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甲流疫苗是如何工作的?
添加时间:2009/12/3  作者:金煜  来源:《新京报·新知周刊》  点击:3150  
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    中国和阿拉伯的医生很早就知道将天花病人的痂取下磨成粉末,吹到健康人鼻腔里以预防天花。1796年,英国医生爱德华证明通过接种牛痘可以预防天花。上世纪三十年代,科学家利用鸡胚培养病毒取代动物脏器制造出疫苗,到了二战结束,人类已可以利用动物细胞来培养病毒。现代免疫技术出现之后,一个个经典的历史案例将免疫学逐步推向更可知的空间。免疫学的兴起,极大地提高了人类的健康水平,延长了人均寿命。

  那么,免疫到底是怎么回事?人体内,病毒、细菌、抗体、细胞到底进行着怎样的一场免疫大战?疫苗的作用到底几何呢?

  1 免疫系统三道防线

  “每个单位都有一个保安系统。”黄建始打着比方解释人体的免疫系统,“谁进入这个单位保安都要看一下证件,有的看你是本单位的,是熟人就让你进去了,如果不熟的话就拦住你。”人体就有这样一个免疫系统,如一道道屏障阻止外来病原体的入侵。所谓的外来物质,在免疫学上被称为“抗原”。

  第一道是物理屏障,大到细菌无法进入的皮肤,小到覆盖了消化道、呼吸道、生殖道等面积达到400平方米的黏膜。这第一道防线阻隔了大量病毒、细菌以及寄生虫等病原体。

  第二道是叫做“先天免疫系统”的防线。当我们不小心弄破了手指,皮肤上立刻红起来,这就是第二道防线在起作用。很多人都听说过巨噬细胞,这可是第二道防线中的大将。和所有的血细胞一样,它们产生于骨髓中。它具有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力。当巨噬细胞吞噬细菌后,就会释放出一些化学物质,这些化学物质可以增加流至伤口附近的血流量,导致组织发红,有时候会引起血管壁细胞的收缩,导致局部的肿胀。

  如果敌人逐渐增多,巨噬细胞挡不住,它还会召集“援军”,产生称为细胞因子的蛋白质来诱导正在伤口附近毛细血管中游动的其他巨噬细胞和免疫细胞,直到赢得这场微生物大战。在这个过程中,人体就会有很强烈的炎症反应,如发烧和化脓。这就是为什么人发烧的时候白细胞会升高。

  当天然的第一、二道防线都没能抵挡住病毒的袭击时,人类还有第三道防线———获得性免疫系统。在这道防线中,人体接受抗原性异物刺激,产生免疫应答反应。接种疫苗、输入免疫细胞、抗血清和其他制剂都属于获得性免疫系统的方式。

  “疫苗的作用就等于通知保安。”黄建始说,“通知说今天穿红衣服的人来了不要让他进来,明天穿黄衣服的不要让他进来。还可以调动一大堆‘保安’,直到把病毒消灭掉。”

  直到18世纪90年代之前,人类都不知道这道免疫防线的存在。当时,天花是一个严重的流行病,医生琴纳发现,挤奶女工经常感染上一种称为牛痘的疾病,她们的手上会有类似于天花病毒引起的脓疱,但是她们却不会感染天花。詹纳从牛痘病变处提取出一些分泌物,它们竟然阻止了天花的蔓延。

  2 主动防疫,选择性记忆

  法国科学家巴斯德在研究狂犬病的过程中发现,病原菌可能在动物的神经系统中传播。他用兔脑来培养狂犬病毒,经过减毒实验,最终成功制成了狂犬病疫苗。这成为了免疫学历史中的一个经典案例。

  后来,免疫学家认识到人体血液中存在一类特定蛋白,称为“抗体”,而诱导这些抗体产生的物质则被称为“抗原”。牛痘病毒和鸡蛋里培育出的甲流病毒都是抗原。这道防线的局限在于,每种抗体只能结合一种特定的抗原,这和两个主要角色,T细胞和B细胞的作用有关。

  “唾液、眼泪里的杀菌成分是没有选择性的,只要来了微生物、病毒,都会起到防御作用。”瘦驼说。“B细胞则能够识别抗原,并与之结合产生抗体,并把细胞分裂后的碎片传送给其他细胞,让它们记住,这就产生了一种记忆。”B细胞能识别经由其他免疫细胞,如树突状细胞处理传送过来的外来异物,并产生与之作用的抗体,虽然B细胞的寿命有限,但是免疫系统对特定异物产生抗体的能力却有时间长短不一的记忆力。

  因为细胞的这种“记忆”,机体会根据需要制造抗体,标记病毒,以便巨噬细胞进行吞噬并降解。B细胞导致的是体液的免疫,它会在人体感染病毒之后在血液和骨髓中存在很多年,一旦身体再次出现同一类型的抗原,B细胞就会立即开始复制,制造抗体奋起而攻之。而B细胞无能为力时,T细胞就出场了,其中的“杀伤性T细胞”武力最强大,能够直接摧毁病毒感染的细胞,

