疫苗是如何讓人體“免疫”的?

文丨高Sir

《反脆弱》的作者塔勒布認爲,這個世界充滿了不確定性,人們應該學會用反脆弱的思維對沖黑天鵝事件,甚至從中受益。

對於脆弱的事物來說,溫和衝擊的累積效應低於等量的單一嚴重衝擊所造成的影響。

一次喝7瓶葡萄酒,剩下6天只喝水的危害,比每天喝1瓶葡萄酒,連續喝7天的危害更大。

生命體本是脆弱的,但是擁有反脆弱能力後,可以從衝擊中受益。

比如,接種疫苗讓身體受到一些“傷害”,這樣能預防更嚴重的疾病。

1.

天花,在人類歷史上曾留下驚人的死亡數字。

時至今日,天花已被人類徹底消滅,僅有的天花病毒標本分別儲存在美國和俄羅斯兩所國家實驗室內,並由聯合國監督。

這個曾被喻爲“魔鬼”的疾病,不僅是因爲天花屬於一種烈性傳染病,而且還有極高的致死率。

從發病到死亡,可能只要3天。

而改變這一切的壯舉,在今天看來絕對是一次大膽的冒險。

18世紀中葉,西方國家正遭受天花病的肆虐。

英國格洛斯特郡,有一位名叫愛德華·詹納的鄉村醫生。

有一次,他從農場女工那兒聽說了一件事。

女工在給奶牛擠奶的時候,曾感染過“牛痘”。

這是一種牛感染的疾病,類似人類感染的天花,身上也會長出膿皰,但是毒性溫和。

女工感染牛痘後,可對天花產生免疫。

這種說法,在詹納所在的鄉間已成衆所周知的事實。

帶着疑惑和勇氣,詹納鋌而走險決定一試。

詹納提取了女工手上感染牛痘時長出的水皰皰液,注射到一名8歲小孩的身上。

隨後,小孩感染了牛痘,但很快就痊癒了。

兩個月後,詹納給小孩注射了致命劑量的天花。

實驗的危險性,引來不少非議。

出乎意料的是,小孩竟安然無恙,所有體徵都表現爲陰性。

幾個月後,詹納再次給小孩注射了更高劑量的天花,小孩依然健康。

最後,詹納得出結論:

牛痘病毒和天花病毒相似度高,但是牛痘病毒只會對人體造成輕微溫和的傷害,痊癒後卻能抵禦天花病毒的烈性侵害。

於是,他在鄉間裏開始普及這種“種痘”的防疫方式,每天給上百位窮人種痘。

詹納的發現漸漸得到了人們的認可,其他地區開始紛紛效仿,此後,天花的發病率急劇下降。

第一支“疫苗”雖然出自詹納之手,可是被稱作“疫苗之父”的則是法國微生物學家,巴斯德。

19世紀末,雞霍亂的傳播異常兇猛。

有的農婦晚上關雞籠時,還見雞羣活蹦亂跳,第二天早上就橫七豎八躺在窩裏。

巴斯德決心找出雞霍亂的原因,並且解決這一問題。

經過反覆研究後,他斷定“雞糞”是霍亂傳播的媒介。

當時,德國細菌學家“科赫”,已經發明瞭在固體培養基上分離細菌的方法。

在這個基礎上,巴斯德發現細菌在培養基上生長一段時間後,毒性有所減弱。

於是,他將放置幾天、一個月、兩個月的雞霍亂弧菌分別注射到小雞身上,結果發現,隨着放置時間的增加,雞的死亡率反而下降。

當他用 野生的霍亂弧菌再次攻擊這些小雞時,接種培養後的霍亂弧菌的小雞安然無恙,而未接種的小雞全都死個精光。

這次實驗的成功,大大激發了巴斯德研究的激情。

接着,巴斯德又對當時法國正流行的“炭疽病”進行研究。

他將炭疽桿菌在42℃的環境下培養兩週,隨機挑選了24頭綿羊,1頭山羊和6頭牛進行實驗。

先後兩次對這些動物接種培養過的炭疽桿菌,再用野生的炭疽桿菌攻擊它們。

結果發現,沒有接受疫苗的動物,除了一頭牛重病存活外,其餘動物全部死亡;而接受過疫苗的動物,僅一頭綿羊死亡,其餘全都無恙。

這是人類史無前例的用物理、化學的方法,有目的地處理病原微生物,使其降低或失去毒性,並以此作爲疫苗給人接種,以達到預防傳染病的目的。

巴斯德的成果並沒有止步於此,他先後成功研製出包括"狂犬病“在內的一系列當時無法防疫的流行病疫苗,以及首個創造出食品領域的滅菌方式”巴氏消毒法“。

影響力空前絕後。

在麥克·哈特所著的《影響人類歷史進程的100名人排行榜》中,巴斯德名列第12位。

2.

