群体免疫 (也被称为 羊群效应, 社区免疫, 群体免疫, 或者 大规模免疫) 是一种对传染病的间接保护形式,当有足够比例的人口通过疫苗接种或以前的感染对感染产生免疫力时,某些疾病可能会发生这种情况,从而降低缺乏免疫力的个体感染的可能性. 免疫个体不太可能导致疾病传播,破坏感染链,从而阻止或减缓疾病的传播。 一个社区中免疫个体的比例越大,非免疫个体接触传染性个体的可能性就越小。
个体可以通过从早期感染中恢复或通过接种疫苗来获得免疫力。 有些人由于身体状况(例如免疫缺陷或免疫抑制)而无法获得免疫力,而对于这一群体来说,群体免疫是一种重要的保护方法。 一旦达到群体免疫阈值,疾病就会逐渐从人群中消失。 如果在全球范围内实现这种消除,可能会导致感染数量永久减少到零,称为根除。 通过疫苗接种产生的群体免疫有助于最终在 1977 年根除天花,并有助于减少其他疾病。 群体免疫仅适用于传染病,这意味着它从一个人传播给另一个人。例如,破伤风具有传染性但不具有传染性,因此群体免疫不适用。
群体免疫在 1930 年代被认为是一种自然发生的现象,当时观察到在大量儿童对麻疹产生免疫力后,新感染人数暂时减少,包括未接种疫苗的人数。 此后,通过大规模接种疫苗来诱导群体免疫已成为普遍现象,并证明在预防许多传染病的传播方面取得了成功。反对接种疫苗对群体免疫提出了挑战,使可预防的疾病在疫苗接种率不足的人群中持续存在或返回。
确切的群体免疫阈值 (HIT) 取决于疾病的基本繁殖数量。 具有高阈值的疾病的一个例子是麻疹,其 HIT 超过 95%。
羊群效应 免疫
1. 对无豁免者的保护
有些人要么在接种疫苗后无法产生免疫力,要么由于医疗原因不能接种疫苗。 出于安全原因或因为被动免疫导致疫苗无效,新生儿太小而无法接种许多疫苗。 由于 HIV/AIDS、淋巴瘤、白血病、骨髓癌、脾脏受损、化学疗法或放射疗法而导致免疫缺陷的个体可能已经失去了以前拥有的任何免疫力,并且由于免疫缺陷,疫苗可能对他们没有任何用处。
部分接种疫苗的人可能不会产生长期免疫力。 疫苗禁忌症可能会阻止某些人接种疫苗。 除了没有免疫力之外,这些群体中的一个人可能由于其医疗状况而面临更大的感染并发症风险,但如果足够大比例的人口具有免疫力,他们仍可能受到保护。
一个年龄组的高水平免疫可以为其他年龄组创造群体免疫。 为成人接种百日咳疫苗可降低因年龄太小而无法接种疫苗的婴儿的百日咳发病率,而这些婴儿因疾病而出现并发症的风险最大。 这对于亲密的家庭成员来说尤其重要,因为他们占了向婴儿传播的大部分。 同样,接种肺炎球菌疫苗的儿童可降低未接种疫苗的年轻兄弟姐妹中肺炎球菌病的发病率。 为儿童接种肺炎球菌和轮状病毒疫苗可以减少通常不接种这些疫苗的年龄较大的儿童和成人因肺炎球菌和轮状病毒引起的住院率。 老年人的流感比年轻人更严重,但由于免疫系统随着年龄的增长而减弱,流感疫苗在这一人群中缺乏有效性。 然而,学龄儿童优先接种季节性流感疫苗,这比为老年人接种疫苗更有效,但已被证明可以为老年人提供一定程度的保护。
对于性传播感染 (STI),一种性别的高水平免疫会诱导两种性别的群体免疫。 如果目标性别的疫苗接种率很高,针对一种性别的性传播感染疫苗会导致两种性别的性传播感染显着下降。 然而,女性疫苗接种的群体免疫并没有扩展到同性恋男性。 如果目标性别中的疫苗接种率较低,则可能需要对其他性别进行免疫接种,以充分保护目标性别。 高危行为使消除性传播感染变得困难,因为即使大多数感染发生在中等风险的个体中,但大多数传播是由于从事高危行为的个体而发生的。 由于这些原因,在某些人群中,可能有必要对高危人群或男女个体进行免疫以建立群体免疫。
2. 进化压力和血清型替换
群体免疫本身就是对病原体的进化压力,通过鼓励生产新菌株(称为逃逸突变体)来影响病毒进化,这些菌株能够逃避群体免疫并感染先前免疫的个体。 新菌株的进化被称为血清型替代或血清型转变,因为特定血清型的流行率由于高水平的免疫力而下降,从而允许其他血清型取代它。
