How can a community protect everyone from disease?
摘要
你知道你通过接种疫苗来保护自己和周围的人吗？当一个人口中有足够多的人接种疫苗时，疾病就不容易传播了。这种效应被称为群体免疫。在那些没有安全用水和厕所的国家，霍乱是一个巨大的威胁。这些国家有时为大量人接种疫苗（大规模接种疫苗）。这就产生了群体免疫力，并防止了疾病的爆发。但是，很难知道群体免疫会持续多久。
在南苏丹的一个营地里，在战争期间逃离家园的人接受了大规模的疫苗接种。然而，第二年又爆发了一场霍乱。我们开发了一个数学模型来找出是什么影响了群体免疫持续的时间。我们发现，当(a)有很多人进出一个地区时，它持续的时间更短，而(b)随着时间的推移，疫苗对每个人的效果都会下降。我们的研究结果表明，如果当局做两件事，群体免疫持续的时间更长： 1.给每个人接种疫苗；2.总是给新到营地的人和很久以前接种过疫苗的人接种疫苗
介绍
有些人可能会对去看医生感到紧张，但接种疫苗却很重要。疫苗能使你对许多疾病免疫。它们对我们社区的健康也很重要。怎样当有足够多的人接种了针对传染病的疫苗时，传染病就不能轻易传播。在这种情况下，接种疫苗的人保护未接种疫苗的人（或易感的人）。这种形式的群体保护被称为群体免疫。由于大规模的疫苗接种和群体免疫力，一些疾病已经消失（如天花）或现在非常罕见（如脊髓灰质炎）。
然而，霍乱等其他疾病继续威胁着全世界数百万人。霍乱会导致严重的腹泻和脱水，并可能会致命。这种疾病会在人们无法获得安全的水和厕所的地方传播。在这样的环境中，受感染者的粪便（粪便）可以进入饮用水（图1）。
图1：非洲的刚果河是许多人饮用、烹饪和洗涤的主要水源。像这样的条件非常适合霍乱和许多其他疾病的传播。资料来源：乐施会东非在维基共享上
口服（通过口服）霍乱疫苗可用于帮助预防高危人群中的霍乱暴发。其中一个人口是在南苏丹本图保护平民营地的流离失所者。营地居民分别在2014年和2015年接种了疫苗。然而，2016年爆发了一场霍乱。这怎么可能发生？我们知道，一个人可以期待霍乱疫苗保护他们至少3年。我们不知道的是，当很多人来来去去，疫苗逐渐消失时，一个群体的群体性免疫力能持续多久。我们做了研究以找出更多。
解释者：不同的疫苗接种以不同的方式和不同的程度起作用。有些疫苗是注射，而另一些则是液体（口服疫苗）。口服疫苗是治疗霍乱的理想选择，因为引起霍乱的细菌生活在肠道中。有些疫苗可以保护你终生免受疾病的伤害（例如麻疹疫苗），而另一些则可以在一段时间内减少患病的几率（如流感疫苗）。疫苗会在不同的年龄段内接种，或在一生中反复接种。霍乱疫苗只有在婴儿一岁以上时才能接种霍乱疫苗。
方法
我们建立了一个数学模型（一个计算机模拟）来分析影响群体免疫的关键因素。我们考虑了：
疫苗效力下降：衡量疫苗保护接受疫苗的人的程度。我们创造了疫苗随着时间的推移而耗尽的阶段（图2）。
疫苗接种策略：我们分析了两种策略-
- 大规模接种疫苗——大多数人在特定的一天接种疫苗。
- 常规疫苗接种——一小部分人口在必要时接种疫苗。例如，疫苗是给那些新进入营地的人，或者那些最近已经足够大的人。
移民率：这是人们在流动的程度。移民率是指人们在人口中的平均年限。南苏丹本提乌的营地居民平均每4.8年搬迁一次。
在这个集中营里的出生率和死亡率。
我们还在我们的模型中包含了这些概念：
- 我们认为所有进入集中营的人都容易感染霍乱。
- 我们随机选择了离开营地的人是接种疫苗还是易感。
- 我们估计，集中营里的一个病人通常会感染两个易感人群。
图2：我们对疫苗效力下降的模拟。接种疫苗后，易感个体(S)进入了疫苗保护的第一阶段（V1）。每隔30天，他们就会进入疫苗效力略低的下一阶段。在最后阶段（Vn），疫苗不再提供保护，所以这些人再次变得易感(S)。在整个过程中，新成员进入了营地（箭头指向S），一些接种了疫苗的人搬出了营地（箭头指向S和V阶段）。
结果
- 大规模疫苗接种可以通过群体免疫迅速保护高危人群。这种效应随着时间的推移而减弱，主要取决于疫苗效应持续的时间以及人群成员进出的速度。
- 2014年和2015年的两场大规模疫苗接种运动保护了营地人口，使营地人数从4000人增加到10万人（图3a）。
- 然而，到2016年底，由于大量的大量众多，不到一半的营地人口最近接种了疫苗。这还不足以维持群体免疫力。我们的模型表明，当2016年10月霍乱首次爆发时，营地人口对霍乱高度敏感（图3b）。
- 通过结合两种策略，可以维持群体免疫较长的时间。首先，进行大规模疫苗接种，然后对任何需要的人接种常规疫苗。同时使用两种策略比单独使用两种策略都要好。
图3a：这张折线图显示了2014年1月至2017年1月期间在本图乌营地的人口规模。竖线表示进行大规模疫苗接种的时间。
图3b：这张图表显示了受霍乱保护的部分人口（在阴影区域）和易患霍乱的部分人口
