DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Vorbeugen ist besser als krank werden!

Vorbeugen ist besser als krank werden!

Vorbeugen ist besser als krank werden!

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Quelle: Pixabay

Vielleicht hat der ein oder andere von euch schon einmal diesen kleinen, vernarbten „Fleck“ am Oberarm oder Oberschenkel seiner Eltern, Großeltern oder Tanten und Onkel gesehen: Er stammt von der Pockenimpfung, die in dieser Generation noch verabreicht wurde. Die Impfung gibt es aber nicht mehr, weil es die Pocken nicht mehr gibt – einst eine gefürchtete Krankheit mit hoher Sterblichkeitsrate, hat die WHO die Welt 1979 für pockenfrei erklärt. Vermutlich hat auch noch kaum jemand von euch ein an Polio (Kinderlähmung) erkranktes Kind gesehen. Nach großen Impfaktionen in den 60er und 70er-Jahren des letzten Jahrhunderts ist die Krankheit in Deutschland bis auf Einzelfälle bis Anfang der 90er Jahre nicht mehr aufgetaucht. Weltweit gibt es nur wenige Orte, an denen sie noch existiert – in Nigeria, Afghanistan und Pakistan.
Dass wir uns mit solch schlimmen Krankheiten und ihren Folgen nicht beschäftigen müssen, haben wir Impfungen zu verdanken. Sie schützen uns vor einer Vielzahl an Krankheiten.

Frage (Klassen 7-11)

Wählt die richtigen fehlenden Begriffe im folgenden Text aus:

Die Geschichte des Impfens ist schon gut 250 Jahre alt. Angefangen hat es damit, dass der englische Arzt Edward Jenner feststellte, dass Menschen, die bereits einmal an

Pocken
Warzen
Creutzfeld-Jakob

Lösung:

Pocken

erkrankt waren, diese kein weiteres Mal bekamen. Außerdem waren Menschen, die viel mit Kühen zu tun hatten (z.B. Melkerinnen), offensichtlich besser geschützt als andere. Das lag daran, dass sie oft Kontakt zu der entsprechenden Rinder-Krankheit

Kuh-Pocken
Rinderwarzen
BSE

Lösung:

Kuh-Pocken

hatten.
Dieses Wissen nutzte Jenner und infizierte gesunde Menschen testweise mit den weit harmloseren Rinder-Erregern – und die Rechnung ging auf: Wer die Tierseuche überstanden hatte, war auch (weitgehend) vor den gefährlicheren menschlichen Variante gefeit. Das Prinzip der Impfungen war geboren.
Aber wie funktioniert das nun mit dem Impfen? Unser Körper muss den krank machenden Stoff erkennen, wenn er damit infiziert wird. Dann kann er schnell „in seine Abwehr-Trickkiste“ greifen und den Erreger bekämpfen, bevor dieser Land gewinnt.
Ein Impfstoff ist ein veränderter Erreger, der nicht mehr krank machen kann, aber für den Körper noch wie der Erreger der Krankheit aussieht. Eine Abwehrreaktion im Körper wird in Gang gesetzt:

Dendriten
T-Zellen
Makrophagen

Lösung:

Makrophagen - auch Fresszellen genannt.

fressen Erreger und informieren im Körper weitere Zellen, die Antikörper gegen diesen bilden.
Unser

Verdauungstrakt
Immunsystem
Nervensystem

Lösung:

Immunsystem

ist in der Lage, sich diese Erreger zu merken. Kommen später die echten Krankheitserreger in den Körper, kann er schnell handeln und sofort die richtigen Antikörper produzieren.

Der Effekt: Gesunde werden erst gar nicht krank. Aber darüber hinaus hat die Impfung sogar noch einen „sozialen“ Aspekt: Wenn ausreichend Menschen geimpft sind und sich der Erreger einer Krankheit überhaupt nicht mehr ausbreiten kann, sind auch die Menschen geschützt, die aus irgendeinem Grund nicht geimpft werden können, sei es, weil sie zu jung oder krank sind oder weil ihr Immunsystem nicht richtig funktioniert. Man spricht dann von

Massenhysterie
Herdenimmunität
Rudelverhalten

Lösung:

Herdenimmunität

Zusatzfrage (Klassenstufe 8-11)

Heute wird schon im Kindesalter gegen viele Krankheiten geimpft.