  前不久有报道说,一些地方用甲流康复者血液救治甲流重症患者。这就相当于直接向人体注入抗体。“康复者的身体内已经产生了抗体,类似抗血清的原理。”瘦驼表示,“被蛇咬了,要注射抗血清解毒。”血清学反应是一种传统的免疫学方法,属于一种被动的人工免疫,而现代科学中注入疫苗则属于人工自动主动免疫。

  因为抗体的选择性,人具有免疫记忆,产生一种抗体,就会在一段时间里记住抗原,甚至可能记住一辈子,比如得过麻疹、天花的人,都不会再得一次了。

  但是,牵扯到季节性流感的问题上,这种记忆并没太大作用。因为流感病毒变异得太快,一旦抗体能够识别的病毒片段发生变异,这种识别就失效了。由于流感病毒有着众多的“变体”,科学家们很难预测这个流感季节到底会爆发哪种流感病毒。更重要的是,流感病毒变异速度很快,往往让人们措手不及。“就好像保安以前识别出带眼镜的就是敌人,这个眼镜是唯一识别的地方,一旦敌人下次不带眼镜,就不认识了。”瘦驼说。

  “重要的是,疫苗病毒要和治病病毒越接近越好,疫苗才会越有效,这就是为什么我们每年都要重新评估季节性流感病毒。”卡恩斯说,“如果H1N1病毒发生了显著的变异,那现在使用的疫苗疗效就可能会减弱。”

  现在,在挪威、乌克兰、中国、日本、墨西哥、美国和巴西,都发现了H1N1病毒的一种变异,称为D222G变异,科学家现在尚不确定这种变异体的危险性。不过,卡恩斯表示,基于已有的数据,变异的病毒看上去不会比流行的H1N1病毒致死率更高,或更具感染性。这些变异不仅在严重症状患者身上发现,也在一些轻微症状患者身上发现,也和H1N1病毒致死病例没有关系。

  3 免疫力并非越强越好

  “病毒的目的,是借你的身体繁殖自己,而不是要杀死你。”瘦驼说。入侵人体的病毒,虽然可以干很多坏事,但是它们最终的目的是要在人这个宿主中存活。流感病毒的感染基数很大,在人、动物中传播速度很快,但相对而言它的致死率很低,也正是因为这样,流感才成了流行病。相比之下,致死率很高的病毒反而很难传播。“比如非洲的埃博拉病毒,从感染到死亡非常快,病毒还没传播开,宿主就已经死掉了。”

  普通的季节性流感,不会过度影响人的基本生活。即使是1918年的西班牙流感,死亡率也并非特别高。不过,一旦动物身上的流感病毒和人传人的病毒融合在一起,死亡率就可能很高。这正是目前科学家担心禽流感的地方。禽流感死亡率很高,但因为尚未变异成人传播人的病毒,因此传播能力还很弱。

  有些病毒,则会和人体形成“长期共处”的局面。最典型的是口唇疱疹病毒,它能够引起口唇长水疱,当水疱自愈后,当身体由于各种原因导致免疫力下降,它又会在原来的地方兴风作浪,这也是有的人“上火”嘴上起泡的原因。这种病毒可以跟随一个人终生。

  “病毒感染人,目的是什么?是为了让自己活得更好,一个最理想的状态就是病毒和宿主和谐共处,它杀不死你,你也治不了它,彼此利益最大化。”从生物进化的角度来看,这种病毒是最“长寿”的。

  “不同病毒的演化特征不一样,完全可以采取不同的策略(如重组和缺失)来逃避宿主的免疫防御。流感病毒一般采用基因片段重排方式,而乙肝病毒多采用重组。”复旦大学生命科学学院教授钟扬表示。人和病毒的关系各有千秋。天花病毒是唯一被人类宣告消灭的病毒,即将步其后尘的是脊髓灰质炎病毒,带状疱疹、口唇疱疹病毒可以与人类长期共存,而还有很多病毒在漫长的生物进化过程中已经融入了我们的基因组,成为我们的一部分。

  因此,如果要谈人的免疫力,也要明白一个理:并非免疫力越高越好。人体大部分的组成都是微生物,微生物有好有坏,有的则与人体共存,要知道当免疫力在起作用时,战场是在人体体内,免疫力过度强时,可能会将正常细胞也当成敌人。

  “SARS就是免疫力反应过度把人搞死的。”黄建始说,“免疫力可以对抗病毒,同样可以对付自己。”“因此,很多保健品广告中所谓‘提高免疫力’的说法,其实是站不住脚的,顶多能说抵抗力高是好事。”

 

本专题感谢:

  Lisa Cairns(世卫组织免疫组驻华代表处免疫项目组组长)、黄建始(北京协和医学院流行病学教授)、钟扬(复旦大学生命学院教授)、舒跃龙(中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所副所长、国家流感中心主任)、瘦驼(科普作家)

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