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老年人和年轻人,需要的新冠疫苗可能不一样?

时间:2020-05-03  来源:果壳  作者:Jonathan Wosen

新型冠状病毒全球流行造成的病例和死亡人数不断上升,有一个趋势却始终不变:新冠病毒对老人来说更为致命。美国疾控中心在三月中旬发布的一份报告指出,美国的冠状病毒死亡者10个里有8个,是65岁或以上的成人。

当然,年长者或许本来就患有基础疾病,呼吸系统也较为脆弱——这两样恰好也是新冠病毒感染导致重病的关键因素。但科学家认为,老年人患病风险更高可能还有一个原因,那就是人的免疫系统会随着年龄的增长而衰退。

医学界向来知道,老人的免疫系统比较难以对抗感染。人体对传染病的抵抗力会随着衰老而下降,这一点在对疫苗的研究中表现得最明显。美国疾控中心指出,在2018到2019年间,季节性流感疫苗在小于17岁的少年儿童身上的有效率是61%。而对于50岁或以上的成人来说,同一种疫苗的有效率就只有24%了。

美国疾控中心的数据显示了流感疫苗在不同年龄组中的效果差异。| Knowable magazine

眼下科学家们已经急匆匆地开始了针对新冠病毒的疫苗试验。但是宾夕法尼亚大学的免疫学家迈克尔·坎克罗(Michael Cancro)却担心,就算成功开发出了一种有效的新冠疫苗,也未必能对老人产生同样的效力——目前针对其他疾病的疫苗正是如此。

在最近的一期《免疫学年鉴》(Annual Review of Immunology)杂志上,坎克罗撰文分析了免疫系统的年龄变化。他倒不认为新冠疫苗会比其他疫苗更糟,只是也不认为它会比其他疫苗更好。

科学家们正在努力研究年龄造成的免疫系统变化,以便保护老年人不受当下和未来的传染病伤害。据联合国统计,到2030年,60岁以上的老人数量将会超过10岁以下的儿童。

除了目前的新冠威胁之外,流感也对这个年龄群体构成了严重风险。每一年流感毒株来袭时,流感疫苗对人的保护力度都有所不同。疫苗的有效率(vaccine effectiveness)指的是,一个人在接种疫苗之后感染病毒的几率和他保持健康的几率之比,这个比值会随年龄发生显著变化。美国疾控中心表示,在2018至2019的流感季中,流感致死者里,超过65岁的占了四分之三。

疫苗是怎么起作用的?  

疫苗刺激免疫系统的方式和真正的感染相差无几,区别只是少了那些严重的致命症状造成的风险——这种相似是因为疫苗中也包含了病原体的一部分,能够为免疫系统所识别。

一个最好的例子是季节性流感疫苗,它就是用流感病毒的片段制成的。还有些疫苗(比如天花疫苗)使用的,则是完整的病毒或细菌经过灭活或削弱的版本。

“所有疫苗的原理都差不多:先把病原体切片,然后看它起不起作用。”坎克罗说道。

一支成功的疫苗会激活两类免疫细胞:B细胞和T细胞。B细胞能够杀灭病原体,也可以标记病原体,方法是在病原体的表面覆盖一层名为“抗体”的Y形分子。T细胞则可以杀死受感染的细胞,并指导包括B细胞在内的其他免疫系统的应答。

警示T细胞潜在威胁的,则是免疫系统的另一个组成部分——抗原呈递细胞(antigen-presenting cell)。抗原呈递细胞会将病原体整团吞下,切成碎片,然后将这些碎片展示到自己的表面。之后附近的T细胞就会做出反应,它们迅速分裂,增殖近1000倍。这时医生只要检查一下你颈部肿起的淋巴结,就能知道你体内的变化了。

被激活的B细胞和T细胞,大多会在遭遇微生物或疫苗之后死亡。但也有一些会转变成“记忆细胞”,它们可以存活几年甚至几十年之久,在将来防御同样的感染。记忆反应是疫苗接种成功的标志,它对于儿童这种没怎么接触过病原体的群体来说尤其宝贵。

感染时会引发一系列免疫应答,而疫苗能够安全地引起同样的应答,并在这个过程中储备一批记忆细胞,使身体再遭遇相同的病原体时迅速做出反应。

疫苗发挥作用的主要步骤如图。| Knowable magazine

免疫应答如何随年龄变化?  

