C.3.2 · Defensa contra enfermedades

Esta hoja didáctica cubre temas seleccionados de HL para el curso cuya primera evaluación fue en 2025; no constituye todo el programa.

Prerrequisitos: células y membranas de B.2 y enzimas de B.1.

Los ejemplos son originales y ficticios: no son mediciones reales ni investigaciones estudiantiles reales.

¿Qué explicaría esta observación?

• La mayoría de las personas padece varicela una vez y nunca más, mientras que un resfriado puede volver todos los años. ¿Qué recuerda el sistema inmune y por qué falla ante el resfriado?

Construya el modelo

• Los patógenos portan antígenos — estructuras moleculares reconocidas por receptores inmunitarios específicos. Los fagocitos engullen y digieren patógenos, mientras que los linfocitos producen anticuerpos, proteínas diseñadas para unirse a un antígeno específico. La primera respuesta es lenta porque deben seleccionarse y multiplicarse los linfocitos correspondientes.
• Después de la primera infección, permanecen las células de memoria. En la reexposición producen una respuesta secundaria más rápida y fuerte, a menudo destruyendo al patógeno antes de que aparezcan síntomas. La vacunación puede preparar la memoria inmune para exposiciones futuras. La inmunidad en una población puede reducir la transmisión y proteger indirectamente a personas susceptibles — inmunidad de rebaño. La protección depende del patógeno, la población y la vacuna; no garantiza que no puedan ocurrir infecciones o brotes.
• antígeno: Estructura molecular reconocida por un anticuerpo o receptor inmunitario específico; los antígenos pueden provenir del propio organismo o de fuentes externas; anticuerpo: Proteína que se une a un antígeno específico; célula de memoria: Linfocito de larga vida que permite una respuesta secundaria rápida; vacunación: Administración de una vacuna para preparar una respuesta inmunitaria específica y memoria; inmunidad de rebaño: Protección indirecta de la población cuando la inmunidad reduce la transmisión.

Elija evidencias que puedan probarlo

• Rastrear la concentración de anticuerpos después de una primera y una segunda exposición al mismo antígeno: el modelo predice un segundo pico más rápido y mayor. Un resfriado puede reaparecer porque muchos virus y cepas diferentes causan resfriados; la inmunidad a uno no necesariamente protege contra otro.
• Comparar los tamaños de brotes en poblaciones con diferente cobertura vacunal; por encima del umbral, los brotes deberían dejar de crecer.

Trabaje desde cantidades conocidas

• Conocido: un patógeno tiene un número básico de reproducción R₀ = 4, lo que significa cuatro casos secundarios por caso en promedio en una población totalmente susceptible bajo este modelo. El umbral es 1 − 1/R₀ = 1 − 1/4 = 0.75. Con mezcla uniforme y protección completa, exactamente 75% inmunizados da R = 4 × (1 − 0.75) = 1. La proporción inmunizada debe superar 75% para obtener R < 1 y una transmisión decreciente en el modelo.

Ejemplo:

Un patógeno diferente tiene R₀ = 2.5. Calcule el umbral de inmunidad de rebaño como porcentaje usando la misma secuencia: cantidades conocidas → modelo → relación → sustitución → unidad e interpretación. (Respuesta: 1 − 1/2.5 = 1 − 0.4 = 0.6 = 60%. Un patógeno menos contagioso requiere menor cobertura.)

Verifique la conclusión y sus límites

• El modelo umbral asume mezcla uniforme, susceptibilidad igual y protección completa contra la transmisión entre personas inmunizadas; las poblaciones reales se agrupan y la protección puede disminuir. Si la vacunación ofrece protección incompleta contra la transmisión, la proporción requerida de vacunación es mayor que el umbral de inmunidad en este modelo simplificado.

Advertencia:

Un anticuerpo puede unirse con igual eficacia a cualquier patógeno. Esta afirmación es falsa: los anticuerpos reconocen formas de antígenos específicas. Un antígeno diferente puede evadir una respuesta existente; las vacunas se dirigen a antígenos seleccionados.

Clave:

Defensa contra enfermedades: los fagocitos engullen; los linfocitos producen anticuerpos específicos para el antígeno; las células de memoria proporcionan una segunda respuesta más rápida y fuerte. La vacunación puede preparar una memoria inmune específica. Cuando la inmunidad poblacional reduce la transmisión, la inmunidad de rebaño puede ofrecer protección indirecta. El umbral simplificado 1 − 1/R₀ es un límite del modelo, no una garantía de que todos estén protegidos.

Escribir desde un umbral de 80 por ciento

• Un patógeno tiene R₀ = 5.
• Encontrar el umbral de inmunidad de rebaño: 1 − 1/5 = 0.8, por lo tanto, 80 por ciento de inmunidad.

Escribir desde un umbral de 50 por ciento

• Una cepa más leve tiene R₀ = 2.
• Encontrar el umbral: 1 − 1/2 = 50 por ciento — el umbral sigue a 1/R₀, disminuyendo hacia cero cuando R₀ se acerca a uno.

Escribir desde una cobertura que queda corta

• R₀ = 4 y la vacunación cubre 60 por ciento de la población.
• ¿Se cumple el umbral? 1 − 1/4 = 75 por ciento necesarios, por lo tanto no — la transmisión continúa en el vacío.