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对Covid-19的免疫力实际上可能意味着什么



您的身体将如何尝试将您从新的冠状病毒中拯救出来。免疫系统正在等待,随时准备采取行动,它决定了谁死亡和生存。这就是为什么绝大多数感染者已从疾病中康复的原因。然而,最重要的未知数之一就是为什么有些人的免疫系统能够清除病毒,而另一些人则反应迟钝或反应过度,从而导致死亡。同样令人烦恼的是:我们如何确定一个人在感染后是否对Covid-19免疫?

在第一波感染结束后,美国人口中将有百分之几的免疫力?免疫力会随着时间的流逝而持续下去,还是会消失?疫苗可以提供免疫力并阻止大流行吗?在思考这些未解决的问题时,有助于理解免疫系统(集体和个体)如何工作,免疫测试如何工作以及对相似病毒的免疫力随时间变化的方式,这很有帮助。令人欣慰的是,如果您获得Covid-19,您的身体将竭尽全力挽救您。如果不这样做,可能是因为它尝试太努力了。

因此,这里是免疫系统的指南:抗体,血清学检测,再感染和免疫记忆的解释。您的免疫系统就像一个复杂的乐团。它演奏两个乐章。要了解免疫系统的第一件事就是它并不简单。完全没有您的身体会产生大量的细胞和化学物质,协同作用,清除体内的异物。耶鲁大学医学院的免疫学家岩崎明子说:“整个系统非常优雅。” “这就像一个乐团。” 所有这些细胞和化学物质必须协同发挥作用-各自发挥不同的作用-才能杀死病毒。

当病毒进入人体细胞时,病毒感染即开始。对于主要通过呼吸道飞沫传播的Covid-19,它可能发生在您的鼻子衬里或与您吸入的空气直接接触的肺部区域。然后,病毒通过细胞表面一种叫做ACE-2的蛋白质附着在细胞上,并自行进入。

在那里,它开始造成破坏。该病毒劫持了细胞的机器以复制自身。这些副本会从细胞中散发出来,然后散布在您的身体周围。副本将进入您的更多单元格,进行更多副本,依此类推。从字面上看,这是病毒式传播,是您的身体疯狂地停止的过程。

如果免疫系统是一个乐团,那么它可以分为两个乐章。一,开放:先天免疫反应。这是您必须抵御感染的基本保护,即使您的身体从未见过这种感染。

岩崎解释说,人体的每个细胞都有自己的微型免疫系统。她说,您的细胞“具有检测病毒感染的机制”。每个细胞都在寻找病毒复制的明显遗传迹象。她说,一旦发现,您的细胞就会“开始分泌这些细胞因子(信号分子),告诉邻近的细胞有病毒感染。” “它将向细胞发出信号,使其产生许多抗病毒蛋白。病毒生命周期的每个部分都受到由此诱导的数百种基因的攻击。”

“整个系统有很多优雅之处。就像一个乐队。”然后,先天的免疫反应将尝试阻止病毒在其轨道上停止传播,但众所周知,它可能会失败。病毒(那些狡猾的混蛋)已经发展出应对这种最初反应的方法。岩崎说,这些病毒“可能编码降解某些信号分子的蛋白质”。“即使我们拥有这个惊人的系统,病毒也试图绕过它。”

如果先天免疫系统无法摆脱感染,那么编排中的第二个动作便是:适应性免疫系统。它具有各种各样的工具,每种工具都针对特定任务进行了调整。

树突状细胞充当先天免疫系统的信使,并告诉适应性免疫系统应寻找并破坏哪些病毒蛋白。有致命的T细胞,它们可以搜寻并杀死已感染的细胞。有辅助性T细胞,它们刺激杀伤性T细胞并募集另一类称为巨噬细胞的细胞吞噬被感染的细胞,它们也刺激B细胞,这使整个音乐会愈演愈烈。

人类T细胞。一些T细胞搜寻并消灭被感染的细胞。其他T细胞是辅助工具,可将免疫系统的其他成分与感染相结合。 国家国际开发署
B细胞至关重要,因为它们会产生抗体。这些蛋白质很少,它们特异性地结合到病毒或病原体的单个不同部分,从而使其无法劫持您的细胞。抗体还可以识别入侵者以破坏其他免疫细胞,并且可以在病毒爆发之前将感染的细胞标记为破坏。感染消退后,残留的抗体可以阻止同一病毒再次出现。

但是这个过程需要时间。“当您初次感染SARS-Cov-2时,通常需要10到14天才能产生有效的抗体,”德克萨斯大学医学分校研究冠状病毒的免疫学家Vineet Menachery说。“实际上,在您被感染后的四到八周内,这种免疫力达到了顶峰。那时的抗体真的很强大。”