在遇到之前没有接触过的病原体时,老年人比较难产生免疫应答。一个例子是黄热病,一种撒哈拉以南非洲和拉丁美洲特有的病毒。研究显示,从未接触过这种病毒的来自其他地区的老人在接种黄热病毒疫苗之后,要过较长的时间才能产生抗体,并且这些抗体在阻止病毒方面往往效果欠佳。

斯坦福大学的免疫学家约尔格·格罗兹尼(J?rg Goronzy)表示,新冠病毒疫苗也属于这种“需要预防新疾病”的情况。

为什么年龄大了,免疫应答会下降?有几种可能的原因。

一个是老人的B细胞产生的抗体没法最好地结合病原体。当一个B细胞激活并开始分裂时,它每分裂一次都会略微突变,并调整其产生抗体的基因。最后就会产生一群细胞:它们拥有同样的抗体,但各自的抗体版本还略有不同,有点像是从同一个音乐主题演变出的变奏曲。

有些版本的抗体能更好地结合病原体。那些生产出最优抗体版本的B细胞,会从相邻的T细胞处收到信号并继续分裂。其他B细胞则会死亡。人体内的有些基因负责生产抗体,另一些基因负责调节这些基因的突变。随着年龄增长,负责调解突变的基因会变得不再活跃,这或许导致了有些老年人的抗体反应不够强。

另外,老年人虽然能保留免疫细胞记忆,但如果病原体在上一次遭遇之后有了一些变化,那么我们就比较难对这个病原体的新版本做出反应。科学家们早就知道,当免疫系统遭遇一个病原体的新株时,它的反应不会像遭遇旧株时那样强烈。这是因为上次遭遇时产生的记忆细胞会抢先行动,盖过对新株更有针对性的反应。“我们还不知道究竟为什么会这样,但事实就是如此。”坎克罗说。

免疫学家把这个现象称为“抗原原罪”(original antigenic sin)。抗原原罪使人难以对迅速变异的病原体(比如流感)产生有效的抗体反应。例如H1N1流感毒株,它在1917至1918年的西班牙流感里现身之后就一直在我们身边,至今每年都要产生大约14个新的突变。

最后,老年人体内的T细胞数量也较少,因此更难对新的感染或疫苗作出反应。格罗兹尼研究了衰老对T细胞的影响,他表示,这个变化就像一座城市渐渐丧失了熟练的工人。

老年人的T细胞数量少,表现也与年轻的T细胞不同。研究显示,老年人的T细胞不太容易协助B细胞,也不容易变成长寿的记忆细胞。年老时产生的T细胞更容易在短暂的爆发式活动之后死亡――这虽然是任何免疫应答的必要流程,但无法产生长效的防护。

几种特定变化会使老人的免疫系统在受到感染或接种疫苗时产生较弱的防护。免疫细胞会随着年龄的增长变得不再灵活多样,使人体对新型疾病或保护性疫苗的反应下降。| Knowable magazine

如何为老年人改进疫苗?  

有一种名为“Shingrix”的疫苗可以算是老年人身上的成功案例。Shingrix疫苗能免疫引起水痘-带状疱疹病毒(vzv)。Shingrix在2017年获得美国食药监局批准,美国疾控中心推荐50岁以上的成人都接种它。

研究显示,Shingrix在70至79岁的人群中预防带状疱疹的功效约达到90%,对80岁以上的人群也同样有效。这种疫苗的一个优点是能够加强免疫记忆。之前有一种较老的带状疱疹疫苗Zostavax功效约为50%,相比之下,接种了Shingrix的老年人出现了更强的记忆T细胞反应。和Zostavax不同的是,Shingrix包含了能够刺激抗原呈递细胞的分子,其刺激通路和遇到病原体时这些细胞的激活通路是一致的。

“模拟病原体的外观,创造驱动免疫细胞的分子……我们在研制疫苗上变得比以前更有想象力了。”坎克罗说。

研究者还找出受到年龄影响的免疫通路,并试图逆转其中的一些变化。在2018年的一项研究中,264名65岁及以上的成人试验了几种药物,这些药物能够抑制一条随着年龄变得更加活跃的生化通路。结果显示,比起那些只注射流感疫苗的人,那些先接受药物预治疗的人产生了更强的流感疫苗抗体反应――这说明根据老年人生理特征设计出来的疫苗确实能让老年人受益。

如何才能最好地保护老年人? 

选项之一是接种专为老年人开发的疫苗。以流感疫苗为例,美国有两种疫苗是专供65岁以上者的。

其中一种叫Fluzone High-Dose,包含的剂量是标准流感疫苗的四倍。2014年的一项研究指出,接种普通流感疫苗的老年人中有1.9%仍患上了流感,而接种Fluzone的老年人中患流感的只有1.4%。另一种Flaud是标准剂量的疫苗,但其中包含了一种额外成分,能增强抗体和T细胞反应——这种增强策略与Shingrix疫苗类似,虽然具体成分有所不同。

实在不行的话,普通的疫苗也好过没有疫苗。一种疫苗即使不是100%有效,也能缩短恢复时间、降低症状的严重程度。美国疾控中心的一项研究表明,年届50或以上的成年人,只要在2010至2011年间接种过流感疫苗,后来因为流感而住院的风险就会减少一半以上。另外,接种疫苗还能降低你传染家人、朋友和同事的风险,而他们中或许有人免疫系统受到抑制,或是无法接种特定的疫苗。

“我今年70岁了,每年都接种流感疫苗。”坎克罗说。

作者:Jonathan Wosen

翻译:红猪

编辑:游识猷

编译来源:Knowable magazine

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