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新冠免疫力和突破性感染:为什么康复后还会二次感染?

病毒

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新冠疫苗大规模接种继续推广,加强剂普及,但病毒继续变异,尤其是传染性最强的奥密克戎变异株推动疫情反复。

完全接种疫苗和感染康复后二次感染的病例增多,再度引起关注。

新冠感染痊愈后会不会再次感染?为什么会重复感染?

Antibodies binding influenza virus

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免疫力如何产生?

无论是接种疫苗还是因感染产生抗体,结果都是身体对病毒具有了免疫力。那么,对新冠有了免疫力还会不会再次感染?

回答这个问题先要了解免疫力是什么,如何产生的。

免疫系统是人体抵抗感染的防御系统,由两部分组成:先天免疫反应和适应性免疫反应。一旦发现病毒病菌入侵体内,免疫系统首先反应设法歼灭外敌,包括释放会引起炎症的化学物质和能够摧毁受感染细胞的白雪球。

先天免疫反应不会学习,不针对任何特定病毒,因此不会对新冠病毒产生免疫力。

适应性免疫反应是关键 —— 包括产生靶向抗体的细胞,这些抗体可以粘附在病毒上并予以阻击,还有能够识别病毒并定向攻击受感染细胞的 T 细胞,即细胞反应。

研究显示针对新冠病毒产生抗体大约需要 10 天,而病情最严重的患者会产生最强的免疫反应。

加强剂
图像加注文字,打过两针阿斯利康和辉瑞疫苗后5个月的免疫力(深色)和追加一针加强剂(辉瑞)后14天的免疫力比较。免疫力在这里是指针对需要住院治疗的疾症和死亡所提供的保护程度。英国健康安全署(UKHSA)数据

如何获得新冠免疫?

我们的免疫系统是抵抗感染的一道防线。免疫系统由两部分组成。

第一部分是先天免疫反应(又称固有免疫或非特异性免疫),即一旦人体发现任何外来入侵者,便立即狙击。这种先天免疫反应包括释放能引起炎症的化学物质和可以摧毁受感染细胞的白细胞。

但先天免疫反应还没有学会识别新冠病毒,因此无法提供针避免感染特定病毒的免疫保护。

此时,人体需要适应性免疫反应(也称获得性免疫,或特异性免疫)。它包括生产可黏附到病毒上并阻止病毒传播的靶向抗体细胞,以及专门攻击被病毒感染细胞的 T 细胞,称为细胞反应。

但适应性免疫反应需要时间。研究显示它大约需要10天左右开始生产靶向抗体来对付新冠病毒。病情最重的人产生的免疫反应也最强。

如果这种适应性免疫反应足够强大,那身体就会对感染有记忆,为未来提供保护。

目前并不清楚轻症或无症状感染者体内是否产生了足够的适应性免疫反应,提供持续的免疫保护。

疫苗

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图像加注文字,新冠疫苗可以有效预防重症,但无法确保不感染新冠。

免疫力能持续多久?

免疫系统的记忆力跟人的记忆力相似,它可能对有些感染记忆犹新,但也会忘记另外一些感染。

例如,麻疹,通常患过一次后可获得终身免疫。但人体的免疫系统会遗忘许多其他病毒,例如儿童会在一个冬季多次感染呼吸道合胞病毒(RSV,respiratory syncytial virus) 。

如果适应性免疫反应足够强大,可能会留下对感染的持久记忆,从而在未来提供免疫保护。轻症或无症状感染者体内是否会产生足够的适应性免疫反应,目前并不十分清楚。

其中有四种引起普通感冒的冠状病毒,人体对此的免疫力很短。研究表明有些病人可以在一年之内反复感冒。好在普通感冒的症状较轻。

另外两种冠状病毒更厉害,一种是导致萨斯(也称沙士或非典)的病毒;另一种则是中东呼吸综合症(Mers)的病毒。

如果感染这两种病毒,几年后康复者身体内仍然可以测到抗体。

对萨斯抗体的研究显示,其免疫力可能会维持 1-2 年,但目前尚不确定。

新冠疫苗很可能像感冒疫苗一样,不能终生免疫。

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图像加注文字,新冠疫苗很可能像感冒疫苗一样,不能终生免疫。

新型冠状病毒存在的时间还不够长,无法知道免疫力最长能持续多久,而且各人的免疫反应不同,获得免疫保护持续时间也会不同。

英国公共卫生部 (PHE) 2021年下半年一项研究表明,大多数感染新冠病毒的人至少可以在五个月内避免再次感染该病毒。

伦敦国王学院的研究表明,在为期三个月的研究中,杀死冠状病毒的抗体水平有所下降。

但是,即使抗体消失了,制造它们的细胞(称为 B 细胞)可能仍然存在。1918 流感大流行发生 90 年后仍有 B 细胞的踪迹。

从长远来看,T 细胞会发生什么也不清楚,对 T 细胞的作用目前还在研究。值得一提的是,对抗原始非典(严重急性呼吸系统综合症)的 T 细胞是在 17 年后才发现的。

试管

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如果已有抗体能免疫吗?会不会二次感染?

