0291/2025 - Prevalência de antígenos e anticorpos contra SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade Prevalence of antigens and antibodies against SARS-CoV-2 in people deprived of liberty
Com o objetivo de estimar a prevalência de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade, realizou-se inquérito sorológico de base institucional em sete unidades prisionais de quatro municípios do estado do Piauí, em abril-outubro/2022. Adotou-se amostragem probabilística por conglomerado. Realizaram-se entrevistas, testes rápidos e exames sorológicos para detecção de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2. Calcularam-se prevalências, associações estatísticas por teste qui-quadrado e razões de prevalência por meio de regressão de Poisson. Dentre os 848 participantes, a prevalência de antígenos foi de 1,1%. A prevalência de anticorpos anti-SARS-CoV-2 variou de 6,5% (IgM-S) a 98,9% (IgG-S). Não foram identificadas diferenças da prevalência de antígenos. A prevalência de anticorpos IgG-N e IgG-S foi maior entre os detentos de Teresina (RP=1,41; IC95%: 1,08-1,46; RP=1,03; IC95%: 1,01-1,05). Ter recebido ao menos duas doses de vacina contra COVID-19 aumentou a soropositividade de anticorpos (IgM-S RP=2,08; IC95%: 1,01-4,29; IgG-N RP=1,26: IC95%: 1,08-1,46; IgG-S RP=1,02; IC95%: 1,01-1,04). Esses dados reforçam o impacto positivo da vacinação e outras medidas de controle adotadas na população encarcerada durante a pandemia de COVID-19.
Aiming to estimate the prevalence of anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies among incarcerated individuals, an institution-based serological survey was conducted in seven prison units across four municipalities in the state of Piauí, Brazil, from April to October 2022. A probabilistic cluster sampling method was adopted. Interviews, rapid tests, and serological assays were performed to detect anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies. Prevalence rates, statistical associations using the chi-square test, and prevalence ratios through Poisson regression were calculated. Among the 848 participants, antigen prevalence was 1.1%. The prevalence of anti-SARS-CoV-2 antibodies ranged from 6.5% (IgM-S) to 98.9% (IgG-S). No significant differences were observed in antigen prevalence. The prevalence of IgG-N and IgG-S antibodies was higher among inmates in Teresina (PR=1.41; 95% CI: 1.08–1.46; PR=1.03; 95% CI: 1.01–1.05). Receiving at least two doses of a COVID-19 vaccine increased antibody seropositivity (IgM-S PR=2.08; 95% CI: 1.01–4.29; IgG-N PR=1.26; 95% CI: 1.08–1.46; IgG-S PR=1.02; 95% CI: 1.01–1.04). These findings reinforce the positive impact of vaccination and other control measures implemented in the incarcerated population during the COVID-19 pandemic.
Introdução
A pandemia causada pela rápida disseminação do vírus da Síndrome Respiratória Aguda Grave do Coronavírus 2 (SARS-CoV-2) impôs à população mudanças drásticas no cotidiano, como a restrição do contato social, a necessidade de isolamento, e a adoção de novas práticas diárias, como o uso de máscaras faciais, álcool em gel e a higienização constante das mãos¹.
Os desafios de controle se tornaram mais agravantes em relação às pessoas privadas de liberdade (PPL), considerando as condições e vulnerabilidades específicas observada nas unidades prisionais (UP), que se tornaram um dos principais focos de preocupação durante a pandemia da COVID-19. Estima-se que a taxa de transmissão do vírus SARS-CoV-2 nesse ambiente pode ser significativamente maior do que na população geral. Enquanto uma pessoa infectada fora das prisões transmite o vírus para uma ou duas pessoas, um detento pode potencialmente infectar até 10 pessoas, incluindo outros detentos, agentes penitenciários, prestadores de serviço e visitantes, representando um risco considerável, não só para a propagação dentro das UP, mas também para a comunidade externa²-3.
Para ilustrar como o ambiente das UP é propício à disseminação do SARS-CoV-2, no Brasil, em junho de 2020, foram registrados 4.256 casos de COVID-19 entre as PPL e servidores, com 58 óbitos. Isso representou um aumento de 24,1% em relação aos meses anteriores, em um intervalo de apenas 30 dias4.
