Herdenimmunitätsschwelle

Die Herdenimmunitätsschwelle ist der Anteil einer Population, der immun sein muss, damit die Übertragung eines Pathogens eher abnimmt als zunimmt. Oberhalb dieser Schwelle gibt jede infizierte Person das Pathogen im Durchschnitt an weniger als eine andere Person weiter, sodass Übertragungsketten absterben und selbst anfällige Individuen indirekten Schutz erhalten.

Definition

Die Herdenimmunitätsschwelle ist der minimale Anteil einer Population, der in einer homogen mischenden Population immun sein muss, damit die effektive Reproduktionszahl auf eins sinkt, konventionell ausgedrückt als 1 minus dem Kehrwert der Basisreproduktionszahl (1 - 1/R0).

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Definition der Schwelle, ihre Ableitung aus der Basisreproduktionszahl, die eng verwandte kritische Impfquote sowie die Annahmen und Einschränkungen der einfachen Formel. Er behandelt die Schwelle als methodisches und konzeptionelles Thema in der Epidemiologie von Infektionskrankheiten, nicht als Ziel, das auf ein bestimmtes Programm angewendet werden soll.

Core questions

• Welcher Anteil einer Population muss immun sein, damit die Übertragung zurückgeht?
• Wie hängt die Schwelle von der Basisreproduktionszahl des Pathogens ab?
• Warum kann die kritische Impfquote die Herdenimmunitätsschwelle überschreiten?
• Welche Annahmen der einfachen Formel versagen in realen, heterogenen Populationen?

Key concepts

• Basisreproduktionszahl (R0)
• Effektive Reproduktionszahl
• Kritische Impfquote
• Indirekter Schutz
• Annahme der homogenen Mischung
• Heterogenität und Clusterbildung
• Anpassung an unvollkommenen Impfstoff

Key theories

Schwelle aus der Basisreproduktionszahl

Wenn ein Anteil von 1 - 1/R0 einer homogen mischenden Population immun ist, sinkt die effektive Reproduktionszahl auf eins und die Übertragung kann nicht länger aufrechterhalten werden; je höher R0, desto höher der erforderliche immune Anteil.

Mechanisms

In einem einfachen Modell, in dem sich Individuen zufällig mischen, wächst eine Epidemie, wenn die durchschnittliche Anzahl der Sekundärfälle pro Infektion eins übersteigt. Die Immunisierung eines Teils der Bevölkerung reduziert die Anzahl der anfälligen Kontakte, die jeder Fall infizieren kann. Wenn der immune Anteil 1 - 1/R0 erreicht, ist die effektive Reproduktionszahl gleich eins und die Übertragung befindet sich am Kipppunkt; darüber nimmt die Übertragung ab. Da Impfstoffe unvollkommen sind, ist die zur Erreichung dieses immunen Anteils erforderliche Abdeckung (kritische Impfquote) die Schwelle geteilt durch die Impfstoffwirksamkeit und übersteigt somit die Schwelle selbst. Die einfache Formel geht von homogener Mischung und gleichmäßiger Immunität aus; reale Populationen weisen Altersstrukturen, Kontakt-Heterogenität und Clusterbildung der Anfälligkeit auf, was lokale Ausbrüche auch dann ermöglichen kann, wenn die bevölkerungsweite Immunität über der Schwelle liegt.

Clinical relevance

Die Schwelle erklärt, warum einige hoch übertragbare Krankheiten, wie Masern, eine sehr hohe Abdeckung zur Kontrolle erfordern und warum Bereiche mit geringer Abdeckung Ausbrüche trotz hoher nationaler Immunität aufrechterhalten können. Sie ist ein Referenzkonzept zur Interpretation des Ausbruchsrisikos und der Programmziele; sie beschreibt Populationsdynamiken und ist keine Grundlage für individuelle Impfentscheidungen.

Epidemiology

Geschätzte Schwellenwerte skalieren mit der Übertragbarkeit: Pathogene mit hohen Basisreproduktionszahlen, wie Masern, implizieren häufig genannte immune Anteile im Bereich von etwa 90 Prozent oder mehr, während weniger übertragbare Infektionen niedrigere Schwellenwerte implizieren. Da R0 selbst je nach Setting und Populationsstruktur variiert, sind veröffentlichte Schwellenwerte annähernd und kontextabhängig.

History

Die Beobachtung, dass Masernepidemien abklangen, wenn ein ausreichender Anteil der Kinder infiziert war, geht auf Arbeiten des frühen 20. Jahrhunderts zurück, und der Begriff Herdenimmunität fand in dieser Zeit Eingang in die Epidemiologie. Der quantitative Zusammenhang zwischen der Schwelle und der Basisreproduktionszahl wurde in der Literatur zur Übertragungsdynamik formalisiert, insbesondere von Anderson und May in den 1980er Jahren, und Fines Übersichten konsolidierten die Geschichte, Theorie und praktischen Vorbehalte des Konzepts.

Debates

Ist eine einzelne bevölkerungsweite Schwelle sinnvoll?

Da reale Populationen heterogen mischen und Immunität geclustert ist, argumentieren Kritiker, dass die einfache 1 - 1/R0-Schwelle irreführend sein kann: Ausbrüche können unterhalb des scheinbaren Ziels in unterimpften Clustern auftreten, und die relevante Schwelle variiert je nach Untergruppe und Kontaktstruktur.

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Paul Fine
• David Heymann

Seminal works

• anderson-may-1985
• fine-1993

Frequently asked questions

Warum ist die Herdenimmunitätsschwelle für Masern höher als für viele andere Krankheiten?

Masern sind extrem übertragbar, daher ist ihre Basisreproduktionszahl hoch; da die Schwelle 1 minus dem Kehrwert dieser Zahl ist, erfordert eine höhere Reproduktionszahl einen größeren immunen Anteil, um die Übertragung zu unterbrechen.

Warum ist die benötigte Impfquote in der Regel höher als die Schwelle selbst?

Impfstoffe sind nicht perfekt schützend, sodass nicht jeder Geimpfte immun wird; die erforderliche Abdeckung entspricht der Schwelle des immunen Anteils geteilt durch die Wirksamkeit des Impfstoffs, wodurch sie größer als die Schwelle ist.