Inmunidad colectiva contra la rubéola según una encuesta poblacional en Medellín, Colombia

Herd immunity against rubella according to a survey of the population in Medellin, Colombia

Doracelly Hincapié Palacio^I,*; Juan Ospina Giraldo^II; Viviana Lenis Ballesteros^I; Marta C. Ospina Ospina^III; Marta Arroyave Cadavid^I; Nora Hoyos Muñoz^I; Rita Almanza Payares^IV

^IUniversidad de Antioquia, Facultad Nacional de Salud Pública, Grupo de epidemiología, Medellín, Colombia
^IIUniversidad EAFIT, Escuela de Ciencias y Humanidades, Grupo de Lógica y Computación, Medellín, Colombia ]]> ^IIISecretaría Seccional de Salud y Protección Social de Antioquia, Laboratorio Departamental de Salud Pública, Medellín, Colombia
^IVSecretaría de Salud de Medellín, Medellín, Colombia

RESUMEN

OBJETIVO: Calcular la proporción crítica (P) para el logro de la inmunidad colectiva a partir de un estudio poblacional realizado en el 2009 en Medellín, Colombia, por edad, en forma global y desagregada por sexo, zona de procedencia y estrato socioeconómico.
MÉTODOS: Se realizó una encuesta de seroprevalencia poblacional, con una muestra aleatoria de 2 124 individuos de 6 a 64 años, representativa por edad, sexo y zona. Se estimó el número básico de reproducción utilizando una regresión cuadrática de los títulos promedio de IgG contra la rubéola por edad en los individuos no vacunados con títulos mayores o iguales a 15 Ul/ml. Se calculó el número efectivo de reproducción (R_e) con los datos de la proporción ponderada de protección por edad, sexo, zona y estrato socioeconómico.
RESULTADOS: En forma global, la P_c fue de 90,0% (IC95% 88,6-95,2) y el R_e de 0,95 (IC95% 0,8-1,8), para una proporción ponderada de protección de 89,4% (IC95% 86,8-91,6). La protección fue menor que la P_c esperada en ambos sexos, en los estratos socioeconómicos alto y bajo, y en la zona rural. En la zona urbana la protección fue mayor que la P_c (89,4%, IC95% 86,6-91,7 en comparación con 87,4%, IC95% 85,2-87,8).
CONCLUSIONES: En la zona urbana se ha avanzado hacia la inmunidad colectiva, pero se requiere aumentar la proporción de protección en forma global, en las mujeres, en la zona rural y en los individuos de estrato socioeconómico alto. El número efectivo puede tener un valor mayor de uno, lo que indica el potencial de propagación de la enfermedad.

Palabras clave: Inmunidad colectiva; número básico de reproducción; rubéola (sarampión alemán); Colombia.

OBJECTIVE: Calculate the critical proportion (P_c) for achieving herd immunity based on a 2009 population study conducted in Medellin, Colombia, by age, globally and
disaggregated by sex, location, and socioeconomic stratum.
METHODS: A survey of seroprevalence in the population was conducted by means of a random sample of 2 124 individuals aged 6 to 64 that was representative of age,
sex, and location. The basic reproduction number was estimated using a quadratic regression of the average IgG titers for rubella by age in unvaccinated individuals
with titers greater than or equal to 15 IU/ml. The effective reproduction number (R_e) was calculated with the data on the weighted proportion of protection by age, sex,
location, and socioeconomic stratum.
RESULTS: Overall, the P_c was 90.0% (95% CI, 88.6-95.2%) and the R_e was 0.95 (95% CI, 0.8-1.8), for a weighted proportion of protection of 89.4% (95% CI, 86.8-
91.6%). Protection was lower than the expected P_c in both sexes, in high and low socioeconomic strata, and in the rural area. In the urban area, protection was greater
than the P_c (89.4%, with a 95% CI, 86.6-91.7%, compared to 87.4% and a 95% CI, 85.2-87.8%). ]]> CONCLUSIONS: The urban area has made progress toward herd immunity, but the overall proportion of protection in women, the rural area, and the high socioeconomic
strata must be increased. The effective number may be greater than one, indicating the potential for the spread of the disease.

