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14.12.2020

Impfstoffe sorgen für gezielte Immunabwehr des Körpers

Eine schwindende Immunantwort auf eine natürliche Infektion, wie sie bei Coronainfizierten beobachtet wurde, bedeutet nicht, dass es nicht möglich ist, einen erfolgreichen, schützenden Impfstoff zu entwickeln. Dr. Shivkumar, Molekularbiologin, erklärt in einem Artikel in "The Conversation", warum dies so ist und Impfstoffe sogar für eine bessere Immunantwort sorgen können.

© Picture-Factory - Fotolia.com

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Zwei Studien kommen zu dem Schluss, dass Personen, die sich zuvor mit SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, infiziert hatten, erneut mit dem Virus anstecken können. Interessanterweise war der Krankheitsverlauf bei beiden Menschen unterschiedlich. Der Infizierte in Hongkong zeigte bei der zweiten Ansteckung keine Symptome, während der Fall aus Reno, Nevada, beim zweiten Mal eine schwerere Erkrankung entwickelte. Es ist daher unklar, ob eine Immunantwort auf SARS-CoV-2 vor einer nachfolgenden Reinfektion schützt.

Bedeutet eine Reinfektion nach einer Erkrankung, dass ein Impfstoff auch nicht vor dem Virus schützt?

Dr. Maitreyi Shivkumar erklärt in einem Online-Artikel bei „The Conversation“, dass eine mögliche Reinfektion bei einer „natürlich“ durchgemachten Erkrankung nicht bedeuten muss, dass auch der Impfstoff ebenso eine nachfolgende Infektion nicht verhindern könne. Dr. Shivkumar ist Dozentin für Molekularbiologie an der Leicester School of Pharmacy der De Montfort University in Leicester, Großbritannien, und erforscht u.a. Wirt-Pathogen-Wechselwirkungen insbesondere bei Viren. Erstens sei noch unklar, wie häufig diese Reinfektionen mit SARS-CoV-2 sind. Und zweitens bedeute eine schwindende Immunantwort auf eine natürliche Infektion, wie sie bei dem Patienten in Nevada beobachtet wurde, nicht, dass wir keinen erfolgreichen, schützenden Impfstoff entwickeln könnten, verdeutlicht sie.

Jede Infektion aktiviert zunächst eine angeborene unspezifische Immunantwort, bei der weiße Blutkörperchen Entzündungen auslösen. Dies kann ausreichen, um das Virus zu beseitigen. Bei längeren Infektionen wird jedoch das adaptive Immunsystem aktiviert. Hier erkennen T- und B-Zellen unterschiedliche Strukturen (oder Antigene), des Virus. T-Zellen können infizierte Zellen erkennen und abtöten, während B-Zellen Antikörper produzieren, die das Virus neutralisieren.

Während einer Primärinfektion – d.h. wenn eine Person zum ersten Mal mit einem bestimmten Virus infiziert wird - verzögert sich diese adaptive Immunantwort. Es dauert einige Tage, bis Immunzellen, die den spezifischen Erreger erkennen, aktiviert und vervielfältigt werden, um die Infektion zu kontrollieren.

Einige dieser T- und B-Zellen, die ein wichtiger Bestandteil des erworbenen Immunsystems im Blut – des immunologischen Gedächtnisses - sind, bleiben lange nach Abklingen der Infektion bestehen. Es sind diese „Gedächtniszellen“, die für den Langzeitschutz entscheidend sind. Bei einer nachfolgenden Infektion durch dasselbe Virus werden die Zellen schnell aktiviert und induzieren eine starke und spezifische Reaktion, um die Infektion zu blockieren.
Ein Impfstoff ahmt diese Primärinfektion nach, liefert Antigene, die das adaptive Immunsystem anregen, und erzeugt Gedächtniszellen, die im Falle einer echten Infektion schnell aktiviert werden können. Da die Antigene im Impfstoff jedoch aus geschwächtem oder nicht infektiösem Material des Virus stammen, ist das Risiko für eine schwere Infektion minimal.

