Структура популяции хозяина и коллективный иммунитет

Коллективный иммунитет описывает косвенную защиту, которая возникает, когда достаточная часть популяции обладает иммунитетом к вирусу, так что восприимчивые индивидуумы защищены, поскольку цепи передачи не могут поддерживаться. Необходимый уровень иммунитета и эффективность его защиты зависят от трансмиссивности вируса и структуры популяции хозяина, включая распределение контактов по возрастным группам и социальным группам.

Definition

Коллективный иммунитет — это снижение риска заражения среди восприимчивых членов популяции, которое возникает, когда достаточная доля популяции обладает иммунитетом, прерывая устойчивую передачу; порог коллективного иммунитета — это доля иммунных лиц, при которой эффективное репродуктивное число падает до единицы.

Scope

Эта тема охватывает концепцию и пороговое значение коллективного иммунитета, его связь с базовым репродуктивным числом, а также влияние структуры популяции хозяина, моделей контактов и гетерогенности на передачу инфекции и на иммунитет, необходимый для ее остановки. Она объясняет эти понятия как эпидемиологические концепции на уровне популяции и не затрагивает индивидуальные решения о вакцинации или конкретные программные рекомендации.

Core questions

• Что такое коллективный иммунитет и как он защищает восприимчивых индивидуумов?
• Как порог коллективного иммунитета связан с R₀?
• Как структура популяции хозяина влияет на передачу инфекции и необходимый иммунитет?
• Почему простые формулы порогов могут недооценивать сложность реальных популяций?
• В чем разница между популяционным иммунитетом и индивидуальной защитой?

Key concepts

• Коллективный иммунитет
• Порог коллективного иммунитета
• Критическая доля иммунных (1 - 1/R0)
• Косвенная защита
• Структура популяции хозяина и модели контактов
• Гетерогенность восприимчивости и передачи
• Возрастная структура и ассортативное смешивание

Mechanisms

Когда иммунный индивидуум не может быть инфицирован, цепи передачи, которые прошли бы через этого человека, прерываются, поэтому достаточно высокая доля иммунных лиц снижает эффективное репродуктивное число ниже единицы и защищает даже тех, кто остается восприимчивым. В простой однородной модели пороговая доля иммунных лиц составляет приблизительно единицу минус обратная величина R₀, поэтому более трансмиссивные вирусы требуют более высокого уровня иммунитета. Однако реальные популяции структурированы: контакты концентрируются внутри возрастных групп, домохозяйств и социальных сетей, а восприимчивость и инфекционность варьируются между индивидуумами. Эта гетерогенность означает, что пороги равномерного смешивания являются приближениями, что неравномерно распределенный иммунитет может оставлять очаги уязвимости, и что связь между популяционным иммунитетом и защитой является более тонкой, чем предполагает одно число.

Clinical relevance

Концепция коллективного иммунитета объясняет, почему популяционный иммунитет может защищать индивидуумов, которые сами не обладают иммунитетом, и служит обоснованием популяционной иммунизации как способа прерывания передачи вируса. Эта статья представляет коллективный иммунитет как эпидемиологическую концепцию; она не является руководством о том, следует ли и как вакцинировать какого-либо индивидуума, а также не является целью какой-либо конкретной программы.

Epidemiology

Классические и обзорные работы по коллективному иммунитету показывают, как пороги, выведенные из R₀, информировали интерпретацию иммунизации против таких вирусов, как корь, при этом подчеркивая, что реальная защита зависит от того, как иммунитет распределен по структурированной популяции. Гетерогенность в контактах и восприимчивости может смещать эффективный порог и является повторяющейся темой в критических обсуждениях этой концепции.

History

Термин «коллективный иммунитет» вошел в эпидемиологию в начале двадцатого века и получил количественное обоснование по мере развития концепции репродуктивного числа. Обзор Файна 1993 года проследил его историю, теорию и практику, а «краткое руководство» 2011 года вновь рассмотрело распространенные заблуждения, оба подчеркивая, что простой порог является идеализацией, которую усложняет реальная структура популяции.

Debates

Насколько значим единый порог коллективного иммунитета?

Формулы порогов предполагают однородное смешивание, но гетерогенность в моделях контактов, восприимчивости и продолжительности иммунитета означает, что эффективный порог может отличаться от простой оценки и может не соответствовать фиксированной, достижимой цели.

Key figures

• Paul Fine
• Roy Anderson
• Robert May

Seminal works

• fine-1993
• fine-2011

Frequently asked questions

Как порог коллективного иммунитета связан с R₀?

В простой модели с равномерным смешиванием пороговая доля иммунных лиц составляет приблизительно 1 - 1/R₀, поэтому более трансмиссивный вирус (более высокое R₀) требует большей доли иммунных лиц для прерывания устойчивой передачи.

Гарантирует ли коллективный иммунитет защиту восприимчивых индивидуумов?

Он обеспечивает косвенную защиту, делая устойчивую передачу маловероятной, но защита является эффектом на уровне популяции, который зависит от того, как распределен иммунитет; неравномерный иммунитет может оставлять уязвимые подгруппы даже при высоком общем охвате.