Vybrané aspekty kolektivní imunity

L. Šigutová¹, R. Maďar¹,²
¹ Ústav epidemiologie a ochrany veřejného zdraví, LF OU, Ostrava
² Centrum Očkování a cestovní medicíny Avenier, Ostrava

Souhrn

Kolektivní imunita je podíl jedinců s imunitou v dané populaci. Má za následek snížení frekvence infekce i v neimunizovaném segmentu populace formou nepřímé ochrany neočkovaných osob, čímž se zabraňuje oběhu infekčních agens u vnímavých skupin. Kolektivní imunita má významný vliv na kontrolu, eliminaci, ale i eradikaci infekčních onemocnění.

Klíčová slova

kolektivní imunita – imunita – kolektivní účinek očkování – eliminace – eradikace

Úvod

Kolektivní imunita je často používaný pojem, který má víc významů. Dá se chápat jako podíl imunních lidí v populaci anebo jako vzorec odolnosti chránící populaci před infekcí. Termín kolektivní imunita je tedy způsobem ochrany celé populace před možnou infekcí určitou chorobou. Očkování chrání nejen očkovanou osobu, ale také zbytek populace, která nebyla očkována. Kolektivní imunita je tedy realizována přítomností imunitního systému jednotlivců a funguje pouze tehdy, když je očkováno určité procento jedinců dané společnosti – u jednotlivých onemocnění jde o různě vysoké procento, které se ale nejčastěji pohybuje mezi 85 a 95 % dle infekčnosti dané nemoci. Koncept tohoto jevu má nejen docílit ochrany celé populace, ale taktéž má zcela odstranit infekční nemoci [1–4].
Kolektivní imunita se stává důležitou především v posledních 10 letech, kdy se z různých příčin snižuje míra proočkovanosti. Jedním z důvodů je nedůvěra v očkovací látky, což vede následně ke zvýšení počtu nemocných i úmrtí.
Kdykoli když bylo očkování proti infekční nemoci v celé populaci z různých důvodů přerušeno, rapidně se zvýšily počty nakažených jedinců danou nemocí. Na konci 20. století bylo pozastaveno v několika vyspělých státech, např. ve Velké Británii, Německu, Švédsku a Japonsku, očkování proti černému kašli celobuněčnou očkovací látkou z důvodu obav před nežádoucími reakcemi. Téměř okamžitě se začaly vyskytovat tisíce nových případů černého kašle. Desítky dětí na toto onemocnění zemřely. Teprve po opětovném obnovení plošného očkování se počty nemocných i případů úmrtí na černý kašel snížily [5–7].

Kolektivní imunita

Největším přínosem pro pochopení pojmu kolektivní imunity byla v 70. letech 20. století práce Gordana Smithe a později Klause Dietze. Pomocí matematických metod představili, jak se snižuje riziko nákazy v závislosti na proočkovanosti populace, tedy jaké procento imunních jedinců zastaví epidemii a může vést k vymýcení choroby. Nyní je možné pro každou infekční nemoc určit práh pro dosažení kolektivní imunity, při kterém lze považovat populaci za imunní vůči nákaze. Kolektivní imunita může být negativně ovlivněna např. heterogenním osídlením území, migrací, manipulací s vakcínou nebo rychlostí navozené imunity. Proto je vypočtený práh hodnota teoretická, v praxi bývá cílem plošné vakcinace hodnota co nejbližší 100% proočkovanosti s vědomím, že se jedná o hodnotu ideální, prakticky jí však není možno docílit [8].
Určité skupiny společnosti se spoléhají nebo jsou nuceny se spoléhat na účinek kolektivní imunity. Jde o skupiny imunokompromitovaných osob, které jsou obzvlášť náchylné k nemocem, ale nemohou se nechat očkovat. Pro ně je kolektivní imunita důležitým způsobem, jak se chránit před život ohrožujícím onemocněním [3,4,7].
Vysoká úroveň kolektivní imunity v jedné věkové skupině může vytvořit imunitu pro ostatní věkové skupiny. Očkování dospělých proti černému kašli snižuje výskyt této infekce u kojenců, kteří jsou ještě příliš mladí na to, aby byli očkováni. To je zvláště důležité pro blízké členy rodiny, kteří často představují zdroj nákazy malých dětí. Stejným způsobem děti, které dostávají vakcíny proti pneumokokům, snižují výskyt pneumokokových onemocnění u svých prarodičů, seniorů, kteří jsou taktéž rizikovou skupinou populace [9–11].

