Sürü bağışıklığı

Sürü bağışıklığı (sürü etkisi, topluluk bağışıklığı, nüfus bağışıklığı veya kitle bağışıklığı olarak da adlandırılır), yalnızca bulaşıcı hastalıklar için geçerli olan bir dolaylı koruma şeklidir. Bir popülasyonun yeterli bir yüzdesi, önceki enfeksiyonlar veya aşılama yoluyla bir enfeksiyona karşı bağışıklık kazandığında ortaya çıkar ve böylece bağışıklığı olmayan bireyler için enfeksiyon olasılığını azaltır.

Sürü bağışıklığına ulaşıldığında, hastalık bir popülasyondan kademeli olarak kaybolur ve dünya çapında başarılırsa eradikasyon veya enfeksiyonların kalıcı olarak sıfıra indirilmesi ile sonuçlanabilir. Aşılama yoluyla oluşturulan sürü bağışıklığı birçok hastalığın azalmasına katkıda bulunmuştur.

Bazı bireyler aşılandıktan sonra bağışıklık geliştiremez veya tıbbi nedenlerle aşılanamaz. Yenidoğan bebekler, güvenlik nedenleriyle ya da pasif bağışıklık aşıyı etkisiz hale getirdiği için birçok aşıyı almak için çok küçüktür. HIV/AIDS, lenfoma, lösemi, kemik iliği kanseri, dalak bozukluğu, kemoterapi veya radyoterapi nedeniyle bağışıklık sistemi yetersiz olan kişiler daha önce sahip oldukları bağışıklığı kaybetmiş olabilirler ve bağışıklık yetersizlikleri nedeniyle aşılar bu kişiler için herhangi bir fayda sağlamayabilir.

Aşılananların bir kısmı uzun süreli bağışıklık geliştirmeyebilir. Aşı kontrendikasyonları bazı bireylerin aşılanmasını engelleyebilir. Bağışık sahibi olmamanın yanı sıra, bu gruplardan birinde yer alan bireyler, tıbbi durumları nedeniyle enfeksiyondan kaynaklanan komplikasyonlar geliştirme açısından daha büyük bir risk altında olabilirler, ancak nüfusun yeterince büyük bir yüzdesi bağışıksa yine de korunabilirler.

Bir yaş grubunda yüksek düzeyde bağışıklık, diğer yaş grupları için sürü bağışıklığı oluşturabilir. Yetişkinlerin boğmacaya karşı aşılanması, aşılanamayacak kadar küçük olan ve hastalıktan kaynaklanan komplikasyonlar açısından en büyük risk altında bulunan bebeklerde boğmaca görülme sıklığını azaltır. Bu, özellikle küçük bebeklere bulaşmaların çoğundan sorumlu olan yakın aile üyeleri için önemlidir. Aynı şekilde, çocuklara pnömokok aşısı yapılması, aşılanmamış küçük kardeşler arasında pnömokok hastalığı görülme sıklığını azaltır. Çocukları pnömokok ve rotavirüse karşı aşılamak, normalde bu aşıları almayan daha büyük çocuklar ve yetişkinler için pnömokok ve rotavirüse bağlı hastaneye yatışları azaltma etkisine sahiptir. İnfluenza (grip) yaşlılarda daha genç yaş gruplarına göre daha ağır seyretmektedir, ancak yaşla birlikte bağışıklık sisteminin zayıflaması nedeniyle influenza aşıları bu demografik grupta etkili değildir. Yaşlıları aşılamaktan daha etkili olan mevsimsel grip aşılaması için okul çağındaki çocuklara öncelik verilmesinin, yaşlılar için belirli bir koruma derecesi yarattığı gösterilmiştir.

Cinsel yolla bulaşan enfeksiyonlar (CYBE) için, bir cinsiyetteki heteroseksüellerde yüksek düzeyde bağışıklık, her iki cinsiyetteki heteroseksüeller için sürü bağışıklığına neden olur. Bir cinsiyetteki heteroseksüelleri hedef alan CYBE'lere karşı aşılar, hedef cinsiyette aşı alımının yüksek olması durumunda her iki cinsiyetteki heteroseksüellerde CYBE'lerde önemli oranda düşüş sağlar. Ancak kadınların aşılanmasından kaynaklanan sürü bağışıklığı, erkeklerle cinsel ilişkiye giren erkekleri kapsamamaktadır. Yüksek riskli davranışlar CYBE'lerin ortadan kaldırılmasını zorlaştırmaktadır, çünkü enfeksiyonların çoğu orta derecede riskli bireyler arasında meydana gelse de bulaşmaların çoğu yüksek riskli davranışlarda bulunan bireyler nedeniyle meydana gelmektedir. Bu nedenle, belirli popülasyonlarda yüksek riskli bireylerin cinsiyete bakılmaksızın aşılanması gerekebilir.

