自然感染

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自然感染(Natural Infection),是指机体暴露于环境中的病原体(如病毒细菌、真菌或寄生虫),并引发一系列免疫反应的过程。这一过程通常伴随着病理症状(生病),但最终会导致机体产生针对该病原体的自然获得性免疫 (Naturally Acquired Immunity)。与人工诱导的疫苗接种不同,自然感染通常涉及完整的、具有复制能力的病原体,因此往往能诱导针对该病原体所有抗原表位(Epitopes)的广泛免疫应答,包括高滴度的中和抗体和持久的组织驻留记忆T细胞 (TRM)。然而,自然感染获取免疫的代价是不可控的疾病风险(如器官损伤、长新冠或死亡)。在基因治疗领域,针对常见病毒(如腺病毒)的自然感染史是导致患者产生预存免疫 (PEI) 并限制病毒载体疗效的主要原因。

Natural Infection
自然获得性免疫 (点击展开)
                   [Image:Adaptive_immune_response_graph.png|100px|免疫应答动力学曲线]
触发因子 活的病原体 (WT)
免疫类型 主动免疫 (Active)
抗原广度 极广 (针对所有蛋白)
主要风险 重症, 后遗症, 死亡
产物 IgG, IgA, 记忆细胞
后续影响 形成预存免疫 (PEI)
群体效应 建立群体免疫

免疫过程:全方位的防御战

自然感染激发的免疫反应通常比亚单位疫苗更为复杂和全面,涉及免疫系统的每一个角落。

  • 固有免疫启动 (Innate Activation):
    病原体突破物理屏障(如呼吸道黏膜),其表面的PAMPs(如病毒 RNA)被巨噬细胞树突状细胞上的TLR受体识别,引发强烈的炎症风暴(发热、红肿)。这是疫苗佐剂试图模拟的过程。
  • 全抗原呈递 (Broad Epitope Presentation):
    与只含有 Spike 蛋白的 mRNA 疫苗不同,自然病毒含有所有结构蛋白(如 Nucleocapsid, Envelope)。APC 将这些蛋白加工成成百上千种不同的多肽抗原,呈递给 T 细胞。这意味着即使病毒的主抗原发生免疫逃逸突变,针对其他保守蛋白的 T 细胞仍可能提供保护。
  • 黏膜免疫 (Mucosal Immunity):
    呼吸道病毒的自然感染会诱导产生分泌型 IgA 抗体,驻留在鼻腔和肺部黏膜。这是防止再次感染(Sterilizing Immunity)的第一道防线,而肌肉注射的疫苗通常难以诱导 IgA。
   [Image:Natural_vs_Vaccine_Immunity.png|100px|自然免疫 vs 疫苗免疫 机制对比]
维度 自然感染 (Natural Infection) 疫苗接种 (Vaccination)
安全性 低且不可控。取决于病毒载量、宿主基因 (HLA) 和基础疾病。可能致死。 高且可控。经过严格 临床试验 验证。
免疫广度 极广。针对病毒的所有抗原成分(S/N/M/E蛋白)。 窄而精。通常只针对关键的中和位点(如 Spike蛋白 RBD)。
黏膜免疫 (分泌型 IgA)。能有效预防再次感染。 (主要是血清 IgG)。主要预防重症,防感染效果较差(除非是吸入式疫苗)。
副作用 细胞因子风暴, 器官衰竭, 长新冠 局部红肿, 发热。极罕见 TTS心肌炎

双刃剑:预存免疫与 ADE

过去的感染,今日的障碍

自然感染留下的“免疫记忆”并不总是好事:

  • 预存免疫 (PEI):
    大多数人童年时都自然感染过 5型腺病毒 (Ad5)(引起普通感冒)。这导致他们体内存在高滴度的抗 Ad5 中和抗体。当使用 Ad5 作为载体(如康希诺新冠疫苗或某些溶瘤病毒)时,这些抗体会立刻清除疫苗,导致接种无效。
  • 抗体依赖性增强 (ADE):
    登革热中,初次自然感染某种血清型后产生的抗体,在感染另一种血清型时,不仅不能中和病毒,反而协助病毒进入单核细胞,引发更严重的致命性疾病。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Sette A, Crotty S. (2021). Adaptive immunity to SARS-CoV-2 and COVID-19. Cell. 2021;184(4):861-880.
[学术点评]:免疫全景。详细对比了 COVID-19 自然感染与疫苗接种后的免疫图谱,指出自然感染能诱导更广泛的 CD4+ T细胞CD8+ T细胞 应答,但也伴随更高的炎症损伤风险。

[2] Hall VJ, Foulkes S, Charlett A, et al. (2021). SARS-CoV-2 infection rates of antibody-positive compared with antibody-negative health-care workers in England: a large, multicentre, prospective cohort study (SIREN). The Lancet. 2021;397(10283):1459-1469.
[学术点评]:保护力数据。SIREN 研究是大规模验证自然感染保护力的经典之作,证明了既往感染可提供约 84% 的保护力,防止再次感染,效果至少持续 5 个月,与 mRNA 疫苗相当。

[3] Halstead SB. (2007). Dengue. The Lancet. 2007;370(9599):1644-1652.
[学术点评]:ADE 机制。阐述了在登革热中自然感染如何通过非中和性抗体介导 Fc受体 通路,导致第二次感染病情加重,这是疫苗研发必须极度谨慎的雷区。

           自然感染 · 知识图谱
免疫产物 中和抗体 (IgG/IgA) • 组织驻留记忆T细胞 (TRM) • 记忆B细胞
负面遗产 预存免疫 (阻碍Ad5载体) • ADE (登革热) • 潜伏感染 (EBV/VZV)
对比概念 疫苗接种 (人工) • 突破性感染 (疫苗后感染) • 混合免疫
公共卫生 群体免疫 (不可依赖自然感染) • 基本传染数 (R0)