[基礎醫學] 疫苗正是增強免疫力 - 疫苗的作用機制

(資訊主要來自世界衛生組織介紹疫苗作用之文件[1])

摘要

傳染病由病原體感染造成，病原體包括細菌和病毒等。疫苗(vaccines)為滅活(inactivated)或減毒(attenuated)的病原體、其毒素或表面蛋白，其有效成份為病原體或其毒素表面的一些分子，又稱為「抗原」(antigens)。疫苗能有效令人體產生免疫力，是預防傳染病的安全方法。抗原進入適合的人的身體後，免疫系統會「辨認」它及對之產生「記憶」，此後如真有該病原體進入身體，免疫系統就能迅速地對它反應和將之消滅，避免其對身體造成進一步傷害。疫苗非人工合成，一般效力十分持久且副作用低。


人類免疫系統的運作

所有傳染病，如普通和流行性感冒、霍亂和瘧疾，都是由病原體(pathogens)感染人體造成的。這些病原體包括細菌(bacteria)、病毒(viruses)、原蟲(protozoa)、真菌(fungi)和朊病毒(prions)。不同的傳染病由不同的病原體造成，如霍亂由霍亂弧菌造成，瘧疾由瘧疾原蟲造成。[2] 所以，現代醫學根治傳染病的方法，就是消滅病人體內之病原體；這包括讓病人使用抗生素、抗病毒藥，或是讓人注射或服用疫苗預防傳染病。抗生素和疫苗作用上最大的分別是，抗生素會直接攻擊病原體，而疫苗是利用人本身的免疫系統來防禦病原體。

人體的免疫系統利用細胞表面的分子，分辨細胞是否屬於身體；對於非身體的細胞，免疫系統會將之「排斥」(這也是血型的原理)。病原體的表面分子，會引起免疫系統的反應(immune response)，這些分子被稱為「抗原」(antigens)(圖一)，不同的病原體有不同種類的抗原。

圖一、抗原和抗體的結合[10]

人體的「淋巴細胞」(lymphocytes)是免疫系統的一部份，它們是血液中的一類白血球；它們會識別抗原，其方法是透過抗原和淋巴細胞上的受體分子的結合。分子結合後，淋巴細胞會分裂、變化和進行兩個過程：一是消滅病原體；二是變成「記憶細胞」，防範將來同一種病原體。這些淋巴細胞消滅病原體的方法有二，一是直接分泌毒素破壞病原體，二是製造一種可和抗原結合的分子，稱為「抗體」(antibodies)。(圖一)因分子的特殊結構，一種抗體只能和某種抗原結合，以免錯誤攻擊身體細胞，所以免疫反應有其特殊性(specificity)。[3]


疫苗是甚麼?

雖然免疫系統可防範病原體，但如果本身沒有相對的「記憶細胞」，免疫反應會比較慢，規模也比較小，以至痊癒前身體已受了病原體很大的傷害(表現於各種症狀和後遺症)，甚或不能痊癒以至病人死亡。相反，如果身體本身已經有相對的記憶細胞，在遇上該種病原體時，免疫系統就會迅速和大規模地反應，製造更大量的，相對的抗體和淋巴細胞，迅速地消滅病原體，而這基本上不會造成甚麼症狀。首次遇上抗原引起的免疫反應，叫做「首次反應」(primary response)，再次遇上同一抗原引起的免疫反應，叫做「二次反應」(secondary response)。(圖二)

圖二、首次和二次免疫反應[11]

醫藥專家為一種病原體製作疫苗(vaccines)，目的其實是取得病原體或其毒素表面的「抗原」。疫苗為滅活(inactivated)或減毒(attenuated)的病原體、其毒素或表面蛋白，由於不能如病原體自我複製，疫苗對人的傷害已大大減低。疫苗經注射或服食進入身體後，會引起首次反應，讓免疫系統產生對該病原體的記憶(細胞)，當中可能有輕微的症狀如發熱；此後再有同類病原體進入身體，免疫系統的二次反應就會迅速消滅病原體。疫苗造成的免疫力，可維持數年至終身。[4]