这需要很长时间,因为抗体对于它要防御的病毒必须是唯一的。建立一个可以完美结合病毒轮廓的抗体并产生该抗体的数百万个拷贝,都需要花费一些时间(并且要经过反复试验)。这个过程并不简单,但是您可以对它敬畏,就像您对由数百个精心挑选的零件制成的钟表一样敬畏。岩崎说:“我为此教了整个学期的课程。” 这是疫苗试图人工复制的微妙过程。

但是,这种抗体构建过程可能适得其反。Iwasaki解释说,在某些情况下,抗体与病毒结合,而不是阻止病毒,而是被白细胞吸收。这些白细胞然后进入杂草丛生,产生称为细胞因子的分子。通常,这些化学物质会促进全身炎症。

炎症使我们感到不适,但也有助于我们生存。哥伦比亚大学病毒学家Angela Rasmussen说:“人们想到炎症时常常想到肿胀。” 发生肿胀是因为来自免疫系统的细胞涌入感染部位。她说,这些免疫细胞“必须脱离血管”,以遏制感染。她说:“这是一个可爱的过程,称为滚动外渗。” “您的组织发炎是因为液体的平衡正在改变。”

但是有时候,释放出如此多的细胞因子,以至于它们触发白细胞转向健康细胞。这可能导致器官衰竭甚至死亡。岩崎说:“这最终使疾病变得如此严重。”

目前尚不清楚为什么这种反应称为“ 细胞因子风暴 ”,可能会严重影响某些人,而不会严重影响其他人,尽管有迹象表明衰老是一个因素,高血压和糖尿病等潜在疾病也是如此。研究人员现在也在寻找遗传线索,以了解谁最容易受到威胁。值得庆幸的是,医生对如何治疗这种过度反应确实有一些见识。

当免疫系统中和体内所有病毒时,整个乐团结束。这并不总是意味着病毒已经清除。许多病毒可以潜伏在体内而不会繁殖或引起症状。当免疫系统减弱时,这些潜伏病毒会爆发,引起机会性感染。同时,您将剩下血液中循环的抗体。

但是由于某些原因,科学家对某些感染(尤其是在其他类型的冠状病毒感染中)不太了解,抗体水平可能会在几年内下降。我们如何知道某人是否免疫?有两个主要测试。那么医生和科学家如何知道这个过程是否成功呢?他们怎么知道有人现在对引起Covid-19的病毒免疫吗?

他们为此进行测试。特别是,血液检查(也称为免疫检查或血清学检查)可以揭示谁拥有该病毒的抗体。部署这些测试将有助于回答许多问题。最基本的是,它可以帮助人们知道他们是否患有Covid-19。

如果进行精心设计的研究,则进行更大范围的血清学检测可以揭示大流行的完整情况。他们还可以帮助科学家回答诸如以下的基本问题:

有多少人死于该病?有多少人口被感染?谁又有多少人在不知情的情况下传播了它?血清学检查也可以潜在地让谁有免疫力的人重返工作岗位。这可能对一线卫生工作者产生巨大的推动作用,他们可能已经感染了该病毒,但急需采取行动。

但是,仅找到抗体并不总是足够的。科学家还需要进行其他测试,以确保这些抗体有效。Menachery解释说:“抗体测试有两种主要类型。” 第一次只是寻找抗体,可以在几个小时内完成。这称为ELISA测试(Enzyme Linked Immunosorbent Assay)的简称。它并不能提供最完整的免疫情况。

第二项测试涉及更多,也更罕见。这称为血清中和测试,需要几天的时间进行处理。它不仅寻找抗体,而且还将这些抗体暴露于细胞培养物中的病毒中,以查看抗体在阻止病毒方面的有效性。

人类B细胞。这是产生抗体的细胞。 国家国际开发署理想情况下,科学家将两个测试关联起来,找出哪种抗体浓度可带来最高的免疫水平。Menachery说:“这项工作正在进行中。” 仍需要什么水平的抗体才能具有持久的保护性免疫力。(还有待证明的是:抗体的存在也意味着您不能将病毒传播给其他人。)

这些测试很有用,但并不能解决所有问题。如前所述,机体需要几天甚至几周的时间才能产生抗体。因此,阴性抗体测试并不意味着该病毒不存在。而且由于抗体是在感染过程中产生的,并且在清除后仍会持续,因此抗体测试阳性并不意味着该病毒不再具有活性。确认是否有人仍然可以传播Covid-19,需要单独的基因测试,例如检测活动病毒的RT-PCR测试。

