Wie funktioniert die Impfung gegen COVID-19?

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2020 haben wir uns alle mit Dingen beschäftigt, die uns bisher nur wenig betroffen haben. Oder hätten Sie gedacht, dass Sie die Exponentialfunktion doch noch mal im echten Leben brauchen? Dass wir mit Freunden und Verwandten über Aerosole sprechen und plötzlich R-Werte berechnen können? Wir jedenfalls nicht. Zum Ende des Jahres gibt es nun ein weiteres Thema, in das wir uns erst mal einlesen mussten: Impfungen.

Denn auch wenn wir wissen, wie Impfungen in Europa üblich wurden (Pockensekret und die Engländer) und wie sie ungefähr wirken: Den Körper durch – meist unschädliche gemachte – Viren gefahrlos dazu bringen, Abwehrstoffe zu produzieren, sodass unser Immunsystemgedächtnis auf eine Krankheit vorbereitet ist; welche verschiedenen Impfstoffe es gibt und wie diese genau wirken, konnten wir bisher nicht beantworten. Nach diesem Beitrag wird es Ihnen allerdings anders gehen.

Wichtiger Exkurs: So funktioniert unser Immunsystem

Bevor wir uns genauer mit Impfungen beschäftigen können, müssen wir uns zunächst das Immunsystem anschauen. Kurz gesagt, attackiert es alles, was dem Körper fremd ist. Dazu gehören Viren und Bakterien, aber auch Pilze, Proteine und vieles mehr. Bevor die Abwehr starten kann, muss das Immunsystem den Eindringling allerdings genauer kennenlernen. Es sucht nach einer Schwachstelle und entwickelt einen Angriffsplan.

Das kann einige Tage dauern, in denen wir in der Regel nichts mitbekommen. Denn erst, wenn das Immunsystem den Angriff startet, entwickeln wir Symptome und fühlen uns krank. Der Eindringling, wie ein Virus, kann sich in der Zwischenzeit ungehindert vermehren.

Dennoch ist dieses System sehr effektiv. Denn hat das Immunsystem einmal einen Angriffsplan erstellt, archiviert es diesen. Sobald es wieder auf den bekannten Angreifer trifft, kann es reagieren und ihn sofort attackieren.

Das Prinzip der aktiven Impfung

Bei der aktiven Impfung bereiten wir das Immunsystem auf einen Angreifer vor, den es früher oder später wahrscheinlich treffen wird. Es wird eine leichte oder unschädlich gemachte Version des Virus, zum Beispiel der Masern, injiziert. Das Immunsystem kann in Ruhe seinen Angriffsplan ausarbeiten und den Eindringling unschädlich machen. Trifft es dann auf die gefährliche Version des Angreifers, ist es vorbereitet und kann sofort reagieren.

Was der Impfstoff genau enthält, ist unterschiedlich:

Totimpfstoff

Bei Grippe, Keuchhusten und Kinderlähmung etwa kommt ein sogenannter Totimpfstoff zum Einsatz. Die künstlich erzeugten Viren sind im Labor unschädlich gemacht worden und können keine Erkrankung auslösen. Dennoch zählen sie für das Immunsystem als fremde Eindringlinge und werden mit allen Mitteln bekämpft.

Lebendimpfstoff

Masern-, Mumps-, Röteln- und Windpockenimpfung enthalten sogenannten Lebendimpfstoff. Die Viren dafür werden ebenfalls künstlich hergestellt und sind sehr abgeschwächt. Der Körper reagiert unter Umständen stärker darauf, wird aber lange nicht so krank wie bei einer natürlichen Infektion.

 

Exkurs Geschichte der (aktiven) Impfung

Die Idee, Menschen absichtlich mit der leichteren Form einer Krankheit zu infizieren, ist nicht neu. Sie wurde wohl schon vor 2000 Jahren in China und Indien angewandt. Dort brachte man Kranke und Gesunde zusammen, um sie zu infizieren und so vor einem schweren Verlauf zu schützen. 1717 stieß die Frau des britischen Botschafters in Konstantinopel darauf und verbreitete das Prinzip in Großbritannien.

Bis zur eigentlichen aktiven Impfung dauerte es allerdings noch fast 80 Jahre. Um 1796 bemerkte der englische Arzt Edward Jenner, dass sich Mägde nach einer überstandenen Pockenerkrankung nicht mehr mit den Kuhpocken ansteckten. Könnte das andersrum auch funktionieren? Seine Experimente mit Kindern brachten Erfolg. Zunächst ritze er ihre Haut auf und gab das Sekret der Kuhpocken auf die Wunde. Nach überstandener Erkrankung wiederholte er das Ganze mit Sekret der Pocken. Die Kinder blieben jedoch gesund.

Die moralisch eher fragwürdigen Versuche führten zu den heute verbreiteten aktiven Impfungen und konnten die Pocken schließlich ausrotten.

 

 

Passive Impfung

An einer anderen Stelle der Immunabwehr setzten passive Impfungen ein. Sie versorgen den Körper gleich mit den richtigen Abwehrstoffen, die für die Bekämpfung eines Angreifers nötig sind. Das ist nur sinnvoll, wenn eine Infektion schnell gestoppt werden muss; etwa wenn bei Schwangeren das ungeborene Kind geschützt werden soll oder bei der bisher nicht behandelbaren Tollwut.

Passive Impfungen wirken zwar innerhalb weniger Stunden oder Tage, die enthaltenen Abwehrstoffe werden aber auch in wenigen Wochen vom Körper abgebaut. Bei einer erneuten Infektion profitiert das Immunsystem nicht mehr davon.

mRNA Impfung

Für den mRNA Impfstoff übernehmen Wissenschaftler das Suchen der Schwachpunkte eines Angreifers für das Immunsystem. Im Fall von Covid-19 haben sie etwa ein Protein entdeckt, das vielversprechend für eine Attacke aussah und an der Außenseite des Virus liegt. Ist es unschädlich gemacht, kann SARS-CoV-2 nicht mehr an unseren Zellen andocken und sich vermehren. Das Immunsystem sollte also lernen, dieses Protein zu bekämpfen.

Statt den Stoff direkt zu injizieren, nutzen die Wissenschaftler ein weiteres Prinzip unseres Körpers. Mithilfe der im Virus enthaltenen Informationen über das Protein entwickelten sie im Labor sogenannte RNA. Das ist eine Art Bauplan, der den Körperzellen sagt, wie sie das Protein produzieren können. Die im Impfstoff enthaltene mRNA sendet also eine Nachricht an unsere Zellen: Bitte dieses Protein herstellen.

Für das Immunsystem bleibt das Protein aber fremd. Es startet also seine übliche Abwehr und entwirft einen Angriffsplan, den es abspeichert. Kommt es nach der Impfung zu einer Covid-19 Infektion, kennt das Immunsystem das Virus immer noch nicht. Das außen liegende Protein allerdings schon. Die Abwehrmechanismen können also sofort starten. Die schnelle Reaktion kann eine schwere Erkrankung in den meisten Fällen verhindern.

Das besondere an einer mRNA Impfung ist, dass der Körper nicht mit dem Virus in Berührung kommt. Er kann also nicht daran erkranken. Zudem wird die mRNA mit der Zeit abgebaut. Zurück bleibt nur die Informationen für unsere Immunsystem, die es bei einer Infektion eventuell braucht. Wie lange es sich diese Information merkt, wissen wir noch nicht. Denn wie auch bei anderen Impfungen könnte eine Auffrischung nötig sein, um es daran zu erinnern. Die Studien zur mRNA Impfung laufen deshalb weiter, auch wenn schon mit dem Impfen begonnen wird.