如上述，因免疫反應有特殊性，所以需為每種病原體製作疫苗，如麻疹病毒有麻疹病毒的疫苗，乙型肝炎病毒也有其疫苗。疫苗製作方法，通常是透過把病原體打進培養用的細胞，如雞蛋或分離的人類細胞，之後病原體會從培養的細胞分離出來。工作人員會對複製出來的病原體進行破壞(滅活或減毒)，但保留抗原的完整。最後按需要加入穩定劑和防腐劑，製成疫苗。[5]


疫苗對人類之貢獻

疫苗利用和強化人體自然的防禦機制，對人造成長久的保護，已經多年科學之驗證為有效。因此，歷史上許多原本沒有有效治療方法的可怕傳染病，都因為疫苗的普及而絕跡，如天花(smallpox)、小兒麻痺症(polio)和痲疹(measles) (圖三)。[6]

圖三、因疫苗消失之疾病

數據顯示在美國的痲疹案例數目，因其疫苗之引入而銳減(圖四)。[7]

圖四、痲疹因疫苗消失

你要接種疫苗嗎?

如上述，現代醫學對付病原體之法，不外乎抗生素、抗病毒藥或是疫苗。然而，因為要造成首次反應，許多疫苗只有在病發之前注射才有用。有些傳染病現時只有疫苗，而沒有有效的抗生素和抗病毒藥，如天花在患上七日後就沒有有效的療法，其死亡率可達三成；即使有有效之療法，其後遺症可以很嚴重且影響終身，如小兒麻痺症可造成終生殘疾。

接種疫苗所產生的大部分副作用都是輕微且短暫的，也不一定發生。常見的，包括注射部位疼痛、腫脹和發紅，低燒、發抖、疲勞、頭痛、肌肉和關節疼痛。一種嚴重的疫苗副作用是過敏反應，可危及生命；然而，它也非常罕見，發生率在百萬分之一以內 ，而且許多是可以治療的。[8]

所以，閣下或家中之兒童接種疫苗與否，應考慮接種和不接種疫苗兩者的風險，不應只看疫苗的可能副作用。對於嚴重疾病，如不接種疫苗該人士將面對很大風險；所以除非身體狀況不合，如對疫苗有嚴重過敏反應，都該接種疫苗。所以香港政府衞生署轄下各母嬰健康院，都為初生至五歲兒童接種疫苗，衞生署也會派員到小學為學童在不同階段接種疫苗，以預防結核病、小兒麻痺症、乙型肝炎、白喉、百日咳、破傷風、肺炎球菌感染、水痘、麻疹、流行性腮腺炎及德國麻疹共十一種傳染病。[9] 在決定接種疫苗前，請咨詢醫護人員意見。


主要參考

[1] Siegrist, C. A. (2008). Vaccine immunology. Vaccines, 5, 1725. http://www.who.int/immunization/documents/Elsevier_Vaccine_immunology.pdf

Vaccine. (2018, February 5). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 05:13, February 23, 2018, from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vaccine&oldid=824096578

How Vaccines Work
https://www.historyofvaccines.org/content/how-vaccines-work


其他參考

[2] 衞生署 衞生防護中心 - 傳染病. https://www.chp.gov.hk/tc/healthtopics/24/index.html

[3] Lymphocyte. https://en.wikipedia.org/wiki/Lymphocyte

[4] Efficacy and effectiveness. http://www.immune.org.nz/vaccines/efficiency-effectiveness

[5] Vaccine. https://en.wikipedia.org/wiki/Vaccine#Production

[6] Vaccine Infographic. https://www.behance.net/gallery/2878481/Vaccine-Infographic

[7] CDC/MMWR Summary of Notifiable Diseases, United States, 1993; CDC/MMWR Summary of Notifiable Diseases, United States, 2008.

[8] Vaccine side effects - NHS.UK. https://www.nhs.uk/conditions/vaccinations/reporting-side-effects/

[9] 衞生防護中心 - 疫苗接種計劃一覽. https://www.chp.gov.hk/tc/features/18870.html

[10] Antibody action | Becky Boone | Flickr. https://www.flickr.com/photos/97216967@N04/9703845595

[11] Biology, Animal Structure and Function, The Immune System, Adaptive Immune Response | OER Common. https://www.oercommons.org/courseware/module/15155/student/?task=4