Sezione 7: Epidemiologia analitica

Come notato prima, l’epidemiologia descrittiva può identificare modelli tra i casi e nelle popolazioni per tempo, luogo e persona. Da queste osservazioni, gli epidemiologi sviluppano ipotesi sulle cause di questi modelli e sui fattori che aumentano il rischio di malattia. In altre parole, gli epidemiologi possono usare l’epidemiologia descrittiva per generare ipotesi, ma solo raramente per testare queste ipotesi. Per questo, gli epidemiologi devono rivolgersi all’epidemiologia analitica.

La caratteristica chiave dell’epidemiologia analitica è un gruppo di confronto. Si consideri una grande epidemia di epatite A che si è verificata in Pennsylvania nel 2003.(38) Gli investigatori hanno scoperto che quasi tutti i pazienti con casi avevano mangiato in un particolare ristorante durante le 2-6 settimane (cioè il tipico periodo di incubazione dell’epatite A) prima della comparsa della malattia. Mentre gli investigatori sono stati in grado di restringere le loro ipotesi al ristorante e sono stati in grado di escludere i preparatori di cibo e i servitori come fonte, non sapevano quale particolare cibo potrebbe essere stato contaminato. Gli investigatori hanno chiesto ai pazienti del caso quali cibi del ristorante avessero mangiato, ma questo indicava solo quali cibi fossero popolari. Gli investigatori, quindi, hanno anche arruolato e intervistato un gruppo di confronto o di controllo – un gruppo di persone che avevano mangiato al ristorante durante lo stesso periodo, ma che non si sono ammalati. Di 133 voci sul menu del ristorante, la differenza più sorprendente tra il caso e gruppi di controllo era nella proporzione che mangiava salsa (94% dei pazienti del caso ha mangiato, rispetto al 39% dei controlli). Ulteriori indagini sugli ingredienti della salsa hanno implicato le cipolle verdi come fonte di infezione. Poco dopo, la Food and Drug Administration ha emesso un avviso al pubblico sulle cipolle verdi e il rischio di epatite A. Questa azione è stata una risposta diretta ai risultati convincenti dell’epidemiologia analitica, che ha confrontato la storia di esposizione dei casi-pazienti con quella di un gruppo di confronto appropriato.

Identificare i fattori associati alla malattia aiuta i funzionari sanitari a indirizzare adeguatamente le attività di prevenzione e controllo della salute pubblica. Guida anche ulteriori ricerche sulle cause delle malattie.

Quindi, l’epidemiologia analitica si occupa della ricerca di cause ed effetti, o del perché e del come. Gli epidemiologi usano l’epidemiologia analitica per quantificare l’associazione tra esposizioni e risultati e per testare le ipotesi sulle relazioni causali. È stato detto che l’epidemiologia da sola non può mai provare che una particolare esposizione ha causato un particolare risultato. Spesso, tuttavia, l’epidemiologia fornisce prove sufficienti per adottare misure di controllo e prevenzione appropriate.

Gli studi epidemiologici rientrano in due categorie: sperimentali e osservazionali.

Studi sperimentali

In uno studio sperimentale, il ricercatore determina attraverso un processo controllato l’esposizione per ogni individuo (studio clinico) o comunità (studio comunitario), e poi segue gli individui o le comunità nel tempo per rilevare gli effetti dell’esposizione. Per esempio, in uno studio clinico di un nuovo vaccino, lo sperimentatore può assegnare casualmente alcuni dei partecipanti a ricevere il nuovo vaccino, mentre altri ricevono un’iniezione placebo. Lo sperimentatore poi segue tutti i partecipanti, osserva chi prende la malattia che il nuovo vaccino è destinato a prevenire, e confronta i due gruppi (nuovo vaccino vs. placebo) per vedere se il gruppo del vaccino ha un tasso inferiore di malattia. Allo stesso modo, in uno studio per prevenire l’insorgenza del diabete tra gli individui ad alto rischio, gli investigatori hanno assegnato a caso gli iscritti a uno dei tre gruppi – placebo, un farmaco antidiabete o un intervento sullo stile di vita. Alla fine del periodo di follow-up, gli investigatori hanno trovato la più bassa incidenza di diabete nel gruppo di intervento sullo stile di vita, la successiva più bassa nel gruppo del farmaco antidiabetico e la più alta nel gruppo placebo.(39)

Studi osservazionali

In uno studio osservazionale, l’epidemiologo osserva semplicemente l’esposizione e lo stato della malattia di ogni partecipante allo studio. Gli studi di John Snow sul colera a Londra erano studi osservazionali. I due tipi più comuni di studi osservazionali sono gli studi di coorte e gli studi caso-controllo; un terzo tipo sono gli studi trasversali.

Studio di coorte. Uno studio di coorte è simile come concetto allo studio sperimentale. In uno studio di coorte l’epidemiologo registra se ogni partecipante allo studio è esposto o meno, e poi segue i partecipanti per vedere se sviluppano la malattia di interesse. Si noti che questo differisce da uno studio sperimentale perché, in uno studio di coorte, il ricercatore osserva piuttosto che determinare lo stato di esposizione dei partecipanti. Dopo un periodo di tempo, lo sperimentatore confronta il tasso di malattia nel gruppo esposto con quello del gruppo non esposto. Il gruppo non esposto serve come gruppo di confronto, fornendo una stima della base o della quantità prevista di malattie nella comunità. Se il tasso di malattia è sostanzialmente diverso nel gruppo esposto rispetto al gruppo non esposto, si dice che l’esposizione è associata alla malattia.