无法保证。

抗体只是有效免疫反应的衡量指标之一。虽然几乎每个患者身上都能发现一些抗体,但有多少和强弱之别。

中和抗体是粘附在冠状病毒上并能够阻止其感染其他细胞的抗体,如果康复患者的中和抗体水平低,则能够提供的免疫保护就弱。

有可能再次感染,即使没有症状,他们的鼻子和嘴巴也会携带高水平的病毒,这些病毒可能会传染给其他人。

如果新冠病毒与1918年流感病毒的情况相似,那么第二次感染会比第一次更温和。如果参考其他导致类似症状的病毒感染,比如普通感冒,免疫力记忆短暂,一年内可以多次感染。

已经有新冠康复后再次感染的病例,但经检测两次感染的病毒毒株不一样。另有一种观点认为,病毒在第二次被激活前可能在身体内处于潜伏状态。

口罩女子

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接种疫苗获得的免疫力呢?

专家建议,即使曾经感染并痊愈,从而有了自身抗体的人,也应该接种疫苗,因为可能会增强自然免疫力。

新冠病毒变异株也是一个重要原因 —— 疫苗可以针对变异毒株提供相当程度的免疫保护,而曾经感染产生的抗体对不同变异株的免疫力并不清楚。

除了抗体,免疫保护还有另外两个核心组成部分:杀病毒的 T 淋巴细胞和免疫记忆;只有免疫记忆才能启动自身免疫系统自动识别并迅速产生 T 淋巴细胞,以及生产抗体的B细胞。

研究显示,接种疫苗后,T 细胞和免疫记忆这两方面没有衰退减弱现象。

接种加强剂可以增强免疫保护,减少突破性感染风险。

Coronavirus

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图像加注文字,新冠疫苗的效力大约在接种半年后会逐渐减弱,但保护程度仍旧很高

什么是突破性感染?

全剂量接种疫苗后的感染称为突破性感染。

接种疫苗的最主要目的是有效预防感染、重症和死亡,但任何疫苗都不可能提供100%免疫保护。

除了疫苗效力随时间推移而减弱,病毒变异体导致的免疫逃逸和免疫保护减弱也是一个主要原因,包括目前主导全球疫情的两大变异毒株 —— 奥密克戎(Omicron)和德尔塔(Delta)。

数据显示新冠疫苗提供的免疫保护在完成接种4-6个月后明显减弱,突破性感染和抗体衰减案例增多,也有更多数据表明疫苗加强剂对提高免疫保护的作用非常明显。

关于突破性感染,目前科学家可以确定两点:1)与未接种疫苗并感染新冠病毒的人相比,全剂量接种后出现突破性感染的人患重症的可能性更小,住院或死亡的可能性小得多;2)出现疫苗突破性感染的人可能具有传染性。

美国疾病控制与预防中心(CDC)数据显示,接种疫苗者感染新冠的可能性比不接种者低 8 倍,重症住院或死亡的可能性低 25 倍。

英国已有数据显示,全剂量接种疫苗者每 500人里出现 1 例突破性感染病例。

需要注意的是,目前的统计数据相当大一部分来自最早接种疫苗的群体,而这个群体在许多国家都是老年人和有基础疾病的人,他们的自身免疫力相对较低,疫苗在他们体内激发的免疫机制较弱,疫苗效力最早开始减弱,另外还要考虑变异毒株的威胁。

这些因素都可能推高这个群体的突破性感染病例数据。

病毒

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图像加注文字,当前疫苗主要针对覆盖新冠病毒外表的刺突蛋白。

哪些因素导致突破性感染增多?

英国东安格利亚大学(东英吉利大学)医学院学者发表研究结果指出,影响疫苗效力强弱,或者说可能推高突破性感染风险的因素主要有四个:疫苗种类、完成接种的时间、变异毒株和自身免疫系统。

疫苗种类 —— 决定相对风险下降率(RRR,相对风险差)不同;RRR用来衡量未接种疫苗的感染风险和接种疫苗后的感染风险。英国临床数据显示几种主要疫苗降低感染风险的程度是辉瑞95%,莫德纳94%、阿斯利康70%、强生66%。另有数据显示阿斯利康两剂接种间隔时间如果延长,感染风险下降率会提高到81%。

变异毒株 —— 这是一个重要变量。研发疫苗时采用病毒的原始版本,变异毒株是否会、可能在多大程度尚削弱疫苗效力,不同变异株针对不同疫苗的免疫逃逸程度各不相同。

世卫组织世卫组织专家莱恩2021年12月上旬表示,现有疫苗对 Omicron 仍有预防重症的免疫效力,虽然这个最新变异株对辉瑞疫苗有部分免疫逃逸。他说,没有迹象表明 Omicron 会比其他变体更擅长免疫逃逸。世界卫生组织数据显示,最新主导变异毒株奥密克戎针对几中主要疫苗有免疫逃逸

英格兰公共医疗保健机构初步数据显示,Alpha变异毒株使辉瑞疫苗减少感染风险的程度从95%降到93%,Delta变异株使之降到88%。COVID Symptom Study 的数据于此相似:完成两剂辉瑞疫苗接种后2-4周内,感染Delta变异株出现病症的几率减少87%,4-5个月之后降到77%。

自身免疫系统 —— 决定感染风险程度的关键因素之一。自身免疫力强弱与年龄和基础健康状况直接相关,也跟接种疫苗后激发自身免疫机制的程度、疫苗效力递减速度直接相关。

《自然》 杂志刊登的美国一项对突破性感染患者的研究显示,接种疫苗可能最多能将“长新冠”风险降低一半,或者根本没有作用。这方面的数据有助于解释为什么在急性感染权益后很长时间内新冠症状会持续良久,挥之不去。

图示
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