在分子水平上,病毒通过抗原漂移从群体免疫中逃脱,即当突变在病毒基因组中编码病毒表面抗原(通常是病毒衣壳的蛋白质)的部分积累时,会导致病毒表位发生变化。 或者,不同病毒基因组片段的重组或抗原转移(当循环中有更多毒株时更常见)也可以产生新的血清型。 当其中任何一种发生时,记忆 T 细胞不再识别病毒,因此人们无法对主要的循环毒株免疫。 对于流感和诺如病毒,流行病会暂时诱导群体免疫,直到出现新的优势毒株,从而导致连续的流行病浪潮。 由于这种进化对群体免疫提出了挑战,因此可以提供超出特定血清型保护的广泛中和抗体和“通用”疫苗正在开发中。
最初的疫苗针对 肺炎链球菌 显着减少了疫苗血清型 (VT) 的鼻咽携带,包括抗生素耐药型,但非疫苗血清型 (NVT) 携带的增加完全抵消了这一影响。 但这并没有导致疾病发病率成比例增加,因为 NVT 的侵入性低于 VT。 从那时起,提供保护免受新出现的血清型的肺炎球菌疫苗已被引入并成功地对抗了它们的出现。 未来发生转变的可能性仍然存在,因此应对此问题的进一步策略包括扩大 VT 覆盖范围和开发使用具有更多表面抗原的死亡全细胞或存在于多种血清型中的蛋白质的疫苗。
3. 消灭疾病
如果群体免疫已经建立并在人群中维持了足够长的时间,那么该疾病将不可避免地被消除——不再发生地方性传播。 如果在世界范围内实现了消除,并且病例数永久减少到零,那么可以宣布一种疾病被根除。因此,根除可以被认为是控制传染病传播的公共卫生举措的最终效果或最终结果。
根除的好处包括结束由该疾病引起的所有发病率和死亡率,为个人、医疗保健提供者和政府节省资金,并使用于控制该疾病的资源能够用于其他地方。 迄今为止,已通过群体免疫和疫苗接种根除两种疾病:牛瘟和天花。 依赖群体免疫的脊髓灰质炎根除工作目前正在进行中,尽管内乱和对现代医学的不信任使这变得困难。如果没有足够的人选择接种疫苗,强制接种疫苗可能有利于根除工作。
群体免疫机制
对疾病具有免疫力的个体充当疾病传播的屏障,减缓或防止疾病传播给他人。 个体的免疫力可以通过自然感染或通过人工手段(例如疫苗接种)获得。 当关键比例的人口获得免疫时,称为 群体免疫阈值 (命中)或 群体免疫水平 (HIL),这种疾病可能不再在人群中持续存在,不再流行。
群体免疫的理论基础一般假设疫苗诱导实体免疫,种群随机混合,病原体不会进化以逃避免疫反应,并且该疾病没有非人类载体。
疾病 | 传送 | R0 | 打 |
---|---|---|---|
麻疹 | 空降 | 12-18 | 92–95% |
百日咳 | 空气飞沫 | 12-17 | 92–94% |
白喉 | 唾液 | 6–7 | 83–86% |
风疹 | 空气飞沫 | ||
天花 | 5–7 | 80–86% | |
脊髓灰质炎 | 粪口途径 | ||
腮腺炎 | 空气飞沫 | 4–7 | 75–86% |
新冠肺炎 (2019冠状病毒病大流行) |
2.5–4 | 60–75% | |
非典 (2002-2004 年 SARS 爆发) |
2–5 | 50–80% | |
埃博拉病毒 (西非埃博拉病毒流行) |
体液 | 1.5–2.5 | 33–60% |
流感 (流感大流行) |
空气飞沫 | 1.5–1.8 | 33–44% |
被动免疫
当针对病原体的抗体从一个个体转移到另一个个体时,个体免疫也可以被动获得。 这可以自然发生,母体抗体,主要是免疫球蛋白 G 抗体,通过胎盘和初乳转移到胎儿和新生儿。 被动免疫也可以人为获得,当易感者被注射来自免疫者血清或血浆的抗体时。
被动免疫产生的保护是立竿见影的,但会在数周到数月内减弱,因此对群体免疫的任何贡献都是暂时的。 对于胎儿和新生儿中特别严重的疾病,例如流感和破伤风,孕妇可以进行免疫接种,以便将抗体转移给孩子。 同样,更有可能发生感染或更容易出现感染并发症的高危人群可能会接受抗体制剂来预防这些感染或减轻症状的严重程度。
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