plos pathogens:群體免疫簡直是白日做夢
2021年05月11日11:01

  本文轉自生命科學前沿  

  作者|中科院RhymeZ。

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  群體免疫,指當人群中足夠一部分人對感染或疫苗產生免疫力時,病毒傳播會降低到幾乎可以忽略不計。“對引起COVID-19的嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒2(SARS-CoV-2)的群體免疫將保護未接種疫苗的個人免受感染。”人們經常看到這樣的說法,並有很多人信以為真。

  然而,儘管中和抗體的表位僅表現出有限的抗原進化,致約20%的普通感冒的季節性冠狀病毒仍然流行。雖然只有4種循環季節性冠狀病毒,感染卻經常反複發作,甚至每年發生一次,這可能與抗體水平下降有關。

  2021年4月26日,科羅拉多大學丹佛分校Thomas E。 Morrison在plospathogens雜誌上對此發表了題為《Individuals cannot rely on COVID-19 herd immunity: Durable immunity to viral disease is limited to viruses with obligate viremic spread》的評價性文章。

  研究證實,季節性冠狀病毒再次感染相同菌株會在首次接觸後一年內發生,血清中和抗體半衰期只有大約5周的輕度新冠病毒病例也會再次感染。

  如果對SARS-CoV-2和季節性冠狀病毒的免疫相似,再鑒於在尖峰蛋白中選擇氨基酸替代品的突變體相對較快,降低了血清抗體中和效率,COVID-19群體免疫簡直是白日做夢!如果沒有有效的群體免疫,未來幾年,個人可以選擇第一次接觸SARS-CoV-2免疫原是通過接種疫苗還是感染。隨著新冠病毒嚴重程度與年齡相關性增加,個人儘早接種疫苗至關重要!

  病毒再次感染無獨有偶

  事實上,冠狀病毒在再次感染人類的能力方面並不是獨一無二的。沒有一種常見的地方性人類呼吸道病毒感染可以持續誘導持久免疫。儘管甲型流感病毒和乙型流感病毒在這方面臭名昭著,但在某種意義上,它們不如其它呼吸道病毒得心應手,後者在不借助顯著抗原變異的情況下即可再次感染人體。

  同樣,許多感染胃腸道的病毒可能會感染接種過疫苗或以前感染過的人,這很可能是由於免疫力下降。然而,與呼吸道病毒不同,幾種胃腸道病毒可以通過感染或疫苗接種很好地控制,其中脊髓灰質炎病毒現在正瀕臨疫苗導致的滅絕。

  抗病毒免疫本質為何?

  脊髓灰質炎病毒疫苗接種為保護性抗病毒免疫的本質提供了視角。肌肉內免疫接種滅活病毒可以預防麻痹性疾病,但不能預防胃腸道感染,需要重複接種疫苗,以減少感染性病毒的脫落。同樣,儘管呼吸道感染無症狀且不可傳播,即使是以誘發終身免疫而聞名的麻疹或天花病毒的自然呼吸道感染也不能阻止呼吸道再次感染,但是可以通過增加的抗病毒抗體效價來檢測。

  脊髓灰質炎、天花和麻疹病毒通過淋巴和血液從初識感染部位傳播,這是發病機製或傳播的專性步驟。因此,病毒編程的器官間傳播在幾天內分階段進行,通過淋巴和血液從一個器官進入另一個器官。事實證明,基於血液/淋巴的傳播或定向與病毒對感染/疫苗誘導的免疫的嚴重脆弱性有關。

  相比之下,免疫記憶通常無法控制粘膜病毒的再次感染。90%的合成抗體(絕大多數是免疫球蛋白A(IgA))被輸送到粘膜上,但選擇性IgA缺乏症作為白種人最常見的遺傳免疫缺乏症,對粘膜病毒的易感性影響並不大。這表明,進化可能將抗病毒免疫的重點放在了防止病毒通過體液傳播上,而不是阻止粘膜感染。

  抗病毒抗體在血液和淋巴中濃度相對較高,可以通過中和病毒感染直接發揮作用,並通過Fc介導的吞噬細胞和自然殺傷(NK)細胞的病毒清除間接發揮作用。吞噬細胞清除在淋巴結中特別有效,淋巴結部分進化是為了根除微粒病原體。重要的是,限製病毒在體液中的傳播可以阻止末端器官中的病毒致病性,並防止末端器官參與病毒傳播。

  為什麼免疫系統很難控制粘膜病毒感染?

  在某種程度上,免疫系統很難控制粘膜病毒感染可能因為病毒的任性,其生存需要領先宿主免疫一步。

  由於皮膚為病毒提供了非常有效的物理屏障,通常只有昆蟲叮咬才能打破,因此粘膜是病毒傳播的主要部位。粘膜充滿了免疫組織,這些組織具有大部分分泌抗體的B細胞。大多數粘膜抗體都具有控制共生細胞微生物群的功能,這需要不斷的放牧,以免它壓倒宿主。而腸道病毒可以與細菌結合,以增強上皮細胞的粘附和感染。

  還有其他幾個因素,可能導致人類粘膜對病毒再次感染的免疫有限。

  首先,直到大約一萬年前,人類都是在孤立的小種群中進化而來的,病毒感染可能主要限於能夠垂直傳播的病毒(皰疹病毒、乳頭瘤病毒)和蟲媒病毒(即昆蟲傳播到血液中)。在這種情況下,處理感染粘膜的水平傳播病毒可能幾乎沒有選擇壓力。比較在小種群中和大種群中進化的脊椎動物之間的粘膜免疫能力可能會揭示更有效地控制粘膜感染的免疫機製,從而為改善疫苗接種和治療提供見解。

  其次,免疫系統可能已經進化為允許病毒粘膜感染。如果粘膜感染對宿主繁殖構成重大威脅,先天抗病毒機製(例如I型干擾素(IFN)刺激的基因)就會在粘膜中被構成性使用,而不是有條件地使用。儘管抗病毒細胞因子對神經系統產生有效影響,如果長期存在(發燒、不適等),會影響進化適應性,但進化似乎可能已經製定出一種解決方案,以使先天抗病毒效應局部化。

  總結

  隨著對免疫的瞭解,我們有可能開發出比自然感染提供更強大免疫力的疫苗,並克服粘膜免疫的限製。事實上,由於疫苗接種誘導的抗體效價高於感染,mRNA免疫可能比SARS-CoV-2感染提供更持久的保護。與我們的無知造成的破壞相比,開發有效疫苗的成本是困擾人類的許多當前和未來粘膜病毒的成本。

  新冠病毒儘管很可怕,但它應該是一個警鍾:自然界潛伏著更危險病毒。

  原文鏈接:https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1009509

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