Jak właściwie działają szczepionki?

23 marca 2025
Blog szalonych naukowców

Po pandemii covid-19 nie miałem w planach wracać do tematu szczepionek. Kiedy jednak w szpitalach pojawiają się pacjenci ciężko chorzy na – wydawałoby się – choroby dawno opanowane dzięki szczepieniom, a cieszący się niemałym poparciem kandydat na prezydenta nawołuje do odwołania obowiązku szczepień, należałoby przypomnieć o nich kolejny raz.

Zacznijmy od podstaw. Czym właściwie jest szczepionka? Jak działa?

Odporność zapewnia układ immunologiczny. To wbrew pozorom bardzo trudne i zagmatwane zagadnienie. Samą odporność dzieli się na naturalną i sztuczną, czynną i bierną, nieswoistą i swoistą czy też wrodzoną i nabytą.

Zastanówmy się nad tym ostatnim podziałem. Pierwszą linią obrony przed chorobotwórczymi drobnoustrojami jest skóra, a miejscami szczególnie lubianymi przez zarazki są słabiej chronione błony śluzowe, a więc jama ustna i nosowa, odbyt, pochwa i drogi moczowe. Przez złuszczający się martwy nabłonek wielowarstwowy płaski, tworzący ludzki naskórek, naprawdę zwykle nie ma sensu się przebijać, chyba że jest się tropikalną przywrą krwi.

Już ślina czy łzy zawierają substancje chroniące przed drobnoustrojami, np. lizozym rozkładający ściany komórkowe bakterii. Wnikające głębiej zarazki natykają się na kolejne bariery.

Receptory rozpoznające wzorce wykrywają podstawowe składniki komórki bakteryjnej, jak lipopolisacharydy, lipoproteiny, mannany, kwasy nukleinowe. Białka układu dopełniacza wgryzają się w błony komórkowe bakterii, tworząc kompleks atakujący błonę, drążący w niej otwory. Skład komórki żywego organizmu jest znacząco różny od składu chemicznego otoczenia, a te różnice stężeń odpowiadają za wytworzenie się potencjału elektrycznego po obu stronach błony1. Równowaga po obu stronach oznacza brak możliwości przeprowadzania metabolizmu i śmierć komórki.

Kompleks atakujący błonę. Extracellular fluid – płyn zewnątrzkomórkowy, Cell membrane – błona komórki bakteryjnej, Complement protein – białka układu dopełniacza tworzące kompleks. Brazucs, za Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Jakkolwiek groźnie by to brzmiało, zwykle nie wystarcza. Bakterie miliony lat ewoluowały, by wymykać się naszym (i naszych przodków) mechanizmom obronnym. Wymagają bardziej swoistych sposobów radzenia sobie z nimi.

Znacznie skuteczniejsze od wrodzonych, nieswoistych mechanizmów okazują się przeciwciała. Te skomplikowane cząsteczki białka (immunoglobuliny) tworzą rowek zdolny połączyć się ze specyficznym antygenem, zwykle tworzonym przez kilka połączonych reszt aminokwasowych pochodzących z bakteryjnego czy wirusowego białka. Przeciwciała produkowane są przez limfocyty B, a zwłaszcza ich pobudzoną formę: plazmocyty.

W szkole uczą, że krwinki dzielą się na czerwone, białe i płytki krwi. Na studiach licealna wiedzy kończy się zwykle oblaniem czy wyrzuceniem z zajęć przez groźniejszego wykładowcę bądź uśmiechem politowania łagodniejszego. Rodzaje białych krwinek (leukocytów) liczy się obecnie w setkach, a limfocyty B należą do jednej z ważniejszych ich grup. Są też limfocyty T, bezpośrednio rozpoznające drobnoustroje i cytotoksyczne, ale też regulatorowe i pomocy. Inne jeszcze komórki rozpoznają ciała obce obładowane przeciwciałami i je fagocytują (pożerają i trawią).

Podczas rozwoju osobniczego tworzy się wiele limfocytów tworzących przeciwciała czy posiadających receptory rozpoznające własne tkanki. Zwykle są usuwane. Ale nieraz udaje im się przetrwać albo pojawiają się ponownie i atakują własne ciało, jak w cukrzycy (przeciwciała przeciwko własnej trzustce), chorobie Hashimoto (przeciwko tarczycy) czy zespole PANDAS (przeciwko własnym jądrom podstawnym, wywołujące objawy przypominające zaburzenie obsesyjno-kompulsywne, powstające po infekcji paciorkowcowej).

Przeciwciało. Łańcuchy lekkie i ciężki tworzą rowki rozpoznające określone antygeny. DBCLS, za Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Wynika z tego, że kluczem jest rozpoznanie wroga. Niestety mikroorganizmy cały czas się zmieniają i to rozpoznanie starają się uniemożliwić. Nie mamy i nie możemy mieć przeciwciał na wszystkie mikroorganizmy świata.

Po pierwszym kontakcie z zarazkiem dominują na początku mało swoiste, mało awidne (zachłanne) przeciwciała klasy M. Z czasem dochodzi do wytworzenia znacznie bardziej specyficznych, skuteczniejszych, lepiej rozpoznających antygeny mikroorganizmów przeciwciał klasy G.

Teza, jakobyśmy mieli to samo DNA we wszystkich komórkach organizmu, jest kolejnym szkolnym uproszczeniem. W rzeczywistości limfocyty różną się genami układu odpornościowego. Po pierwsze, geny te mają bardzo specyficzną budowę, pozwalającą na wycinanie pewnych fragmentów i budowanie funkcjonalnego genu jak z klocków lego. Ponadto podczas podziału komórkowego przepisuje je polimeraza DNA popełniająca liczne błędy, a często nawet dorzucająca losowe zasady azotowe czy też przepisująca niektóre kawałki od tyłu.

