Epidemisch, pandemisch oder endemisch

Die Menschheitsgeschichte ist auch eine Geschichte ihrer Pandemien. Epi-demisch ist im Sinn der griechischen Wortstämme das, was über (epi) die Bevölkerung (demos) kommt. Das Fachgebiet der Epidemiologie beschäftigt sich dementsprechend sowohl mit übertragbaren als auch mit nicht übertragbaren Erkrankungen. Die Pandemie betrifft die gesamte (pan) Bevölkerung, ist damit eine Epidemie, die sich weltweit flächendeckend ereignet, internationale Landesgrenzen überschreitet, eine hohe, oft unberechenbare Dynamik aufweist und in der Regel eine große Zahl an Menschen betrifft [1]. Zunehmend unscharf werden die Begriffe Epidemie und Pandemie ohne Differenzierung aber mittlerweile auch für alle gesundheitsrelevanten Zustände verwendet, die sich in der Bevölkerung ausbreiten, seien sie übertragbar oder nicht, wie zum für Beispiel Typ-II-Diabetes [2] oder für Risikofaktoren wie Adipositas [3] und körperliche Inaktivität [4]. Mit der Untersuchung der Ursachen und Folgen von übertragbaren (und nicht übertragbaren) Erkrankungen liefert die Epidemiologie wichtige Methoden, Erkenntnisse und Voraussetzungen für Public Health. Beide Disziplinen sind essenziell für die Bevölkerungsgesundheit, da sie vor der Kuration ansetzen, nämlich an dem Punkt, an dem Erkrankungen vor ihrer Entstehung verhindert werden könnten.

Zur Epidemie wird eine übertragbare Krankheit als direkte Konsequenz menschlicher Handlung und des sozialen und geografischen Kontextes – sei es durch Urbanisierung, Industrialisierung, durch technologische Entwicklungen wie zum Beispiel durch die Etablierung schnellerer Verkehrsmittel, oder, auf globaler Ebene, durch die Klimakatastrophe [5]. Industrialisierung, ländlicher Strukturwandel und schneller Bevölkerungszuwachs in Städten, die dafür nicht ausgerichtet waren, haben im 19. Jahrhundert zur pandemischen Verbreitung der Cholera in allen großen Städten Europas geführt. Nicht überraschend bleibt die Cholera, begünstigt durch unsauberes Trinkwasser und unzureichende sanitäre Einrichtungen, auch weiterhin ein Problem der Megacitys und Slums [6] und kann sich nicht nur dort jederzeit wieder verbreiten. Auch in der COVID-19-Pandemie wurde früh klar, wie Sozialstatus, enge Wohnverhältnisse und geringe Gesundheitskompetenz das Infektions- und damit das Erkrankungsrisiko erhöhen können [7]. Die wiederholten Ausbrüche der Cholera der letzten Jahre, zum Beispiel in Nigeria, wurden folgerichtig der sozioökonomischen Situation, dem Versagen des Gesundheitssystems und auch politisch instabiler Lage zugeschrieben [8]. Der verheerende Ausbruch der Cholera im zuvor cholerafreien Haiti im Jahr 2010 sechs Monate nach dem Erdbeben [9] begann durch einen Eintrag der Erreger von außen und wurde verstärkt durch die zerstörte Infrastruktur [10]. Damit wird deutlich, wie aus einer Epidemie eine Pandemie werden kann, nämlich durch Transport und Kontextfaktoren. Erreger verbreiten sich mit dem globalen Handel und Reiseverkehr, weiter verstärkt durch hohe Bevölkerungsdichte, oft auch durch Armut und Unterernährung. Eine Epidemie wird global zur Pandemie mit der Geschwindigkeit des schnellsten Reisemittels der Epoche. Im 14. Jahrhundert kam die Pest vermutlich auf Handelsschiffen [11], im 19. Jahrhundert verbreitete sich die Cholera mit der Eisenbahn. Im 21. Jahrhundert schließlich können wir davon ausgehen, dass eine Epidemie mit der Geschwindigkeit von Düsentriebwerken zur Pandemie wird.

