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新型冠狀病毒全球流行造成的病例和死亡人數不斷上升,有一個趨勢卻始終不變:新冠病毒對老人來說更為致命。美國疾控中心在三月中旬發布的一份報告指出,美國的冠狀病毒死亡者10個裡有8個,是65歲或以上的成人。
當然,年長者或許本來就患有基礎疾病,呼吸系統也較為脆弱——這兩樣恰好也是新冠病毒感染導致重病的關鍵因素。但科學家認為,老年人患病風險更高可能還有一個原因,那就是人的免疫系統會隨著年齡的增長而衰退。
醫學界向來知道,老人的免疫系統比較難以對抗感染。人體對傳染病的抵抗力會隨著衰老而下降,這一點在對疫苗的研究中表現得最明顯。美國疾控中心指出,在2018到2019年間,季節性流感疫苗在小於17歲的少年兒童身上的有效率是61%。而對於50歲或以上的成人來說,同一種疫苗的有效率就只有24%了。
美國疾控中心的數據顯示了流感疫苗在不同年齡組中的效果差異。| Knowable magazine
眼下科學家們已經急匆匆地開始了針對新冠病毒的疫苗試驗。但是賓夕法尼亞大學的免疫學家麥可·坎克羅(Michael Cancro)卻擔心,就算成功開發出了一種有效的新冠疫苗,也未必能對老人產生同樣的效力——目前針對其他疾病的疫苗正是如此。
在最近的一期《免疫學年鑑》(Annual Review of Immunology)雜誌上,坎克羅撰文分析了免疫系統的年齡變化。他倒不認為新冠疫苗會比其他疫苗更糟,只是也不認為它會比其他疫苗更好。
科學家們正在努力研究年齡造成的免疫系統變化,以便保護老年人不受當下和未來的傳染病傷害。據聯合國統計,到2030年,60歲以上的老人數量將會超過10歲以下的兒童。
除了目前的新冠威脅之外,流感也對這個年齡群體構成了嚴重風險。每一年流感毒株來襲時,流感疫苗對人的保護力度都有所不同。疫苗的有效率(vaccine effectiveness)指的是,一個人在接種疫苗之後感染病毒的機率和他保持健康的機率之比,這個比值會隨年齡發生顯著變化。美國疾控中心表示,在2018至2019的流感季中,流感致死者裡,超過65歲的佔了四分之三。
疫苗是怎麼起作用的?
疫苗刺激免疫系統的方式和真正的感染相差無幾,區別只是少了那些嚴重的致命症狀造成的風險——這種相似是因為疫苗中也包含了病原體的一部分,能夠為免疫系統所識別。
一個最好的例子是季節性流感疫苗,它就是用流感病毒的片段製成的。還有些疫苗(比如天花疫苗)使用的,則是完整的病毒或細菌經過滅活或削弱的版本。
「所有疫苗的原理都差不多:先把病原體切片,然後看它起不起作用。」坎克羅說道。
一支成功的疫苗會激活兩類免疫細胞:B細胞和T細胞。B細胞能夠殺滅病原體,也可以標記病原體,方法是在病原體的表面覆蓋一層名為「抗體」的Y形分子。T細胞則可以殺死受感染的細胞,並指導包括B細胞在內的其他免疫系統的應答。
警示T細胞潛在威脅的,則是免疫系統的另一個組成部分——抗原呈遞細胞(antigen-presenting cell)。抗原呈遞細胞會將病原體整團吞下,切成碎片,然後將這些碎片展示到自己的表面。之後附近的T細胞就會做出反應,它們迅速分裂,增殖近1000倍。這時醫生只要檢查一下你頸部腫起的淋巴結,就能知道你體內的變化了。
被激活的B細胞和T細胞,大多會在遭遇微生物或疫苗之後死亡。但也有一些會轉變成「記憶細胞」,它們可以存活幾年甚至幾十年之久,在將來防禦同樣的感染。記憶反應是疫苗接種成功的標誌,它對於兒童這種沒怎麼接觸過病原體的群體來說尤其寶貴。
感染時會引發一系列免疫應答,而疫苗能夠安全地引起同樣的應答,並在這個過程中儲備一批記憶細胞,使身體再遭遇相同的病原體時迅速做出反應。疫苗發揮作用的主要步驟如圖。| Knowable magazine
免疫應答如何隨年齡變化?