Kolektivní imunita na příkladech vybraných nemocí

Příušnice
Příušnice (parotitida) je akutní virové onemocnění přenášené podobným způsobem jako spalničky, avšak jsou méně infekční. Jejich práh kolektivní imunity je tedy podstatně nižší než u spalniček. 
Vakcíně proti příušnicím byla udělena licence v USA v roce 1968, ale poradním výborem pro očkování nebyla schválena až do roku 1977. Historická data ukazují, že incidence choroby po zavedení vakcíny do rutinního očkování prudce klesla, a to o více než 95 %. Užívání očkovacích látek dosáhlo úrovně prahu kolektivní imunity mezi školáky, ale proočkovanost u dětí předškolního věku byla daleko pod touto úrovní. Pokles výskytu nemoci byl mnohem významnější, než by bylo možno předpokládat samotnou přímou ochranou, tento stav bylo možné přisuzovat kolektivní imunitě.
I v dnešní době se občas potýkáme s onemocněním příušnicemi u vakcinovaných jedinců. Roční počet případů je však stále mnohem nižší než během období bez vakcinace, což je důkazem fungování očkování [4,12–14].

Záškrt
Záškrt byl v minulosti jednou z hlavních příčin nemocnosti a úmrtnosti. Jeho výskyt významně klesl zavedením rozsáhlé vakcinace toxoidovou vakcínou v USA a Velké Británii během 40. let 20. století. Očkování > 90 % dětí vedlo k redukci incidence o 99,99 %.
První odhady pro práh kolektivní imunity sahaly k 50 %, později byla definována na vyšších hodnotách až k 85 %, a to na základě zkušeností z praxe a matematických teorii. Sérologické studie ukázaly, že titry antitoxinů indukované vakcínou se s časem, resp. věkem snižují. Průzkumy prováděné ve vyspělých zemích ukázaly širokou škálu prevalence ochranných hladin u dospělých 50–80 %, což vedlo k doporučení přeočkování proti záškrtu i v dospělosti.
Vzhledem k tomu, že difterický toxin není součástí Corynebacterium diphtheriae, imunita indukovaná vakcinací proti toxoidům nemusí poskytovat ochranu proti infekci. Pak by se dalo předpokládat, že by nemělo docházet ke změnám výskytu infekce C. diphtheriae v populaci a ke změně rizika onemocnění u neočkovaných jedinců. Ve skutečnosti by neměly existovat žádné důkazy o kolektivní imunitě, což je hypotéza, která není v souladu s extrémně nízkou mírou záškrtu v posledních letech. Pravděpodobně to souvisí se skutečností, že přenos záškrtu je mnohem efektivnější od klinických případů než od nosičů. Difterický toxoid nemá vliv na redukci slizničního nosičství, v tomto ohledu se proto na ochraně neočkované populace, která je jinak rovněž principem kolektivní imunity, podílet nemůže [4,9].