Wenn das Ende naht

Eine Pandemie endet, wenn es nur noch wenige Personen gibt, die infiziert werden können. Populationsimmunität (oft Herdenimmunität genannt) bedeutet technisch, dass eine so hohe Zahl an Personen durch Infektion oder Impfung gegen einen Erreger immun ist, dass die Zahl der Neuinfektionen zurückgeht, weil es kaum mehr suszeptible Personen gibt, die sich infizieren können. Die zweite der drei historischen Pandemiewellen der Pest in Europa endete vermutlich auch deshalb, weil die Bevölkerungszahl durch die Erkrankung auf die Hälfte zurückgegangen war, einige Menschen aber wohl durch ihre genetische Ausstattung oder eine durchgemachte Infektion immun waren. Der Anteil der Bevölkerung, der immun sein muss, damit Populationsimmunität erreicht ist, wird nach einer einfachen Formel aus der Basisreproduktionszahl R0 mit der Formel (1-1/R0) berechnet. Die Basisreproduktionszahl ist die durchschnittliche Zahl der Infektionen, die durch einen infektiösen Fall in einer Bevölkerung ohne vorbestehende Immunität verursacht werden. Die effektive Reproduktionszahl ergibt sich dann in einer teilweise immunen Population. Ein effektives R deutlich unter 1 ist das eigentliche Ziel der Infektionskontrolle, denn sie zeigt an, dass die Zahl der Neuinfektionen in der Bevölkerung abnimmt. Für den initialen Typ von SARS-CoV-2 wurde ein R0 von 2,5 bis 3,5 geschätzt, woraus sich rein mathematisch ein Anteil von 60 bis 72% der Bevölkerung ergibt, der immun sein muss, damit die Inzidenz sinkt [12]. Ansteckendere Varianten weisen ein höheres R auf. Es braucht dementsprechend also einen noch höheren Anteil an nicht suszeptiblen Personen, bevor R unter 1 fällt [13]. Jedoch gehen diese recht einfachen Berechnungen davon aus, dass Transmission in der Bevölkerung tatsächlich völlig homogen abläuft. Das ist kaum realistisch. Soziale Interaktionen und Kontakte, die für Übertragungen verantwortlich sind, verlaufen heterogen und variabel, abhängig von Alter, Region, sozialer Schicht, Berufsgruppe und vielen weiteren Faktoren, unter anderem von der Wirksamkeit nicht-pharmakologischer Schutzmaßnahmen. Anhand von Bevölkerungsmodellen wurde geschätzt, dass auch niedrigere Immunisierungsquoten ausreichen könnten, um die COVID-19-Pandemie unter Kontrolle zu bringen [14].

Als Erfolgsgeschichte der Immunisierung der Bevölkerung wird häufig die Impfkampagne gegen die Pocken beschrieben. Tatsächlich ging man zunächst davon aus, dass rein rechnerisch 80 bis 100% der Bevölkerung geimpft sein müssten, um Populationsimmunität zu erreichen [15]. Biologische und immunologische Eigenschaften des Pocken-Erregers ermöglichten es jedoch, unter anderem in Afrika und Asien von diesem Paradigma abzuweichen. Mithilfe einer stringenten Strategie, nämlich aktiver Isolierung der Fälle, konsequenter Kontaktpersonennachverfolgung und Impfung aller Kontaktpersonen und des weiteren Umfelds der Fälle, konnten weitere Infektionen verhindert werden [16]. Dies war unter anderem möglich, da an Pocken Erkrankte Krankheitszeichen zeigen, bevor sie infektiös sind, eine frühzeitige Impfung auch nach Infektion wirksam ist und eine gegen Pocken immunisierte Person vermutlich lebenslang gegen die Erkrankung immun bleibt [17].