Nesse contexto, medidas foram implementadas para conter a disseminação e circulação do SARS-CoV-2 nas UP. A maioria dos países adotou a suspensão de atividades em grupo, visitas e transferências, além de reduzir o número de detentos, limitar novas admissões, adotar medidas alternativas para o cumprimento da pena e realizar testagens em massa de forma oportuna5.
Nos Estados Unidos, a testagem em massa em instituições carcerárias mostrou que a prevalência de SARS-CoV-2 alcançou níveis de positividade de 86,8%. Essa estratégia permitiu a identificação de novos casos, ajudando a prevenir a disseminação do vírus e fornecendo uma avaliação mais precisa da prevalência da COVID-19. Como resultado, os dados de casos confirmados aumentaram de 642 para 8.239, representando um crescimento de 1,5 a 157 vezes em cada instalação6.
A detecção precoce de casos e o monitoramento da soroprevalência são fundamentais para implementar medidas de controle eficazes, protegendo tanto a população carcerária quanto a comunidade. Considerando esse contexto, esse estudo tem o objetivo de estimar a prevalência de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade no estado do Piauí.
Os resultados da pesquisa poderão melhorar a assistência à saúde no Piauí, informar estratégias de prevenção, aprimorar políticas de saúde, reduzir a transmissão do vírus, fortalecer a infraestrutura das equipes de saúde nas prisões e preparar as autoridades para futuras pandemias, promovendo a equidade e o fortalecimento do direito à saúde das PPL.
Material e métodos
Estudo transversal analítico, do tipo inquérito sorológico de base institucional, baseado no protocolo da OMS7 para investigar a soroprevalência do SARS-CoV-2 e mapear a exposição ao vírus em PPL.
O estado do Piauí conta com 14 UP, as quais abrigam cerca de 4.297 PPL. Foram incluídas no estudo sete UP, escolhidas pela Secretaria de Justiça do Piauí (SEJUS-PI), por representarem cerca de 80% da população carcerária do estado, localizadas estrategicamente em quatro municípios de diferentes regiões: uma UP em Parnaíba, ao Norte; quatro UP na área metropolitana, incluíndo as cidades de Teresina (três UP) e Altos (uma UP), situadas na região Central; e duas UP na cidade de Picos, no Sul. Entre as instituições selecionadas, três possuem Equipes de Atenção Primária Prisional (EAPP), estabelecidas de acordo com os critérios da Política Nacional de Atenção Integral à Saúde das PPL no Sistema Prisional (PNAISP).
A população do estudo foi constituída pelas PPL de ambos os sexos, presentes nas sete UP no dia da coleta de dados, entre os meses de abril a outubro de 2022.
O tamanho da amostra foi calculado na plataforma OpenEpi®, versão 3.01 (SULLIVAN et al., 2022), por meio da equação: n = [EDFF * Np(1-p)] / [(d2 / Z2 1-?/2 * (N-1) + p * (1-p)], sendo N = tamanho da população privada de liberdade das UP selecionadas (N=3.498); p = prevalência esperada de 50%; EDFF = efeito de desenho por conglomerado igual a 2,0; d = erro tolerável de 5%; e Z = escore padrão de distribuição normal de 1,96 (delimita 95% do nível de confiança). O número mínimo de pessoas privadas de liberdade foi de 693, acrescido de 20% para compensar eventuais recusas e ausências devido às constantes transferências que ocorrem na dinâmica das UP. Assim, o tamanho final da amostra foi de 832 pessoas privadas de liberdade.
Adotou-se amostragem probabilística por conglomerado com estágio de seleção único, sendo a cela considerada a unidade primária de amostragem (UPA). Nas UP com mais de 30 internos, foram sorteadas celas por meio de amostragem com probabilidade proporcional ao tamanho (PPT).
Para determinar o número de celas a serem sorteadas, calculou-se a média de internos por cela, considerando a razão entre o número total de internos e o número de celas. Dividindo-se o tamanho da amostra de cada UP com mais de 30 internos (n=808) pela média de internos por cela, determinou-se o número de celas em que deveriam ser realizadas as entrevistas (n=113). Nas duas UP com menos de 30 internos, não houve sorteio de celas, sendo incluídas na pesquisa todos os internos presentes no dia da entrevista em duas instituições femininas situadas em Parnaíba e Picos.