Sürü bağışıklığının kendisi patojenler üzerinde evrimsel bir baskı görevi görerek, sürü bağışıklığından kaçabilen ve daha önce bağışıklığı olan bireyleri enfekte edebilen, kaçış mutantları olarak adlandırılan yeni suşların üretimini teşvik ederek viral evrimi etkiler. Yeni suşların evrimi, yüksek bağışıklık seviyeleri nedeniyle belirli bir serotipin yaygınlığı azaldıkça, diğer serotiplerin onun yerini almasına izin verdiği için serotip değişimi veya serotip kayması olarak bilinir.

Moleküler düzeyde, virüsler antijenik kayma yoluyla sürü bağışıklığından kaçar; bu, mutasyonların viral genomun virüsün yüzey antijenini kodlayan kısmında, tipik olarak virüs kapsidinin bir proteininde birikmesi ve viral epitopta bir değişiklik meydana getirmesidir. Alternatif olarak, dolaşımda daha fazla suş olduğunda daha yaygın olan ayrı viral genom segmentlerinin yeniden birleşmesi veya antijenik kayma da yeni serotipler üretebilir. Bunlardan herhangi biri meydana geldiğinde, bellek T hücreleri artık virüsü tanımaz, bu nedenle insanlar dolaşımdaki baskın suşa karşı bağışık değildir. Hem influenza hem de norovirüs için salgınlar, yeni bir baskın tür ortaya çıkana kadar geçici olarak sürü bağışıklığını tetikler ve birbirini izleyen salgın dalgalarına neden olur. Bu evrim, sürü bağışıklığı için bir zorluk teşkil ettiğinden, geniş nötralize edici antikorlar ve belirli bir serotipin ötesinde koruma sağlayabilen "evrensel" aşılar geliştirilmektedir.

Streptococcus pneumoniae'ye karşı ilk aşılar, antibiyotiğe dirençli tipler de dahil olmak üzere aşı serotiplerinin (VT'ler) nazofarengeal taşınmasını önemli ölçüde azaltmış, ancak aşı olmayan serotiplerin (NVT'ler) taşınmasının artmasıyla tamamen dengelenmiştir. Ancak NVT'ler VT'lerden daha az invaziv olduğundan, bu durum hastalık insidansında orantılı bir artışa yol açmamıştır. O zamandan bu yana, ortaya çıkan serotiplere karşı koruma sağlayan pnömokok aşıları piyasaya sürülmüş ve bu serotiplerin ortaya çıkışını başarıyla engellemiştir. Gelecekte kayma olasılığı devam etmektedir, bu nedenle bununla başa çıkmak için VT kapsamının genişletilmesi ve daha fazla yüzey antijenine sahip öldürülmüş bütün hücreler veya birden fazla serotipte bulunan proteinler kullanan aşıların geliştirilmesi gibi başka stratejiler de bulunmaktadır.

Bir popülasyonda sürü bağışıklığı oluşturulmuş ve yeterli bir süre boyunca sürdürülmüşse hastalık kaçınılmaz olarak ortadan kaldırılır - artık endemik bulaşmalar meydana gelmez. Dünya çapında eliminasyon sağlanır ve vaka sayısı kalıcı olarak sıfıra indirilirse o zaman bir hastalığın eradike edildiği ilan edilebilir. Bu nedenle eradikasyon, bulaşıcı hastalığın yayılmasını kontrol altına almaya yönelik halk sağlığı girişimlerinin nihai etkisi veya nihai sonucu olarak kabul edilebilir. Sürü bağışıklığının tehlikeye girdiği durumlarda ise, tam tersine, aşılanmamış nüfus arasında hastalık salgınlarının ortaya çıkması muhtemeldir.