In die folgenden Auflistung hat sich aber eine Krankheit eingeschlichen, gegen die nicht geimpft wird (geimpft werden kann). Welche?

Masern, Röteln, Windpocken, Keuchhusten, Mumps, Scharlach, Hämophilus Influenza Typ B (HIB), Diphtherie, Tetanus, Polio, Rotavirus, Meningokokken, Hepatitis B, Pneumokokken

 

Lösung:

Gegen Scharlach kann man nicht effektiv impfen. Zwar ist man nach einer überstandenen Infektion immun gegen den Erreger, der sie ausgelöst hat, aber der Erreger hat so viele unterschiedliche Varianten, dass man gut und gern noch einmal gegen eine andere davon erkranken kann. Alle Varianten mit einem Impfstoff abzudecken ist nicht annähernd möglich.

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Warum sind Impfungen so wichtig? Ein Teil der Krankheiten, gegen die man heute impft, wird von Bakterien verursacht. Man könnte sie also mit Antibiotika gut bekämpfen. Leider gibt es heutzutage immer mehr antibiotika-resistente Bakterien (mit denen werden wir uns später im Wettbewerb noch beschäftigen). Und auch nicht jede Infektion ist einfach mit der Wunderwaffe Antibiotikum zu bekämpfen.
Gegen Viren – ebenfalls Erreger vieler Krankheiten – ist noch seltener ein Kraut gewachsen (beziehungsweise ein Medikament entwickelt). Man kann mit Arzneien nur die Symptome lindern und bekämpfen. Mit den Viren muss der Körper selbst fertig werden. Darüber hinaus gibt es auch noch diverse weitere Krankheitserreger, wie z.B. Pilze oder tierische Parasiten.

Es lohnt sich also schon, gegen diese Krankheiten vorzubeugen. Von den Krankheiten, die in der vorhergehenden Frage aufgelistet sind, ist ein Teil von Bakterien und ein Teil von Viren verursacht. Nenne jeweils zwei Beispiele.

Durch Viren verursachte Krankheiten:

 

Lösung:

Durch Viren verursachte Krankheiten: Masern, Röteln, Mumps, Rotaviren, Windpocken, Polio, Hepatitis

Durch Bakterien verursachte Krankheiten:

 

Lösung:

Durch Bakterien verursachte Krankheiten: Tetanus, Keuchhusten, Diphtherie, Lungenentzündung-Pneumokokken, HIB, Hirnhautentzündung-Meningokokken

Zusatzfrage (Klassenstufe 11)

Impfstoffe werden immer besser. Das liegt auch daran, dass man immer neue Methoden ersinnt, um diese herzustellen. Hier sind einige Impfstofftypen beschrieben.

Ordnet zu, welche Beschreibung zu welcher Methode gehört.

Impfstofftypen:

  • Next-Generation-Technologien und Impfstoffe
  • Empirische Impfstoffe
  • Reverse Vakzinologie
  • Konjugatimpfstoffe
  • Rekombinante Impfstoffe

Beschreibungen:

  1. Die Antigene einer Erregers, anhand derer unser Körper einen Eindringling erkennt, sitzen in der Regel auf dessen Zelloberfläche. Häufig handelt es sich hierbei um Proteine. Wenn sie bekannt sind, kann man die Gene auf der DNA, die die Bauanleitung für diese Proteine besitzen, in fremde Zellen (z.B. von Bakterien) einschleusen und dort diese Proteine herstellen lassen. Diese so hergestellten Proteine dienen dann als Impfstoff.

