Grundlagen der Impfung
Wie Impfstoffe das adaptive Immunsystem prophylaktisch nutzen: aktive gegen passive Immunisierung, die Impfstofftypen mit ihrer immunologischen Begründung sowie die praktischen Prinzipien von Grundimmunisierung, Abständen, Kontraindikationen und Kühlkette. Kern ist die Kette vom Antigentyp zur Art der Immunantwort.
Dein roter Faden
- Aktiv vs. passiv: Aktive Immunisierung erzeugt verzögert, aber langfristig eigene Antikörper und Gedächtniszellen, passive überträgt fertige Antikörper mit Sofortschutz über Wochen bis Monate.
- Immunologische Kette: Antigenpräsentation über MHC II, T-Zell-Hilfe, Keimzentrumsreaktion mit Klassenwechsel und Affinitätsreifung, dann Plasmazellen und Gedächtniszellen für eine schnelle Sekundärantwort.
- Impfstofftypen: Lebendimpfstoffe vermehren sich und induzieren humorale und zelluläre Immunität, Totimpfstoffe vor allem humorale und brauchen mehrere Dosen und Adjuvanzien, mRNA- und Vektorimpfstoffe bringen das Antigen zusätzlich auf MHC I.
- Konjugat und Toxoid: Konjugation an ein Trägerprotein macht Polysaccharide T-Zell-abhängig und damit beim Säugling wirksam, Toxoide induzieren Antitoxine gegen das Toxin.
- Grundimmunisierung und Gedächtnis: Die Serie mit längerem Abstand vor der letzten Dosis erlaubt die Affinitätsreifung, Auffrischungen lösen Sekundärantworten aus, unterbrochene Serien werden fortgesetzt.
- Sicherheit: Lebendimpfstoffe sind in Schwangerschaft und bei Immunsuppression kontraindiziert, banale Infekte und Antibiotika sind falsche Kontraindikationen, die Kühlkette bei 2 bis 8 °C ohne Einfrieren sichert die Wirksamkeit.
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Orientierung
Impfungen nutzen das adaptive Immunsystem prophylaktisch: Sie erzeugen Schutz vor einem Erreger oder seinem Toxin, bevor die Exposition stattfindet. Wirksam ist dabei nicht der Impfstoff selbst, sondern die Immunantwort, die er auslöst. Die zellulären Grundlagen stehen bei der Immunabwehr.
- Prinzip: Antigen wird gegeben, der Körper bildet eigene Antikörper und Gedächtniszellen
- Schutz: nach Tagen bis Wochen, dafür über Jahre
- Einsatz: Prophylaxe
- Prinzip: fertige Antikörper werden übertragen
- Schutz: sofort, aber nur Wochen bis wenige Monate, kein Gedächtnis
- Einsatz: nach Exposition, bei Immundefizienz
- Individualschutz: schützt die geimpfte Person vor Erkrankung oder schwerem Verlauf.
- Herdenimmunität: Ist ein ausreichender Anteil der Bevölkerung immun, findet der Erreger zu wenige empfängliche Wirte, und auch Nichtimpfbare (Säuglinge, Immunsupprimierte) sind geschützt. Die Schwelle steigt mit der Basisreproduktionszahl (\(1 - 1/R_0\)), bei Masern liegt sie bei rund 95 %. Bei Erregern ohne Übertragung von Mensch zu Mensch (Tetanus) gibt es keinen Herdenschutz.
- STIKO: Die Ständige Impfkommission am Robert Koch-Institut gibt die Impfempfehlungen heraus, also den Impfkalender und die Indikationsimpfungen.
Immunologische Grundlagen
Jede aktive Impfung ahmt die adaptive Immunantwort auf eine Infektion nach. Wie gut sie schützt, entscheidet sich an der Antigenpräsentation und an der T-Zell-Hilfe.
- Präsentation: Dendritische Zellen nehmen das Antigen auf, wandern in den Lymphknoten und präsentieren es über MHC II an CD4⁺-T-Helferzellen. Wird das Antigen in der Zelle synthetisiert (Lebend-, mRNA-, Vektorimpfstoff), erscheint es zusätzlich auf MHC I für CD8⁺-Zellen.
- T-Zell-Hilfe: T-Helferzellen aktivieren B-Zellen, die dasselbe Antigen gebunden haben.
- Keimzentrumsreaktion: Klassenwechsel von IgM zu IgG und Affinitätsreifung brauchen Wochen.
- Effektoren und Gedächtnis: Plasmazellen bilden Antikörper, langlebige Gedächtnis-B- und -T-Zellen bleiben zurück.
- Sekundärantwort: Beim erneuten Kontakt kommt die Antwort schneller, stärker, mit hochaffinem IgG.
- T-Zell-abhängige Antigene: Proteine. Sie liefern Klassenwechsel und Gedächtnis.