Pneumokokové infekce
Zátěž pneumokokových onemocnění je vysoká a je spojena s významnou morbiditou a odhadovanou roční globální mortalitou 1,6 milionu osob, zejména dětí ve věku do 5 let. Navíc jsou omezeny terapeutické možnosti antibiotik kvůli rostoucí rezistenci, proto vakcíny nabízejí potenciálně účinný prostředek ke snížení invazivních infekcí způsobených rezistentními kmeny. Prokázal se účinek pneumokokových vakcín nejen proti invazivním onemocněním, ale i vůči pneumoniím. 
V současné době jsou k dispozici dva typy pneumokokových vakcín – polysacharidové a konjugované. Polysacharidové očkovací látky stimulují B lymfocyty, mimo účast T lymfocytů. Vznikají tak plazmatické buňky produkující protilátky, neaktivují však paměťovou imunitu. Polysacharidové vakcíny sice mají krátkou indukční fázi a účinné jsou již po 2 týdnech od podání, aktivní ochrana ale vydrží jen několik let. Polysacharidový T nezávislý antigen nezaručuje uspokojivou účinnost u kojenců a batolat do 2 let věku. B lymfocyty marginální zóny sleziny totiž dokončují zrání až kolem 2. roku života. 
Metaanalýza studií vyšší metodologické kvality [15] ukázala nižší účinnost polysacharidové vakcíny u starších osob, pacientů s chronickými onemocněními a imunokompromitovaných jedinců. V nedávné době však zaujala svými výsledky a kvalitou provedení studie Maruyamy et al [16], která měla určit účinnost 23valentní polysacharidové pneumokokové vakcíny v prevenci pneumonie a snížení počtu úmrtí jejím následkem. Celkem bylo zahrnuto 1 006 účastníků z domovů pro seniory v Japonsku. Byli náhodně rozděleni do dvou stejně velkých skupin, kdy jedna obdržela vakcínu a druhá placebo, s dvojitým zaslepením. Výsledky japonských autorů ukázaly překvapivě statisticky významný efekt polysacharidové vakcíny ve sledované věkové kategorii ve srovnání s placebem jak v prevenci pneumokokové pneumonie (61,64 %), tak úmrtí s ní souvisejících (0 případů ve vakcinované skupině, 35,1 % ve skupině neočkované). Vakcína byla vysoce účinná i v případě pneumonie bez ohledu na vyvolávající agens (39,32 %).
Konjugovaná vakcína obsahuje dvě složky, proteiny a polysacharidy. Její vytvoření bylo vedeno snahou najít možnost ochrany pro jedince mladší 2 let, ukázalo se ale, že imunitní profi l těchto vakcín je dobře využitelný i u dospělé populace. Cizorodá bílkovina je zachycena antigen prezentující buňkou (APC – antigen presenting cell), která protein degraduje a peptidy zobrazí na svém povrchu pomocí HLA (human leucocyte antigen) antigenů. Za pomoci Th2 lymfocytů stimuluje B lymfocyty a ty zahájí tvorbu protilátek. Konjugovaná vakcína tak vytváří souhrnnou trojitou imunitní odpověď, která je dána nejen protilátkami, ale také cirkulující krátkodobou B lymfocytární pamětí a centrální T lymfocytární pamětí. Ve slezině navíc nevyužívá marginální buňky, ale odpověď vyvolává u centrálních B lymfocytů, které jsou funkční ihned po narození. Vzhledem k tomu, že tento mechanizmus využívá APC, nástup účinnosti trvá déle, někdy až kolem 30 dní, a protilátky se netvoří tak rychle, vytvořený efekt je však dlouhodobější.
Klinickou účinnost očkování 13valentní konjugovanou vakcínou popsala randomizovaná studie CAPITA uveřejněna v roce 2014. Tato práce analyzovala data od téměř 85 000 dobrovolníku, doba sledování byla 4 roky. Studie prokázala jednoznačný pokles incidence jak pneumokokových pneumonií, tak invazivních pneumokokových onemocnění (IPO) vyvolaných vakcinačními sérotypy Streptococcus pneumoniae. Riziko komunitních pneumonií vyvolaných vakcinačními typy bylo ve studii CAPITA sníženo o > 45 %. Na základě těchto výsledků byla pozměněna doporučení Poradní komisí pro imunizační praxi (ACIP – Advisory Committee on Immunization Practices) pro vakcinaci dospělých jedinců, podle kterých má být očkování proti pneumokokovým infekcím zahájeno konjugovanou očkovací látkou [11,17–19].
Konjugovaná pneumokoková vakcína má významný potenciál pozitivně ovlivnit kolektivní imunitu. Zavedení očkování 7valentní konjugovanou pneumokokovou vakcínou vedlo k očekávanému poklesu incidence infekcí způsobených sérotypy obsaženými ve vakcíně u dětí do 5 let věku, naopak u nevakcinačních sérotypů k poklesu u dětí nedošlo [11]. Kromě toho však došlo ke snížení výskytu IPO způsobených vakcinačními sérotypy u neočkovaných osob ve věku 65 let a starších. Očkováním dětí se snížil počet zdrojů nákazy mezi nimi a zaznamenal se pokles přenosu pneumokoků od nich směrem do populace seniorů, tj. jejich prarodičů a dalších starších kontaktů.
Dalším důležitým faktem je, že konjugované vakcíny, na rozdíl od polysacharidových, snižují pravděpodobnost slizničního nosičství bakterií. Mohou proto také touto cestou uplatňovat svůj efekt na vznik kolektivní imunity ochranou neočkované části populace.