Eradikasyonun faydaları arasında hastalığın neden olduğu tüm morbidite ve mortalitenin sona erdirilmesi, bireyler, sağlık hizmeti sağlayıcıları ve hükümetler için mali tasarruf ve hastalığı kontrol etmek için kullanılan kaynakların başka yerlerde kullanılmasına olanak sağlanması yer almaktadır. Bugüne kadar, sürü bağışıklığı ve aşılama kullanılarak iki hastalık ortadan kaldırılmıştır: rinderpest ve çiçek hastalığı. Sürü bağışıklığına dayanan eradikasyon çabaları şu anda çocuk felci için devam etmektedir, ancak sivil huzursuzluk ve modern tıbba güvensizlik bunu zorlaştırmıştır. Yeterli sayıda insanın aşı olmayı tercih etmemesi durumunda zorunlu aşılama eradikasyon çabaları için faydalı olabilir.

Sürü bağışıklığı bedavacılık sorununa karşı savunmasızdır. Aşı yaptırmamayı tercih edenler de dahil olmak üzere bağışıklığı olmayan bireyler, bağışıklığı olanların yarattığı sürü bağışıklığından ücretsiz yararlanırlar. Bir popülasyondaki bedavacıların sayısı arttıkça, sürü bağışıklığının kaybı nedeniyle önlenebilir hastalık salgınları daha yaygın ve daha şiddetli hale gelir. Bireyler, aşıların etkisiz olduğu veya aşılarla ilişkili risklerin enfeksiyonla ilişkili risklerden daha büyük olduğu inancı, aşılara veya halk sağlığı yetkililerine güvensizlik, sürü psikolojisi veya grup düşüncesi, sosyal normlar veya akran baskısı ve dini inançlar da dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle aşı yaptırmakta tereddüt edebilirler. Aşılama oranlarının bir kişiyi aşı olmasına gerek olmadığına ikna edecek kadar yüksek olması durumunda, bazı bireylerin aşı olmamayı tercih etme olasılığı daha yüksektir, çünkü diğerlerinin yeterli bir yüzdesi zaten bağışıklıdır.

Bir hastalığa karşı bağışıklığı olan bireyler, hastalığın yayılmasında bir bariyer görevi görerek hastalığın başkalarına bulaşmasını yavaşlatır veya önler. Bir bireyin bağışıklığı doğal bir enfeksiyon yoluyla veya aşılama gibi yapay yollarla kazanılabilir. Sürü bağışıklık eşiği (SBE) veya sürü bağışıklık seviyesi (SBS) olarak adlandırılan, nüfusun kritik bir oranı bağışıklık kazandığında, hastalık artık popülasyonda devam etmeyebilir ve endemik olmaktan çıkabilir.

Sürü bağışıklığının teorik temeli genellikle aşıların katı bağışıklığa neden olduğunu, popülasyonların rastgele karıştığını, patojenin bağışıklık yanıtından kaçmak için evrimleşmediğini ve hastalık için insan dışı bir vektör olmadığını varsayar.

p denklemin sol tarafında tek başına yer aldığından, hastalığın bulaşmasını durdurmak için bağışık olması gereken kritik nüfus oranını temsil eden pc olarak yeniden adlandırılabilir, bu da "sürü bağışıklık eşiği" (SBE) ile aynıdır. R0 bulaşıcılığın bir ölçüsü olarak işlev görür, bu nedenle düşük R0 değerleri daha düşük SBE'lerle ilişkilendirilirken, daha yüksek R0'lar daha yüksek SBE'lerle sonuçlanır. Örneğin, R0 değeri 2 olan bir hastalık için SBE teorik olarak sadece %50 iken, R0 değeri 10 olan bir hastalık için teorik SBE %90'dır.

Bulaşıcı bir hastalığın etkin çoğalma sayısı Re, enfeksiyon başına 1 yeni bireye düşürüldüğünde ve bunun altında tutulduğunda, popülasyonda meydana gelen vaka sayısı hastalık ortadan kalkana kadar kademeli olarak azalır. Eğer bir popülasyon, bir hastalığa karşı o hastalığın SBE'sinden daha fazla bağışıklığa sahipse vaka sayısı daha hızlı bir şekilde azalır, salgınların meydana gelme olasılığı daha da düşüktür ve meydana gelen salgınlar aksi takdirde olacağından daha küçüktür. Etkili üreme sayısı 1'in üzerine çıkarsa hastalık ne sabit bir durumdadır ne de görülme sıklığı azalmaktadır, ancak nüfus içinde aktif olarak yayılmakta ve normalden daha fazla sayıda insanı enfekte etmektedir.