您的抗体水平会随着时间的流逝而减弱,但这并不意味着您没有防御力
即使人们确实免疫了,“我们仍然不知道的一件事是免疫能持续多长时间,”拉斯穆森说。“不幸的是,直到我们等待数月或数年,然后再次测试并查看那些抗体是否仍然存在,我们才能确定。由于某些原因,科学家不太了解,对于某些感染,您的免疫力永远不会减弱。例如,对天花免疫的人可以终生免疫:接种疫苗后长达88年的时间,人们就发现了抗天花的抗体。

让人不太放心的是,科学家们观察到了其他冠状病毒的抗体水平(有四种冠状病毒菌株感染普通感冒)会在数年内消失。感染后几周,抗体水平将达到最高。但是,“从现在开始的一年,这个数字可能会降低一些,而从现在开始的五年之后,这个数字可能会降低很多或更低,而且我们不知道改变这一点的因素, Menachery说。

但是,即使您丢失了抗体,也不意味着您再次完全感染了该病毒。是的,这都不简单。在一些 实验中,志愿者自愿暴露于会产生普通感冒的冠状病毒株中。这些研究表明,对这些其他冠状病毒株的抗体通常在一年左右后下降。解释说,“人类挑战试验”将使健康志愿者接触Covid-19Menachery说:“大多数没有血清中和抗体的人(即清除病毒的抗体)会再次受到感染,但没有那么严重。” 他补充说,您无法对Covid-19进行此类测试。太危险了

有报道称,有几例中国患者出现了Covid-19的轻度症状,尽管康复后确实有另一种与病毒结合的抗体,但他们在恢复后没有可检测到的中和抗体。“尚不清楚它们是否具有保护性免疫力,”《自然 》杂志报道。是的,抗体不只一种,而且它们做不同的事情,因为这都不简单。幸运的是,即使您的冠状病毒抗体下降,您的身体也有备用计划。

某些类型的B细胞-回忆起来,它们是制造抗体的B细胞-成为记忆B细胞。这些保存了产生特定抗体的说明,但是它们没有活性。相反,它们隐藏在您的脾脏,淋巴结中,甚至在感染的原始部位,它们在等待信号再次开始产生抗体。

由于某些原因,科学家不太了解,对于某些感染,您的免疫力永远不会减弱Menachery说,由于记忆B细胞处于备用状态,而不是等待两周或更长时间才能使抗体生产正常进行,“您只需要等待两三天即可。” “因此,是的,您可以再次感染,但您甚至可能不知道自己生病了。如果您生病了,也许是很小的感染。”

他说,通常来说,感染越严重,免疫系统产生的抗体就会越多,感染后它们在血液中的停留时间就越长。因此,他说:“有人担心,如果您患有轻度感染,那么您的保护水平可能不会持续太久。”

您可能已经看到一些报告,称人们在康复后第二次对Covid-19 进行了阳性测试。我们说过的专家说,这些报告可能是由于测试中的缺陷所致。杜克大学(Duke University)传染病流行病学专家格雷戈里·格雷(Gregory Gray)在电子邮件中说:“我认为从SARS-CoV-2病毒中感染一次以上的风险为零。”这可能是因为随着疾病的进展,对Covid-19的测试变得更加不一致。

约翰·霍普金斯大学彭博公共卫生学院微生物学和免疫学教授黛安·格里芬(Diane Griffin)说:“通常在病毒疾病出现时,病毒就已经在那个人中复制了很远。” 病毒疾病的许多症状实际上是对该疾病免疫反应的表现。当您开始发现某人甚至感染了病毒时,情况通常通常会变得越来越好。”

至少在短期内,可能更可能的情况是,恢复后测试呈阳性的人没有从系统中完全清除病毒,或者先前的阴性测试不准确。从长远来看,随着年龄的增长,免疫系统本身的有效性降低。随着年龄的增长,他们会获得更多的慢性病,​​这会阻碍人们对病毒的反应,即使这种病毒是免疫系统可以识别的。不过,要科学家们了解衰老对Covid-19的免疫力意味着什么,还需要很多年。

为什么广泛的血清学检测不一定能拯救我们在美国疾病控制和预防中心现在是在美国的几个地方进行血清流行病学调查的Covid-19抗体。这是试图弄清楚谁以前感染过该病毒,尤其是在他们从未表现出症状的情况下。这样的调查可以显示实际的本底感染率,并回答一些关键问题,例如感染了多少人却没有出现症状以及病毒在人群中的传播位置,并且可以量化严重并发症的总体发生率。了解这些变量可以帮助卫生官员更好地针对干预措施。

许多可能已被感染的人也想知道自己是否免疫,因此可以安全地退出锁定状态。像德国这样的国家甚至都在考虑给予豁免护照,以便个人可以重返工作岗位。巨噬细胞是一种吞噬并破坏异物的免疫系统细胞。 国家国际开发署这种测试在少数情况下可能会有所不同,例如对于被感染或可能已经暴露但急需恢复行动的医生和护士。但是血清学检测不太可能是重新开放经济的批发解决方案。

