COVID-19: Eine Bewertung der Herdenimmunität und des Impfschutzes

Herd immunity for COVID-19 is said to be achieved when 67% of the Bevölkerung is die Gesundheit zu den Virus through infection and/or vaccination, whilst the pathogen remains well-characterized (unmutated) throughout transmission in the population that is well-characterized. In the case of SARS CoV-2 infection, achievement of herd immunity is challenging due to the emergence of new variants of concern (VoC), that lead to VoC’s becoming unresponsive to the antibodies generated against the parent strain. The data shows that Israel may have achieved herd immunity as it has reached a figure of 67.7% of population that is immune while UK’s immune Bevölkerung ist 53.9% und die der USA ist 50.5%. Despite a higher infection rate in Brazil initially, herd immunity has still not been reached. This suggests that the population should adhere to social distancing, washing hands and wearing of masks and the unlock guidelines and ease of restrictions should be carefully thought of to prevent any further catastrophic event from COVID-19. 

In order to reach the “normal” scenario the world was in pre-COVID-19, herd immunity needs to be developed within the population that will allow people to move out and roam freely as before. Herd immunity can either be reached by people getting naturally infected by the virus or by vaccinating a certain percentage of people. Let’s look at how vaccination and infection together can lead to herd immunity and lead us back to the life without masks and social distancing that we were living earlier. 

Herdenimmunität^{1, 2} bezieht sich auf eine Schätzung, wie viele Menschen geimpft oder infiziert werden müssen, damit das Virus nicht mehr auf den Menschen übertragbar ist. Dies bedeutet, dass es keine anfälligen Personen mehr gibt, die die Infektion bekommen und weiterverbreiten. Obwohl die Herdenimmunität (P_I, Anteil der Bevölkerung, die immun ist) kann anhand einer einfachen mathematischen Formel berechnet werden^{1, 2}, P_I = 1-1/R_o, wobei R_o (“R-naught”) signifies the number of secondary cases caused by the infection, also referred to as the basic reproduction number when infection happens in immunologically naïve Bevölkerung (population that has not been infected or vaccinated by the virus). In case of SARS CoV-2, R_o wurde auf etwa 3 geschätzt, was bedeutet, dass jede Person durchschnittlich 3 Personen ansteckt^{3, 4}. Wenn wir dies in die obige Formel einsetzen, erhalten wir ein P_I Wert von 0.67, was bedeutet, dass, wenn 67 % der Bevölkerung entweder infiziert und/oder geimpft sind, die Herdenimmunität erreicht ist.  

Bedeutet das, dass Länder wie Israel mit 67.7% (58.2% vollständig geimpft plus 9.5% infiziert) der Bevölkerung in Israel eine Herdenimmunität erreicht haben?⁵ sind immun, während Länder wie Großbritannien und die USA Herdenimmunität erreichen, sobald 67 % ihrer Bevölkerung entweder infiziert und/oder geimpft sind, was derzeit bei 53.9 % (47.3 % vollständig geimpft plus 6.6 % infiziert) liegt das Vereinigte Königreich⁶, und 50.5 % (40.5 % vollständig geimpft plus 10 % infiziert) in den USA⁷?  

