來源:醫學新視點

近期,中國香港地區、歐洲及美國先後發現了新型冠狀病毒的“二次感染者”,讓人們對接種新冠疫苗能否提供持久的免疫力產生了擔憂。

這種擔憂並不是空穴來風。此前的研究已經證明:對於一些疫苗,如流感疫苗,接種後人體產生的免疫力非常短暫,可能只持續數月;但值得注意的是,也有一些疫苗,如麻疹疫苗,接種後誘導的免疫力將會伴隨一生。從疾病本身來看也是如此,比如感染水痘後很難再次感染;但感冒卻時常發生。

爲什麼會出現這種差異?這還要從獲得性免疫說起。

當我們的免疫系統收到病原侵襲的信號之後,首先由參與先天免疫的免疫細胞(如巨噬細胞,中性粒細胞等)發動攻擊,這種免疫的響應速度雖然快,但它只能識別有限的抗原,也不會幫助人體獲得病原特異性的長期免疫力。

與之相對的是獲得性免疫。T細胞和B細胞在其他免疫細胞的輔助下能夠對入侵者產生特異性識別。前者通過附着在入侵者的表面對其進行殺傷,後者則產生抗體來特異性中和抗原,這兩個過程分別被稱爲細胞免疫與體液免疫。同時,一部分T細胞和B細胞會發育成爲記憶細胞,在同樣的病原再次侵襲時,能夠被迅速激活增殖併產生作用。

如果在第一次暴露後,B細胞產生的抗體足夠多、足夠持久,就可以在病原再次對人體造成傷害之前就將其中和。這就是我們在感染一些疾病後會獲得相應免疫力的原因,也是疫苗工作的原理。

人體對常見病原的抗體持續時間

但正如上文提到的,不同疫苗和不同病原初次感染所帶來免疫力的持續時間並不相同。2007年,《新英格蘭醫學雜誌》(NEJM)的一項研究就報道了人體對常見疫苗和病毒抗原產生的體液免疫到底能夠維持多久。

研究人員對45個受試者進行了長達26年的跟蹤研究,並記錄了他們體內不同病毒特異性抗體滴度的變化。作者根據數據推測出,人體針對破傷風、白喉、牛痘、麻疹、風疹以及腮腺炎等多種抗原所產生特異性抗體半衰期從11年到1萬年不等。

對於破傷風和白喉等抗體半衰期僅10多年的疾病,疫苗接種多年以後可能需再次接種或補打加強針。而對於麻疹這樣抗體半衰期長達數百年的病原,一次接種就足以帶來終身保護。

反觀流感,2018年刊登在Clinical Infectious Diseases上的一項回顧性研究指出,流感疫苗對人類提供的保護可能不足90天。

影響免疫力持續時間的多個因素

爲什麼不同疾病的免疫力持續時間會有如此大的差別?科學界現在並不知道明確的答案。但以下幾種因素可能是導致這種現象的原因。

抗原變異速度

流感疫苗所提供的保護期顯著短於其他疫苗。或許是因爲,作爲一種RNA病毒,季節性流感病毒變異的速度約爲每年50個突變體,是其他DNA病原體突變速度的數百倍。這意味着我們接種疫苗所產生的抗體也許在幾個月後就不再適用。因此,疫苗研發機構會每年都會預測流行毒株的構成,從而改進疫苗。這也是流感疫苗需要每年接種的原因。

而針對變異速度較慢的病原,疫苗接種並不需要如此頻繁。

病原暴露頻率

對於水痘病毒和EB病毒等自然界中廣泛存在的病原,則可能存在一種特別的情況:這些病毒一直在重複着感染人體,我們的免疫系統也會在身體出現相應症狀前就成功清除了病毒。

事實上,初次感染後的抗體滴度未必不會減少,但由於人體的免疫功能也會‘用進廢退’,這些重複感染的病原在我們不知情的情況下,一次次刷新人體的免疫力,給我們打着‘加強針’,讓抗體一直保持在較高的水平。這也許正是NEJM研究中EB病毒特異性抗體半衰期長達上萬年的原因。

對於那些我們很少接觸到的病原,比如生鏽鐵釘上的破傷風梭菌,我們的免疫力持續的時間則短得多。

疾病危害程度

另一種可能的影響因素是疾病對身體的危害程度。當病原對人體的危害太輕微,可能無法激發人體產生足夠強和足夠持久的免疫反應。

普通感冒和一些通常只能感染上呼吸道的病原就是屬於這一類。我們之所以在一生中反覆感冒,或許正是因爲感冒的影響通常太過輕微,免疫系統並不會持續產生大量抗體。

實際上,部分輕症新冠患者體內也出現了相似情況。復旦大學團隊的一項研究就發現175名輕症新冠患者中,有10位在康復後沒有檢測到新冠抗體。

病原結構

病原本身的重複性對稱結構也可能會影響免疫力持續的時間。已經被人類消滅的天花病毒就是一種結構上高度重複的病原。而破傷風梭菌在無氧環境中產生的破傷風痙攣毒素,作爲病原並不具有對稱的結構,這可能是人體對破傷風的免疫力持續時間稍短的原因。

對新冠疫苗的啓示

當下,全世界都在關注新冠疫苗所提供保護力的持久性。從目前已知的信息來看,同樣作爲RNA病毒,新冠病毒的突變速度遠低於甲流病毒。而在危害程度上,免疫系統顯然很“重視”新冠病毒。大量血清學數據也表明大部分感染者和疫苗接種者體內出現了高水平的抗體。

在病毒結構上,新冠病毒是高度對稱的。而且很多疫苗在設計上都將刺突蛋白作爲抗原。刺突蛋白作爲新冠病毒感染細胞的關鍵蛋白,其結構因突變而變化的概率也較低此外,目前在全球存在的病毒中,還沒有發現大量能夠讓疫苗失效的基因突變。

儘管我們還未徹底弄清爲什麼人類對不同疾病免疫力在持久性上會有差別,但現有的認知也許能夠幫助我們在新冠疫苗的研發之路上走得更快、更好。

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