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“新冠状病毒”阴影下的“群体免疫”

已有 1310 次阅读 2020-5-2 09:44 |个人分类:医疗纵横|系统分类:观点评述

   “新冠状病毒”阴影下的“群体免疫”

周 健


[摘要] “新冠病毒”犹如一场巨大的海啸,冲击了四大洋边的七大洲。在病毒肆掠的几个月中,人们与忧虑、纠结、恐慌不期而遇。在心跳忐忑之余,人们还会遭遇一些新名词、新概念和众说纷纭的新说法。眼下,“群体免疫”正是一个这样备受关注的问题。本文用通俗的语言、简洁的描述、多视角的介绍来回答下列几个问题:免疫和群体免疫的概念是什么?影响传染病流行的主要因素有哪些?群体免疫的两个重要参数是什么?群体免疫的理论可靠吗?基于国家或地区层面对防控传染性疾病的策略的选择及其异同有哪些?新冠状病毒感染流行至今:以中国和美国为代表的两种不同防控策略实施后的状况如何?新冠状病毒疫苗研发的进展怎样?

  

  2020年必将是地球公民们记忆深刻的一年。因为在这一年,一个小小的新冠状病毒竟然荡涤了整个地球,肆掠了全世界。截止5月1日,全球累计确诊新冠状病毒肺炎人数达到330万,累计治愈105万,死亡23.4万。

  我国政府和人民在经过4个月的艰辛奋战,并付出巨大代价的前提下,有效遏制了新冠状病毒的广泛传播。不过,当下仍有确诊884例,其中多数系境外输入。

  几个月前,当新冠状病毒开始全球传播之初,因一些国家的政府在应对策略选择的信息披露中,“群体免疫”这个字眼就搅动了人们的眼球。近日,据英国《太阳报》报道,瑞典卫生部长表示,该国最早将于下月实现“群体免疫”。还有报道也说,美国也会较快的形成“群体免疫”。这些新闻再次用“群体免疫”刺激到了人们那本来就难以安宁的神经。这不,前两天还有朋友在微信里问:对于新冠状病毒传播来说,“以后别的国家建立起了群体免疫,那时我们该怎么办?”。 

  那么“群体免疫”究竟是个什么东西呢?与其相关的信息又有哪些呢?笔者依据认真的态度搜集资料、谨慎的方法分析资料和合理的方式呈现资料的原则,聊聊“群体免疫”。

  

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  要说清楚“群体免疫”还得从“免疫”开始。“免疫”的词源自然也是来自于西方世界,它起源于拉丁语中的“immunis”,其意义是英文中的“exempt(豁免)”。英文对拉丁文做了小小的改动来表达这个词义:“immunity”,中文译为“免疫”。

  “免疫”的内涵是什么?它最先起源于人们的观察和经验总结。大约在公元前430年,雅典人修昔底德(Thucydides)在描述雅典的瘟疫时写道,只有那些从瘟疫中恢复过来的人才能护理病人,因为他们不会第二次感染这种疾病。

  后来一些有识之士,先后尝试人为诱导人体产生这种免疫力。这其中,正巧也有被西方世界所承认的中国古代医学家在十五世纪就开始了人工免疫(种痘)预防天花的实践。伴随时间长河的流逝,人们对“免疫”的认识也越来越多。

  到十九世纪八十年代,巴斯德的研究表明,衰老削弱了细菌病原体的毒力,这种毒力减弱的菌株可以用来提供对疾病的免疫。他称这种减毒株为疫苗。“疫苗”直到今天依然是人工免疫的核心。

  《美国传统英文词典》对“免疫”的定义是:遗传的、后天的或诱导的对特定病原体感染的抵抗力。《辞海》这样解释“免疫”:机体免疫系统对一切异物或抗原性物质进行非特异或特异性识别和排斥清除的一种生物学功能。莫汉蒂(Mohanty)在《免疫学教科书》中说得更为直白,免疫就是宿主对微生物及其产物所致损伤的抵抗力。

  对社会公众而言,说到人体这种抵抗力(或称生物学功能)自然显得十分地抽象和空洞。此刻,如果你仔细看看下面这张照片(图1),你一定会有不一样的感觉!照片中的红色是人体巨噬细胞(免疫力的代表之一),绿色为结核分枝杆菌(致病菌)。照片中的人体巨噬细胞正在吞噬结核分枝杆菌。