Impfungen sorgen für bessere Immunantwort

Impfstoffe haben bestimmte Vorteile im Vergleich zu natürlichen Infektionen. Zum einen können sie so konzipiert werden, dass sich das Immunsystem auf bestimmte Antigene konzentriert, die eine bessere Reaktionen hervorrufen.
Beispielsweise löst der Impfstoff gegen das humane Papillomavirus (HPV) eine stärkere Immunantwort aus als eine Infektion durch das Virus selbst. Ein Grund dafür ist, dass der Impfstoff hohe Konzentrationen eines viralen Hüllproteins enthält, mehr als bei einer natürlichen Infektion. Dies regt die körpereigene Produktion stark neutralisierender Antikörper an, wodurch der Impfstoff eine Infektion sehr wirksam verhindern kann.

Die natürliche Immunität gegen HPV ist sehr schwach, da das Virus verschiedene Taktiken anwendet, um das Immunsystem des Wirts zu umgehen. Viele Viren, einschließlich HPV, haben Proteine, die die Immunantwort blockieren oder sich „tarnen“ können, um zu vermeiden, dass sie die Abwehr des Wirts aufspürt. Ein Impfstoff kann dieses „Tarnmanöver“ umgehen, da er in Abwesenheit dieser anderen „Tarn-Proteine“ Antigene herstellen kann.
Die Immunogenität eines Impfstoffs - das heißt, wie effektiv er bei der Erzeugung einer Immunantwort ist - kann ebenfalls beeinflusst werden. Als Adjuvantien bezeichnete Mittel verbessern die Immunantwort und können die Immunogenität des Impfstoffs verbessern.

Daneben können Dosis und Verabreichungsweg gesteuert werden, um geeignete Immunantworten an den richtigen Stellen zu fördern. Traditionell werden Impfstoffe durch Injektion in den Muskel verabreicht, selbst bei Atemwegsviren wie Masern. Denn der Impfstoff ist so effektiv, dass Antikörper und Immunzellen die Schleimhautoberflächen in der Nase erreichen.

Der Erfolg des oralen Polio-Impfstoffs bei der Verringerung der Infektion und Übertragung von Polio beruhte auf einer lokalen Reaktion im Darm, in der sich das Poliovirus repliziert. Ähnlich könnte die Verabreichung des Coronavirus-Impfstoffs direkt in die Nase zu einer stärkeren Schleimhautimmunität in Nase und Lunge beitragen und für einen Schutz an und in den Eintrittsstellen sorgen.

Das Verständnis der natürlichen Immunität ist der Schlüssel für einen guten Impfstoff

Um einen guten Impfstoff herzustellen, der besser als die natürliche Immunität wirkt, müsse zuerst die natürliche Immunantwort auf das Virus verstanden werden, erklärt Dr. Shivkumar weiter in dem Artikel. Bisher wurden neutralisierende Antikörper gegen SARS-CoV-2 bis zu vier Monate nach der Infektion gefunden.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Antikörper gegen verwandte Coronaviren typischerweise einige Jahre nachweisbar sind. Sinkende Antikörperspiegel seien jedoch nicht immer mit einer schwächeren Immunantwort gleichzusetzen. Vielversprechender sei, dass eine kürzlich durchgeführte Studie nahe legte, dass Gedächtnis-T-Zellen, fast zwei Jahrzehnte nach der einer Infektion noch Reaktionen gegen das Coronavirus auslösten, das SARS (Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom) verursacht, so Dr. Shivkumar.

Von den rund 320 Impfstoffen, die gegen COVID-19 entwickelt werden, könnte einer, der eine starke Reaktion der T-Zellen hervorruft, der Schlüssel zu einer dauerhaften Immunität sein, hofft Dr. Shivkumar.

Quellen: The Conversation, Clinical Infectious Diseases, Current Opinion in Immunology, Cell, Expert Opinion on Biological Therapy, New England Journal of Medicine, Epidemiol Infect., Emerg Infect Dis., Nat. Rev. Drug Discov., J Transl Med

Autor: äin-red