As entrevistas foram realizadas mediante aplicação de formulário eletrônico com perguntas padronizadas e estruturadas, com variáveis adaptadas de instrumentos utilizados em outros inquéritos realizados no Brasil sobre COVID-19 1-2-8-9-10.
O dispositivo utilizado para a coleta de dados foi um tablet que operava com o aplicativo EpiCollect, uma plataforma desenvolvida para a coleta, armazenamento e disseminação de dados11. Enquanto dentro das UP, os tablets funcionavam em modo offline. Ao término do dia de coleta, os dispositivos eram conectados à Internet fora das unidades para transferir os dados das entrevistas realizadas naquela data.
As variáveis dependentes foram referentes ao resultado positivo de exames para detecção de antígeno e anticorpos anti-SARS-CoV-2:
a) teste rápido de antígeno (não, sim);
b) sorologia para imunoglobulina G anti-nucleocapsídeo – IgG-N (não, sim);
c) sorologia para imunoglobulina G anti-spike – IgG-S (não, sim);
d) sorologia para imunoglobulina M anti-spike – IgM-S (não; sim).
As variáveis independentes foram:
a) Localização do presídio (Altos, Parnaíba, Picos, Teresina);
b) Sexo (feminino, masculino);
c) Faixa etária (18-24, 25-34, 35-73 anos);
d) Cor da pele (branca, negra [preta+parda], outras [amarela+indígena]);
e) Escolaridade (até fundamental completo, ensino médio ou mais);
f) Água e sabão na cela (não, sim);
g) Comorbidades referidas (nenhuma, uma ou mais);
h) Sintomas relacionados à COVID-19 (nenhum, um ou mais);
i) Diagnóstico prévio de COVID-19 autorrelatado (não, sim);
j) Vacina contra COVID-19 (?2 doses) (não, sim).
Antes do início da coleta de dados, solicitou-se a cada UP uma lista nominal atualizada das PPL, organizada por pavilhão e cela. Essa lista foi utilizada para sortear as celas e localizar os participantes que fariam parte da amostra do estudo, por meio da geração de código para cada participante e previsão do quantitativo de material utilizado diariamente.
Foram coletadas amostras de secreção nasofaríngea via swab (cotonete) nasal para teste rápido de antígeno para SARS-CoV-2, utilizando-se o kit do Teste Rápido COVID Ag, do Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP), destinado à detecção qualitativa de antígenos virais do SARS-CoV-2 em pacientes com suspeita de COVID-19 ou que tiveram contato com pessoas infectadas (https://www.ibmp.org.br/).
Também foram coletadas amostras de 5mL de sangue venoso por um dos profissionais de enfermagem integrantes da equipe de coleta em consonância com as normas de biossegurança. Ao final do turno de coleta, as amostras de sangue eram acondicionadas em caixas térmicas e transferidas ao laboratório, onde permaneciam em temperatura ambiente por, no máximo, 4 horas antes de serem centrifugadas a 500g por 10 minutos para remoção do soro. As amostras de soro foram aliquotadas e congeladas a -20ºC no Laboratório de Parasitologia e Entomologia Sanitária (LAPES/UFPI). A seguir, as amostras foram transferidas para o Laboratório de Sorologia da Unidade de Diagnósticos da Fiocruz-Ceará (UNADIG/FIOCRUZ-CE), onde foram realizados todos os exames de sorologia.
As amostras de soro foram utilizadas para detectar a presença de anticorpos IgM para a proteína spike (S) e IgG para a proteína S e nucleocapsídeo (N) do SARS-CoV-2, por meio de sorologia a partir do método de imunoensaio por quimioluminescência (CLIA). A presença dos anticorpos foi verificada usando o equipamento Abbott Architect i2000SR (Abbott®) (https://www.abbott.com).
Para compensar as diferenças entre as probabilidades de sorteio da amostra, foram introduzidos pesos de delineamento na etapa de análise de dados, expressos pelo inverso das frações de amostragem (F=1/f). O peso de delineamento pode ser compreendido como o número de internos das UP representados para cada interno entrevistado.