Diese Frage ist schwer zu beantworten, da die Berechnung der Herdenimmunität (P_I) basiert auf der Annahme, dass der Erreger gut charakterisiert ist und eine gut charakterisierte Population infiziert. Leider trifft in diesem Fall beides nicht zu, da es sich um ein neuartiges Virus handelt und die infizierte Bevölkerung sehr heterogen ist. Erschwerend kommt hinzu, dass es in der Bevölkerung neue Varianten des SARS-CoV-2-Virus gibt, die auf den Impfstoff in der gleichen Weise wie der ursprüngliche Virusstamm, gegen den der Impfstoff entwickelt wurde, ansprechen können oder nicht. Darüber hinaus sind die neuen Varianten des Virus nicht einmal in allen Ländern gleich. Während Großbritannien überwiegend die Variante B.1.1.7 hat, haben Indien, Singapur und andere Länder die Variante B1.617, Brasilien die Variante B.1.351, P.1 und die Variante P.2, während der Nahe Osten die Variante B.1.351 hat zusätzlich zu anderen. Bedeutet das, dass sich mehr Menschen mit den neuen Varianten anstecken, unabhängig davon, ob sie gegen den ursprünglichen Stamm geimpft sind, der R . drückt?_o auf eine höhere Zahl? AR_o von 5 würde bedeuten, dass 80 % der Bevölkerung immun sein sollten, um eine weitere Infektion zu verhindern. Dennoch haben diese Länder (Israel, Großbritannien und die USA) damit begonnen, die Beschränkungen zu entsperren und aufzuheben, da mindestens 50% ihrer Bevölkerung vollständig geimpft sind. Ist es in den Fällen von UK und USA als P . zu früh?_I nach der einfachen Berechnung mit den oben genannten Annahmen noch nicht einmal 67 % erreicht hat? Israel kann sich immer noch rühmen, diese Zahl erreicht zu haben. Allerdings ist die Zahl der Fälle in Großbritannien diese Woche um 23.3% (im Vergleich zur Vorwoche) gestiegen, bei gleichzeitiger Zunahme der Sterblichkeit⁶, während in den USA die Zahl der Fälle diese Woche um 22% zurückgegangen ist⁷ (im Vergleich zur Vorwoche). Die Daten der nächsten Monate werden darüber entscheiden, ob die Entscheidung dieser Länder, die Beschränkungen zu entsperren und aufzuheben, richtig war oder nicht? 

Bei all diesen Faktoren im Zusammenhang mit der Komplexität des Virus (verschiedene Stämme) und der Heterogenität der Population ist es unmöglich, den korrekten P .-Wert vorherzusagen_I Nummer. Erwähnenswert sind hier die Infektionsraten in Brasilien, einem der am stärksten betroffenen Länder im Anfangsstadium einer COVID-19-Infektion. Trotz eines hohen Prozentsatzes der geschätzten Seroprävalenz (76 %)¹¹ in Manaus und 70% in Peru¹², beide erleben eine heftige zweite Welle. Während dies teilweise auf die Lockerung der Beschränkungen und durchgeführten Wahlen zurückzuführen ist, könnten zahlreiche andere Faktoren dafür verantwortlich sein. Einer könnte die Überschätzung der Seroprävalenz sein, die im Juni 52.5 mit 2020% beobachtet wurde. Zweitens könnte das Aufkommen neuer und besser übertragbarer Stämme (P.1, P.2, B.1.351, B.1.1.7) sein. jede mit ihren eigenen einzigartigen Mutationen, die eine hohe Schwere der Krankheit verursachen. Drittens kann das Vorhandensein dieser Mutationen auch dazu führen, dass die gegen den ursprünglichen Stamm erzeugte Immunantwort vermieden wird¹².  

Eine weitere Frage betrifft die Wirksamkeit der derzeit verfügbaren Impfstoffe im Hinblick auf den Schutz, den sie bieten können. Es wurde geschätzt, dass die Wirksamkeit des Impfstoffs in Bezug auf den Schutz vor Todesfällen im Durchschnitt 72 % beträgt.⁸ Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person stirbt, selbst nach vollständiger Impfung (nach Einnahme der erforderlichen Dosen des Impfstoffs) zu 28 % besteht. Genauer gesagt war Pfizer-BioNTech BNT162b2 nach einer Einzeldosis zu 85 % wirksam, während der Oxford-AstraZeneca ChAdOx1-S-Impfstoff nach einer Einzeldosis zu 80 % wirksam war⁹. Beide Impfstoffe waren auch gegen den Stamm B.1.1.7 wirksam⁹. Wichtig ist hier auch, dass die Impfung nicht bedeutet, dass Sie sich nicht mit dem Erreger anstecken, sondern dass Sie wie oben erwähnt geschützt sind und entweder leichte oder keine Krankheitssymptome entwickeln. Darüber hinaus gibt es noch keine Hinweise darauf, dass die Immunität durch Infektionen und/oder Impfstoffe gegen SARS CoV-2 dauerhaft ist oder nicht?¹⁰ Dies bedeutet, dass eine angemessene Überwachung vorhanden sein muss und das Impfprogramm in diesem Fall möglicherweise verlängert werden muss. 

