Вакцинация: как это работает
Иван Коновалов, ПостНаука
Слово «вакцина» произошло от vacca («корова»): это связано с тем, что эру вакцинации открыла прививка от натуральной оспы, которая была создана на основе коровьей оспы. Люди поняли, что, переболев коровьей оспой, человек приобретает иммунитет против натуральной оспы — гораздо более страшного и тяжелого заболевания. Основываясь на этом знании, Эдвард Дженнер разработал свою вакцину. Эта первая вакцина была создана исключительно опытным путем, но сегодня люди сумели, сохранив общий принцип работы вакцин, перейти на гораздо более современные технологические платформы, очищая вакцины и обеспечивая более высокий уровень безопасности и изученности их состава и концентрации тех микроорганизмов, которые в них используются.
История вакцины: от коровьей оспы до новейших препаратов
Период с конца XVIII и до XX века во многом отличался невероятно быстрым развитием, в частности, микробиологии, которая подразделялась на вирусологию и бактериологию. Это позволило управлять вирусами и бактериями, создавая инактивированные вакцины. Развитие химии предопределило возможность создания бактериальных вакцин, часть из которых были живыми — например, к их числу относится ослабленная вакцина против туберкулеза. Бацилла туберкулеза Кальмета и Герена претерпела такое большое количество изменений, что, будучи прививаемой новорожденному ребенку, оставляет только локальный инфекционный процесс — у некоторых после этого до конца жизни на плече остается рубец. Это пример того, как мы инфицируем ребенка управляемой вакциной и тем самым спасаем его от тяжелых форм заболевания.
Развитие иммунологии — это, конечно же, величайшее достижение XX–XXI веков: за это время принципиально изменилось наше понимание многих механизмов как инфекционного процесса, так и формирования защиты против тех или иных инфекций. Это позволило создавать рациональные вакцины для достижения очень конкретных целей. Именно поэтому невозможно сравнивать прививку от натуральной оспы и прививку против коронавирусной инфекции нового типа, основанную на нереплицируемых аденовирусных векторах. Тем не менее слова «вакцинация» и «вакцина» остаются общеупотребимыми терминами, хотя первые вакцины и новейшие препараты радикальным образом различаются.
Изучение механизмов иммунного ответа позволило подразделить иммунопрофилактику на пассивную и активную. При пассивной иммунопрофилактике человеку вводят какие-либо компоненты, допустим, донорской крови, которые имеют защитные свойства, например донорский человеческий иммуноглобулин. Сейчас технологии позволяют создавать высокоочищенные моноклональные антитела, которые также используются в терапии некоторых заболеваний, не всегда инфекционных: иногда ими лечат ряд онкологических болезней. На сегодняшний день в лечении коронавирусной инфекции нового типа также применяются различные смеси моноклональных антител, которые позволяют, если они были введены в ранние сроки, очень благотворно повлиять на дальнейшее течение инфекции. Примером формирования пассивного иммунитета также является передача антител от матери своему новорожденному ребенку: в этом случае возникает определенная защита новорожденного от таких инфекций, как грипп или корь, примерно на первые 3–6 месяцев в зависимости от того, какое количество антител было у матери. Именно поэтому в ряде случаев беременной женщине проводится вакцинация, чтобы она передала защиту своему ребенку, который эти прививки пока еще получить не может.
Активный иммунитет — это выработка защиты в той или иной форме или естественным путем, в частности в результате инфекционного заболевания, или путем вакцинопрофилактики. По сути вакцинация — это тренировка иммунной системы введением тех или иных веществ, как правило антигенной структуры, для создания двух основных линий защиты. Во-первых, активный иммунитет включает в себя циркуляцию антител, которые должны защищать от инфекции. После перенесенного инфекционного заболевания далеко не все типы антител являются защитными (например, у человека с ВИЧ-инфекцией антител очень много, но от самого заболевания они его, к сожалению, не защищают): вакцинация ставит перед собой цель создать очень напряженный и очень изолированный тип иммунного ответа. Во-вторых, вакцинация тренирует наши клетки иммунологической памяти. Белые клетки, в частности лейкоциты и лимфоциты, не только занимаются уничтожением зараженных клеток и различных патогенов, но и тренируются, передавая сигналы уже другим Β-клеткам, которые, в свою очередь, производят антитела.
История вакцинации
Еще до создания первой вакцины существовала вариоляция, которая была описана в Древнем Китае. Что это такое? У человека, который болел натуральной оспой, брали содержимое оспенных пустул и в определенной концентрации вводили его здоровому человеку, который еще оспой не болел, пытаясь таким образом контролировать количество попадающей в организм инфекции. К сожалению, этот метод приводил к достаточно большому числу летальных исходов, но даже королевские особы нередко прививали и себя, и своих детей.
Тот революционный опыт, который был зафиксирован Эдвардом Дженнером при создании вакцины от оспы, конечно, наблюдался и до этого, но не был систематизирован и описан. Именно это отличает создание вакцины от молвы о том, что у доярок, которые часто контактируют с коровами, больными коровьей оспой, руки нередко покрываются шрамами от пустул, но при этом они очень редко болеют натуральной оспой. В дальнейшем вакцина очень быстро нашла применение по всему просвещенному миру, в первую очередь в Европе. Инфекция не выбирает людей: бедны они или богаты — она может убить любого, и поэтому, когда появился гораздо более безопасный метод прививки, чем вариоляция, этот метод профилактики стал распространяться очень быстро.
