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那些年,在臺灣進行的預防接種

Aaron H._96
・2019/01/31 ・2928字 ・閱讀時間約 6 分鐘

還記得小學的時候,那個讓人手心發汗、超想要賴在家裡不想上學的早晨嗎?

那個和其他同學一起排隊讓醫生打上一針、明明眼角泛淚卻還得故作堅強的時刻,看似混亂,其實是醫學與公衛歷史上重要的一環。

疫苗是如何誕生的?

根據中國歷史紀錄,宋朝的御醫就已經知道使用乾燥的人痘痂皮,吹進鼻腔即可產生抵禦天花的能力——這是歷史上目前所知,人類運用免疫力抵抗疾病最早的紀錄。

但其實,當時對於免疫的原理,並非相當了解。

愛德華·金納醫師(左)、路易·巴斯德(右)。圖/取自維基百科

使用人痘痂皮預防天花,由於其中的天花病毒毒性並未減弱,這個方法的風險極高,接種後死亡率將近 1%。這個接種人痘的方法,雖然由中國傳播到世界各地,卻一直到 1796 年,才出現安全性較高的天花防治方法。來自英國牧師家庭的愛德華·金納(Edward Jenner)醫師,觀察到養牛的農婦們,真如民間傳說較不容易感染天花,進而逐步研究與推廣牛痘疫苗。由此才確立了較為安全的人類疫苗開發之路,啟發了無數的後進者對於人類免疫的研究。

後續巴斯德(Louis Pasteur)對減毒炭疽疫苗的研究;科赫(Robert Koch)等人,更進一步確立了微生物與疾病的關聯性,陸續針對各種疾病尋求治療和免疫的技術。直到現在,人們已經掌握數以萬種疾病的疫苗製劑。

有了疫苗,這些傳染性疾病都沒在怕啦

過去以疫苗的成份來分類,大致上可將所有的疫苗分為兩大類:

  1. 活性的減毒疫苗
  2. 非活性疫苗(死疫苗)

活性的減毒疫苗是將導致疾病的病原體,在特殊的培養環境中,經過多次的培養,在保留生長能力的前提下,逐步降低毒性所得到的疫苗。與完全使感染源失去活性的非活性疫苗相比,減毒疫苗的效果雖然較強、能夠延長免疫系統辨識的時間,但也比較不那麼安全、穩定性也較低。對於免疫力較差的人,甚至可能會因為接種這類的疫苗得到該疾病。

誘發免疫力最重要的因素就是疫苗中的抗原。一支疫苗是否能有效誘發免疫能力的因素相當複雜,必須考量到抗原所激發的免疫反應是屬於哪種類型、抗原的劑量、激發的強度與持續時間長短等因素;其中該種疾病抗原是否夠穩定,則與疫苗是否能維持長期效用最為相關。

人類現有的傳染性疾病疫苗。資料整理/黃馨弘,泛科學製表

為什麼有些疫苗並非一勞永逸?

舉例來說,流感的病原是病毒,而病毒的表面具有許多能誘發免疫反應、讓免疫系統啟動防禦機制的抗原。但流感的抗原變化很不穩定,每一年流行的病毒都具有不太一樣的抗原,因此讓疫苗開發變得相當困難。這也是為什麼科學家一直無發開發出單一有效的流感疫苗。

目前科學家是基於流行病學,事先預測明年可能流行的病毒株開發流感疫苗,希望能有效降低感染機率。

除了流感疫苗需每年注射外,有許多疫苗也不具終身的保護效力,如果需要持續維持免疫力,得需要多次接種。各種疫苗的效期並不相同,如下圖:

各種疫苗的效期並不相同。(點圖放大)資料整理/黃馨弘,泛科學製圖。

那些年,臺灣進行的預防接種

臺灣一直到 20 世紀中葉,開始大規模採用預防接種。

1944 年臺灣開始引進牛痘的使用、1948 年開始使用白喉類毒素、1951 年開始推行卡介苗預防接種。由於疫苗政策搭配衛生所與各級學校,接種的比率相當高。使得白喉自 1989 年之後,就幾乎從臺灣絕跡;破傷風每年的回報案例也降至十位數,疫情獲得極為有效的控制。

1947 年,由於臺灣結核病感染者的死亡率相當高,每十萬人中就有將近 295 人死於結核病。自 1951 年開始推行卡介苗預防接種、1965 年全面推動新生嬰幼兒接種卡介苗(BCG),在每個孩子的手臂上,留下一個小小的疤痕,至 2000 年結核病之死亡率已降至每十萬人口 6.91 人,而 20 歲以上人口罹患結核病的比率亦從 1957 年的 5.15%,降至 1993 年的 0.65%。

