# 免疫记忆与疫苗接种

> CIE A-Level 生物学 · 9700
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u11-immune-memory-and-vaccination/

本小节解释适应性免疫系统如何在抗原暴露后形成长期记忆，该原理如何支撑疫苗接种，以及群体免疫对传染病防控的公共卫生影响。

**先修:** [克隆选择学说](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u11-clonal-selection/); [抗原与抗体](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u11-antigens-antibodies/); [免疫系统的结构](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u11-structure-immune-system/)

## 学习目标

- 区分由免疫记忆介导的初次免疫应答和二次免疫应答
- 解释疫苗接种如何诱导人工获得性主动免疫
- 比较医学中使用的不同类型疫苗
- 描述群体免疫及其在人群层面疾病防控中的作用

## 初次免疫应答 vs 二次免疫应答

当免疫系统遇到新的非己抗原时，会产生初次免疫应答。该应答存在延迟，因为正确B细胞和T细胞的克隆选择和扩增需要数天时间。在此过程中，部分活化的淋巴细胞会分化为长寿记忆细胞，而非短寿命的效应细胞。

**免疫记忆** — 感染或暴露后，长寿记忆B细胞和T细胞保留抗原特异性受体，允许机体对未来再次接触相同抗原产生快速应答

*例:* 水痘痊愈后，记忆细胞可存留数十年，防止再次感染

**例题:** 比较同一抗原引发的初次免疫应答和二次免疫应答在速度、抗体浓度和参与细胞类型方面的差异。

1. 1. 抗原暴露后的潜伏期：
2. 初次应答的潜伏期较长，为5-10天；而二次应答的潜伏期仅为1-2天，因为初次应答时，针对新抗原不存在现成的记忆细胞。
3. 2. 抗体浓度：
4. 初次应答产生的抗体峰浓度更低，且下降迅速。二次应答产生的峰浓度高得多，且存留时间也长得多。
5. 3. 参与的细胞类型：
6. 初次应答依赖经历克隆选择的初始B细胞和T细胞。二次应答由预先存在的记忆细胞驱动，它们可以立即活化。

## 疫苗如何诱导免疫

疫苗通过触发人工获得性主动免疫发挥作用。疫苗含有病原体来源的抗原，不会引发有症状的完整疾病，但仍会被免疫系统识别为异物。

这会触发正常的初次免疫应答，包括产生长寿记忆细胞。如果接种者之后接触活的致病病原体，免疫系统会快速产生二次应答，在病原体致病前将其清除。

**例题:** 解释为什么仅接种疫苗不能立即治疗已经感染狂犬病的患者，而抗体注射可以。

1. 1. 疫苗接种诱导主动免疫，这需要时间完成初次应答和记忆细胞形成。对于已经存在的活动性复制感染，这个过程太慢了。
2. 2. 预先形成的狂犬病抗体（被动免疫）可立即结合病毒并将其中和，在感染仍在发展时提供快速保护。
3. 3. 注射抗体后仍会接种疫苗，以诱导针对未来任何暴露的长期记忆。

## 疫苗的类型

疫苗根据所含抗原的形式分类，在安全性和免疫原性方面各有取舍：

| 疫苗类型 | 描述 | 实例 |
| --- | --- | --- |
| 减毒活疫苗 | 弱化的完整活病原体，可产生强的长期免疫力 | MMR、BCG |
| 灭活疫苗 | 灭活的完整病原体 | 灭活流感疫苗、索尔克脊髓灰质炎疫苗 |
| 亚单位疫苗 | 仅含特异性抗原片段，不含完整病原体 | 乙肝疫苗、mRNA新冠疫苗 |
| 类毒素疫苗 | 灭活的细菌毒素 | 破伤风、白喉 |

> **tip**
>
> 减毒活疫苗通常接种1-2剂即可提供终身免疫，但不能给免疫功能低下的人群接种，因为弱毒病原体可能复制到足以致病的量。

**例题:** 说出亚单位疫苗相较于减毒活疫苗的一个优点和一个缺点。

1. 亚单位疫苗的优点：
2. 它无法回复为毒力（致病）型，因此对免疫功能低下人群使用安全。
3. 亚单位疫苗的缺点：
4. 它触发的免疫应答更弱，因此需要定期接种加强针来维持足够的记忆和保护。