Ein Bestandteil der Populationsimmunität bei SARS-CoV-2 ist die natürliche Immunität als Ergebnis einer Infektion, möglicherweise auch als Kreuzimmunität durch vorherige Exposition mit anderen Coronaviren [18]. Derzeit ist jedoch weiterhin ein Großteil der Be­völkerung weltweit nicht durch eine durchgemachte Infektion geschützt und bleibt daher suszeptibel [19]. Etwa 95% der infizierten Personen weisen auch sechs Monate nach der Infektion noch ein Antikörperniveau auf, durch das sie vermutlich vor einer weiteren Infektion geschützt sind, aber eine spätere Reinfektion ist durchaus möglich [20]. Reinfektionen sind bei SARS-CoV-2 vermutlich weniger schwerwiegend; eine schwerere Zweiterkrankung, wie man sie von Dengue-Fieber kennt [21], ist denkbar, bisher gibt es jedoch hierauf keine Hinweise.

Der Impffortschritt gegen COVID-19 hat einen deutlich größeren Einfluss auf die Populationsimmunität als die natürliche Infektion. Die verfügbaren Impfstoffe scheinen nicht nur schwere Symptome und Krankenhauseinweisungen zu verhindern [22], sondern in gewissem Umfang auch die Transmission, selbst wenn es zur Infektion von Geimpften kommen sollte. Dabei hängt der Erfolg einer breiten Impfkampagne gegen COVID-19 nicht nur von den Eigenschaften der verfügbaren Impfstoffe ab, sondern maßgeblich auch von der Public Health Expertise und der strategischen Ausrichtung der nationalen Pandemieantwort, der Verfügbarkeit von Impfstoffen, dem Zugang der Bevölkerung zu Impfstoffen und nicht zuletzt der Akzeptanz von Impfstoffen. Ungleicher Zugang zu Impfstoffen verstärkt gesundheitliche Disparitäten, so dass nicht nur die nationale, sondern auch die internationale Versorgung mit Impfstoffen in ausreichender Menge mitgedacht werden muss [23]. Bei ausreichender Verfügbarkeit von wirksamen Impfstoffen bleibt deren Akzeptanz in der Bevölkerung und die breite Bereitschaft, sich impfen zu lassen, der wichtigste und geschwindigkeitsbestimmende Schritt, um eine Pandemie zu beenden. Diese Bereitschaft kann unter anderem davon abhängen, wie vertrauenswürdig die Regierung scheint [24] oder wie hoch das persön­liche, selbst eingeschätzte Risiko ist [25, 26].

Es wird diskutiert, ob der breite Einsatz von Impfstoffen gegen COVID-19 einen evolutionären Selektionsdruck auf das Virus ausüben wird. Gewissermaßen ist diese Selbstoptimierung von SARS-CoV-2 ja bereits ständig im Gang – es sind daraus Varianten entstanden, die eine potenziell höhere Übertragbarkeit aufweisen, die also aus evolutionärer Sicht erfolgreicher sind als die bisherigen Varianten. Es gibt Hinweise auf eine Konvergenz der Varianten; weltweit und unabhängig voneinander sind Mutationen mit ähnlichen Eigenschaften entstanden [27]. Unklar ist, wie sehr sich Übertragbarkeit und Virulenz verändern werden. Klar ist jedoch auch, dass Impfstoffe auf neue Virustypen an­gepasst werden können. Eine optimistische Prognose ist daher, dass die COVID-19-Impfung vielleicht regelmäßig angepasst und aufgefrischt werden muss, es im Großen und Ganzen aber damit gelingen wird, das Infektions­geschehen zu begrenzen.