La durata del follow-up varia notevolmente. Nel tentativo di rispondere rapidamente a un problema di salute pubblica come un’epidemia, i dipartimenti di salute pubblica tendono a condurre studi relativamente brevi. D’altra parte, le organizzazioni di ricerca e accademiche sono più propense a condurre studi su cancro, malattie cardiovascolari e altre malattie croniche che possono durare per anni e persino decenni. Lo studio Framingham è un noto studio di coorte che ha seguito oltre 5.000 residenti di Framingham, Massachusetts, fin dai primi anni ’50 per stabilire i tassi e i fattori di rischio per le malattie cardiache.(7) Il Nurses Health Study e il Nurses Health Study II sono studi di coorte stabiliti rispettivamente nel 1976 e nel 1989, che hanno seguito oltre 100.000 infermiere ciascuno e hanno fornito informazioni utili su contraccettivi orali, dieta e fattori di rischio dello stile di vita.(40) Questi studi sono talvolta chiamati studi di follow-up o di coorte prospettica, perché i partecipanti vengono arruolati all’inizio dello studio e poi seguiti prospetticamente nel tempo per identificare l’insorgenza degli esiti di interesse.

Un tipo alternativo di studio di coorte è uno studio di coorte retrospettivo. In questo tipo di studio sia l’esposizione che gli esiti si sono già verificati. Proprio come in uno studio di coorte prospettico, il ricercatore calcola e confronta i tassi di malattia nei gruppi esposti e non esposti. Gli studi di coorte retrospettivi sono comunemente usati nelle indagini sulle malattie in gruppi di persone facilmente identificabili, come i lavoratori di una particolare fabbrica o i partecipanti a un matrimonio. Per esempio, uno studio di coorte retrospettivo è stato utilizzato per determinare la fonte di infezione della ciclosporiasi, una malattia parassitaria che ha causato un’epidemia tra i membri di una struttura residenziale in Pennsylvania nel 2004.(41) L’indagine ha indicato che il consumo di piselli da neve era implicato come veicolo dell’epidemia di ciclosporiasi.

Studio caso-controllo. In uno studio caso-controllo, gli investigatori iniziano arruolando un gruppo di persone con la malattia (al CDC tali persone sono chiamate caso-pazienti piuttosto che casi, perché il caso si riferisce al verificarsi della malattia, non alla persona). Come gruppo di confronto, il ricercatore iscrive poi un gruppo di persone senza malattia (controlli). Gli investigatori quindi confrontano le esposizioni precedenti tra i due gruppi. Il gruppo di controllo fornisce una stima della base o della quantità prevista di esposizione in quella popolazione. Se la quantità di esposizione tra il gruppo di casi è sostanzialmente superiore a quella che ci si aspetterebbe sulla base del gruppo di controllo, allora si dice che la malattia è associata a quell’esposizione. Lo studio dell’epatite A ricondotta alle cipolle verdi, descritto sopra, è un esempio di studio caso-controllo. La chiave in uno studio caso-controllo è di identificare un gruppo di controllo appropriato, paragonabile al gruppo caso nella maggior parte degli aspetti, al fine di fornire una stima ragionevole della linea di base o dell’esposizione prevista.

Studio cross-sectional. In questo terzo tipo di studio osservazionale, un campione di persone di una popolazione viene arruolato e le loro esposizioni ed esiti di salute sono misurati simultaneamente. Lo studio trasversale tende a valutare la presenza (prevalenza) del risultato di salute in quel momento, senza considerare la durata. Per esempio, in uno studio trasversale sul diabete, alcuni degli arruolati con il diabete possono aver vissuto con il loro diabete per molti anni, mentre altri possono essere stati diagnosticati di recente.

Da un punto di vista analitico lo studio trasversale è più debole di una coorte o di uno studio caso-controllo perché uno studio trasversale di solito non può separare i fattori di rischio per la comparsa della malattia (incidenza) dai fattori di rischio per la sopravvivenza con la malattia. (L’incidenza e la prevalenza sono discusse più in dettaglio nella Lezione 3.) D’altra parte, uno studio trasversale è uno strumento perfettamente valido per scopi di epidemiologia descrittiva. Gli studi trasversali sono usati abitualmente per documentare la prevalenza in una comunità di comportamenti di salute (prevalenza del fumo), stati di salute (prevalenza della vaccinazione contro il morbillo), e risultati di salute, in particolare condizioni croniche (ipertensione, diabete).

In sintesi, lo scopo di uno studio analitico in epidemiologia è quello di identificare e quantificare la relazione tra un’esposizione e un risultato di salute. Il segno distintivo di uno studio di questo tipo è la presenza di almeno due gruppi, uno dei quali serve come gruppo di confronto. In uno studio sperimentale, il ricercatore determina l’esposizione dei soggetti dello studio; in uno studio osservazionale, i soggetti sono esposti in condizioni più naturali. In uno studio di coorte osservazionale, i soggetti vengono arruolati o raggruppati sulla base della loro esposizione, poi vengono seguiti per documentare l’insorgenza della malattia. Le differenze nei tassi di malattia tra i gruppi esposti e non esposti portano i ricercatori a concludere che l’esposizione è associata alla malattia. In uno studio osservazionale caso-controllo, i soggetti vengono arruolati a seconda che abbiano o meno la malattia, poi vengono interrogati o testati per determinare la loro precedente esposizione. Le differenze nella prevalenza dell’esposizione tra il gruppo dei casi e quello dei controlli permettono agli investigatori di concludere che l’esposizione è associata alla malattia. Gli studi trasversali misurano l’esposizione e lo stato della malattia allo stesso tempo, e sono più adatti all’epidemiologia descrittiva che alla causalità.