问：分析这两个图。在大规模接种疫苗后，受保护的人口如何变化？那么，随着集中营人口的增加，他们又该怎么办呢？在2016年底疫情发生时，有多少营地得到了保护？。
讨论
在营地里发生了什么事？是疫苗接种失败了吗？我们的研究表明，如果疫苗随着时间的推移而失效，人口发生很大变化，群体免疫提供的保护可能会消失。这些因素解释了为什么尽管最近接种了两次大规模疫苗，但该营地还是容易爆发疫情。
我们的数学模型揭示了一个种群保持群体免疫力的时间段。基于这些结果，我们建议对营地设置采取“大规模和保持”的疫苗接种策略：全体人口接种一次疫苗。然后给新来者和年龄足以接种疫苗的人接种常规疫苗。这种疫苗接种策略可以帮助保护具有高迁移率的脆弱群体。
我们的模式可以帮助我们对抗传染病。它解释了疫情的爆发。反过来，这可以帮助我们制定有效的疫苗接种战略，并确定如何最好地供应疫苗。
结论
疫苗接种是现代医学中最大的突破之一。它拯救了无数人的生命，并彻底消灭了一些疾病。其他一些疾病现在已经非常罕见了，因此很容易低估疫苗接种的重要性。
但是，如果许多人决定不接种疫苗，群体免疫力将被破坏，并可能发生疾病爆发。你对自己的健康和他人有多在意？
- 接种所有你推荐的疫苗。
- 通过接种疫苗，你保护了你的社区和你自己中最脆弱的人。
- 教育其他人了解免疫接种的重要性。我们在群体免疫方面都相互依赖。
- 在去其他国家之前做好功课，接种所需的疫苗。
关键术语词汇表
霍乱-由某些霍乱弧菌菌株引起的一种可治疗但可能致命的疾病。霍乱细菌会感染肠道，导致严重的腹泻，进而导致脱水。
污染-污染的东西。无论是食物、空气、水，当什么东西被污染时，它都会被污染、不纯或中毒。被人类废物污染的水使用或饮用都不安全。
流离失所的人/人-因战争、迫害或灾难而被迫离开其家乡或国家的人；一个难民。
群体免疫-随着人群中越来越多的人接种了疫苗，疾病传播的几率降低，由于那些接种过疫苗的人，每个人都得到了额外的保护。当足够多的人接种疫苗时，这种疾病传播的机会就变得如此之低，以至于我们说这种人群具有群体免疫力。
免疫-你身体的防御系统（免疫系统）对抗疾病的能力。我们通过接触疾病或接种疫苗来获得免疫力。
被感染-当一个人受到致病细菌的影响时。
传染病-一种可以在人与人之间传播的疾病。
数学（又名科学）模型-一种计算机程序，试图模拟特定系统并预测系统在现实世界中的行为。
爆发-疾病在特定时间和地点发生的突然增加。
易感/易感性-有患病的风险。免疫系统薄弱的人易患许多疾病，没有接种过疾病疫苗的人也是如此。
疫苗接种（也称为免疫接种）-通常是由非常少量的微弱或死亡的细菌制成的，这些细菌会导致疾病，例如病毒、细菌或毒素。你的免疫系统会产生抗体来对抗它们。当你接触到真正的细菌或病毒时，你的身体就会更快、更有效地对抗疾病，这样你就不会生病。
疫苗效力-衡量疫苗保护获得疫苗的人的程度。例如，在我们的研究中，我们对永远保护我们的完美疫苗进行了一些模拟，也有一些会随着时间的推移而减弱。
检查你的理解
- 群体免疫对于保护那些不能接种疫苗的人至关重要，如婴儿、孕妇和老年人。什么是群体免疫？它是如何工作的？
- 霍乱在发达国家（富裕国家）非常罕见，但在发展中国家（较贫穷国家）每年造成成千上万的人死亡。为什么霍乱在这些地区继续构成威胁？
- 集中营的人在过去两年中接种过两次疫苗。为什么在这个营地会爆发霍乱？
- 科学家们建议采取“大规模和维持”的疫苗接种策略，以预防疫情爆发。解释这种疫苗接种策略。
- 为什么接种传染病疫苗，即使是在传染病不太常见的国家，也仍然很重要？如果有些人决定不接种疫苗会怎么样？
参考
Peak CM, Reilly AL, Azman AS, Buckee CO (2018) Prolonging herd immunity to cholera via vaccination: Accounting for human
mobility and waning vaccine effects. PLoS Negl Trop Dis 12(2):e0006257.
https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0006257
Vaccine Knowledge Project
http://vk.ovg.ox.ac.uk/herd-immunity
5 GIFs that show why herd immunity is so important
https://www.buzzfeed.com/carolynkylstra/vaccines-and-herd-immunity
Cholera – World Health Organization
https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cholera