巴斯德發明的“減毒活疫苗”,被後來者稱之爲“第一次疫苗革命”。

順着這個思路,後來的學者將霍亂弧菌通過物理加熱滅活,製成了"滅活疫苗"。

1902年,日本爆發了霍亂疫情,被大規模使用。

滅活疫苗,顧名思義就是被“殺死”的病原微生物,僅保留所需的抗原成分,所以又叫做“死疫苗”。

前不久,我國自主研製已獲批上市的新冠疫苗,就是屬於滅活疫苗。

滅活後的病原體,徹底喪失感染能力和毒性,在體內無法增殖,所以它的優點就是足夠安全,但是在體內產生的免疫力較低,需要多次接種。

減毒活疫苗,是由減毒或無毒的病原體制成,很大程度上保留了天然的抗原性。

接種後,在體內能繼續增殖,所以這類疫苗的免疫力強,作用時間長,時效性高。

也正是這個原因,這類疫苗的安全性不如滅活疫苗,存在“返祖現象”,如果遇到免疫缺陷者,就會誘發疾病。

所以,免疫力低下或急性感染期的患者會被暫緩這類疫苗的接種。

“第二次疫苗革命”誕生於美國斯坦福大學。

第二次疫苗革命的成果被稱爲“重組核酸技術”。

簡單地說,就是掐頭去尾把最有價值的部分提取出來,失去毒性的同時保留了免疫原性,再嵌合到一個新的安全的載體中。

比如,現在使用的“乙肝疫苗”。

過去的乙肝疫苗是從乙肝攜帶者的血漿中提取而來,對於健康人來說,接種的危險性顯而易見。

而且從提取到培養擴增,再到滅活,純化,一整套流程下來週期長且不容易量產。

核酸重組技術是將乙肝病毒的片段基因轉移到外源性的載體中,最終得到的免疫原分子與血源疫苗相同。

這類疫苗不僅安全,效價高,隨着技術的成熟完善,生產過程更加簡單,快速。

至今使用的“破傷風毒素”“百日咳毒素”疫苗都屬於第二次疫苗革命的成果。

3.

爲了方便讀者理解,高Sir將一些專業名詞作個簡單的解釋。

免疫:指機體識別並消除異己的一個過程,是人體的“最後一道防線”,這道防線一旦被突破,意味着人就會生病。

抗原:如果把免疫比喻作人體內部的一場“保衛戰”,一切要從抗原的進入和出現開始;比如入侵人體的細菌、病毒,導致過敏的過敏原,簡言之,就是“異物”。

抗體:當抗原進入機體後,免疫細胞就會與其相結合使抗原失去活性,最後形成的產物就是抗體。抗體在一場“戰役”中起到決定性作用。

病原微生物是如何讓人生病的呢?

病原體就像“侵略者”,發動侵略時都攜帶“武器”,有目的的進行破壞。

比如,細菌的外毒素,突破機體的防禦後開始定居繁殖,不斷地產生毒素引起細胞感染;

1mg純化的肉毒梭菌外毒素能殺死2億隻小白鼠。

再比如,病毒這種以納米計算的微生物,與細胞結合後,將自己的基因片段整合到細胞核酸中,破壞或改造原有細胞,引起感染甚至癌變。

疫苗是如何讓人體免疫的呢?

人體免疫,就像一場小型的“戰爭”,機體的免疫細胞就像一支“防禦部隊”。

接種疫苗又稱爲“人工主動免疫”,疫苗中被減毒或滅活的抗原就像演習裏的”假想敵“,進入機體後被免疫細胞識別,產生記憶。

演習的目的是等到真敵入侵時,免疫部隊能快速反應,迅速投入戰鬥,殲滅敵人。

所以,接種疫苗相當於在人體內部安排了一場“軍事演習”,形成的抗體,就是具有實戰經驗的“特種部隊”。

2003年中國發生的“非典”,是一種全新的冠狀病毒,當時尚無有效的治療方法,死亡率極高。

解放軍302醫院的一位醫生在搶救“非典”病人時,不幸被感染。

爲了探索有效的治療方法,他嘗試給自己注射“非典”康復者的血清,最後成功痊癒。

原來,“非典”患者痊癒後,血清中形成了“非典”病毒的抗體。


外毒素和病毒只有通過與受體結合的方式才能進入細胞,發揮毒害感染作用。

當抗體形成後,病原體與抗體結合,外毒素和病毒與易感細胞受體結合的位點被抗體封閉,不能進入細胞內,因此喪失了毒害和感染細胞的作用。

這種作用叫做抗體的“中和作用”。

所以,抵抗力的核心是產生能抑制病原微生物感染的抗體。

過去人們常說,農村的孩子身體好。

那是因爲農村的孩子從小習慣打赤腳,穿梭在田間鄉野,與天然的“抗原”密切接觸,這些溫和的抗原誘導身體裏產生各種各樣的抗體。

當遭受更嚴重的攻擊時,他們的免疫能力要比那些受到保護,與抗原隔絕的孩子強得多。

這就是文章開頭講的“反脆弱能力”。

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