Российская империя, имея тесные связи с Европой, быстро внедрила оспопрививание, но оно носило индивидуальный характер, поскольку, как и с другими видами медицинского обеспечения, позволить ее себе могли далеко не все люди. Социальное расслоение с точки зрения доступности той или иной медицинской помощи в то время было гораздо больше, чем сегодня. Но люди видели, что огромное количество людей просто не выживают после инфекции, и ряд социально-ориентированных стран, например молодой Советский Союз, могли позволить себе устанавливать декреты об обязательном оспопрививании и вести учет тех людей, которые получили или не получили прививку. Частичная вакцинация оказывает очень малый эффект на популяционные инфекционные процессы: если инфекция продолжает развиваться, то прививки у отдельных людей не позволяют добиться популяционного иммунитета. Если инфекция достаточно заразна, то даже при наличии вакцины люди продолжат болеть.
Иммунопрофилактика и животный мир
Очень большие прорывы в иммунологии и иммунопрофилактике были связаны с необходимостью спасения поголовья скота. Еще буквально 150–200 лет назад среднестатистическая человеческая жизнь стоила гораздо меньше, чем жизнь лошади или дойной коровы. Так как ряд заболеваний присущ именно животным, организация массовой иммунопрофилактики среди животных проводилась гораздо более агрессивно.
Создание вакцин для животных в какой-то степени ограничивало и распространение инфекций среди людей — скажем, лептоспироза или чумы, индивидуальные вспышки которой отмечаются в некоторых регионах, граничащих с территорией Российской Федерации, где инфицирование происходит при употреблении в пищу термически необработанного мяса или при обвалке туши животных, например через микроранения на коже рук охотников. Таким образом, если мы будем контролировать инфекционный процесс среди поголовья животных, мы фактически остановим его распространение и среди человеческой популяции. Это удобно, поскольку некоторые вакцины у животных могут работать лучше, чем соответствующие аналоги у человека.
Некоторые организмы животных используются для создания препаратов, формирующих пассивный иммунитет, например гипериммунных сывороток. Примером может послужить вакцинация лошадей, из крови которых создается противостолбнячная сыворотка. С другой стороны, человека тоже можно использовать в качестве лаборатории по производству антител: донорские человеческие иммуноглобулины используются, например, для экстренной профилактики кори у непривитых. К такому методу прибегают, если мы не можем прививать человека живой вакциной вследствие тяжелого иммунодефицитного состояния, если необходимо защитить от кори беременную женщину или если мы говорим о ребенке в первые месяцы его жизни, когда вакцинация живыми вакцинами против кори также не проводится.
Вакцинация и продолжительность жизни
Вакцинация и доступ к чистой воде — это два основных фактора, которые повлияли на продолжительность жизни человека. Вакцины против коклюша и кори ознаменовали принципиальное избавление от смертности от этих инфекций. Еще около 100–150 лет назад, особенно в многодетных семьях, вспышка коклюша могла унести жизни от 15 до 35% зараженных, тогда как сейчас случаи смерти от этих инфекций в первую очередь среди детей стали крайне редкими. Конечно, такой уровень смертности частично был связан и с меньшей доступностью медицинской помощи и отсутствием таргетной терапии, в первую очередь антибактериальных препаратов. Также на нее повлияли и непонимание основ санитарно-гигиенических норм и дефицит калорийности питания и белка в этом питании. Тем не менее, когда мы наблюдаем снижение охвата вакцинации даже на небольшое время, тут же массово начинаются вспышки, казалось бы, уже давно забытых инфекций.
В пример можно привести опыт послевоенной Японии, когда массовое использование цельноклеточной коклюшной вакцины нередко сопровождалось осложнениями — чрезмерным повышением температуры у ребенка и формированием судорог. К концу 1970-х годов массовые отказы от вакцинации жителей Японии сформировали тренд на отмену обязательной вакцинации против коклюша, который временно поддержало японское министерство здравоохранения. В течение буквально одного-полутора лет заболеваемость коклюшем резко подскочила, поскольку за это время родилось большое количество детей, которые не имели никакого иммунитета, а те, кто не был привит вовремя, начали посещать коллективы и таким образом активно приносить инфекцию детям младшего возраста, а коклюш у ребенка до года нередко заканчивается смертью. Буквально через несколько лет после начала такого социально одобренного эксперимента над здоровьем нации власти начали проводить поголовную вакцинацию, и в течение трех-пяти лет ситуацию удалось зафиксировать на уровне заболеваемости до отмены вакцинации.
Бурное развитие иммунологии и изучение инфекционных заболеваний буквально за несколько сотен лет позволили людям принципиально изменить свой взгляд на жизнь. Ряд смертельно опасных инфекций как основных заболеваний и причин смерти отошли на второй, третий, четвертый план, но сами инфекции никуда не делись. Следует понимать, что прививка — это единственный способ удерживать жизнь человечества в том виде, в котором мы привыкли ее видеть.
Об авторе: Иван Коновалов – кандидат медицинских наук, доцент кафедры инфекционных болезней у детей ПФ РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru