Cấu trúc quần thể vật chủ và miễn dịch cộng đồng

Miễn dịch cộng đồng mô tả sự bảo vệ gián tiếp phát sinh khi một phần đủ lớn của quần thể miễn dịch với một loại virus, nhờ đó các cá thể nhạy cảm được bảo vệ vì các chuỗi lây truyền không thể duy trì. Mức độ miễn dịch cần thiết và hiệu quả bảo vệ của nó phụ thuộc vào khả năng lây truyền của virus và cấu trúc quần thể vật chủ, bao gồm cách thức tiếp xúc được phân bố theo độ tuổi và các nhóm.

Definition

Miễn dịch cộng đồng là sự giảm nguy cơ nhiễm trùng ở các thành viên nhạy cảm trong một quần thể, xảy ra khi một tỷ lệ đủ lớn của quần thể miễn dịch, làm gián đoạn sự lây truyền bền vững; ngưỡng miễn dịch cộng đồng là tỷ lệ miễn dịch mà tại đó số lượng sinh sản hiệu quả giảm xuống còn một.

Scope

Chủ đề này bao gồm khái niệm và ngưỡng miễn dịch cộng đồng, mối quan hệ của nó với số lượng sinh sản cơ bản, và ảnh hưởng của cấu trúc quần thể vật chủ, mô hình tiếp xúc và tính không đồng nhất đối với sự lây truyền và mức độ miễn dịch cần thiết để ngăn chặn nó. Nó giải thích những điều này như các khái niệm dịch tễ học cấp độ quần thể và không đề cập đến các quyết định tiêm chủng cá nhân hoặc các khuyến nghị chương trình cụ thể.

Core questions

• Miễn dịch cộng đồng là gì và nó bảo vệ các cá thể nhạy cảm như thế nào?
• Ngưỡng miễn dịch cộng đồng liên quan đến R₀ như thế nào?
• Cấu trúc quần thể vật chủ ảnh hưởng đến sự lây truyền và miễn dịch cần thiết như thế nào?
• Tại sao các công thức ngưỡng đơn giản có thể đánh giá thấp sự phức tạp của các quần thể thực tế?
• Sự khác biệt giữa miễn dịch quần thể và bảo vệ cá nhân là gì?

Key concepts

• Miễn dịch cộng đồng
• Ngưỡng miễn dịch cộng đồng
• Tỷ lệ miễn dịch tới hạn (1 - 1/R0)
• Bảo vệ gián tiếp
• Cấu trúc quần thể vật chủ và mô hình tiếp xúc
• Tính không đồng nhất trong tính nhạy cảm và sự lây truyền
• Cấu trúc tuổi và sự pha trộn có chọn lọc

Mechanisms

Khi một cá thể miễn dịch không thể bị nhiễm bệnh, các chuỗi lây truyền lẽ ra sẽ đi qua người đó bị phá vỡ, do đó một tỷ lệ miễn dịch đủ cao sẽ làm giảm số lượng sinh sản hiệu quả xuống dưới một và bảo vệ ngay cả những người vẫn còn nhạy cảm. Trong một mô hình đồng nhất đơn giản, tỷ lệ miễn dịch ngưỡng xấp xỉ một trừ nghịch đảo của R₀, do đó các virus có khả năng lây truyền cao hơn đòi hỏi miễn dịch cao hơn. Tuy nhiên, các quần thể thực tế có cấu trúc: các tiếp xúc tập trung trong các nhóm tuổi, hộ gia đình và mạng lưới xã hội, và tính nhạy cảm và khả năng lây nhiễm khác nhau giữa các cá thể. Sự không đồng nhất này có nghĩa là các ngưỡng trộn đều là các ước tính gần đúng, rằng miễn dịch phân bố không đều có thể để lại các vùng dễ bị tổn thương, và mối quan hệ giữa miễn dịch quần thể và sự bảo vệ phức tạp hơn so với một con số duy nhất gợi ý.

Clinical relevance

Khái niệm miễn dịch cộng đồng giải thích tại sao miễn dịch cấp độ quần thể có thể bảo vệ các cá thể không tự miễn dịch và cung cấp cơ sở lý luận đằng sau việc tiêm chủng quần thể như một cách để làm gián đoạn sự lây truyền virus. Mục này trình bày miễn dịch cộng đồng như một khái niệm dịch tễ học; nó không phải là hướng dẫn về việc liệu hoặc cách thức bất kỳ cá thể nào nên được tiêm chủng, cũng không phải là mục tiêu cho bất kỳ chương trình cụ thể nào.

Epidemiology

Các nghiên cứu kinh điển và tổng quan về miễn dịch cộng đồng cho thấy cách các ngưỡng bắt nguồn từ R₀ đã định hình cách giải thích về tiêm chủng chống lại các virus như sởi, đồng thời nhấn mạnh rằng sự bảo vệ trong thế giới thực phụ thuộc vào cách miễn dịch được phân bố trong một quần thể có cấu trúc. Sự không đồng nhất trong tiếp xúc và tính nhạy cảm có thể làm thay đổi ngưỡng hiệu quả và là một chủ đề lặp đi lặp lại trong các cuộc thảo luận quan trọng về khái niệm này.

History

Thuật ngữ miễn dịch cộng đồng đã đi vào dịch tễ học vào đầu thế kỷ XX và được định lượng khi khung số lượng sinh sản trưởng thành. Bài tổng quan năm 1993 của Fine đã theo dõi lịch sử, lý thuyết và thực hành của nó, và một 'hướng dẫn sơ bộ' năm 2011 đã xem xét lại những hiểu lầm phổ biến, cả hai đều nhấn mạnh rằng ngưỡng đơn giản là một sự lý tưởng hóa mà cấu trúc quần thể thực tế làm phức tạp.

Debates

Một ngưỡng miễn dịch cộng đồng duy nhất có ý nghĩa như thế nào?

Các công thức ngưỡng giả định sự pha trộn đồng nhất, nhưng sự không đồng nhất trong các mô hình tiếp xúc, tính nhạy cảm và độ bền của miễn dịch có nghĩa là ngưỡng hiệu quả có thể khác với ước tính đơn giản và có thể không tương ứng với một mục tiêu cố định, có thể đạt được.

Key figures

• Paul Fine
• Roy Anderson
• Robert May

Seminal works

• fine-1993
• fine-2011

Frequently asked questions

Ngưỡng miễn dịch cộng đồng liên quan đến R₀ như thế nào?

Trong một mô hình đơn giản với sự pha trộn đồng nhất, tỷ lệ miễn dịch ngưỡng xấp xỉ 1 - 1/R₀, do đó một virus có khả năng lây truyền cao hơn (R₀ cao hơn) đòi hỏi một tỷ lệ miễn dịch lớn hơn để làm gián đoạn sự lây truyền bền vững.

Miễn dịch cộng đồng có đảm bảo rằng các cá thể nhạy cảm được bảo vệ không?

Nó cung cấp sự bảo vệ gián tiếp bằng cách làm cho sự lây truyền bền vững khó xảy ra, nhưng sự bảo vệ là một hiệu ứng cấp độ quần thể phụ thuộc vào cách miễn dịch được phân bố; miễn dịch không đồng đều có thể để lại các nhóm nhỏ dễ bị tổn thương ngay cả khi tỷ lệ bao phủ tổng thể cao.