Neben dem Erreichen von Herdenimmunität durch die Bevölkerung durch Infektion und aufgrund einer vollständigen Impfung, sind bestimmte Personen wahrscheinlich immer noch betroffen und erleiden eine Morbidität oder sogar Mortalität aufgrund von COVID-19. Solche Personen können mithilfe von elektronischen Gesundheitsakten (EHRs) identifiziert und wie beschrieben angemessen präventiv behandelt werden¹³. 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vorhersage der Herdenimmunität für SARS-CoV-2 eine unüberwindbare Herausforderung ist, da das Virus durch die Mutationen, die es übertragener werden, in Verbindung mit der heterogenen Bevölkerung, die infiziert wird, erworbene Mutationen hat. Es wird vermutet, dass bis R_o näher oder kleiner als 1 wird (das bedeutet, eine Herdenimmunität von 100% zu erreichen), sollte die Bevölkerung weiterhin Maßnahmen zur sozialen Distanzierung, nach Möglichkeit Händewaschen und das Tragen von Masken in der Öffentlichkeit einhalten, um eine Ansteckung mit der Krankheit zu vermeiden. Dies bedeutet, dass Länder gründlich nachdenken sollten, bevor sie sich entscheiden, die Beschränkungen zu lockern, bevor eine 100%ige Herdenimmunität (auf der sicheren Seite) erreicht wird, um weitere katastrophale Ereignisse durch COVID-19 zu vermeiden.  

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Bibliographie 

1. McDermott A. Kernkonzept: Herdenimmunität ist ein wichtiges – und oft missverstandenes – Phänomen der öffentlichen Gesundheit. Proz. Natl. Akad. Wissenschaft 118 (21), (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2107692118 

2. Kadkhoda K. Herd Immunity to COVID-19: Alluring and Elusive, American Journal of Clinical Pathology, 155 (4), 471-472, (2021). DOI: https://doi.org/10.1093/ajcp/aqaa272 

3. Liu Y, Gayle AA, Wilder-Smith A, Rocklöv J. Die Reproduktionszahl von COVID-19 ist im Vergleich zum SARS-Coronavirus höher. J Reisemed. 2020. März 13; 27 (2): taaa021. DOI: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021 . PMID: 32052846; PMC-ID: PMC7074654.  

4. Billah MA, Miah, M M, Khan M N. Reproduktionszahl des Coronavirus: Eine systematische Überprüfung und Metaanalyse basierend auf Evidenz auf globaler Ebene. PLoS One 15, (2020). Veröffentlicht: 11. November 2020. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242128 

5. Gesundheitsministerium der israelischen Regierung. Pressemitteilung – Israel hebt alle Coronavirus-Beschränkungen auf. Veröffentlichungsdatum 23.05.2021. Online erhältlich unter https://www.gov.il/en/departments/news/23052021-02 

6. Gov.UK – Coronavirus (COVID-19) in Großbritannien. Online erhältlich unter https://coronavirus.data.gov.uk 

7. CDC  COVID-Daten-Tracker – COVID-19-Impfungen in den Vereinigten Staaten. Online erhältlich unter  https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#vaccinations 

8. Jablonska K, Aballea S, Toumi M. Die tatsächlichen Auswirkungen der Impfung auf die COVID-19-Sterblichkeit in Europa und Israel medRxiv (2021). DOI:https://doi.org/10.1101/2021.05.26.21257844 

9. Wirksamkeit der Pfizer-BioNTech- und Oxford-AstraZeneca-Impfstoffe bei Covid-19-bezogenen Symptomen, Krankenhauseinweisungen und Mortalität bei älteren Erwachsenen in England: Test negative Fall-Kontroll-Studie BMJ, 373, (2021). DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n1088 

10. Pennington T H. Herdenimmunität: Könnte sie die COVID-19-Pandemie beenden? Zukünftige Mikrobiologie, 16 (6), (2021). DOI: https://doi.org/10.2217/fmb-2020-0293 

11. Buss LF, Prete CA, Abrahim CM M et al. Dreiviertel-Angriffsrate von SARS-CoV-2 im brasilianischen Amazonasgebiet während einer weitgehend ungebremsten Epidemie. Wissenschaft. 371, 288-292, (2020). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe9728 

12. Sabino E., Buss L. et al. 2021. Wiederaufleben von COVID-19 in Manaus, Brasilien, trotz hoher Seroprävalenz. (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5 

13. Estiri H., Strasser ZH, Klann JG et al. Vorhersage der COVID-19-Sterblichkeit mit elektronischen Krankenakten. npj Ziffer. Med. 4, 15 (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41746-021-00383-x 

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