  


  

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  对于人体免疫的分类,正如前面词典所说的那样,分为遗传的(又称为被动的)、诱导的(又称为主动的)两种。对于后者,其免疫产生的方式又可分为两种,其一是人体自然感染某种传染病康复之后产生的免疫,其二是人工诱导(如当代婴幼儿进行的多种预防接种)产生的免疫。目前这里谈论到的免疫,都是针对人类个体而言的。与此相对应的是人类群体免疫,这正是我们所要讨论的主题。

  很自然,同样你也可能会追问,什么是群体免疫呢?

  “群体免疫”的英文是“Herd  immunity”。这个词汇的首次出现可能是在托普利(Topley)和威尔逊(Wilson)两位先生于1923年在Journal of Hygiene上发表的论文:“细菌感染的传播:群体免疫问题”中。他们提出可以将群体属性的免疫问题作为一个单独的问题来研究。

  1965年桑德斯(Saunders)在《多兰插图医学词典》(第24版)中将其定义为:“一个群体中的很大比例的成员具有对某种疾病的抵抗力,从而减少了这种疾病患者与易感个体接触的可能性”。显然,这个定义强调了对于一种传染性疾病,如果大多数人具有了抵抗力,那么可以减少该病患者与易感者之间传播的几率。

  戈林(Goering)等人在2019版的《医学微生物学和免疫学》中说,“疫苗的有效性是与未接种疫苗的个体相对而言的,接种疫苗的个体的疾病发病率降低。当很大一部分社区成员受到疫苗接种的保护时,未接种疫苗的个体也不太可能被传染疾病。这种现象就是所谓的群体免疫。” 

  对于“群体免疫”的更佳描述可见于帕恩特(Punt)等人的第8版《库比免疫学》(2019),他们指出:“作为一群重要的、获得保护性免疫的人,无论是通过接种疫苗还是从感染中康复,他们都可以作为其他人的缓冲。这一原则,称为群体免疫。通过减少能够储存和传播传染病的个体数量,大大减少易感个体被感染的机会。”他们还简洁的说道“换句话说,我们中的易感的、非免疫的个体可以从他们的邻居的普遍免疫中受益。”无疑这里的定义是全面而准确的,它确认了群体免疫有两种产生方式,并肯定了群体免疫的效力。

  

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  怀恩(Fine)先生在1993年指出:“免疫个体的存在可以为他人提供间接保护,这一点本身至少早在19世纪就得到了承认。”然而,对于一种传性疾病的流行来说,情况并不简单。为了后续方便对“群体免疫”的说明,我们有必要先来了解一下传染发生的情形。传染的发生有两种方式,其一是疾病感染者与未感染者直接接触(例如肢体接触)而传染;其二是感染者通过将传染源污染了某种媒介物,未感染者经过接触该已被污染的媒介物而传染。一般来讲,影响传染病流行的主要因素有下面一些。

  首先是“传染源”的存在。对于人类传染病而言,这个传染源就是患有该传染性疾病的病人。当然,在传染源这一概念中,还包括导致该病人发生疾病的病原体(某种细菌或病毒)。一般说来,社会公众对病原体可能缺乏直观的认识,下面展示一张图片来帮助人们了解这方面的信息。图片(图2)显示的正是目前正在全球传播流行的新冠状病毒(?COVID-19)的模样。

  


  如果像这次新冠状病毒的传染发生一样,其病原体是某种人类未知的细菌或病毒的话,那么第一个受到感染的病人就是在新冠状病毒防控初期常常提到的“0号病人”。确认“0号病人”及其感染途径,对于该传染病的防控及诊治都具有十分重要的意义。

     第二是“传染力”的强弱。这里的传染力包括了两个部分:一是病原体(细菌或病毒)致病力的强弱(例如感染人体后在人体内潜伏或生存的时间长短、在人体内的复制繁殖力的大小、应对人体免疫力攻击或抵制防治药物杀伤力的强弱、排泄到人体体表或环境中的某种触媒的途径和病原体的多寡及存活时间等);二是携带病原体的病人发生病原体传播的时间长短(包括自身无症状感染的传播)和其生活、社交活动的覆盖范围宽窄等。