- T-Zell-unabhängige Antigene: Polysaccharide vernetzen B-Zell-Rezeptoren direkt. Es entsteht vor allem IgM ohne Gedächtnis, und bei Kindern unter zwei Jahren bleibt die Antwort praktisch aus, weil die Marginalzonen-B-Zellen der Milz noch unreif sind.
- Humoral vs. zellulär: Neutralisierende Antikörper verhindern Infektion und Toxinwirkung, zytotoxische CD8⁺-T-Zellen beseitigen infizierte Zellen und begrenzen den Verlauf.
Impfstofftypen
Die Impfstofftypen unterscheiden sich darin, ob sich das Antigen vermehrt, wo es entsteht und ob es T-Zell-Hilfe auslöst. Daraus folgen Stärke, Art und Dauer der Antwort.
| Typ | Prinzip | Folge für die Immunantwort |
|---|---|---|
| Lebendimpfstoff | attenuierter, vermehrungsfähiger Erreger (MMR, Varizellen, Rotavirus oral) | humoral und zellulär, lang anhaltend, wenige Dosen; Risiko bei Immunsuppression |
| Totimpfstoff | inaktivierter Ganzkeim, Spaltimpfstoff (Influenza) oder Subunit (rekombinantes HBsAg) | überwiegend humoral über MHC II, mehrere Dosen und meist Adjuvans nötig |
| Toxoidimpfstoff | mit Formaldehyd entgiftetes Toxin (Tetanus, Diphtherie) | neutralisierende Antitoxine, schützt vor dem Toxin, nicht vor Besiedlung |
| Konjugatimpfstoff | Kapselpolysaccharid kovalent an Trägerprotein (Hib, Pneumokokken, Meningokokken) | T-Zell-abhängig → Gedächtnis, wirksam ab dem Säuglingsalter |
| mRNA-Impfstoff | nukleosidmodifizierte mRNA in Lipidnanopartikeln, Translation im Zytosol | Antigen auf MHC I und II → Antikörper und CD8⁺-Antwort; kein Eintritt in den Zellkern |
| Vektorimpfstoff | replikationsdefizientes Virus (meist Adenovirus) mit Antigen-DNA | wie mRNA, aber DNA gelangt in den Zellkern; Vektorimmunität kann Auffrischungen abschwächen |
Adjuvanzien verstärken die Antwort auf schwach immunogene Tot- und Subunit-Antigene. Aluminiumsalze wirken als Depot und aktivieren das NLRP3-Inflammasom, Öl-in-Wasser-Emulsionen und Toll-like-Rezeptor-Agonisten (etwa Monophosphoryl-Lipid A) aktivieren dendritische Zellen gezielter. Lebendimpfstoffe brauchen kein Adjuvans, weil der vermehrungsfähige Erreger seine eigenen Gefahrensignale mitbringt.
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Polysaccharide sind T-Zell-unabhängig: Sie aktivieren B-Zellen ohne T-Zell-Hilfe, und gerade diese Antwort ist vor dem zweiten Lebensjahr unreif. Koppelt man das Polysaccharid an ein Trägerprotein, nimmt die polysaccharidspezifische B-Zelle das Konjugat auf und präsentiert Peptide des Trägers über MHC II. So bekommt sie T-Zell-Hilfe mit Klassenwechsel, Affinitätsreifung und Gedächtnis.
Praktische Impfprinzipien
Aus der Immunologie folgen die Regeln für Impfschema, Abstände und Sicherheit.
- Grundimmunisierung: Serie mehrerer Dosen, bis belastbarer Schutz und Gedächtnis aufgebaut sind. Der längere Abstand vor der letzten Dosis lässt Zeit für die Affinitätsreifung. Unterbrochene Serien werden fortgesetzt, nicht neu begonnen, weil jede Dosis zählt.
- Auffrischimpfung: löst eine Sekundärantwort aus und hebt den mit der Zeit sinkenden Antikörperspiegel wieder an.
- Abstände: Lebendimpfstoffe gleichzeitig geben oder mindestens vier Wochen Abstand halten, weil die Interferonantwort auf den ersten den zweiten abschwächt. Totimpfstoffe brauchen untereinander und zu Lebendimpfstoffen keine Abstände.
- Echte Kontraindikationen: akute behandlungsbedürftige Erkrankung mit Fieber ab 38,5 °C, Allergie gegen Impfstoffbestandteile (etwa Neomycin, Gelatine, Hühnereiweiß).
- Falsche Kontraindikationen: banaler Infekt mit subfebrilen Temperaturen, laufende Antibiotikatherapie, topische oder niedrig dosierte Glucocorticoide, Frühgeburtlichkeit, Allergien ohne Bezug zum Impfstoff, Krampfanfälle in der Familie.
- Kühlkette: 2 bis 8 °C, nicht einfrieren, weil Aluminiumadjuvanzien ausflocken und Proteine denaturieren. Lebendimpfstoffe sind besonders wärmeempfindlich.
