前三道防火墙如果没有有效地把敌人防御好,有一部分漏网了,树突状细胞开始发挥它的作用。
这张图展示了病毒被特异性的抗体——浆细胞产生的抗体,结合以后,第一是没有办法去结合我们组织的细胞了,比如说肺泡的细胞,第二是即使结合了这些细胞,进入以后,它也没法释放了。可以看到,它不能结合、不能吞噬、不能进入到细胞,进入细胞也不能释放这些颗粒了,这就是我们抗体的一个作用。
四道防线中,第四道防线就是获得性免疫,前面的天然免疫,准确性往往是不高的,这些免疫反应它会造成什么呢?造成全身性的或者局部不分青红皂白的过度反应,就是炎症。比如说干扰素,它会引起全身的一些炎症反应,分泌很多淋巴因子。所以打干扰素以后会觉得很累,会觉得身上不舒服,就是这个反应。比如说病毒,流感它引起我们的胃肠道不舒服,感觉无力,其实不是病毒本身,是因为我们产生的干扰素,它去杀灭这些病毒,调动我们的炎症和免疫反应产生的不良反应。
这张图表示了我们的免疫反应,我们的特异性的免疫和非特异性的免疫,都会伴随着炎症,所以我们在控制病毒的整个过程中间,往往会出现误伤我们自己组织的状态,所以有一个名词就叫cytokinestorm,就是淋巴因子风暴——免疫反应失控了,大量的炎症造成了我们机体的伤害。这些免疫反应和炎症交织在一起是不可避免的,那最后怎么收场呢?当我们的机体把这些敌人都给控制了、杀伤了以后,我们另外一组淋巴细胞叫调节性淋巴细胞(Treg)开始进入。告诉大家战争结束了,要把战火熄灭掉,不要再继续伤害组织了。所以,免疫调节细胞在这个过程中起到了一个很好的收场作用,这也是为什么当炎症持续不断伤害组织的时候,我们需要一些免疫抑制剂,比如说糖皮质激素这一类的药,把炎症压下去。
疫苗这么好,那我们怎么样看待疫情之下的疫苗呢?当一个新的疾病、新的病毒出现的时候,疫苗是来不及的,往往这次的疫苗研究以及新药研究是为下一次疫情做准备的。比如说这次新的冠状病毒,美国总统问:能不能半年把这个疫苗研究出来?美国的NIH主任说:按照科学的规律需要一年。所以,到时可能是下一个流行季节了。
在这跟大家讲一个规律,就是感染除了传统的隔离,切断、控制传染源,切断传染途径,治疗已经感染的重症病人——这是流行病学非常好的公共卫生的处理原则,还有很多时候,疫情没有办法控制,但是最后疫情没了,这到底是为什么?实际上传染病都有一个规律,就是当它感染到一定人群的时候,这些被感染的人群就有免疫力了,而这些有免疫力的、恢复的这些人群,有两个结果,一个就是死掉了,一个就是活过来了。为什么活过来?因为他的免疫系统把这些病毒给控制了,这些病毒不太会再感染他了。这种状态下,他就变成了没有免疫力人群的一个屏障。这时候就有一个名词,就叫HerdImmunity(群体免疫)。
这张图最上边就是当都没有免疫力的情况下(蓝色的),当有几个红色的人(被感染的人)在人群里的时候,他会把绝大部分人感染了,剩下几个也不太会感染了。如果中等传染程度下,加上有一部分人有免疫了(黄色的),也是到一定程度就不感染了。这是一个什么样的规律呢?我们叫HerdImmunity(群体免疫)。它的定义是:当一定比例的人群对感染免疫了,则对没有免疫力的人群起到一个间接的保护作用。当一定数量的人群被感染以后,或接种了疫苗,传染病的传播速度以及传染链就被中断了,速度就下降了。所以在社区中,免疫的人群越多,那些没有免疫的人群被感染的概率就越小,个体的免疫可以是接种疫苗或者是被感染而获得。