     第三是“传播途径”。依据传染的两种方式,感染病人与未感染个体的直接接触容易被发现和控制。但是对于通过媒介传染的传播而言,情况就更为复杂。它涵盖了已经感染的病人排出病原体的路径(体液、飞沫、体表黏附、排泄物,以及是单路径传播还是多路径传播等)及其覆盖范围,还有这些被排出的病原体在媒介物上附着和存活的时间等。

     第四是“易感人群”。对于传染病病原体传播的对象“易感人群”,也许只剩下自身免疫机能和抗病能力的强弱和是否接触到病原体,以及是单个个体被传染还是聚集性群体被传染,这样一些不确定的因素了。

    在明白传染的影响因素之后,我们就可以进一步讨来讨论“群体免疫”了。

  

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  对于“群体免疫”,过去的医学家和数学、统计学家们提出了两个重要的参数:基础繁殖率和阈值。怀恩介绍说,基础繁殖率用R0表示,它是指单个具有传染性的病人传染下一代新病人的平均人数。白喉的基础繁殖率是6-7人,麻疹为12-18人,天花为5-7人,风疹为6-7人。阈值的全称是群体免疫阈值,它被定义为在一个群体中免疫以消除感染的最低比例。其计算公式为H=1-1/ R0 (H为群体免疫阈值,R0为基础繁殖率)。白喉的阈值为85%,麻疹为83%-94%,天花为80%-85%,风疹为83%-85%。眼下正在流行的新冠状病毒,偏于保守的观点认为其R0为2.5人,那么其群体免疫阈值就是60%。更多数据见下表(图3)。

  


     对于第一个参数,医学研究人员的认识是这样的:如果某种传染性疾病的R0大于1,那么该病将继续发生传播和流行;如果R0小于1,那么该病将会逐渐减少传播,直至流行终止。对于第二个参数,他们认为对于某种传染性疾病,其群体免疫比例达到或超过这个阈值,那么该病的传染将逐步减少,直至流行终结。而且,如果前次流行过的病原体,在一定的时空变化之后(但其自身结构仍保持原状未变),再次侵袭已经具有群体免疫的对象的话,那么它无法再次造成流行。

     

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     “群体免疫”的理论可靠吗?这是目前人们十分关切的问题之一。从上文的分析我们已经知道,“群体免疫”的产生方式有两种。一种是靠人工接种疫苗(其接种率也必须达到或超过其群体免疫阈值)来实现“群体免疫”;另一种是让人自然感染病原体,在康复之后获得对该病原体的抗体,从而产生免疫。而且,这样的免疫必须在一定的群体中达到或超过其群体免疫的阈值,方能形成“群体免疫”。对于前一种方式形成的“群体免疫”,已经得到了医学实践的证明,例如天花在全球被消除,正是“群体免疫”成功实现的体现。对于后一种方式形成的“群体免疫”,截至目前尚无医学实践的证明。尽管从理论上推测,这种方式应该与前一种方式一样,具有成功实现“群体免疫”的可能。当前正在全球流行的新冠状病毒,经过一个时期的流行直到其流行终结之后,也许能在某个或某些地区或国家的背景下,给出后一种“群体免疫”能否实现的答案。


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  基于国家或地区的层面,对于传染性疾病的防控策略的选择都受到下面几个重要因素的影响。主要包括:综合国力的强弱、医疗卫生及相关基础设施的完备程度和承载能力高低、经济价值和人的生


命价值的博弈、社会治理与管控理念与模式的差异、人口数量的多少及人口密度的分布、社会公众对政府管理决策的偏好、社会公众对社会公共伦理道德的良性认知与践行力度等。一般情况下,这种防


控决策分为两种类型:一个是政府动员各种力量,采取积极的应对措施,对传染源(包括传染爆发的区域)进行严格的隔离,同时积极救治病人,全面阻断传染病的传播途径,最终消除该传染病。另一种是在积极救治重症感染病人的同时,并不对传染病传播途径进行完全的阻断干预,而是让其自然传播,最终让大多数人因感染康复而建立起“群体免疫”,终止传染病的流行。