In der Schwangerschaft und bei relevanter Immunsuppression (Biologika, hoch dosierte Glucocorticoide) sind Lebendimpfstoffe kontraindiziert, weil sich der attenuierte Erreger unkontrolliert vermehren kann. Totimpfstoffe sind sicher, wirken aber schwächer.
Eine über das übliche Ausmaß einer Impfreaktion hinausgehende gesundheitliche Schädigung. Impfreaktionen dagegen sind erwartbar und vorübergehend: Rötung, Schwellung, Fieber, Abgeschlagenheit, bei Lebendimpfstoffen auch eine milde Impfkrankheit.
Passive Immunisierung
Passive Immunisierung überbrückt die Zeit, bis eine aktive Antwort greift, oder ersetzt sie, wo keine möglich ist.
- Standardimmunglobulin: gepooltes IgG aus Spenderplasma, etwa zur Postexpositionsprophylaxe bei Masern.
- Hyperimmunglobulin: aus Plasma von Spendern mit hohem Titer gegen einen Erreger (Tetanus, Hepatitis B, Varizella-Zoster, Tollwut).
- Monoklonale Antikörper: etwa Nirsevimab gegen RSV bei Säuglingen; Grundlagen bei den Biologika.
- Simultanimpfung: aktive und passive Immunisierung gleichzeitig an verschiedenen Körperstellen, etwa bei Verletzung ohne ausreichenden Tetanusschutz. Das Immunglobulin schützt sofort, der Impfstoff baut das Gedächtnis auf.
- Grenzen: Schutz nur so lange, wie IgG im Plasma bleibt. Immunglobuline schwächen nachfolgende Lebendimpfungen wie MMR über Monate ab, weil sie das Impfvirus neutralisieren.
Pharmakologische Angriffspunkte
Impfstoffe greifen an verschiedenen Stellen der adaptiven Immunantwort an. Welche Stelle zählt, hängt vom Erreger ab. Die einzelnen Impfungen stehen bei den Standardimpfungen und Indikationsimpfungen.
| Angriffspunkt | Impfstofftyp | Effekt |
|---|---|---|
| Neutralisierende Antikörper gegen Oberflächenantigene | Tot-, Subunit-, Konjugat-, mRNA-Impfstoffe | Erregerbindung an Wirtszellen blockiert, Opsonierung |
| Toxinneutralisation | Toxoidimpfstoffe, Hyperimmunglobuline | Antitoxin fängt Toxin ab |
| Zelluläre Immunität (CD8⁺) | Lebend-, mRNA-, Vektorimpfstoffe | infizierte Zellen eliminiert, milderer Verlauf |
| Angeborene Immunität als Verstärker | Adjuvanzien | stärkere Aktivierung dendritischer Zellen |
| Sofortschutz ohne Gedächtnis | Immunglobuline, monoklonale Antikörper | Neutralisation, solange IgG im Plasma ist |
Teste dich
Aussage 1
Reine Polysaccharidantigene erzeugen ohne Kopplung an ein Trägerprotein eine T-Zell-unabhängige Antwort ohne relevantes Gedächtnis.
Polysaccharide vernetzen B-Zell-Rezeptoren direkt, ohne T-Zell-Hilfe. Es entsteht vor allem IgM ohne Klassenwechsel und Gedächtnis, bei Kindern unter zwei Jahren kaum eine Antwort.
Warum?
Aussage 3
Toxoidimpfstoffe verhindern vor allem die Besiedlung mit dem Erreger.
Toxoide induzieren neutralisierende Antitoxine. Sie schützen vor der Wirkung des Toxins, nicht vor der Besiedlung.
Aussage 4
Eine laufende Antibiotikatherapie ist keine Kontraindikation für eine Impfung.
Antibiotikatherapie gehört zu den falschen Kontraindikationen. Echte Kontraindikationen sind etwa eine akute behandlungsbedürftige Erkrankung mit Fieber ab 38,5 °C oder eine Allergie gegen Impfstoffbestandteile.
Zuordnen
Aussage 6
Die mRNA eines mRNA-Impfstoffs wird im Zytosol translatiert und gelangt nicht in den Zellkern.
Die in Lipidnanopartikeln verpackte mRNA wird im Zytosol abgelesen. Beim Vektorimpfstoff gelangt dagegen DNA in den Zellkern.
Aussage 7
Impfstoffe mit Aluminiumadjuvans sollten zur besseren Haltbarkeit eingefroren werden.
Impfstoffe werden bei 2 bis 8 °C gelagert und nicht eingefroren, weil Aluminiumadjuvanzien beim Gefrieren ausflocken und Proteine denaturieren.
Aussage 8
Zwei Totimpfstoffe müssen mit mindestens vier Wochen Abstand gegeben werden, weil sie sich gegenseitig abschwächen.
Der Vier-Wochen-Abstand gilt für Lebendimpfstoffe untereinander, wenn sie nicht gleichzeitig gegeben werden. Totimpfstoffe brauchen keine Mindestabstände.
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