Es war ein richtig großer Sieg: Nach einer weltweiten, über Jahrzehnte laufenden Impfkampagne erklärte die Weltgesundheitsorganisation WHO die Pocken im Jahr 1980 für ausgerottet. Zuvor hatte zwar keineswegs jeder einzelne Mensch auf der Welt eine Impfung erhalten – aber immerhin so viele, dass die Verbreitungsrate des Erregers Orthopoxvirus variola immer weiter sank und das Virus schließlich ausstarb. Bei dieser Massenbehandlung beobachtete man zum ersten Mal den Effekt, dass ab einem bestimmten Anteil an Geimpften auch die nicht immunisierten Mitglieder einer Gruppe geschützt sind – die so genannte Herdenimmunität.

Dahinter verbirgt sich eine große Mehrheit an immunen Personen, die als Ansteckungsbarriere eine Weitergabe des Erregers verlangsamen oder sogar verhindern. Je dichter diese Damm ist, desto geringer wird die Wahrscheinlichkeit einer Infektion für alle nicht immunen Gruppenmitglieder. Ab einem bestimmten Schwellenwert kann der Erreger schließlich nicht mehr in der Gruppe zirkulieren, und auch Attacken von außen laufen ins Leere. Diese individuelle Abwehr kann sowohl durch eine überstandene frühere Erkrankung als auch per Impfung erworben sein. Doch nur Letztere kann auch zur Ausrottung eines Erregers beitragen, weil sie verhindert, dass er sich weiter vermehrt. Impfungen schützen daher nicht nur den Einzelnen – von ihrer indirekten Wirkung profitieren langfristig alle.

Zusätzlich fängt die kollektive Immunabwehr gelegentliches Impfversagen auf. Denn die wenigsten Immunisierungen funktionieren zu 100 Prozent: Bei einem kleinen Teil der Geimpften – zwischen einem und zehn Prozent – kann keine ausreichende Immunantwort provoziert und damit auch kein Schutz aufgebaut werden. Oft sind das ältere Menschen, deren Abwehrkräfte wegen verschiedener Alterungsprozesse weniger effektiv arbeiten.

Die entscheidende Mehrheit

Von besonders großer Bedeutung ist die Herdenimmunität für alle, die nicht geimpft werden können: Neugeborene etwa erhalten manche Impfungen erst nach einigen Monaten, Menschen mit einer Immunschwäche kommen dafür schlicht nicht in Frage, weil bei ihnen inaktivierte Krankheitserreger (oder deren Bausteine), wie sie in Impfstoffen verabreicht werden, großen Schaden anrichten können. Gleichzeitig stellen Infektionen gerade für sie ein besonderes Risiko dar. Bei Organtransplantationen wird die Immunreaktion des Empfängers durch Medikamente unterdrückt, damit das Spenderorgan nicht abgestoßen wird. Manche müssen sich also wohl oder übel auf die Immunität ihrer "Herde" verlassen.

Gehört man allerdings zu denjenigen, die problemlos immunisiert werden können, sollte man lieber nicht auf andere vertrauen, denn die Schwelle für echte Herdenimmunität ist hoch. Meist tritt sie bei Durchimpfungsraten zwischen 80 und 95 Prozent ein (siehe Textbox). Weil der Wert von Eigenschaften des Erregers abhängt – etwa, wie schnell er sich vermehrt und wie leicht er übertragen wird –, ist er für jede Krankheit unterschiedlich. Außerdem spielt für indirekten Schutz das Verhalten der Gruppe eine Rolle: Nicht geimpfte Vielflieger oder Erzieher machen einen Freundeskreis unter Umständen anfälliger für Tropen- oder Kinderkrankheiten.

Enkel beschützen ihre Großeltern

Positive indirekte Effekte des Impfens konnte man bereits für verschiedene Infektionen feststellen. Meistens profitieren benachbarte Altersklassen – wie im Fall des Bakteriums Haemophilus influenzae b beobachtet, das unter anderem Atemwegserkrankungen verursacht – und die ältere Generation. Ein neuer Streptokokkenimpfstoff für US-amerikanische Kinder unter zwei Jahren verringerte beispielsweise die Krankheitsfälle bei über 65-Jährigen um fast 20 Prozent. Die Senioren waren sogar bereits geimpft gewesen, doch die Immunisierung der Kinder verstärkte ihren Schutz zusätzlich. Auch für Kinderimpfungen gegen Hirnhautentzündung, Keuchhusten, Grippe und Durchfall verursachende Rotaviren wurden Herdeneffekte für Erwachsene ermittelt. Dagegen wurde der mögliche Schutz von Krankenhauspatienten durch die Impfung von Pflegepersonal ebenfalls diskutiert, bisher allerdings noch nicht ausreichend gut untersucht.

In bestimmten Ausnahmefällen schützt die Herdenimmunität sogar eine richtig große Bevölkerungsgruppe, auf die eine Vakzinierung ursprünglich nicht abgezielt hatte. Der Impfschutz gegen sexuell übertragbare Papilloma-Viren, die bei betroffenen Frauen Gebärmutterhalskrebs verursachen können, liegt bei fast 100 Prozent – und er wirkt sich laut Oliver Damm von der Universität Bielefeld ebenfalls positiv auf ihren eigentlich ungeschützten Geschlechtspartner aus: "Eine bestimmte Schwelle wie bei den Kinderkrankheiten gibt es für HPV zwar nicht. Doch wir beobachten durchaus eine Art Herdeneffekt: Obwohl nur Frauen geimpft werden, treten auch weniger dadurch bedingte Genitalwarzen bei Männern auf."

Die Kenntnis und das Verhalten derartiger indirekter Effekte sind für Epidemiologen von entscheidender Bedeutung, wenn sie den Verlauf einer Infektion vorhersagen wollen. "Dafür benötigt man so genannte dynamische Transmissionsmodelle, die im Gegensatz zu statischen Modellen Kontakte zwischen einzelnen Personen erlauben", erklärt Damm, der die Effizienz von Impfungen gegen humane Papilloma-Viren (HPV) untersucht. Simuliert der Forscher nun einen Infektionsverlauf mit einem dynamischen Modell, so berechnet er auch den Schutz durch andere Geimpfte mit ein. Dabei tritt der Unterschied zwischen einer ungenügend geimpften Population und einer mit Herdeneffekt deutlich zu Tage, wie Mathematiker Colin Jenkins von der Diskussionsplattform "Vaccines Today" in einer animierten Simulation darstellt: Gibt es nur sehr wenige Personen ohne Immunität, sind sie innerhalb ihrer "Herde" vor Infektionen sicher. Werden es aber zu viele, bricht die Barriere zusammen. Je mehr über einen Erreger und den Infektionsverlauf bekannt ist – etwa, auf welchem Weg sich die Infektion verbreitet, in wie vielen Fällen sie tödlich verläuft oder wie schnell sie wieder abklingt –, desto komplexer kann ein solches Modell werden.

Tiere impfen?

Diese Herdenimmunität greift allerdings nur bei Infektionen, die von Mensch zu Mensch übertragen werden. Existiert wie bei Tetanus ein Rückzugsraum in Tieren, kann der Erreger aus dieser Quelle immer wieder in den Personenkreis einfallen. In manchen Fällen hilft dagegen vielleicht, auch die Tiere zu impfen: Manche amerikanischen Rinder erhalten ein Ehec-Vakzin, das die Übertragung des Durchfallkeims auf Menschen über Dünger und Rindfleisch verhindert, wie nun eine Studie von Louise Matthews von der University of Glasgow festgestellt hat.