Коллективный иммунитет и защита сообщества

Коллективный иммунитет, также называемый популяционным иммунитетом, представляет собой косвенную защиту, которую получают восприимчивые индивидуумы, когда достаточно высокая доля окружающего населения обладает иммунитетом к заразному патогену. Когда иммунитет широко распространен, цепи передачи прерываются, и даже люди, которые сами не защищены, с меньшей вероятностью подвергаются воздействию.

Definition

Коллективный иммунитет — это снижение риска заражения для восприимчивых членов популяции, которое происходит, когда достаточно большая часть этой популяции обладает иммунитетом, так что эффективная передача патогена подавляется.

Scope

Эта тема охватывает логику популяционной биологии коллективного иммунитета: взаимосвязь между числом репродукции и долей населения, которая должна быть иммунной, различие между прямой и косвенной защитой, а также допущения и ограничения расчетов пороговых значений. Это концептуальный и эпидемиологический справочник, а не руководство по установлению целевых показателей программы.

Core questions

• Как базовое число репродукции определяет долю популяции, которая должна быть иммунной для прекращения устойчивой передачи?
• Чем отличаются прямые и косвенные (коллективные) эффекты вакцинации?
• Почему реальные условия, такие как гетерогенное смешивание и ослабление иммунитета, усложняют фиксированный порог?

Key concepts

• Прямая и косвенная защита
• Базовое число репродукции (R0)
• Эффективное число репродукции
• Критическая доля вакцинации / порог коллективного иммунитета
• Однородное и гетерогенное смешивание
• Ослабление иммунитета и бустирование

Key theories

Критический порог вакцинации

При упрощающих допущениях однородного смешивания и пожизненного иммунитета устойчивая передача прекращается, как только доля иммунных превышает 1 минус обратную величину базового числа репродукции; поэтому патогены с более высокой трансмиссивностью требуют более высоких долей иммунных.

Mechanisms

Каждый инфицированный индивидуум передает инфекцию определенному числу других, что зависит от контагиозности патогена и от того, сколько контактов восприимчивы. По мере накопления иммунных индивидуумов в популяции доля восприимчивых контактов падает, и эффективное число репродукции снижается. Когда доля иммунных превышает критический порог, подразумеваемый базовым числом репродукции, каждый случай в среднем генерирует менее одного вторичного случая, и передача не может поддерживаться. Оценки пороговых значений предполагают однородное смешивание и стойкий иммунитет; кластеризация восприимчивых индивидуумов и ослабление иммунитета могут приводить к локализованным вспышкам, даже когда общий иммунитет кажется высоким.

Clinical relevance

Коллективный иммунитет объясняет, почему высокий охват сообщества может защитить тех, кто не может быть вакцинирован, например, некоторых людей с ослабленным иммунитетом, и почему снижение охвата в подгруппах может предшествовать вспышкам. Он предлагается как концепция на уровне популяции для помощи в интерпретации эпидемиологии иммунизации, а не как правило для индивидуальных решений о вакцинации.

Epidemiology

Эмпирически косвенная защита наблюдалась для нескольких программ вакцинации, в то время как опыт с гриппом и SARS-CoV-2 показал, насколько переменная эффективность, ослабление иммунитета и эволюционирующая трансмиссивность затрудняют достижение и поддержание стойкого популяционного иммунитета.

Evidence & guidelines

Теоретическая и обзорная литература по числам репродукции и косвенной защите лежит в основе этой темы; сила доказательств косвенных эффектов варьируется в зависимости от патогена и лучше всего рассматривается по каждому заболеванию, а не как единая универсальная цифра.

History

Термин «коллективный иммунитет» возник в начале двадцатого века из наблюдений за тем, как эпидемии возникали и угасали в популяциях животных и людей, а затем концепция получила количественную форму благодаря математике эпидемических чисел репродукции. Эпидемии двадцать первого века, включая пандемию COVID-19, возобновили изучение того, насколько надежным может быть коллективный иммунитет в реальных условиях.

Debates

Может ли массовая вакцинация надежно создать коллективный иммунитет к высокотрансмиссивным респираторным вирусам?

Для патогенов с высокими числами репродукции несовершенная эффективность вакцины против передачи, ослабление иммунитета и антигенные изменения могут подтолкнуть требуемую долю иммунных за пределы достижимого, делая стабильную конечную точку коллективного иммунитета неопределенной.

Key figures

• Paul Fine
• Roy M. Anderson
• Michael Osterholm

Seminal works

• fine-2011
• anderson-2020

Frequently asked questions

Требует ли более высокое число репродукции более высокого охвата для коллективного иммунитета?

Да. Чем более трансмиссивен патоген, тем большая доля иммунных необходима для прерывания устойчивой передачи, поэтому высококонтагиозные заболевания, такие как корь, требуют очень высокого охвата.

Почему вспышки все еще могут происходить, когда средний охват кажется высоким?

Расчеты коллективного иммунитета предполагают, что люди смешиваются равномерно. Когда невакцинированные индивидуумы группируются вместе или когда иммунитет ослабевает, локальные очаги восприимчивости могут поддерживать вспышки, несмотря на высокий общий средний показатель.