Key words: Immunity, herd; basic reproduction number; rubella; Colombia.

El término inmunidad colectiva, poblacional o de rebaño, se refiere al efecto grupal de los programas de vacunación masiva. Se logra cuando existe una alta proporción (aunque inferior al 100%) de individuos inmunes, lo que reduce la probabilidad de contacto entre un individuo susceptible y uno infectado, evitando la transmisión de la enfermedad (1). El término "inmunidad de rebaño" fue usado por primera vez por Topley y Wilson en 1923, que sugirieron que se separara el estudio de la inmunidad individual del de la inmunidad colectiva (2).

Para Theophil Lotz (3), cuando se vacuna no sólo se obtiene un beneficio individual, sino que este se extiende a las personas susceptibles no protegidas de una comunidad. La vacunación puede proteger a los individuos y generar un "cerco de protección" en torno a los susceptibles, cuando la proporción de personas inmunes es alta. Por ejemplo, si el 95% de los individuos en una comunidad fueran inmunes a una determinada enfermedad, sería menos probable la ocurrencia de la infección por ser baja la probabilidad de contacto entre un enfermo infectante y un individuo susceptible perteneciente al 5% existente. En caso de transmitirse la infección, no se generarían casos secundarios por estar la persona infectada en contacto primordialmente con individuos inmunes.

La inmunidad colectiva depende de la proporción de individuos inmunes y del nivel de transmisión de la enfermedad. Los indicadores utilizados para determinar el nivel de transmisión de una enfermedad son los números básico (R₀) y efectivo (R_e) de reproducción (4,5). R₀ es el número promedio de casos secundarios generados por un caso índice durante su período de infecciosidad cuando este es introducido en una población completamente susceptible. R_e se refiere al mismo concepto, pero cuando la población es parcialmente susceptible por la implementación de medidas de prevención y control, como la vacunación. En otras palabras, R₀ refleja la transmisión de la enfermedad en el período prevacunal, y R_e cuando se ha instaurado la vacunación masiva (4).

Una vez que se estiman R₀ y R_e, se calcula la proporción mínima o crítica de individuos (P_c) que deberían permanecer inmunes para el logro de la inmunidad colectiva. Para Anderson y May (5), la identificación de P_c es un criterio crucial para la eliminación de una enfermedad, en cuyo caso R_e< 1 pues, aunque se pueden generar nuevos casos, la transmisión de la enfermedad no se sostiene debido a la presencia de individuos inmunes, la reducción de la población susceptible o el incremento de las medidas de control.

En este trabajo se estimó el nivel de inmunidad colectiva contra la rubéola en Medellín, Colombia, considerando la meta de eliminación de esta enfermedad definida para las Américas para el 2010 (6).

La cobertura de vacunación con MMR del país ha sido superior al 90% entre el 2002 y el 2009, pero en el 2000, el 2001 y el 2011 se han obtenido coberturas inferiores al 90%, y hay departamentos con coberturas de vacunación inferiores al 80%. En Medellín, entre el 2005 y el 2009 se registraron coberturas con MMR superiores al 100% debido al subregistro poblacional o a la administración de dosis de vacuna a individuos provenientes de otros lugares (8).

En este trabajo se estimó la P_c de individuos inmunes por edad, en forma global y desagregada por sexo, zona y estrato socioeconómico considerando las diferencias existentes en los subgrupos de la población.

MATERIALES Y MÉTODOS

Tipo de estudio

Se calculó la proporción crítica de personas inmunes (P_c) por edad, en forma global y desagregada por sexo, zona y estrato socioeconómico que se requerirían para lograr la inmunidad colectiva contra la rubéola, a partir de un estudio transversal realizado en el 2009 para determinar la seroprevalencia poblacional.