在遇到之前沒有接觸過的病原體時,老年人比較難產生免疫應答。一個例子是黃熱病,一種撒哈拉以南非洲和拉丁美洲特有的病毒。研究顯示,從未接觸過這種病毒的來自其他地區的老人在接種黃熱病毒疫苗之後,要過較長的時間才能產生抗體,並且這些抗體在阻止病毒方面往往效果欠佳。
史丹福大學的免疫學家約爾格·格羅茲尼(Jörg Goronzy)表示,新冠病毒疫苗也屬於這種「需要預防新疾病」的情況。
為什麼年齡大了,免疫應答會下降?有幾種可能的原因。
一個是老人的B細胞產生的抗體沒法最好地結合病原體。當一個B細胞激活並開始分裂時,它每分裂一次都會略微突變,並調整其產生抗體的基因。最後就會產生一群細胞:它們擁有同樣的抗體,但各自的抗體版本還略有不同,有點像是從同一個音樂主題演變出的變奏曲。
有些版本的抗體能更好地結合病原體。那些生產出最優抗體版本的B細胞,會從相鄰的T細胞處收到信號並繼續分裂。其他B細胞則會死亡。人體內的有些基因負責生產抗體,另一些基因負責調節這些基因的突變。隨著年齡增長,負責調解突變的基因會變得不再活躍,這或許導致了有些老年人的抗體反應不夠強。
另外,老年人雖然能保留免疫細胞記憶,但如果病原體在上一次遭遇之後有了一些變化,那麼我們就比較難對這個病原體的新版本做出反應。科學家們早就知道,當免疫系統遭遇一個病原體的新株時,它的反應不會像遭遇舊株時那樣強烈。這是因為上次遭遇時產生的記憶細胞會搶先行動,蓋過對新株更有針對性的反應。「我們還不知道究竟為什麼會這樣,但事實就是如此。」坎克羅說。
免疫學家把這個現象稱為「抗原原罪」(original antigenic sin)。抗原原罪使人難以對迅速變異的病原體(比如流感)產生有效的抗體反應。例如H1N1流感毒株,它在1917至1918年的西班牙流感裡現身之後就一直在我們身邊,至今每年都要產生大約14個新的突變。
最後,老年人體內的T細胞數量也較少,因此更難對新的感染或疫苗作出反應。格羅茲尼研究了衰老對T細胞的影響,他表示,這個變化就像一座城市漸漸喪失了熟練的工人。
老年人的T細胞數量少,表現也與年輕的T細胞不同。研究顯示,老年人的T細胞不太容易協助B細胞,也不容易變成長壽的記憶細胞。年老時產生的T細胞更容易在短暫的爆發式活動之後死亡――這雖然是任何免疫應答的必要流程,但無法產生長效的防護。
幾種特定變化會使老人的免疫系統在受到感染或接種疫苗時產生較弱的防護。免疫細胞會隨著年齡的增長變得不再靈活多樣,使人體對新型疾病或保護性疫苗的反應下降。| Knowable magazine
如何為老年人改進疫苗?
有一種名為「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-帶狀皰疹病毒(vzv)。Shingrix在2017年獲得美國食藥監局批准,美國疾控中心推薦50歲以上的成人都接種它。
研究顯示,Shingrix在70至79歲的人群中預防帶狀皰疹的功效約達到90%,對80歲以上的人群也同樣有效。這種疫苗的一個優點是能夠加強免疫記憶。之前有一種較老的帶狀皰疹疫苗Zostavax功效約為50%,相比之下,接種了Shingrix的老年人出現了更強的記憶T細胞反應。和Zostavax不同的是,Shingrix包含了能夠刺激抗原呈遞細胞的分子,其刺激通路和遇到病原體時這些細胞的激活通路是一致的。
「模擬病原體的外觀,創造驅動免疫細胞的分子……我們在研製疫苗上變得比以前更有想像力了。」坎克羅說。
研究者還找出受到年齡影響的免疫通路,並試圖逆轉其中的一些變化。在2018年的一項研究中,264名65歲及以上的成人試驗了幾種藥物,這些藥物能夠抑制一條隨著年齡變得更加活躍的生化通路。結果顯示,比起那些只注射流感疫苗的人,那些先接受藥物預治療的人產生了更強的流感疫苗抗體反應――這說明根據老年人生理特徵設計出來的疫苗確實能讓老年人受益。
如何才能最好地保護老年人?
選項之一是接種專為老年人開發的疫苗。以流感疫苗為例,美國有兩種疫苗是專供65歲以上者的。
其中一種叫Fluzone High-Dose,包含的劑量是標準流感疫苗的四倍。2014年的一項研究指出,接種普通流感疫苗的老年人中有1.9%仍患上了流感,而接種Fluzone的老年人中患流感的只有1.4%。另一種Flaud是標準劑量的疫苗,但其中包含了一種額外成分,能增強抗體和T細胞反應——這種增強策略與Shingrix疫苗類似,雖然具體成分有所不同。
實在不行的話,普通的疫苗也好過沒有疫苗。一種疫苗即使不是100%有效,也能縮短恢復時間、降低症狀的嚴重程度。美國疾控中心的一項研究表明,年屆50或以上的成年人,只要在2010至2011年間接種過流感疫苗,後來因為流感而住院的風險就會減少一半以上。另外,接種疫苗還能降低你傳染家人、朋友和同事的風險,而他們中或許有人免疫系統受到抑制,或是無法接種特定的疫苗。
「我今年70歲了,每年都接種流感疫苗。」坎克羅說。
作者:Jonathan Wosen
翻譯:紅豬
編輯:遊識猷
編譯來源:Knowable magazine
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原標題:《老年人和年輕人,需要的新冠疫苗可能不一樣?》
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