免疫系统与疫苗
2022-5-19 来源:不详 浏览次数:次人类对抗病毒只有一条路可以走,就是疫苗。
目前为了对抗这一次的疫情,很多国家都研究出了各种各样的疫苗。但是这疫苗种类稍微有点不一样,大部分普通人是不了解它们之间的区别的。
免疫系统要理解疫苗的工作原理必要先了解免疫系统。
免疫系统是一套极为复杂与精密的系统,也是大部分生物都具备的一套防卫系列,能够抵抗外部的入侵,抵抗疾病的感染。
当然免疫系统也不是什么都管,像有些简单的化学毒素是由肝脏来处理的。只有复杂的、有难度的这种入侵才由人体免疫系统来处理,比如说生物入侵,或者来自于生物的毒,如蜂毒、蛇毒等。生物毒素属于高分子毒素,是非常复杂的。
人体免疫系统是覆盖全身的防卫网络,所以它的工作是很繁忙的,人体的免疫系统最核心、最主要的有两个部分:一是先天免疫系统;二是后天免疫系统。
先天免疫系统一套非常基础的免疫系统,包括一系列的细胞及相关机制,可以以非特异性的方式抵御外来感染。先天免疫系统的细胞会非特异地识别并作用于病原体。与获得性免疫系统不同,先天免疫系统不会提供持久的保护性免疫,而是作为一种迅速的抗感染作用存在于所有的动物和植物之中。
白细胞就属于这个系统。它能够把有毒的东西或者是病毒细菌全部吃掉,然后再体内分解掉,它不管敌人是谁,只要是外来的入侵者它就给它吃掉。也正因为如此,这套免疫系统最大的弱点就是白细胞的无脑吞食。白细胞判断敌人的方式非常简单,就是说看上去是敌人它就攻击,不是敌人就不攻击。所以经常会错过“披着羊皮的狼”,也有时候会经常攻击一些看上去不太友善的羊。
后天免疫系统就是后天性免疫,又叫做“获得免疫”,也叫特异性免疫。是人体在出生后逐渐建立起来的后天防御功能,特点是出生后才产生,只针对某一特定的病原体或异物起作用,所以也叫“特异性免疫”。
后天性免疫相较于白细胞的吞食更能够高度的识别病原体,根据不同的敌人,使用不同的策略进行消灭。
这个后天免疫系统里面有两个非常有名的细胞,一个叫做杀手T细胞。它属于T细胞的一种,细胞的表面带有CD8的标志,攻击力非常强,会辨识和消灭病原体。它与白细胞不同,白细胞是吞食,T细胞是消灭和杀死。
另外一个叫做B细胞。B细胞的童年主要在骨髓中度过,需要经历多次基因重组和选择过程以产生有功能的抗体分子。成熟的B细胞不仅需要表达有一定亲和力的抗体分子,还不能与自身抗原反应。可以简单理解为B细胞本身没有攻击力,它并不消灭病原体,它是根据病原体的一些特征来生成抗体,然后把抗体进入病原体身上,病原体就不能够作祟了,就对人体就无害了,相当于封印了病原体的毒性。
这两种细胞就是完全对于病毒的策略不一样。一个是消灭,另一个是封印。最神奇的是这两种细胞都有学习能力,当它们第一次遇到敌人的时候,它们就会分析病原体的弱点,找到了之后,把对方干掉或封印。而且这两种细胞都还有记忆力,就是它们遇到过一次的敌人,下次遇到的时候,就直接掏出相应的武器将对方消灭或封印。还有一个特点就是这两个细胞都是有组织的,而白细胞是单体作战。T细胞和B细胞都是有组织性的,有分工合作的。有的是负责去干掉病原体的,有的是负责记住病原体特征的。
T细胞里有负责消灭的细胞毒T细胞、负责制造探测病毒工具的辅助性T细胞、负责分辨“敌我”的调节/抑制T细胞,还有记忆T细胞。
B细胞当然也有很多种,分工也不同。其中最重要的就是负责记忆病原体特征的B细胞,以此来实现免疫。
但是有很多后天免疫系统处理不了的情况。具体表现在病毒特别强大,T细胞和B细胞无法消灭和封印。这个时候就只能靠先天免疫系统的白细胞。但是有一些病毒强大到先天免疫系统也无法应付,比如说艾滋病毒和癌细胞。免疫系统不仅干不掉,它们还会感染免疫系统,让有毒的细胞随着淋巴系统循环全身,属于人类的天敌。
刚出生的婴儿后天免疫系统比较弱,所以很容易生病。但是婴儿在母体接受了一部分母体的后天免疫系统的成分,还有就是通过母乳也接受了一部分。大部分人还是靠自己后天成长的过程中慢慢储存起来。
疫苗年,英国医生爱德华·詹纳制造了世界上第一支疫苗,也就是天花病毒疫苗。天花病毒也是人类唯一战胜过的一种病毒。那么,人们是否可以像战胜天花一样,战胜新冠病毒?