1958 年,為了抑制小兒麻痺疫情,臺灣引進注射式沙克疫苗 (IPV),1963 年引進口服沙賓疫苗(OPV),小兒麻痺症病例由 1958 年之流行高峰760例,急速下降。不過由於當時的宣傳管道有限,許多民眾對於公共衛生福利制度並不了解,知識取得不易,很多小孩並未按時完成接種,甚至根本從未接種疫苗。1982 年又發生一次大規模的小兒麻痺疫情 (1,042 例報告病例,98例死亡),付出嚴重代價。小兒麻痺與拐杖,也因此成為許多臺灣人的共同記憶。

隔年 1983 年,衛生署為了增加疫苗紀錄的確實度,全面推行新生幼兒使用預防接種紀錄卡的政策,列出每一項疫苗的接種時間,提醒新生兒父母親,按時讓家中的小孩確實接種疫苗。也因此從 1984 年起,臺灣就不再出現受到野生株小兒麻痺病毒感染的患者,並在 2000 年根除小兒麻痺。

幾乎每個臺灣人都曾擁有的預防接種卡。圖/疾管署簡報截圖

1967 年開始,臺灣血清疫苗研究製造所自行生產日本腦炎減毒疫苗,1968 年開始全面接種日本腦炎疫苗(需接種四劑),一直到2017 年 5 月 22 日起,改採用細胞培養之日本腦炎活性減毒疫苗,只需接種兩劑。近十年來,臺灣每年確定病數已控制在 10~40 例之間。

1968 年,臺灣開始自費接種麻疹疫苗。1978 年,為了能夠讓麻疹疫情有效獲得控制,針對出生滿 9 個月、15 個月幼兒,臺灣全面推行各接種一劑麻疹疫苗。1992 年,臺灣開始推動「根除三麻一風計畫」,所有滿 15 個月的幼兒,才改成接種一劑麻疹腮腺炎德國麻疹混合疫苗(MMR)。在那之後數年,臺灣就很少出現麻疹、腮腺炎、德國麻疹之流行,回報的病例數也大幅下降,僅有極少數零星病例發生。一直到 2018 年,由於臺灣與其他國家的交流越來越頻繁,出現境外移入的案例,才又讓大家開始注意到麻疹疫苗。

現有公費疫苗(資料來源:衛生福利部疾病管制署)

1968 年以前出生的臺灣人幾乎全數得過麻疹,所以都具有免疫力;1968~1981 年這段期間出生的民眾,因為還沒全面實施疫苗接種,並非人人都得過麻疹並產生抗體,所以如果有必要出入麻疹高風險區域的民眾,現在可以考慮施打疫苗。

之後,在 1984 年,臺灣開始推行全球首創的 B型肝炎疫苗接種計畫,成功地將六歲幼兒的B型肝炎帶原率由原來的 10.5% 降低至1.7%;1998 年針對 65 歲以上的高危險群,免費接種流感疫苗。

如今,臺灣的公衛系統已成功利用疫苗政策,控制許多曾造成大規模流行的傳染性疾病,大幅降低處理疫情的所可能耗費的社會資源。

現行兒童預防接種時程(點圖放大)。資料來源:衛生福利部疾病管制署

參考文獻

  1. 我國預防接種政策推行歷程,衛生福利部疾病管制署
  2. Efficacy and effectiveness,Immunisation Advisory Centre

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文章難易度
Aaron H._96
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非典型醫學人,既寫作也翻譯,長期沉迷醫療與科技領域。

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「精液求精」的果蠅!情慾交流後擇偶變得更挑剔?

寒波_96
・2021/09/18 ・4154字 ・閱讀時間約 8 分鐘

繁衍後代是生物的大事。動物在兩性生殖行為中,耗費資源比較少的那邊(通常是男方),一般沒那麼在意對象,更重視多多嘗試,啊嘶~;耗費資源更多的那邊付出較多(通常是女方),會更加謹慎擇偶。

然而,謹慎過頭也有風險,等呀等呀等呀,萬一一直等不到夠好的對象怎麼辦!?