Bu hesaplamalardaki bir varsayım, popülasyonların homojen veya iyi karışmış olduğu, yani her bireyin diğer herhangi bir bireyle temas etme olasılığının eşit olduğu, gerçekte popülasyonların daha çok sosyal ağlar olarak tanımlandığı, bireylerin sınırlı sayıda başka bireyle nispeten yakın temas halinde kalarak bir araya gelme eğiliminde olduğudur. Bu ağlarda bulaşma yalnızca coğrafi veya fiziksel olarak birbirine yakın olanlar arasında gerçekleşir. Bir ağın şekli ve boyutu, bir hastalığın SBE'sini değiştirerek görülme sıklığını daha fazla veya daha az yaygın hale getirebilir. Matematiksel modeller, karşılaşma ve dolayısıyla bulaşma olasılığını tahmin etmek için temas matrislerini kullanabilir.

Heterojen popülasyonlarda R0, bir ağ içindeki bireylerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine bağlı olan "tipik" bulaşıcı bir kişi tarafından üretilen vaka sayısının bir ölçüsü olarak kabul edilir. Ağlar içindeki etkileşimler, ağlar arasındaki etkileşimlerden daha yaygındır; bu durumda, en yüksek düzeyde bağlantılı ağlar hastalığı daha kolay bulaştırır ve daha az bağlantılı bir ağda gerekenden daha yüksek bir R0 ve daha yüksek bir SBE ile sonuçlanır. Bağışıklık kazanmamayı tercih eden ya da yeterince bağışıklık kazanmamış ağlarda, hastalıklar daha iyi bağışıklık kazanmış ağlarda mevcut olmamasına rağmen devam edebilir.

Bir hastalık salgını sırasında enfekte olan bireylerin kümülatif oranı SBE'yi aşabilir. Bunun nedeni, SBE'nin hastalığın yayılmasının durduğu noktayı değil, enfekte olan her bir kişinin ortalama olarak birden daha az kişiyi enfekte ettiği noktayı temsil etmesidir. SBE'ye ulaşıldığında, ek enfeksiyonların sayısı hemen sıfıra düşmez. Enfekte bireylerin kümülatif oranının teorik SBE'nin üzerindeki fazlalığı aşım olarak bilinir.

Bir toplumda bağışıklık düzeyini artırmanın birincil yolu aşılamadır. Aşılama ilk olarak inek çiçeğine maruz kalan sütçü kızların çiçek hastalığına karşı bağışıklık kazandıkları gözlemine dayanmaktadır, bu nedenle çiçek hastalığını önlemenin bir yolu olarak insanlara inek çiçeği virüsü inokülasyon uygulaması başlamıştır. İyi geliştirilmiş aşılar, doğal enfeksiyonlardan çok daha güvenli bir şekilde koruma sağlar, çünkü aşılar genellikle korudukları hastalıklara neden olmaz ve ciddi yan etkiler doğal enfeksiyonlardan kaynaklanan komplikasyonlardan önemli ölçüde daha az yaygındır.

Bağışıklık sistemi doğal enfeksiyonlar ve aşılar arasında ayrım yapmaz, her ikisine de aktif bir yanıt oluşturur, bu nedenle aşılama yoluyla indüklenen bağışıklık, hastalığa yakalanma ve iyileşme ile oluşacak olana benzer. Aşılama yoluyla sürü bağışıklığı elde etmek için aşı üreticileri düşük başarısızlık oranlarına sahip aşılar üretmeyi ve politika yapıcılar da bunların kullanımını teşvik etmeyi amaçlamaktadır. Bir aşının başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesinden ve yaygın olarak kullanılmasından sonra, koruduğu hastalıkların görülme sıklığında keskin düşüşler gözlemlenebilir, bu da bu tür hastalıkların neden olduğu hastaneye yatış ve ölüm sayısını azaltır.