Población y muestra

El estudio se realizó en Medellín, una ciudad con 2,4 millones de habitantes distribuidos en 16 comunas de la zona urbana y 5 corregimientos de la zona rural (9). Se conformó una muestra representativa y aleatoria de 2 124 individuos de 6 a 64 años, con probabilidad conocida de ser elegidos por edad, sexo y zona, de una muestra inicial de 2 400 individuos. El tamaño de la muestra era suficiente para detectar una proporción de seropositividad mínima de 75%, de acuerdo con los datos de un estudio de seroprevalencia de rubéola realizado en 1997 con una muestra de 864 individuos de 1 a 14 años (10).

Se utilizó un muestreo probabilístico complejo. El primer conglomerado fue la comuna o corregimiento, el segundo fue la vivienda y el tercero el hogar. La unidad final de muestreo fue la persona perteneciente al hogar. Cada unidad de muestreo se eligió mediante un muestreo aleatorio simple utilizando tablas prediseñadas de números aleatorios.

Se aplicó una encuesta estructurada, y se efectuó toma de peso, talla y flebotomía a los individuos que no presentaban contraindicación para el procedimiento, previa firma del consentimiento informado. Se estandarizaron los procedimientos de recolección de los datos antes de efectuar el trabajo de campo. Los datos fueron recolectados por personal de enfermería con experiencia. Se solicitó a cada encuestado el carné de vacunación y la factura de servicios públicos para obtener el dato del estrato socioeconómico. El estrato bajo correspondió a la clasificación 1, 2 y 3, mientras que el estrato alto agrupó a la clasificación 4, 5 y 6 (9).

Se determinaron los títulos de IgG contra la rubéola con la prueba AxSYM^® Rubella IgG (Laboratorio Abbott), y cuando los resultados estuvieron entre 5-20 Ul/ml se procesaron con la prueba VIDAS RUB IgG II^® (Laboratorio BioMerieux), por su mayor especificidad (11). Las muestras se procesaron en el Laboratorio Departamental de Salud Pública de la Secretaría Seccional de Salud y Protección Social de Antioquia, siguiendo un protocolo para el transporte y almacenamiento.

El proyecto fue aprobado por el Comité de Ética de la Facultad Nacional de Salud Pública. Se siguieron las disposiciones éticas para la investigación en seres humanos (12) y los principios de la Declaración de Helsinki (13).

Análisis de los datos

Se obtuvieron datos inferidos de la muestra a la población con el programa SPSS versión 15 (IBM SPSS Statistics, EE.UU.), mediante el cálculo del factor básico de expansión, esto es, el inverso de la probabilidad de ser elegido en cada comuna o corregimiento, manzana y vivienda, la ponderación de la variabilidad de cada etapa del muestreo y un factor de corrección por las diferencias en la participación por sexo (14).

La estimación del número básico de reproducción (R0) se hizo como una aproximación a la propuesta de Dietz (15) con la edad promedio de infección (A) y la esperanza de vida al nacer (L). En este caso, se dedujo a partir del análisis de la curva de los títulos promedio de IgG por edad. Una vez obtenido R₀, se calculó la P_c. Los pasos para el cálculo fueron los siguientes:

1) Análisis exploratorio de los títulos promedio de anticuerpos por edad en los individuos seropositivos, es decir, aquellos con títulos de IgG contra la rubéola mayores o iguales a 15 Ul/ml. Se identificó el comportamiento de los títulos en forma general, en individuos vacunados y no vacunados, por la variables definidas en la muestra (edad, sexo y zona), además del estrato socioeconómico.