再有一个定义叫Herdimmunitythreshold(群体免疫的阈值),其定义为当群体免疫达到一个阈值的时候,传染病就会从人群中被清除了,叫elimination。如果在全世界范围内清除了这个传染病,就是当免疫的人群达到一定比例,病毒已经没地儿传播了,全世界都这样的时候,我们就可以永久减少传染的人数,让他越来越少,最后归零,那我们就可以称为我们消灭了或者根除了这种传染病,叫eradication。
在我们历史上,有两个病是从地球上给抹掉了,或者叫eradicate,一个就是天花(smallpox),还有一个是牛奶热,是一种牛的奶热,这两种病毒就是通过免疫接种,最后达到了一个threshold,全世界都达到这个threshold,病毒就不会再传染了,尽管有少数的人没有这种免疫力,他也不会被传染,最后把它给清除了。这个时候,实际上就是每一个有免疫力的个体,都对那些没有免疫力的个体成为了一个屏障。刚才说道,免疫力可以两种方式获得,一个就是得一次病,一个就是接种疫苗。
这个threshold怎么计算呢?最低(关键)人群获得此免疫、从而导致疾病停止传播的比例就是群体免疫阈值,就是易感(susceptible)人群获得免疫力以后,这个传染病就不再传播了。
在新冠状病毒开始的时候,专家们提到一个词叫R0(reproductivezero,或reproductivenought),也就是basicreproductionnumber:当一个人感染,周围都没有获得性免疫的情况下,在理论上他可传播的人数,这基本上是有规律的,而这个就叫R0。如果周围都是容易被传染的,也就是说易感人群susceptible(用S代表susceptible这样的一个人群),那R0和这个S人群一乘,它就变成1了,当用公式来推导,S加上已经有免疫的用P来代表的人群,也是等于1,推导出来的R0乘以(1减免疫人群)就等于1。
最后我们来计算一下群体免疫阈值(herdimmunitythreshold,HIT),不同的病毒有不同的阈值,也就是说达到一个什么样的关键比例的时候,这个疾病就不传染了。
麻疹的R0是12~18,也就是一个人感染了麻疹,他对易感人群的感染是12~18个人,感染率非常的高,那它的群体免疫阈值是多少呢?要达到92%~95%,也就是说92%~95%的人都有免疫了,8%~5%的人才可能不受侵犯,可见它感染力太强了。
脊髓灰质炎的R0是5~7,天花也是5~7,它需要80%~86%的人都有免疫力了,剩下的没有免疫力的人才受到保护。
SARS的R0值是2~5,2003年的SARS应该不到2,要是用不到2来计算的话,群体免疫阈值应该是50左右。
流感是1.5~1.8,就是导致全世界大流行的那个流感,群体免疫阈值是33~44!
新冠状病毒SARS-CoV-2引起的疾病叫COVID,目前比较公认的它的R0是2.6,如果计算一下这个阈值等于多少?61.5%!我们需要61.5%的人有免疫力了,这个病毒就可以不传播了。可以想象,如果在武汉不给予强有力的隔离控制,在没有疫苗的情况下,新冠病毒要达到61.5%的感染比例,这个病才会得到控制或消失。放眼现在的全世界,很多国家不能像中国一样隔离病人,用强制手段来处理疫情,可能就会要遵循群体阈值的比例,除非病毒开始减弱,它的传播力有下降。所以,在韩国有一个科学家就预测,南韩要达到40%的人群被感染以后,可能疫情才可以停止,这也是有道理的。如果R0在韩国是1.8左右,那群体阈值就是40%。
能影响这个阈值的是freerider(自由者)——不接种疫苗,到处乱跑,如果你是一个携带者,满处乱跑可能会感染另外的人群。比如在上海,如果真的有一个被感染的人进入到上海,没有很好的隔离,没有很好控制的情况下,我们都是易感人群,我们要达到群体阈值,可能才会自然被控制。