Fachinformationen - Epidemien und Impfprogramme


Epidemien und Impfprogramme

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Infektionskrankheiten können sich flächenhaft ausbreiten, als so genannte lokal begrenzte Epidemie oder weltweite Pandemie.  Beteiligt sind meist Infektionserreger, die direkt von Mensch-zu-Mensch übertragen werden, z.B. HIV/Aids, SARS oder Influenza-Viren.

Ausgangspunkt für eine Epidemie ist ein infizierter so genannter Indexpatient, der den Erreger auf Personen überträgt, mit denen er Kontakt hat. Je kontagiöser die Krankheit ist, desto mehr Personen werden von dem Indexpatienten angesteckt. Die durchschnittliche Zahl der Personen, die der Ansteckung zum Opfer fallen, wenn die Bevölkerung weder durch Impfung noch durch durchgemachte Erkrankung geschützt ist, wird Basisreproduktionsrate R0 genannt. So würde ein Masernpatient durchschnittlich 12–18 Menschen anstecken, ein Mumpspatient nur 4-7, ein Kind mit Keuchhusten wiederum etwa 12 -17 Personen.

Soziale Netzwerke
Die Ausbreitung von Infektionskrankheiten in sozialen Netzwerken mit ihrem modularen Aufbau ist bislang wenig untersucht worden. Die meisten Modelle setzen eher eine gleichmäßige Verteilung der einzelnen Personen einer Bevölkerung voraus, was allerdings nicht mit den realen Bedingungen übereinstimmt. Inzwischen wird jedoch zunehmend berücksichtigt, dass auch die Struktur der Kontakte zwischen den Menschen eine Rolle spielt.

Unsere Gesellschaft kann man sich – selbst wenn wir uns Internet und Telefon wegdenken – durchaus als ganzes Netzwerk von Kontakten vorstellen. Die tatsächlichen Übertragungsrouten werden nicht nur durch abstrakte Kennzahlen wie R0, sondern mindestens genauso von der Art der sozialen Strukturen, in die der Infizierte eingebettet ist, bestimmt. Eine Masernerkrankung bei einer Supermarkt Kassiererin, die in einer Großstadt-Kommune lebt, könnte eher eine „Ansteckungslawine“ auslösen als die Masern eines Schriftstellers, der zurückgezogen auf dem Land lebt und den ganzen Tag vor dem Computer verbringt. Soziale Netzwerke sind meist so strukturiert, dass etwa 80% aller Kontakte auf 20% der Personen entfallen. Und gerade diese Gruppe muss berücksichtigt werden, wenn man Epidemien eindämmen möchte. Wenn sich mehrere „Vielkontakter“ auch noch zusammen schließen, dann entsteht ein Cluster. Innerhalb eines Clusters könnte sich eine Infektionskrankheit rasend schnell ausbreiten, zum Beispiel im Umfeld einer Schule. Eine Gemeinschaft zeichnet sich dadurch aus, dass innerhalb der Community mehr Kontakte existieren (bildlich gesprochen mehr Verbindungslinien zwischen den einzelnen Knoten) als es Kontakte („Verbindungslinien“) nach draußen gibt.

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Szenario-Analyse
An der Stanfort Universität untersuchten Marcel Salanthé und James H. Jones soziale Netzwerke und simulierten am Computer Epidemien innerhalb verschiedener Gemeinschaften. Sie fanden, dass der Umfang, die Dauer und die Heftigkeit einer Epidemie maßgeblich von der Struktur der Gemeinschaft abhängt, in der der Ausbruch stattfindet.

Bei ausgeprägter Modularität ist es wahrscheinlicher, dass ein Infizierter ein anderes Mitglied innerhalb der Gemeinschaft ansteckt, als dass er jemanden außerhalb seiner Gemeinschaft infiziert. Es besteht sogar die Chance, dass sich die Epidemie innerhalb der Gemeinschaft tot läuft, ohne dass sie auf andere Gemeinschaften überspringt. Innerhalb der Gemeinschaft kann sich die Epidemie ganz unterschiedlich verhalten, sowohl ein „Flächenbrand“ als auch nur vereinzelte Strohfeuer sind möglich. Daraus folgt die Konsequenz, dass Impfaktionen bei beginnenden Epidemien vor allem Gemeinschaften berücksichtigen sollten. Und innerhalb von Gemeinschaften sollten vor allem diejenigen Personen geimpft werden, die die höchste „Betweenness Centrality“ besitzen, also die Personen, die im Zentrum der vielfältigen Kontakte innerhalb einer Gemeinschaft stehen oder verbindend zwischen verschiedenen Gemeinschaften agieren. Eine besondere Rolle spielen hier vor allem die so genannten „Community Bridges“, also Personen, die mit mehreren Communities vernetzt sind. Obwohl die „Community Bridges“ oft nicht am stärksten vernetzt sind, sind sie bei der Ausbreitung von Epidemien von Bedeutung und müssen bei Impfaktionen besonders berücksichtigt werden. Um solche Personen in einem komplexen Netzwerk zu entdecken, existieren Softwareapplikationen mit sogenannten „Community Bridge Finder“ -Algorithmen. Schließlich sollten bei Impfaktionen die „Random Walk Centrality“ also die kürzesten Wege, über die eine Vielzahl der Knoten miteinander in Verbindung stehen, also quasi die „Highways“ im Netzwerk vorrangig abgedeckt werden.

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Impfaktionen konzentrieren sich meist lediglich auf Personen innerhalb der Gesellschaft, die viele Kontakte mit anderen Personen haben. Sie könnten aber erfolgreicher verlaufen, wenn sie sich zudem konzentrieren würden auf:

Das Modellieren von Netzwerken, z.B. mit sog. stochastischen Algorithmen, erlaubt Aussagen über die wichtigsten Knotenpunkte auch ohne die gesamte Struktur des unter Umständen sehr großen und komplexen Netzwerkes zu kennen.

Fazit
Basieren Impfempfehlungen auf mathematischen Modellen, so ist u.a. zu prüfen, ob diese Modelle der Wirklichkeit so nahe wie möglich kommen, oder ob sie zu stark idealisiert sind. In Gesellschaften haben nicht alle Menschen gleichviel Kontakt zu allen, sondern es finden sich verschachtelte, modulare Beziehungsgeflechte. Droht eine Epidemie, so sollten sich Impfinitiativen vorrangig auf die relevanten Gemeinschaften und dort wiederum ganz besonders auf diejenigen Personen mit den meisten Kontakten zu anderen Gemeinschaften konzentrieren.

Literatur

Links

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MG, HEF, 16.10.2012



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