等到花兒都謝了⋯⋯圖/GIPHY

一項新發表的研究報告指出,女果蠅有一套巧妙的調節方式,會在交配以後改變行為,從來者不挑變得挑剔,藉此平衡兩種擇偶策略的風險,甚至調和兩性利益的衝突。

交配不一定受精,「精液求精」的果蠅

果蠅有好幾千種,這兒說的是最常見,會在垃圾桶出沒的「黃果蠅(Drosophila melanogaster)」,也是研究眾多,廣泛使用的模式動物。

打字的時候,「精益求精」很容易打錯成「精液求精」,不過這用在果蠅身上卻是正確的。果蠅在情慾交流時,由男生求偶,女生同意才能進行。交配後女生不需要馬上受精,可以將精子先存起來,再找對象交配,追求更精英的精液。

理論上,由於不用立刻受精,可以精液求精,所以女果蠅能透過切換擇偶策略,解決「求有又要求好」的矛盾。當果蠅還是處女的時候,她們不挑對象,碰到男生就接受,先搜集精子;之後再提高標準,遇見更優質的男生才答應再度交配,獲得更棒棒的精子。

理論未必符合現實,不過新論文透過一系列實驗證實,理論的預測是正確的。

對女果蠅而言,交配只是增加一個機會,不一定要受精。圖/Why fruit fly sperm are giant

有性經驗之後,擇偶變得更挑

黃果蠅有好幾款品系,這項研究用的女生是 Canto-S,男生選用來自非洲西部的 Tai,以及荷蘭的 Netherland(簡稱 NL)。實驗發現,處女果蠅選擇兩者的機率差不多,但是再度交配時,她們卻幾乎只會選 Tai。

也就是說,沒有性經驗的女果蠅比較不挑對象,有性經驗後變得更挑。這有兩個可能原因,第一個是:沒有性經驗的處女果蠅還不懂男生優劣,要在交配過有經驗以後,才懂得挑選好對象❤️

處女果蠅不挑男生,Tai 和 NL 獲選的機率差不多;之後卻幾乎只選擇 Tai 男生。圖/參考資料 1

果蠅交配時,隨著精液進入體內的除了精子,還有一些其他物質,如「性胜肽」(sex peptide,簡稱 SP);而女生的性胜肽受器(SP receptor,簡稱 SPR)接收後,會改變某些生理狀態。

比較發現,「沒有性胜肽受器的女果蠅」,再度交配時不會變得更挑剔;而處女果蠅和「缺乏性胜肽的男生」交配後,再度情慾交流時的擇偶標準,仍然跟處女時一樣。

所以,由這些實驗看來,女果蠅交配後擇偶變嚴格這回事,和性經驗無關,光有性經驗不足以改變行為。因此另一個可能才對:女生變得更挑,是神經化學反應所致。

公式化,不浪漫 QQ 💔

處女果蠅更容易被性刺激,交配後不那麼敏感

女果蠅交配以後,受到性胜肽影響,體內的賀爾蒙「青春激素」(juvenile hormone ,簡稱 JH,也翻譯作保幼激素)會增加,有促進卵細胞生成等效果。

模擬青春激素的 methoprene,讓處女果蠅的偏好變得更強。圖/參考資料 1

擇偶行為的改變,跟青春激素有關係嗎?有種叫做 methoprene 的化合物,化學結構和青春激素很像,可以模擬青春激素的作用。研究發現,餵食 methoprene 給沒有性經驗的果蠅,結果她們也變得更挑,證實青春激素會影響擇偶標準。

女生挑男生,必需懂得分辨,女果蠅怎麼分辨男男間的不同?果蠅用體外的訊號分子——費洛蒙來溝通。實驗指出,缺乏嗅覺受器神經元 Orco 的突變果蠅,不會在有性經驗後變得更挑,表示訊息是透過嗅覺相關的神經訊號傳達。

果蠅有很多個嗅覺神經元,分別接受不同外在刺激,接通不同線路。之前知道黃果蠅女生,有 3 個嗅覺受器(olfactory receptor)對男生的費洛蒙會起反應:Or47b、Or67d、Or88a,而實驗得知,其中只有 Or47b 突變後會改變擇偶行為,可見它應為關鍵。

測試 Or47b 神經元被棕櫚油酸刺激的程度,比起處女果蠅,交配後的女生反應更不敏感。圖/參考資料 1

實測不同的化合物後發現,神經元 Or47b 會對棕櫚油酸(palmitoleic acid)起反應,因此棕櫚油酸可以作為費洛蒙的角色。有趣的是,女生情慾交流過後,Or47b 再被棕櫚油酸刺激時,敏感度會下降一半。