Bu denklemden görülebileceği üzere, diğer her şey eşit olduğunda ("ceteris paribus"), bir hastalığın SBE'sini aşan herhangi bir artış da dahil olmak üzere, aşı kapsamındaki veya aşı etkinliğindeki herhangi bir artış, bir hastalığın vaka sayısını daha da azaltmaktadır. Vakalardaki düşüş oranı, bir hastalığın R0 değerine bağlıdır ve daha düşük R0 değerlerine sahip hastalıklarda daha keskin düşüşler yaşanır.

Aşıların genellikle tıbbi nedenlerle belirli bir popülasyon için en az bir kontrendikasyonu vardır, ancak hem etkinlik hem de kapsam yeterince yüksekse sürü bağışıklığı bu bireyleri koruyabilir. Aşı etkinliği genellikle, ancak her zaman değil, pasif bağışıklıktan olumsuz etkilenir, bu nedenle bazı aşılar için ek dozlar önerilirken, diğerleri bir birey pasif bağışıklığını kaybedene kadar uygulanmaz.

Bireysel bağışıklık, bir patojene karşı antikorlar bir bireyden diğerine aktarıldığında pasif olarak da kazanılabilir. Bu doğal yollarla gerçekleşebilir; anneye ait antikorlar, özellikle de immünoglobulin G antikorları, plasenta ve kolostrum yoluyla fetüse ve yeni doğana aktarılır. Pasif bağışıklık, duyarlı bir kişiye bağışık bir kişinin serumundan veya plazmasından alınan antikorlar enjekte edildiğinde yapay olarak da kazanılabilir.

Pasif bağışıklıktan kaynaklanan koruma hemen gerçekleşir, ancak haftalar veya aylar içinde azalır, bu nedenle sürü bağışıklığına herhangi bir katkı geçicidir. İnfluenza ve tetanos gibi fetüsler ve yeni doğanlar arasında özellikle ağır seyreden hastalıklarda, antikorların çocuğa aktarılması için hamile kadınlar aşılanabilir. Aynı şekilde, enfeksiyon geçirme olasılığı daha yüksek olan ya da enfeksiyondan kaynaklanan komplikasyonlar geliştirme olasılığı daha yüksek olan yüksek riskli gruplar, bu enfeksiyonları önlemek ya da semptomların şiddetini azaltmak için antikor preparatları alabilirler.

Sürü bağışıklığı, aşılama programlarının fayda-maliyet analizleri yapılırken sıklıkla hesaba katılmaktadır. Yüksek düzeyde bağışıklığın pozitif bir dışsallığı olarak kabul edilir ve popülasyonda sürü bağışıklığı oluşmamış olsaydı ortaya çıkmayacak olan hastalıkların azaltılmasında ek bir fayda sağlar. Bu nedenle, sürü bağışıklığının maliyet-fayda analizlerine dahil edilmesi, hem daha uygun maliyet-etkinlik veya maliyet-fayda oranlarıyla hem de aşılama ile önlenen hastalık vakalarının sayısında bir artışla sonuçlanır. Sürü bağışıklığının faydasını tahmin etmek için yapılan çalışma tasarımları arasında, aşılanmış bir üyesi olan hanelerde hastalık insidansının kaydedilmesi, tek bir coğrafi bölgedeki bir popülasyonun aşılanmak veya aşılanmamak üzere rastgele seçilmesi ve bir aşılama programına başlamadan önce ve sonra hastalık insidansının gözlemlenmesi yer almaktadır. Bunlardan, hastalık insidansının yalnızca doğrudan korumadan tahmin edilebilecek düzeyin ötesine düşebileceği gözlemlenebilir, bu da sürü bağışıklığının azaltmaya katkıda bulunduğunu gösterir. Serotip değişimi hesaba katıldığında, aşılamanın öngörülen faydalarını azaltmaktadır.

Sürü bağışıklığı, 1930'larda önemli sayıda çocuğun kızamığa karşı bağışıklık kazanmasının ardından yeni enfeksiyonların sayısının geçici olarak azaldığı gözlemlendiğinde doğal olarak ortaya çıkan bir olgu olarak kabul edilmiştir. Sürü bağışıklığını teşvik etmek için toplu aşılama o zamandan beri yaygın hale gelmiş ve birçok bulaşıcı hastalığın yayılmasını önlemede başarılı olduğu kanıtlanmıştır. Aşılamaya karşı çıkılması, önlenebilir hastalıkların yetersiz aşılama oranlarına sahip popülasyonlarda devam etmesine veya geri dönmesine izin vererek sürü bağışıklığına karşı bir meydan okuma oluşturmuştur.