Meningokokové infekce
Původcem meningokokových nákaz je celosvětově rozšířená bakterie Neisseria meningitidis, která je známá v min. 13 odlišných séroskupinách. Za nejvyšší výskyt ve světě je zodpovědných pět séroskupin: A, B, C, Y a W, šestou séroskupinou se v posledních letech stala skupina X.
Meningokokovými infekcemi jsou nejčastěji postiženy děti mladší 5 let, dospívající a mladí dospělí ve věku 15–25 let, vyskytují se však napříč všemi věkovými kategoriemi. Jedním z rizikových faktorů pro nákazu meningokokovou infekcí je pobyt v kolektivu v uzavřeném prostoru, kde jsou příznivé podmínky pro šíření této infekce od náhodného nosiče (např. vojenská služba, internáty, diskotéky, letní tábory apod.). Také rodiče kuřáci zvyšují riziko meningokokové nákazy u svých dětí, zřejmě proto, že meningokokové bakterie se lépe zachycují na dětské ústní a nosní sliznice poškozené cigaretovým kouřem.
V ČR byly k dispozici dva typy meningokokových vakcín. Polysacharidová vakcína obsahující antigeny meningokoků A a C. Z důvodů uvedených výše byla spolehlivá jen u dětí starších 2 let a dospívajících či dospělých. Kvůli omezené ochraně, absenci paměťové imunity, hyporesponzivitě při revakcinaci a věkově omezené indikaci byla nahrazena konjugovanými vakcínami. U nich je vakcinační antigen navázán na specifický protein, který napomáhá stimulovat imunitní odpověď. Poskytuje tak odpovídající ochranu už jedincům starším 2 měsíců věku, která je vyšší než po očkování původními polysacharidovými vakcínami, navíc s booster efektem při aplikaci dalších dávek. K dispozici jsou nejen monovakcíny vůči séroskupině C, ale také preferované vícesložkové vakcíny vůči séroskupinám A, C, Y a W.
Od roku 2013 je možné použít vakcínu určenou k prevenci meningokokových nákaz séroskupiny B. Aktuálně dostupné vakcíny jsou založené na kombinaci dominantních imunoproteinů separovaných z povrchu bakterie.
Konjugované vakcíny proti meningokokovým vakcínám poskytují imunizovaným osobám přímou ochranu, mohou však také poskytnout výhody neočkovaným jedincům tak, že snižují výskyt slizničního nosičství a přenos bakterií, a tím snižují riziko infekce i u neočkovaných kohort populace. Takový účinek byl prokázán po zavedení očkování konjugovanou meningokokovou vakcínou Men C ve Velké Británii. Plošné očkování adolescentů vedlo nejen k poklesu počtu invazivních Men C infekcí o 97 % v této věkové skupině, ale i k redukci incidence u neočkovaných mladých dospělých. Pokles počtu nosičů v očkované skupině vedl ke snížení frekvence přenosu meningokoků i na neočkované jedince věkově blízké kategorie [20–22].