也就是說,棕櫚油酸是男生激發女生性慾的一種訊號;而女生交配過後,對棕櫚油酸的敏感度會降低,有力地解釋了為何她們不再那麼容易接受男生。

而 NL 男生不受歡迎的原因也找到惹:他們的棕櫚油酸含量只有 Tai 男生一半;若是人為替 NL 男生外掛棕櫚油酸,他們被非處女果蠅青睞的機率也會上升。

相對來說,如果弱化青春激素的受器功能,交配後的女果蠅也會傾向在處女時不挑的狀態。

先交配再精液求精,兼顧求有以及求好

綜合上述實驗推論,處女果蠅的嗅覺神經元 Or47b 較為敏感,只要男生有棕櫚油酸就會接受。交配以後,青春激素的增加使得 Or47b 不再那麼容易被刺激;所以只有棕櫚油酸較高,性吸引力夠強的男生才會被接受。

大致是這個過程:處女果蠅交配以後,來自男生的性胜肽,讓女生的青春激素變多,影響嗅覺受器,降低性刺激的效果,使得女果蠅改為選擇費洛蒙更多的男生。圖/參考資料 2

演化上,這對女生有利,有效解決「求有或是求好」的矛盾。

求偶時女果蠅掌握主動,又可以儲存精子。比起一開始就精挑細選,更穩當的擇偶策略是,見到男生就先交配,蒐集一批精子,之後再「精液求精」挑選更好的對象,有更好的就用更好的;沒有的話,反正已經確保有精子可用。

擇偶行為的切換,對果蠅整體也有幫助。族群密度高,個體很密集的時候,男孩紙們競爭激烈,可供選擇的對象較多,女生可以慢慢挑,「一定有,就求好」,維持族群品質。

相對地,假如族群蠅口稀疏,沒什麼對象可以選,女孩紙至少先交配一次的設定,也能增加族群延續的機率。

倘若果蠅進入新的地盤,沒什麼同類可以情慾交流,「先求有」也有助於在新環境建立基礎,不容易滅團。

女男調控不同,解決兩性矛盾

論文這番推論聽起來非常合理,但是還有個需要解釋的環節。求有和求好的平衡,既然靠青春激素驅動,那麼我們也不能忽略,其實黃果蠅男生也有青春激素,而且作用和女生相反。

女生青春激素增加的效果是降低性慾,擇偶更謹慎;但男生的青春激素變多之後(一般會隨著年齡上升),效果反而是增強性慾。

由於生殖時付出的成本不同,女生和男生的利益有別。顯而易見,如果青春激素在兩性都促進性慾,對女生是傷害;可若是都抑制性慾,便換成男生不利。

實際觀察到青春激素「促進男生,抑制女生」的作用方式,確實是調和性別衝突(sexual conflict)的辦法。

果蠅有個調控基因表現、造成性別差異的轉錄因子 Fruitless,主要在神經系統作用。其蛋白質在兩性間會形成不同款式,男生版為 FruM,女生版則是 FruF。

男果蠅的青春激素增加後,男生版的 FruM 表現上升,刺激下游的離子通道 pickpocket25 表現(簡稱 ppk25),繼而增加嗅覺受器 Or47b 的敏感度,增加性欲。啊嘶~啊嘶~啊嘶~

女生不同。女果蠅的青春激素增加後,女生版的 FruF 表現同樣會上升,但是離子通道 ppk25 不為所動。這就使得 Or47b 的敏感度下降,達到抑制性慾的效果。啊~嘶~

目前仍不清楚,女生如何控制 Or47b 的敏感度,只能確定與男生的調控方式不一樣。同一個基因、訊號、刺激,在女生與男生的角色有別,便有可能造成兩性衝突,必需被紓解;而常見方式是,生物會透過兩性有別的機制調控。

值得一提的是,不少昆蟲其實都有青春激素,我們也已經知道它在不同情境扮演眾多角色,而這回又新得知一種;同一種化學物質,可以衍生出不同的用法,不侷限於一項功能,正是生命千變萬化的原因之一。

女果蠅擇偶行為的改變,和交配後不需要立刻受精密不可分;那麼,不能延遲受精的動物,又採取什麼手段,兼顧求有與求好的目標呢?這將是有趣的探討方向。

延伸閱讀

參考資料

  1. Kohlmeier, P., Zhang, Y., Gorter, J. A., Su, C. Y., & Billeter, J. C. (2021). Mating increases Drosophila melanogaster females’ choosiness by reducing olfactory sensitivity to a male pheromone. Nature ecology & evolution, 1-9.
  2. Escaping the choosiness trap
  3. Fruit flies lose their virginity lightly – and then become choosy

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。
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