2) De acuerdo con la exploración, se analizó el comportamiento de los títulos mediante la función parabólica:

Y = a + b(c - X)X

3) Una vez estimados los parámetros, se analizó la función parabólica según se muestra en la figura 1, identificando los puntos máximos y mínimos, con el cálculo de la derivada de la función igual a cero. Este procedimiento se realizó con el programa MAPLE^®, versión 12 (Maplesoft Inc., Canadá). Con estos datos se estimó A, la edad promedio de infección en la cual los títulos promedio de anticuerpos serían la mitad del título máximo, esto es, la edad en la que probablemente ocurriría la infección en la población debido al bajo nivel de protección (5). También se estimó L, la edad máxima con anticuerpos detectables. Dado que los datos de la edad se encontraban agrupados en intervalos de tres años, se convirtieron en edades simples, enumerando de cero a uno los grupos de edad, donde el grupo de 6 a 8 años era la edad cero y así sucesivamente. Luego se utilizó la fórmula:

x = S(X) + 3X

donde x es la edad simple y X es el grupo de edad. S es la edad superior del intervalo; por ejemplo, en el grupo de 6 a 8 años S toma el valor de 8.

4) Con el cálculo de A y L se estimó R0, con la siguiente fórmula (5):

R₀ = 1 + L/A

R_e = R₀ (1 - p)

6) Con el cálculo de R0 se estimó la P_c para países en vías de desarrollo, de acuerdo con (5):

P_c = (1 -1/R₀) x exp(1/L)

7) Se obtuvieron intervalos de confianza del 95% para los números de reproducción y P_c a partir de los parámetros de la regresión y la siguiente función que relaciona la edad de infección y dichos parámetros:

a + b(c -X)X = (a + (bc²)/4)ƒ

donde a + bc²/4 es el nivel máximo de anticuerpos yƒ es una fracción de ese nivel.

RESULTADOS

En la población estudiada, el promedio de títulos de anticuerpos IgG contra la rubéola en los individuos protegidos fue de 98,7 UI/ml (IC95% 94,3-103,1), con una mediana de 64,5 UI/ml. En este grupo habían sido vacunados contra la rubéola 40,2% (n = 768), no habían recibido vacuna 32,9% (n = 628) y no sabían o no se tenían datos del 26,9% restante (n = 515).

Sin embargo, en el total de los individuos protegidos, independientemente de la edad, se observaron diferencias significativas en los títulos, con un promedio más alto en los no vacunados (media 86,1; IC95% 79,8-92,5) que en los vacunados (media 105,8; IC95% 98,0-113,5) (U de Mann-Whitney 203 670; P = 0,00). Con respecto a los subgrupos estudiados, la forma de parábola de los títulos se repitió en individuos protegidos no vacunados, según sexo, estrato socioeconómico bajo y zona (figura 3). En los individuos de estrato socioeconómico alto se observaron títulos más altos, aunque con oscilaciones.

Estimación del nivel de transmisión

El nivel mínimo de anticuerpos por edad osciló entre 50 y 55 Ul/ml, excepto en la zona rural (44,6 Ul/ml) y en el estrato alto (69,0 UI/ml). El aumento en los títulos de anticuerpos por edad fue mayor en la zona urbana y menor en la rural (cuadro 1).

Con respecto a la máxima edad con títulos detectables, se detectarían títulos hasta el grupo de edad número 21,5 en la zona urbana, que correspondería a 71,5 años. La mayor edad donde se detectarían títulos de anticuerpos sería en el grupo de edad número 29 de la zona rural, para una edad simple de 94 años (cuadro 1).

Para la ciudad, en el período prevacunal, R₀ estaría entre 7 y 15 casos secundarios por un caso índice (cuadro 1). Por su parte, R_e sería menor de uno en el análisis global por edad, pero el límite superior del intervalo de confianza estaría cercano a dos. Igual situación se observó en los hombres y en los individuos de estrato socioeconómico bajo. R_e sería ligeramente mayor de uno en las mujeres, los individuos de estrato alto y la zona rural. En la zona urbana, R sería menor de uno y el intervalo de confianza no incluye este valor (cuadro 1).