Kesin sürü bağışıklık eşiği (SBE) hastalığın temel üreme sayısına bağlı olarak değişir. Yüksek eşiğe sahip bir hastalık örneği, %95'i aşan bir SBE ile kızamıktır.

"Sürü bağışıklığı" terimi ilk kez 1894 yılında Amerikalı veteriner bilimci ve daha sonra ABD Tarım Bakanlığı Hayvan Endüstrisi Bürosu Şefi Daniel Elmer Salmon tarafından iyi beslenen domuz sürülerinin sağlıklı canlılığını ve hastalıklara karşı direncini tanımlamak için kullanılmıştır. 1916 yılında aynı Hayvan Endüstrisi Bürosundaki veteriner bilimciler bu terimi, "bulaşıcı düşük" olarak da bilinen bruselloz hastalığına yakalanmış sığırlarda iyileşmenin ardından ortaya çıkan bağışıklığı ifade etmek için kullandılar. 1923 yılına gelindiğinde İngiliz bakteriyologlar tarafından, insan salgın hastalıklarını modelleme çabalarının bir parçası olarak farelerle yapılan deneysel salgınları tanımlamak için kullanılmaya başlandı. 1920'lerin sonuna gelindiğinde bu kavram, özellikle İngiliz bilim insanları arasında difteri, kızıl ve grip gibi hastalıklara karşı popülasyonlarda bağışıklık oluşumunu tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

Sürü bağışıklığı, 1930'larda A. W. Hedrich'in Baltimore'da kızamık epidemiyolojisi üzerine bir araştırma yayınlaması ve birçok çocuğun kızamığa karşı bağışıklık kazandıktan sonra, duyarlı çocuklar da dahil olmak üzere yeni enfeksiyonların sayısının geçici olarak azaldığını fark etmesiyle doğal olarak ortaya çıkan bir olgu olarak kabul edildi. Bu bilgiye rağmen, kızamığı kontrol altına alma ve ortadan kaldırma çabaları, 1960'larda kızamık aşısı kullanılarak kitlesel aşılama başlayana kadar başarısız oldu. Kitlesel aşılama, hastalığın ortadan kaldırılması tartışmaları ve aşılamanın maliyet-fayda analizleri daha sonra sürü bağışıklığı teriminin daha yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır. 1970'lerde, bir hastalığın sürü bağışıklığı eşiğini hesaplamak için kullanılan teorem geliştirildi. 1960'lar ve 1970'lerdeki çiçek hastalığı eradikasyon kampanyası sırasında, sürü bağışıklığının ayrılmaz bir parçası olduğu halka aşılama uygulaması, salgınların yayılmasını önlemek için enfekte bir bireyin etrafındaki bir "halka"daki her kişiyi aşılamanın bir yolu olarak başladı.

Kitlesel ve halka aşılamanın benimsenmesinden bu yana, sürü bağışıklığına ilişkin karmaşıklıklar ve zorluklar ortaya çıkmıştır. Bulaşıcı hastalıkların yayılmasının modellenmesinde başlangıçta, tüm popülasyonların duyarlı ve iyi karışmış olduğu gibi bir dizi varsayım yapılmıştır, ancak gerçekte durum böyle değildir, bu nedenle daha kesin denklemler geliştirilmiştir. Son yıllarda, dolaşımdaki bir mikroorganizmanın baskın türünün, ya sürü bağışıklığının evrimsel bir baskı olarak hareket etmesi ya da bir türe karşı sürü bağışıklığının zaten var olan başka bir türün yayılmasına izin vermesi nedeniyle değişebileceği kabul edilmiştir. Aşılama ile ilgili ortaya çıkan veya devam eden korkular ve tartışmalar, bazı topluluklarda sürü bağışıklığını azaltmış veya ortadan kaldırmış, önlenebilir hastalıkların bu topluluklarda devam etmesine veya bu topluluklara geri dönmesine izin vermiştir.