestellt. Der laufende Wirksamkeitsnachweis erfordert umfangreiche Kontrollmaßnahmen, auch zum Ausschluss von giftiger Wirkung und Restinfektiosität.

Die Produkte werden gereinigt und dann meist an Träger (Adjuvantien) gebunden, um die Immunantwort zu erhöhen. Die für eine wirksame Immunisierung benötigte Menge ist groß. Auffrischungsimpfungen sind wesentlich früher erforderlich (ab fünf Jahren), als bei Lebendimpfstoffen.

Einziges Beispiel für einen gentechnisch hergestellten Totimpfstoff ist derzeit jener gegen Hepatitis B. Diese Viren lassen sich nicht anzüchten. Deshalb wurden Hefezellen gentechnisch mit dem Bauplan zur Herstellung des Oberflächenantigens von Hepatitis B Viren ausgestattet. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und im Vergleich teuer.

Letzte Aktualisierung: 25.01.2007 (Inge Smolek)

Experten für diese Seite: Dr. med. Gert Vetter (Allgemeinmedizin)