Diskuze

Lidské komunity byly v minulosti relativně malé a izolované. Nemoci vypukly, ale jejich přenos skončil tam, kde geografické překážky omezily mobilitu obyvatelstva. Dnes řetězy spojení procházejí po celém světě, zasahují přes oceány, pohoří, pronikají do obrovských měst a vzdálených vesnic, a tím nás spojují do jednoho obrovského, interaktivního řetězce kontaktů. Tyto interakce mají spoustu pozitiv, např. ekonomických a kulturních, ale i negativ, např. šíření nemocí. Rozdíl mezi dnešním a minulým světem ve věci šíření nemoci je ten, že v minulosti v případě epidemie vymřeli slabší jedinci a koloběh pokračoval. Dnes epidemiologové nemohou pracovat s myšlenkou o vymření slabších jedinců, proto je nutné tuto situaci řešit jiným způsobem než před 100 či 200 lety.
Předložený text odhaluje četné složitosti při měření a interpretaci kolektivní imunity. Kolektivní imunita a její význam jsou zcela závislé na nemoci samotné a způsobu jejího individuálního šíření.
Většina literatury o kolektivní odolnosti vůči různým infekcím zdůrazňuje odhad teoretických prahových hodnot, které by v případě dosažení a udržení pravděpodobně vedly k postupnému vyloučení infekce z populace, tedy k možné eradikaci. Tyto odhady poskytují hrubé hodnocení pravděpodobných hladin protilátek přirozené a vakcinační odpovědi potřebné k eradikaci těchto infekcí. Většina programů veřejného zdraví se však zaměřuje spíše na kontrolu než na eliminaci nebo vymýcení infekcí. Dosažení prahu kolektivní imunity neznamená okamžité vymizení infekce, ale začátek klesajícího trendu.
Kolektivní imunita představuje důležitý epidemiologický atribut, kterým je možno charakterizovat a porozumět konkrétní infekci. Pojem kolektivní imunita je součástí základní vědy epidemiologie infekčních onemocnění a poskytuje základ pro pochopení reálné situace [2,4].
Růst důrazu na programy očkování a uznání složitosti jejich důsledků zdůrazňují význam imunologického sledování populací. Pouze shromážděním těchto údajů budeme schopni podrobněji pochopit dynamiku kolektivní imunity a význam očkování na jejím dosažení [9].

Závěr

Kolektivní imunita ze svého principu a ze své definice zahrnuje všechny faktory, které mohou v populaci působit proti šíření původce onemocnění.
Každý člověk se během svého života potká s velkým množstvím patogenních mikroorganizmů, které jsou schopny vyvolat onemocnění. Navozením individuální i kolektivní imunity můžeme tomuto šíření zabránit. Očkování patří k nemnoha aktivitám v oblasti předcházení infekčním nemocem splňujícím všechny podmínky kladené současnou medicínou „založenou na důkazech“ a jeho zpochybňování patří k módním, ale naprosto nežádoucím fenoménům postmoderní společnosti zdůrazňující svobodu v rozhodování jednotlivce bez nezbytného vyvážení jeho povinnostmi a odpovědností, ve smyslu principu solidarity vůči společnosti, ve které žije. Zvláštním příkladem je, že když se epidemicky až pandemicky šíří nové infekce jako dengue, ebola, chikungunya nebo zika, ta stejná populace volá po rychlém vývoji vakcín. Otázka, kterou si můžeme položit, zní: Proč i v tuto dobu zůstávají potichu homeopati a proč antivakcionisté nenabízejí pomoc?
Nepřímá ochrana, základna kolektivní imunity, vyvolává mnoho zajímavých a důležitých otázek o hodnotách jednotlivce a veřejnosti. Mohli bychom tvrdit, že kolektivní imunita se týká ochrany samotné společnosti.