同样,科学家仍然不确定Covid-19感染所赋予的免疫力的强弱性和持续时间,因此,在这一点上进行阳性抗体测试不能保证人们可以安全地结束社会疏远措施。如果在一两年后免疫力确实消失了,那么同一个人可能容易受到再感染。

同时,要全面重新开放学校,商店和办公室,许多人将不得不享有豁免权。如果没有疫苗,那将意味着该病毒将不得不感染广大人群,在此过程中,数千人将被送往医院及其坟墓。这正是诸如封锁和社会隔离之类的措施试图避免的。

尽管这次疫情令人震惊,但还不错,没有在任何快速时间内带来牛群免疫。有一些(不完善的)血清学研究表明,该病毒感染的人数超过了以前的估计。但是,即使是真的,这些研究也并不意味着我们已经接近实现牛群免疫。因此,免疫力不可能成为整个人群可以恢复正常的基准,即使在个别情况下,也需要仔细考虑风险和收益。

感染Covid-19并不是免疫该病毒的唯一方法对于尚未感染该病毒的人,目前防范Covid-19的主要保护形式是预防。但是科学家正在研究多种选择,可以帮助从未感染过的人抵御这种疾病。其中最主要的是疫苗。疫苗可以采取多种形式,包括病毒本身的弱化版本,一小段病毒或促使免疫系统产生针对该病毒的抗体的遗传物质。

为SARS-CoV-2研制疫苗将是Covid-19大流行的理想解决方案,因为它是一种预防形式,也将加速终止诸如封锁,隔离和社会隔离等昂贵措施。但这是一种耗时的方法。许多专家估计,至少需要一年的时间才能开发出用于新冠状病毒的疫苗。

疫苗也可能带来风险。少数人会对疫苗产生危险的不良反应,例如严重的过敏反应。在极少数情况下,疫苗会引起一种称为免疫增强的现象,这种疫苗会使接受者的免疫系统对病毒靶标过度反应,从而导致比未接种疫苗的人更为严重的疾病。

尽管这些风险很小,但疫苗必须交付给数百万人。这就是为什么疫苗开发非常注重安全性并尽可能降低并发症风险的原因。研究人员正在研究各种加速发展的方法,包括人类挑战试验,其中志愿者有意暴露于该病毒下,以测试使用和不使用疫苗的免疫力。

有关我们现在对Covid-19免疫力和结束社会距离的了解正在研究的另一种策略是使用恢复性血浆。这个想法是从Covid-19幸存的人那里收集血液的液体部分,包括用于凝结的蛋白质。这种血浆含有抗病毒的抗体,因此科学家正在研究它是否可以帮助患有主动感染的人变得更好。研究人员还首先研究了恢复性血浆是否可以用作预防Covid-19的预防剂。

公司也正在使用经过基因工程改造以具有人类免疫系统的小鼠开发针对SARS-CoV-2的抗体。这些抗体也可以用于治疗或预防该疾病。但是,无论是来自Covid-19幸存者的抗体输注还是实验室中产生的抗体输注,只能对病毒提供几个月的保护。

什么是畜群免疫力?长期策略是使人群中足够的人对这种病毒免疫,以使其不再容易传播。这就是所谓的牛群免疫。为了有效,通常需要70%至90%的人群进行免疫,具体取决于病毒的传染性。由于免疫力在人群中所占的比例足够大,即使其余未免疫的人也面临着被感染的可能性大大降低的风险。由于几乎没有易感的宿主,感染的口袋很快就会消失。问题是这种牛群免疫是通过疫苗接种还是通过感染获得的。

后者并不理想,因为它将使数百万人从Covid-19中生病。英国早在3月初就采用这种方法,但放弃了限制行动限制并允许人们裸露在外的牛群免疫策略。当预报员透露数百万人可能感染该病毒后,英国改变了方向,使英国的卫生系统不堪重负。瑞典也采取了类似的方法,现在面对的Covid-19案件比邻国要多得多。

由于许多人很可能在不知情的情况下感染了该病毒,因此也很难确定任何国家与畜群免疫的距离有多近。弄清楚这一点将需要对抗体进行大量测试。并非每个人都能对感染产生相同水平的免疫力。因此,为人们接种Covid-19疫苗是更安全的策略。

在此之前,进行广泛的测试以识别感染者,隔离感染者并追踪其接触者,可以帮助缓解目前已经采取的一些大流行控制措施。作为个人我们可以做什么?尽管有各种补品的承诺,但缺乏干扰素之类的药物,人们却无能为力以增强免疫系统或对Covid-19的反应。
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