## 群体免疫与公共卫生

群体免疫（又称社区免疫）发生在人群中足够多的人对病原体具有免疫力，病原体无法在人群中轻易传播时。这可以间接保护无法接种疫苗的个体，例如新生儿、对疫苗过敏的人或免疫功能低下的人。

实现群体免疫所需的免疫个体比例阈值取决于病原体的基本再生数 ($R_0$)。传染性越强的病原体需要越高的群体免疫阈值，计算公式为：

$$\text{Herd immunity threshold} = 1 - \frac{1}{R_0}$$

**例题:** 麻疹的$R_0$ 为 12-18。计算麻疹的最低群体免疫阈值。

1. 从标准的群体免疫阈值公式开始：
2. $$\text{Threshold} = 1 - \frac{1}{R_0}$$
3. 使用最大 $R_0$ (18) 来计算所需的最低阈值：
4. $$1 - \frac{1}{18} = \frac{17}{18} = 0.944$$
5. 这意味着约95%的人群需要具有免疫力才能实现麻疹的群体免疫。

## 常见错误

- **错误做法:** 声称疫苗接种提供被动免疫，因为它是人工引入的
  - 原因: 被动免疫需要预先制备的抗体，而非抗原。疫苗接种会触发自身的免疫应答
  - 正确做法: 疫苗接种产生人工获得性主动免疫，因为它诱导身体产生自身的长寿记忆细胞
- **错误做法:** 混淆抗体类别：声称初次应答产生IgG，二次应答产生IgM
  - 原因: IgM是初次应答中最早产生的抗体，而IgG是二次应答中的主要抗体
  - 正确做法: 初次应答：主要为IgM，浓度更低，维持时间短。二次应答：主要为IgG，浓度更高，维持时间长
- **错误做法:** 混淆减毒活疫苗和灭活疫苗的定义
  - 原因: 许多考生错误地声称减毒活疫苗含有灭活病原体
  - 正确做法: 减毒活疫苗 = 弱化的完整活病原体；灭活疫苗 = 灭活的完整病原体
- **错误做法:** 声称只有B细胞能形成记忆细胞，T细胞不能
  - 原因: B淋巴细胞和T淋巴细胞活化后都能形成记忆细胞群
  - 正确做法: 二次应答中记忆B细胞产生抗体，而记忆T细胞可快速活化杀死被感染细胞
- **错误做法:** 认为群体免疫能保证所有未接种人群获得100%保护
  - 原因: 群体免疫仅降低暴露风险，不能完全消除风险
  - 正确做法: 群体免疫提供人群层面的保护，但未接种个体的感染风险仍远高于接种人群

## 速查表

| 概念 | 核心特征 |
| --- | --- |
| 初次应答 | 潜伏期长，抗体浓度低，主要为IgM，初始淋巴细胞 |
| 二次应答 | 潜伏期短，抗体浓度高，主要为IgG，记忆细胞 |
| 减毒活疫苗 | 弱化病原体，免疫效果强，不适合免疫功能低下人群 |
| 灭活疫苗 | 灭活病原体，更安全，免疫应答更弱 |
| 亚单位疫苗 | 仅含抗原片段，安全，需要加强针 |
| 主动免疫 | 自身免疫应答，产生记忆，长期保护 |
| 被动免疫 | 预先制备的抗体，不产生记忆，短期保护 |
| 群体免疫阈值 | $1 - 1/R_0$, higher $R_0$ = higher threshold |

## 下一步

理解免疫记忆和疫苗接种是学习免疫学更高级主题的基础，包括自身免疫病、免疫缺陷病和现代生物技术疾病防控方法。本小节还与传染病传播和防控的研究密切相关，这部分内容在CIE 9700的另一个单元中讲解。记忆细胞功能和抗原识别的知识也经常在关于新病原体变异，以及现有免疫力如何应对突变病原体的拓展问答题中进行考查。

- [单克隆抗体](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u11-monoclonal-antibodies/)
- [能量与呼吸作用（AS部分）](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u12-overview/)

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