  显然,这两种类型的传染性疾病防控策略选择的实施成本、路径和预期结果是有差异的。前一种策略,尊重了人的生命权利及其价值,最大程度地减少了患病人数和重症感染(尤其是老年患者和伴有其它疾病患者)所致的死亡,利用较短的时间遏制了疫情的扩散,最后终止了传染病的流行。不过,它对社会经济发展的负面影响较大,因为感染人数较少而无法形成“群体免疫”。这样在未来可能导致一种不良的预后,这就是因为同一病原体(未发生任何变异)再次侵袭上述人群,可能再次产生流行。后一种策略,它肯定会较大程度地增加被感染人数和重症感染者死亡几率,传染病流行的时间会

比较长,对政府医疗卫生基础设施的完备程度和承载能力(尤其是重症感染者的救治能力)要求较高。然而,它对社会经济发展的负面影响较小,按照上文所述的理论推测它可能最终导致“群体免疫”结果的出现,从而终止当前传染病的流行。同时,由于人群产生了“群体免疫”,那么这将阻止同一病原体(未变异)再次侵袭该人群。

  

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  自2019年年末,新冠状病毒肺炎在中国武汉集中爆发之后,中国政府采取了上文所述的第一种防控策略,全方位实施了严格的防控措施。经过几个月的奋战,目前已经遏制了该传染病的流行。到2020年5月1日,中国累积确诊84385例,累计治愈78858例,死亡4643例。不过,也有研究人员担心,中国一旦解除对集中爆发地区的隔离,是否会导致下一波传染和流行的出现。荷兰鹿特丹大学医学中心的瓦拉斯大等人在3月29日预印本网站发布的论文中说,中国和韩国已经证明,通过非常密集的干预,病毒传播可以降低到低水平。但在可预见的未来,这不会提供一个永久的解决方案。如果没有足够的群体免疫,Covid-19疫情一旦被停止干预,就会恢复到原来的动态过程。该文发布一个月之后,看今日中国疫情的现状,估计出现荷兰研究人员所述现象的几率不会很高。4 月 8 日,德国柏林洪堡大学和罗伯特科赫研究所的两位研究人员布罗克曼(Brockmann)和梅尔(Maier)在《科学》杂志上发表了研究论文,通过数学建模,首次准确分析拟合中国感染人数增长情况,再次证明中国的防疫措施在控制新冠疫情的扩散方面是行之有效的。当然,中国继续深入扎实地抓好疫情防控是自不待言的。正如哈佛大学公共卫生博士、美国大年健康首席科学家宁毅在4月末接受《知识分子》专访时说:“依据我们目前的防控情况,这个疾病已经在很好的控制之中,我认为可以从内防反复和外防输入并重,逐步以外防输入作为重点,尽快恢复正常的生产和生活。”

  从2020年2月起,新冠状病毒肺炎逐步在欧洲和美国流行开来。最先是英国政府提出计划采取上文所述的第二种防控策略,然而英国研究人员麦汉斯(Mahase)在3月18日的《英国医学杂志》上撰文指出,建模研究表明按照英国目前的防控策略可能会导致潜在的26万人的死亡,所以英国政府被迫改变防控策略,例如对公众的社交距离进行了限制。后来又有德国、瑞典和美国似乎不同程度地采用了第二种防控策略。德国波恩大学的科学家在4月10日宣布,在对疫情严重的小镇刚格尔特(Gangelt)的抽样调查显示,有大约15%的居民感染过新冠状病毒,有研究称该小镇“正在群体免疫的路上”。到目前,有报道称瑞典的斯德哥尔摩大约有30%的人口已经达到了免疫水平,最早将在下一个月实现“群体免疫”;美国通过流行病学调查,发现纽约已经14%的人产生了新冠状病毒抗体,也推论说将会形成“群体免疫”。到5月1日,美国累积确诊新冠状病毒感染1095304例,累计治愈155737例,死亡63871例。从最近一个月的美国疫情发展状况来看,说形成“群体免疫”可能为时尚早。亦如宁毅博士对《知识分子》说的那样:“要想根据现有的感染情况打造群体免疫,这个差的很遥远,包括像美国的一些主要地区,都差得很远。”