W efekcie powstające nowe limfocyty różnią się od swoich rodziców. Część z nich lepiej rozpoznaje dany antygen i właśnie te dzielą się dalej. Co więcej, po infekcji powstają tzw. limfocyty T pamięci, przechowujące informacje o danym intruzie przez lata. W razie kolejnej infekcji obecne cały czas w niewielkiej liczbie immunoglobuliny G o dużej swoistości będą czekać, a dosyć szybko wyprodukowane zostaną ich duże liczby. Dlatego diagnozując świeżą infekcję, oznaczyć należy przeciwciała klasy M, chcąc na zaś wiedzieć, czy pacjent w ogóle przebył chorobę, szukamy przeciwciał klasy G. To tzw. odporność nabyta.

Dziecko przez pewien czas otrzymuje przeciwciała jeszcze innej klasy (A) w mleku matki, później jednak musi wytworzyć odporność samodzielnie. Może uczyć się na rzeczywistej infekcji, ale wtedy często bywa za późno. Błonica jest ciężką chorobą – błony rzekome zamykają wejście do dróg oddechowych, grożąc uduszeniem. Tężec przebiega z silnymi skurczami mięśni prowadzącymi niekiedy do złamania kręgosłupa. Krztusiec również bierze sobie za cel układ oddechowy. Odra, wydawałoby się, że łagodniejsza, też może mieć ciężkie powikłania, w tym podostre stwardniejące zapalenie mózgu niechybnie prowadzące do zgonu. Nawet banalna – niby – ospa wietrzna może zaatakować i zniszczyć oko czy mózg.

Znacznie bezpieczniej podać zabite komórki bakterii czy inaktywowanego wirusa (trudno mówić o zabitych wirusach, jako że nie są one w pełni żywe). Jeszcze lepiej dostarczyć wyizolowane czy zsyntetyzowane same antygeny zarazków, ewentualnie, jak w przypadku covid, instrukcję, za pomocą której organizm ludzki sam zsyntetyzuje niewielką ilość antygenu, z którym nauczy się walczyć.

Poza ospą wietrzną chorób tych w zasadzie od lat się nie widuje. Zmasowany wysiłek starszych pokoleń sprawił, że przeciętny student medycyny nie ma jak się nauczyć rozpoznawać je czy leczyć. Wyszczepienie prawie całej populacji skutecznie chroni przed rozsiewaniem się chorób zakaźnych – także tych, którzy nie mogą się szczepić z powodu przeciwwskazań medycznych (tak, szczepienia nie są dla wszystkich, dlatego przed zabiegiem konieczne jest badanie) bądź u których szczepienia nie zadziałają (osoby po przeszczepie, z niedoborami odporności lub po prostu mające pecha – np. szczepionka na wirusowe zapalenie wątroby typu B działa na 19 na 20 osób).

Tutaj dochodzimy do sytuacji przypominającej tylko trochę dylemat wspólnego pastwiska służącego całej wsi, ale narażonego na nadmierny wypas przez samolubne jednostki. Pastwisko w postaci bezpieczeństwa zafundowały nam przeszłe pokolenia i funduje nadal zdecydowana większość zaszczepionych, także żerującym na nich nieszczepiącym się pasażerom na gapę.

Istotnie, szczepienia mogą powodować działania niepożądane – jak każda procedura medyczna, a w zasadzie każdy wybór w życiu. Zdarza się, że pacjent jedzie kilkadziesiąt kilometrów celem zasięgnięcia drugiej opinii o bezpieczeństwie pewnego leczenia. Taka podróż często stwarza większe ryzyko zgonu niż sama terapia. Z powodu wypadków drogowych umiera w Polsce kilka tysięcy osób rocznie, nieporównywalnie więcej niż z powodu szczepień.

Oczywiście można dostać reakcji alergicznej na w zasadzie każdy składnik szczepionki, ale podobnie można zareagować na prawie każdy składnik pożywienia. Sławne napisy „produkt może zawierać śladowe ilości orzechów arachidowych” mają za zadanie zdjąć odpowiedzialność z producenta: tak, każdy z tych produktów u osoby uczulonej (niekoniecznie tego świadomej i wykazującej wcześniej jakiekolwiek objawy) może spowodować zgon. Tak jak ryby, owoce morza, warzywa, owoce, a poza żywnością jad owadów, pyłki drzew czy odchody wszechobecnych roztoczy kurzu domowego.

Jak kiedyś pisałem, w medycynie nie ma całkowicie bezpiecznych rozwiązań. Możemy zdać się na mniej czy bardziej bezpieczne, a szczepienie jest ewidentnie bezpieczniejsze od nieszczepienia. Działania niepożądane wiążą się ze znacznie mniejszym ryzykiem ciężkich powikłań i zgonów niż niezaszczepienie się. A jeżeli – zapytają nieprzekonani – dostanę poważnych objawów niepożądanych? Cóż, pechowcy się zdarzają. Ale wśród niezaszczepionych tacy pechowcy zdarzają się znacznie częściej.

Marcin Nowak

  1. Dla bardziej zaawansowanego czytelnika: gwoli ścisłości nie chodzi o różnicę, tylko o logarytm naturalny ilorazu stężeń molowych po obu stronach membrany półprzepuszczalnej ↩︎