Ewige Seuchen

Wie enden Pandemien? Der Blick auf andere Infektionskrankheiten lässt einige Muster erkennen, auch wenn der Verlauf einer Pandemie unter anderem von individuellen Charakteristika des Erregers bestimmt wird. Obwohl zum Beispiel die Pest wie ein Relikt aus der Vergangenheit aussieht, ist die dritte der drei historischen Pandemiewellen der Pest noch nicht vorbei; die Pest bleibt besonders in Afrika, aber auch in anderen Erdteilen ein relevantes Problem [28]. Dabei ist der Pesterreger nach wie vor in Nagetieren und anderen Säugetieren endemisch, das bedeutet, dass zunehmender Kontakt mit Wildtieren, auch als Nahrung, und die Fragmentierung von Wildhabitaten zu weiteren Erkrankungsfällen führen werden, zumal auch direkte Übertragungen von Mensch zu Mensch möglich sind. Hier sind Lebensumstände und mangelnde Surveillance für Ausbrüche verantwortlich, eine „Ausrottung“ der Pest scheint wegen der bestehenden Reservoirs in Wildtieren unwahrscheinlich. Ähnliche Reservoirs machen auch die Bekämpfung von Gelbfieber oder Ebola zur komplexen Aufgabe. Ebenso ist noch unzureichend verstanden, ob SARS-CoV-2 in ähnlicher Weise in Wildtieren persistiert. Ähnlich unwahrscheinlich ist ein absehbares Ende von Malaria, HIV/AIDS und Tuberkulose, die 2017 zusammen weltweit für fast 3 Mio. Todesfälle verantwortlich waren [29], obwohl für jede der drei Infektionskrankheiten wirksame Präventions- und Therapiemaßnahmen bekannt sind.

Werden wir also jemals wieder ohne SARS-CoV-2 leben? Australien und Neuseeland verfolgen derzeit die Strategie, Infektionen komplett zu unterdrücken. Dies ist gelungen, weil beide Länder sehr wachsam nach einem hochrestriktiven Stufenplan vorgehen und unter anderem internationale Reisen fast ganz unterbinden [30]. Das No-COVID-Paradigma ist auch von europäischen Experten positiv diskutiert worden [31]. Allerdings gibt es starke Argumente dafür, dass es zwar gelingen kann, durch hohe Impfquoten und Public-Health-Maßnahmen einige Regionen der Welt frei von SARS-CoV-2 zu machen, das Virus aber in anderen Regionen weiterhin zirkulieren wird [32]. Das würde bedeuten, dass es weiterhin lokale Ausbrüche geben wird, die vermutlich einem saisonalen Muster folgen; aber schwere Erkrankungen werden durch Impfung oder durch in der Kindheit erworbene natürliche Immunität selten. Damit würde die Pandemie tatsächlich enden und das Infektionsgeschehen in eine endemische Phase eintreten, in der SARS-CoV-2 zwar weltweit vorkommt, die Zahl der Infektionen jedoch über die Jahre relativ stabil bleibt.

Die COVID-19-Pandemie ist in jeder Hinsicht ein Desaster [33]. Interessant wird sein, wie Gesellschaft, Politik und Wissenschaft langfristig auf die Herausforderungen dieser Pandemie reagieren werden und welche Lehren sie daraus für zukünftige Pandemien ziehen. Es scheint offensichtlich, dass diese Herausforderungen nur gemeinsam in einer Zusammenarbeit aller wissenschaftlichen Disziplinen und mit einer neuen globalen Sozial-, Umwelt- und Klimapolitik gemeistert werden können. Die essenzielle und ureigene Aufgabe von Epidemiologie und Public Health ist es, wirksame Konzepte für Eindämmung und Prävention vorzuschlagen. Klare, eindeutige, gut nachvollziehbare Gesundheitskommunikation, Abwägung von Nutzen und Schaden von Maßnahmen und die Berücksichtigung der sozioökonomischen Situation sind dabei einige von vielen wichtigen Aufgabenfeldern. Schließlich muss das globale Ziel sein, nicht nur zu reagieren, sondern Gesundheit nachhaltig zu schützen. Das kann nur gelingen, wenn die Kernprinzipien von Public Health Grundlage einer universellen Handlungsmaxime werden („One Health“): die Menschheit ist untrennbar mit der Tier- und Pflanzenwelt und der gemeinsamen geografischen, sozialen und klimatischen Umwelt verbunden und diese Verbindung hat direkte Konsequenzen für Gesundheit und Leben.

„Man is a part of nature, and his war against nature is inevitably a war against himself“ – Rachel Carson, zitiert von Karlsson [33]. |