  总之,通过人类自然感染具有传染性的病原体来构建“群体免疫”,在历史上没有实践的成功证明。从近半年的新冠状病毒感染流行情况看,几个欧美国家开始通过这种方式来建立“群体免疫”,并在某个城市建立起一些“群体免疫”,但是对于要到“群体免疫阈值”的标准(总人口的60%以上)要求,还有太大的距离。眼下只能拭目以待,最终的事实才能确认这种方式的成败与否,从而也判断出流行病学理论中的这一假说的准确程度(比如群体免疫阈值的标准设计是否合理等)。

  此外,在亚洲、拉丁美洲和非洲的一些发展中国家,由于种种原因他们也可能无奈地施行类似于上文所述的第二种防控策略。这些国家和地区可能出现大量的新冠状病毒感染,其流行时间也可能较长。近日,世界卫生组织也提醒说,非洲可能是下一个新冠状病毒感染爆发的重灾区。这种情形,对已经开始或初步完成疫情控制的国家和地区来说,也是一种潜在的威胁。

  

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  中国政府和人民在经过半年的艰苦卓绝的抗击新冠状病毒感染的奋战之后,目前已经遏制了该病的流行。因为中国政府采取了上文所述的传染病防控的第一种策略,从而给社会公众带来了一个担忧:国人没有建立起对新冠状病毒的“群体免疫”。与此同时,时不时地又有报道称欧美一些国家将要建立起“群体免疫”。因此,经常云绕在中国人耳边的一个问题是:别的国家建立起了对新冠状病毒的“群体免疫”,我们该怎么办?

  这么办:研制和应用疫苗。医学史已经证明,疫苗是对付传染性疾病的利器,天花、麻疹、小儿脊髓灰质炎等传染性疾病的消除,就说明了这一点。自新冠状病毒感染在中国武汉爆发之后不久,中国的研究人员以最快的速度完成了对新冠状病毒基因的序列解析,并向全世界公布了该序列。这也可以说是中国研究人员在防控新冠状病毒的战役中,对世界做出的一项重要贡献。病毒基因序列的成功解析为疫苗研发奠定了基础,中国的一些研究机构正在紧锣密鼓地开展预防新冠状病毒感染的疫苗研发。有消息称,中国的康希诺开发的腺病毒疫苗已进入二期。来自4月29日的中国经济网的消息称,还有中国生物武汉生物制品研究所、中国生物北京生物制品研究所和北京科兴中维生物都在研发新冠状病毒疫苗。中国疾病控制中心主任高福院士说,中国9月份可能研发出可用疫苗。所以,当下的同胞们,应该在积极做好个人、家庭和社区防控的同时,静候新冠状病毒疫苗全面应用的佳音。另外,在这过程中我们也不排除像上次SARS流行一样的历史重演:病毒在一定的时间段之后销声匿迹。值得注意的是,这种销声匿迹不是人群建立了“群体免疫”的结果,而是传染性疾病自身发展变化规律所致。从学术研究的视角来看,我们可以认为当今的流行病学理论研究尚有一些空白之处。

  接下来,我们再来看看正在艰苦抗疫的美国是如何看待新冠状病毒疫苗研发的?作者荔枝在4月23日发表在《知识分子》上、题为“疫情下的美国医药重镇:药厂四处招兵买马,打破常规研发疫苗”的文章中指出,美国Moderna公司最近获得美国卫生部下属的生物医药高等研发中心新冠疫苗开发拨款5亿美元。该公司在2020年1月13日(也就是新冠状病毒序列公布后的第3天),他们就开始了疫苗研发。目前,他们研发的mRNA疫苗正在进行一期临床试验阶段。同时,他们还计划改变原来疫苗研制临床试验中坐等自然感染的病人作为研究对象的做法,由招募来的志愿者作为研究对象。这样会大大加快疫苗临床试验的进程。这一招,也许对世界上别的研究机构或国家药政管理部门(包括中国)提供了一个值得参考的借鉴材料。由此可见,美国也高度重视新冠状病毒疫苗的研发。


  最后,希望读完本文的你的那颗也许曾经忐忑的心,能够渐渐平静下来,并面带微笑去迎接你未来的工作和生活。正如那句经典名言所说:“生活还要继续”。


                                                                                                                                                                                                         二0二0年五月二日




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