那就要先了解一下天花病毒。天花病毒有一个很明显的弱点,那就是除了人类外,天花病毒没有其他自然宿主。这个弱点是新冠病毒没有的。
没有自然宿主意味着病毒不会传染给动物,所以天花病毒只在人类中传染。当大部分人注射过天花疫苗后,形成集体免疫,病毒也就没有了生存的空间,所以天花病毒也就因此被消灭了。
而目前已知的新冠病毒,不仅传染人,还传染类人猿、蝙蝠、貂、猫狗等等(有一部分动物可以携带病毒,但不发病)。
也就是说,消灭新冠病毒的难点在于人类形成集体免疫的效果不大,要动物们也形成集体免疫才行。如此看来,成功消灭新冠病毒的可能性十分渺茫。所以,从理论上新冠病毒应该是无法完全消灭的。而且人类消灭天花病毒足足用了两百年的时间,经历了六代人才把它消灭掉。
从时间跨度来说,短时间内想看到新冠病毒被消灭几乎没有可能,尤其是在西方“躺平”的情势下,更加困难。所以,我国为了恢复正常生活,只有依靠疫苗(以此形成免疫,或将新冠病毒控制在轻症范围内,就好像得流感一样,以及研发特效药进行控制)。
疫苗内其实就是一种减弱了毒性或者去除了毒性的病毒。它没有毒性,和造成人们生病的病毒是长的是一样的。因为疫苗没有毒性,所以人不会发病。把疫苗打进人的身体后,人体的免疫系统(T细胞和B细胞)会对它进行识别、分析与记忆。
很多人打了疫苗之后就会出现胳膊疼、发烧、疲倦这些症状,这些症状其实并不是由病毒引发的,实质上是产生抗体的时候正常的反应。在这个过程中,人的免疫系统就产生抗体,当人感染真的病毒的时候,后天性免疫就会对病毒进行攻击或封印。
简单来说就是拿一些假病毒或已经死去的病毒给后天免疫系统进行练手,等人体适应了以后就可以消灭它。
疫苗的种类疫苗有很多种类,如减毒活疫苗、灭活疫苗、病毒载体疫苗、重组蛋白疫苗,以及新出现的mRNA疫苗。这些疫苗的原理是有很大区别的,同样有着各自的优缺点。但是,各类疫苗的根本思想是一样的。都是在身体里产生一些模仿病毒的东西,然后让身体产生抗体。
例如灭活疫苗就是把失去活性(死了)的病毒注入人体(死病毒不会复制,所以不会产生疾病)。但是,死去的病毒也会使后天免疫系统产生抗体,从而起到防止感染的作用。人们常见的灭活疫苗有流感疫苗、甲肝疫苗、乙肝疫苗、狂犬疫苗。
灭活疫苗的好处是病毒已经死掉,所以在常温下可以保存。还有,灭火疫苗的历史非常悠久,技术非常成熟,产生未知风险的可能性比较小。
但是,这种疫苗也有缺点。因为病毒已经失去活性,所以进入人体后,无法产生复制,导致病毒数量比较少。所以有一定机率的是在人体没有产生抗体前就被白细胞吞食掉。所以灭活疫苗通常要打两到三针。其中流感病毒因经常变异,所以导致抗体失效,所以要经常打新的流感疫苗。
相对于用已经死去的病毒注入人体的灭活疫苗,还有一种疫苗是用活着的病毒注入人体,但毒性经过处理后较弱,也就是减毒活疫苗。顾名思义,减毒活疫苗经过处理削弱毒性后,不会对人体产生太激烈的反应。减毒活疫苗的好处是因为病毒是活着的,进入人体后会产生复制,所以后天免疫系统有足够的时间来产生抗体。缺点也是因此,因为病毒是活着的,所以有概率会产生症状。所以像狂犬病疫苗是不会选择使用活疫苗的,因为狂犬病毒毒性太高,并且致死率%,一旦量控制不好的话会产生危险。常见的活疫苗有腮腺炎疫苗、水痘疫苗、麻疹疫苗。