Literatura
1. Reiss RD. Herd immunity and immunization policy: the importance of accuracy. Oregon Law Review 2015; 94. [online]. Available from: https:// ssrn.com/ abstract=2591591.
2. Fine P, Eames K, Heymann DL. „Herd immunity“:a rough guide. Clin Infect Dis 2011; 52(7): 911–916. doi:10.1093/ cid/ cir007.
3. Kolektivní imunita. In: Očkovací kalendář. [online].Dostupné z: https:/ / www.ockovaci-kalendar.cz/ kolektivni-imunita.
4. Fine P. Herd immunity: history, theory, practice: The Johns Hopkins University School of Hygiene and Public Health. Epidemiol Rev 1993; 15(2): 265–302. [online]. Available from: https:// academic.oup.com/ epirev/ article-abstract/ 15/ 2/ 265/ 440430.
5. Trebichavský I. Lži a mýty proti očkování. Živa 2016; 64(3). [online]. Dostupné z: http:// ziva.avcr.cz/ fi les/ ziva/ pdf/ lzi-a-myty-proti-ockovani.pdf.
6. Beran J, Havlík J et al. Lexikon očkování. Praha: Maxdorf Jessenius 2008.
7. Fox JP, Elveback L, Scott W et al. Herd immunity: basic concept and relevance to public health immunization practices. Am J Epidemiol 1971; 94(3), 179–189. doi: 10.1093/ oxfordjournals.aje.a121310. [online]. Dostupné z: https:// academic.oup.com/ aje/ articlelookup/doi/ 10.1093/ oxfordjournals.aje.a121310.
8. Kolektivní imunita jako významný přínos pravidelného očkováni dětí. [online]. Dostupné z: https:// www.prolekare.cz/ tema/ pravidelneockovani/detail/ kolektivni-imunita-jako-vyznamnyprinos-pravidelneho-ockovani-deti-7530.
9. Kim TH, Johnstone J, Loeb M. Vaccine herd effect. Scand J Infect Dis 2011; 43(9): 683–689. doi: 10.3109/ 00365548.2011.582247.
10. Kim TH. Seasonal influenza and vaccine herd effect. Clin Exp Vaccine Res 2014; 3(2): 128–132. doi: 10.7774/ cevr.2014.3.2.128.
11. Pitt et LF, Posfay-Barbe KM. Pneumococcal vaccines for children: a global public health priority. Clin Microbio Infect 2012; 18 (Suppl 5): 25–36. doi: 10.1111/ j.1469-0691.2012.03938.x.
12. Limberková R. Příušnice – aktuální problém. Statní zdravotní ústav 2012. [online]. Dostupné z: http:// www.szu.cz/ tema/ prevence/ priusnice.
13. Quinlisk MP. Mumps control today. J Infect Dis 2010; 202(5): 655–656. doi: 10.1086/ 655395.
14. Watson JC, Hadler SC, Dykewicz CA et al. Measles, mumps, and rubella – vaccine use and strategies for elimination of measles, rubella, and congenital rubella syndrome and control of mumps: recommendations of the Advisory Committ ee on Immunization Practices (ACIP). MMWR Recomm Rep 1998; 47(RR-8):1–57.
15. Moore RA, Wiff en PJ, Lipsky BA. Are the pneumococcal polysaccharide vaccines eff ective? Meta-analysis of the prospective trials. BMC Family Practice 2000. [online]. Available form: http:// bmcfampract.bio medcentral.com/ articles/ 10.1186/ 1471-2296-1-1.
16. Maruyama T, Taguchi O, Niederman MS et al. Efficacy of 23-valent pneumococcal vaccine in preventing pneumonia and improving survival in nursing home residents: double blind, randomised and placebo controlled trial. BMJ 2010. [online]. Available from: http:// www.bmj.com/ cgi/ doi/ 10.1136/ bmj.c1004.
17. Prymula R. Pneumokoková vakcína jako prevence pneumonií. Postgraduální medicina. [online]. Dostupné z: https:// zdravi.euro.cz/ clanek/ postgradualnimedicina/pneumokokova-vakcina-jako-prevencepneumonii-478848.
18. Bonten MJ, Huij ts SM, Bolkenbaas M et al. Polysaccharide conjugate vaccine against pneumococcal pneumonia in adults. N Engl J Med 2015; 372(12): 1114–1125. doi: 10.1056/ NEJMoa1408544.
19. Prevence pneumokokových infekcí dospělých je stále podceňována. Medical tribune 2016. [online]. Dostupné z: https:// www.tribune.cz/ clanek/ 39141-prevence-pneumokokovych-infekcidospelych-je-stale-podcenovana.
20. Meningococcal disease: guidance, data and analysis. Public Health England 2019. [online]. Available from: https:// www.gov.uk/ government/ collections/ meningococcal-diseaseguidance-data-and-analysis.
21. Trotter CL, Maiden MC. Meningococcal vaccines and herd immunity: lessons learned from serogroup C conjugate vaccination programs. Expert Rev Vaccines 2009; 8(7): 851–861. doi: 10.1586/ erv.09.48.
22. Očkování proti meningokokovým nákazám. Vakciny.net 2019. [online]. Dostupné z: https:// www.vakciny.net/ doporucene_ockovani/ menab.html.

Bc. Lenka Šigutová
Ústav epidemiologie a ochrany veřejného
zdraví, LF OU, Ostrava
Syllabova 19
700 30 Ostrava