    Lösung:
    E – rekombinante Impfstoffe

  2. In der Regel handelt es sich hierbei um Ganzkeimimpfstoffe. Ein Beispiel haben wir in Frage 1 kennengelernt. Sie wurden einfach durch Beobachtung ihrer Wirkung erhalten und weiterentwickelt. Krankmachende Keime eines Erregers werden dabei behandelt, so dass sie sehr abgeschwächt (inaktiv) sind oder sie werden sogar abgetötet. Der Vorteil dieser Impfstoffe ist, dass sie die beste Reaktion („Immunantwort“) im Körper auslösen. Einen Nachteil haben sie aber auch: sie sind am unsichersten. In der Anfangszeit der Polioimpfung passierte es z.B. einmal, dass der Erreger nicht erfolgreich abgetötet wurde und dass sich dann durch die Impfung Menschen mit Polio infizierten.

    Lösung:
    B – Empirische Impfstoffe

  3. Diese Impfstoffe bestehen nicht aus ganzen Erregerzellen sondern aus mehreren Molekül-Bausteinen. Bei einem solchen Impfstoff ist ein Teil des Krankheitserregers, der die Antikörperbildung auslöst (sog. Antigen, z.B. ein Baustein aus der Zellwand), an ein Eiweiß gebunden (über eine glykosidische Bindung). Das Eiweiß dient als Mittel, das eine verstärkte Immunreaktion auslöst.
    Diese Art von Impfstoffen stehen zum Beispiel gegen Haemophilus influenzae Typ B zur Verfügung.

    Vor allem für Kinder sind diese Impfstoffe wichtig: Ihr Immunsystem ist in den ersten beiden Lebensjahren noch unzureichend entwickelt und so lösen Impfstoffe, die nur das Antigen des Erregers enthalten, keine ausreichende Immunreaktion aus. Bei Erwachsenen mit voll entwickeltem Immunsystem genügt dagegen die Impfung mit dem Antigen.

    Lösung:
    D - Konjugatimpfstoffe

  4. Hier ist die Bioinformatik gefragt!

    Denn was macht man mit Erregern, bei denen man gar nicht so einfach ein als Impfstoff verwendbares Antigen findet? Und man vielleicht den ganzen (abgeschwächten) Erreger nicht verwenden will, weil er zu gefährlich ist? Oder ein Antigen einem körpereigenen Stoff zu ähnlich ist, so dass er eventuell eine Autoimmunreaktion im Körper auslösen könnte? Man sucht per Computeranalyse aus dem Erbgut eines Erregers gezielt Gene heraus, die für möglicherweise als Impfstoff geeignete Proteine codieren. Dann nimmt man sich die entsprechenden DNA-Schnipselchen und stellt die zugehörigen Proteine gentechnisch her. Sie testet man so lange aus, bis man etwas Passendes gefunden hat. Ein Beispiel für einen Impfstoff, der mit dieser Methode hergestellt wurde, ist der gegen Meningokokken vom Serotyp B.

    Lösung:
    C – reverse Impfstoffe

  5. Hierunter fallen einige Methoden, die zwischen Anwendung und Zukunftsmusik schweben. Dazu gehört zum Beispiel die Entwicklung neuer sogenannter Adjuvantien, die einem Impfstoff zugegeben werden, um die Reaktion des Immunsystems auf diesen zu verstärken.

    Entwicklungen gehen auch dahin, DNA oder RNA als Impfstoff zu verabreichen, so dass die Antigene im Körper selbst gebildet werden. Oder es werden mit Hilfe der Synthetischen Biologie Impfstoffe auf neue Art „zusammengebaut“, so dass die Entwicklungszeit drastisch verkürzt wird. Das ist z.B. dann von Vorteil, wenn man Erreger hat, die sich so schnell verändern, dass der klassisch hergestellte Impfstoff schon nicht mehr wirkt, wenn er fertig ist. Ein Problem, das zum Beispiel bei Grippe-Viren immer wieder auftaucht.

    Lösung:
    A – Next-Generation-Impfstoffe


Dass die Frage knackig war, wissen wir. Wir erlaubten daher auch einen "Dreher" in den Antworten.

 

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