综合来看,灭活疫苗就等于是用病毒的尸体给后天免疫系统练手,而减毒活疫苗就是选择实力较弱的敌人。
病毒载体疫苗就是选择一些对人体无害的病毒包裹厉害的病毒的抗原输入到人体内,以此让人体对抗原产生抗体。
而新兴的mRNA疫苗是最新的技术。要解释mRNA就要从从病毒开始说。病毒就是一个RNA加上一个壳组成的简单结构。病毒进入人体之后,通过壳子外面的“皇冠”进入到人体细胞里面。那么,人体细胞里有一个部门,是专门用来复制DNA或RNA的。所以它看到病毒这个RNA,会误认为这是细胞自己的一个遗传基因,就会产生复制,结果病毒就繁衍了。当病毒消耗光细胞的养分后,就会从细胞里钻出来,侵入下一个细胞,这样就破坏了人体。那么,mRNA就是病毒里面这个RNA的存信息的部分。mRNA疫苗就是对病毒进行处理过后,将病毒的冠状触手部分的遗传信息打到人体里,细胞里面专门复制RNA的部分就开始工作了,会大量产生冠状触手,然后人体的免疫系统会产生相应的抗体。当真的冠状病毒进入人体时,就会针对这些触手实施抗体进行封印,使病毒无法进入细胞。简单来说,就是提前告诉人体的免疫系统一段病毒的信息。
mRNA疫苗的优点一是没有毒性,相当于自造了个病毒的样子给免疫系统看,二是非常容易生产。
相比于灭活疫苗要大量使用已经死去的病毒,mRNA是一段信息,是一段核酸,可以使用生物打印机打印出来,可以实现快速生产,正适合现在大范围传播的新冠病毒。当然mRNA疫苗也存在缺点,最大的缺点就是它是最新技术,会产生怎样的副作用或长期副作用人们并不知道,这个是需要时间来验证的。但是这并不代表着危险。从理论上来说,mRNA疫苗和其他的疫苗没有太大的区别,只是制作的工艺更先进了,而且这种疫苗使用RNA信息的分子组成是完全公开在网上的,人们都可以查得到,相当于一种开源的疫苗。
mRNA疫苗是年SARS之后研制出来的,几乎专门针对SARS。当时研究出来这种最新的技术,并没有用在SARS上,因为疫苗需要长期的临床试验。没想到在不到20年后的现在,新冠病毒出现了,于是mRNA疫苗得到紧急通过。
为什么选择mRNA而不选择RNA呢?是因为mRNA相当于一种速溶的RNA,它是专门用来传递信息的,具有不稳定性,进入人体后时间不长就会自己溶解掉。如果选择RNA的话会有残留的可能性。
mRNA疫苗另一个缺点是保存难度更大,需要在零下70度以下进行保存,而且最多只能保存半年。但是这并不意味着不能在常温下保存。mRNA疫苗在常温下可以保存5天,在此期间注射进人体是没有什么问题的,关键是不能在常温下长期保存。
那么,RNA注射入人体是否会影响人的DNA,更或是产生基因突变?这在理论上是没有可能的。因为在分子生物学上有一个非常有名的法则,叫做“中心法则”。其大概的意思是DNA可以变成RNA,但是RNA想要影响DNA几乎没有可能性。目前人类已知的确切的唯一一个不符合中心法则的例子是“库鲁病”。它是蛋白质自己复制,这是唯一不符合中心法则的。但是,除此以外,在理论上RNA是不会影响DNA的。
整体来看,世界上并不存在%安全的疫苗,毕竟人活着也不是%安全的。而且疫苗已经经过了大范围的接种和实验,所以普通人也没必要过度紧张。只有通过疫苗筑起免疫之墙,才是对自己和身边人最好的防护。
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