En forma global, para el logro de la inmunidad colectiva y la eliminación de la enfermedad la P_c debería ser, al menos, de 90% (IC95% 88,6-95,2), la cual es superior a la proporción ponderada de protección de 89,4% (IC95% 86,8-91,6) (figura 4).

En los subgrupos analizados, también fue más baja la seropositividad observada (P_c) que la Pc en orden de magnitud en los individuos de estrato socioeconómico alto (Po = 90,8, IC95% 84,1-94,8; P = 94,7%, en las mujeres (Po = 90,3, IC95% 87,3-92,6; P_c= 91,5, IC95% 86,0-93,0), en la zona rural (Po = 89,0, IC95% 86,2-91,3; P_c = 90,2, IC95% 84,2-95,0), el estrato socioeconómico bajo (Po = 89,4, IC95% 86,5-91,8; P_c = 89,9, IC95% 86,8-94,7) y los hombres (Po = 88,5, IC95% 83,8-91,9; P_c = 88,6, IC95% 85,5-92,8). En la zona urbana fue mayor Po que P_c (Po = 89,4, IC95% 86,6-91,7; P_c = 87,4, IC95% 85,2-87,8). No se pudo calcular el intervalo de confianza de la P_c de los individuos de estrato socioeconómico alto, debido a la alta variabilidad de los datos observados y el inadecuado ajuste de estos a la función estimada.

DISCUSIÓN

Se estimó una P_c global de 90% (IC95% 88,6-95,2), superior a la proporción ponderada de protección de 89,4% (IC95% 86,8-91,6). Por lo tanto, si en Medellín se desea alcanzar la inmunidad colectiva contra la enfermedad se requeriría incrementar la protección hasta el 90% o más.

Otro aspecto a considerar es la ocurrencia de fallas en la vacunación, que señalan que la P_c es un valor mínimo que debería ser superado para sostener la eliminación de la enfermedad, indicada por un R_e < 1. De hecho, la meta de cobertura óptima de vacunación de 95% planteada para esta enfermedad (16), permitiría lograr una proporción de inmunidad o protección de entre 93 y 94%, si se descuentan las fallas vacunales (17).

El objetivo de este trabajo fue mostrar la importancia de establecer no sólo "metas de vacunación e inmunidad" globales, sino también específicas por subgrupos. La proporción de individuos inmunes observada fue menor que la P_c esperada en las mujeres y R fue ligeramente mayor de uno, lo que indica la necesidad de intensificar la vacunación y el seguimiento del nivel inmunitario de las mujeres antes de la concepción (18). Igual situación se observó en los individuos de estrato socioeconómico alto y en la zona rural.

En los datos del estrato alto, se observaron oscilaciones en el promedio y la mediana de títulos de anticuerpos difícilmente captables mediante la curva parabólica u otra función, debido al tamaño reducido de los datos (n = 191). Sin embargo, conviene analizar las diferencias en los títulos de IgG contra la rubéola por estrato social por las diferencias en la exposición al virus según las condiciones de vida (19, 20).

Los individuos del estrato socioeconómico alto viajaron con más frecuencia a países donde se presentaron casos en la epidemia de rubéola en las Américas entre el 2006 y el 2008 (18,9% de individuos de estrato alto y 1,7% de estrato bajo), lo que pudo aumentar la exposición al virus (21). En los individuos de estrato bajo, la exposición podría ser mayor al requerirse un contacto prolongado, en condiciones de hacinamiento, para la transmisión de la enfermedad (18).

En la zona rural sería conveniente analizar los factores que influyen en el nivel de protección observada. Se observó una menor proporción de individuos protegidos vacunados contra la enfermedad (36,9%; tenencia de carné 73,6%), en comparación con los de la zona urbana (43,8%; tenencia de carné 61,7%), con una diferencia significativa (Z = 2,97; P = 0,002).

En este trabajo se obtuvieron valores de P_c para la rubéola similares a otros comunicados en la bibliografía. En 1981 Dietz (15) estimó una P_c de 87%, correspondiente a un valor de R0 de 7,62 de acuerdo con la ecuación R₀ = 1 + L/A. Este valor es similar al obtenido en la zona urbana, con una P_c de 87,4% y un R₀ de 7,24 (IC95% 6,2-7,4). También coincide la estimación de un R_e menor de uno, lo que indicaría el avance en la eliminación de la enfermedad en esta parte de la ciudad. En la misma época y con metodologías similares, Hethcote (22) calculó una P_c de 87,5% y un R0 de 6,6 para Estados Unidos. Basado en este valor de P_c, Hyde (23) encontró un nivel de seropositividad global que superaba la P_c tanto en el período 1988-1994 (88,1%; IC95% 86,9-89,1) como en el período 1999-2004 (91,3%; IC95% 90,5-92,1), de acuerdo con la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición de Estados Unidos. Estos datos permiten valorar el incremento de la seropositividad tras la intensificación de la vacunación en mujeres y niños en edad escolar, aunque los autores utilizaron la P_c estimada en la época prevacunal como punto de comparación. Otros autores (17, 24) estimaron la P y sus intervalos de confianza utilizando una metodología diferente, a partir de los datos de laboratorios de salud pública de Inglaterra en 1986-1987. Se basaron en el supuesto de existencia de equilibrio endémico, mientras que en Medellín podría estar cercana la eliminación de la enfermedad. De acuerdo con los datos de vigilancia epidemiológica de Medellín, no se confirmaron por laboratorio casos de rubéola entre 2005 y 2011 a pesar de la búsqueda activa de casos en la comunidad e instituciones de salud. En 2011 se confirmó un caso de rubéola con fuente de infección desconocida, pero sin casos secundarios alrededor de los contactos cercanos (datos no publicados).

Una limitación del estudio fue la dificultad para verificar la vacunación, debido a la ausencia del carné en el 65,7% de los individuos encuestados. Sin embargo, en concordancia con la bibliografía, los individuos con exposición natural al virus tienen un nivel de anticuerpos más alto que los expuestos a la inmunidad artificial (18, 25).

Los datos de la proporción de protección fueron ponderados e inferidos de la muestra al universo; la generalización de los hallazgos puede realizarse a ciudades similares, considerando el carácter aleatorio del estudio por edad, sexo y zona. Los datos por estrato socioeconómico no se pueden inferir, dado que la muestra no estuvo diseñada de acuerdo con esta variable. El tamaño de la muestra fue adecuado por la capacidad para detectar un proporción de seropositividad mínima de 75% (10).

Las estimaciones de P_c, R₀ y R_e globales y por subgrupos, son guías para el reconocimiento de las diferencias logradas en el nivel de inmunidad colectiva. Fine (2) consideraba las cifras publicadas de estos indicadores globales como aproximadas y con valor básicamente comparativo por no reflejar la diversidad de las poblaciones.

Agradecimientos. Los autores agradecen la financiación del Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología COLCIENCIAS (contrato 111540820522), la Universidad de Antioquia, la Secretaría de Salud de Medellín (convenio 4600018820). También agradecen el apoyo del Laboratorio Departamental de la Secretaría Seccional de Salud y Protección Social de Antioquia; y a su equipo de trabajo: Rubén Darío Gómez A., Francisco Javier Diaz, Consuelo Lopera, Matilde Jaramillo, Morelia Cadavid, Nilton Montoya, Jader Yepes, Jhon Fredy Suárez, Cesar Higuita, Fabio Madrid, Byron Castillón, Maritza Chate, Derly Jaramillo, Luisa Fernanda Arroyave, Lina Ospina, María Eugenia Gómez, Olga Lucia Pérez, Emilse Amparo Posada, Arcene Vásquez, Gloria Tobón y Luz Marina Bernal.

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Manuscrito recibido el 17 de octubre de 2011
Aceptado para publicación, tras revisión, el 10 de junio de 2012.