Os dados foram analisados no programa Stata, versão 16.1, utilizando-se o módulo survey e respeitando-se o plano amostral complexo e a ponderação da amostra. Foram calculadas prevalências, razões de prevalência (RP) e respectivos intervalos de confiança de 95% (IC95%) para diferentes desfechos segundo variáveis independentes, por meio da regressão de Poisson com variância robusta. Para verificar a associação entre as variáveis independentes e os desfechos de interesse, utilizou-se o teste do qui-quadrado de Pearson, ao nível de significância de 5%.
O projeto foi autorizado pela SEJUS-PI e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Piauí, conforme parecer nº. 4.578.002, de 08.03.2021. Foram respeitadas as diretrizes éticas para pesquisas envolvendo seres humanos, conforme resolução 466/2012. Todos os participantes foram informados sobre os objetivos do estudo, riscos e vantagens. As PPL que aceitaram participar da pesquisa assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido.
Resultados
Foram avaliadas 848 pessoas privadas de liberdade. A maioria dos entrevistados era do sexo masculino (95,5%), com 25 a 34 anos de idade (40,0%), cor de pele negra (84,6%), escolaridade até ensino fundamental completo (70,9%) e acesso a água e sabão na cela (98,0%). Cerca de um terço da amostra referiu algum tipo de comorbidade ou condição crônica (33,7%). A referência a sintomas relacionadas à COVID-19 foi registrada por 71,5% dos detentos. Um a cada cinco detentos referiu diagnóstico prévio de COVID-19 (22,2%) e 67,0% referiram ter recebido duas ou mais doses de vacina contra COVID-19. Todos os detentos realizaram teste rápido de antígeno, sendo verificada infecção atual para apenas 1,1% deles, sem diferença estatística segundo as variáveis exploradas nesta análise (Tabela 1).
Tabela 1 - Prevalência de antígeno de SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade segundo variáveis sociodemográficas e clínicas. Piauí, 2022.
A prevalência de anticorpos IgG-N anti-SARS-CoV-2 nas PPL foi de 55,4%. Houve associação estatisticamente significativa em relação às seguintes variáveis: UP de Teresina (64,7%; RP=1,41; IC95%: 1,19-1,65; p<0,001) e ter recebido duas ou mais doses da vacina contra a COVID-19 (59,3%; RP=1,26; IC95%=1,08-1,49; p<0,05) (Tabela 2).
Tabela 2 - Prevalência de anticorpos IgG N contra SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade segundo variáveis sociodemográficas e clínicas. Piauí, 2022.
A prevalência de anticorpos IgG-S anti-SARS-CoV-2 nas PPL foi de 98,9%, sendo significativamente superior entre detentos das UP localizadas em Teresina (100%; RP=1,03; IC95%: 1,01-1,05; p=0,005), com diagnóstico prévio de COVID-19 (100%; RP=1,01; IC95%: 1,01-1,02; p=0,002) e entre os que relataram terem recebido duas doses ou mais da vacina contra a COVID-19 (99,6%; RP=1,02; IC95%:1,01-1,04; p=0,027). A prevalência de anticorpos IgG-S anti-SARS-CoV-2 foi significativamente inferior em detentos do sexo masculino (98,8%; RP=0,99; IC95%: 0,98-0,99; p<0,002) e entre os que dispunham de água e sabão em suas celas (98,9%; RP=0,99; IC95%: 0,98-0,99; p=0,002) (Tabela 3).
Tabela 3 - Prevalência de anticorpos IgG-S anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade segundo variáveis sociodemográficas e clínicas. Piauí, 2022.
A prevalência de anticorpos IgM-S anti-SARS-CoV-2 foi de 6,5%, sendo significativamente menor entre os detentos que dispunham de água e sabão em suas celas (6,1%; RP=0,23; IC95%: 0,08-0,71; p=0,011) e duas vezes maior entre os que relataram ter recebido duas ou mais doses da vacina contra COVID-19 (7,8%; RP=2,08; IC95%: 1,01-4,29; p=0,049) (Tabela 4).
Tabela 4 - Prevalência de anticorpos IgM-S anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade segundo variáveis sociodemográficas e clínicas. Piauí, 2022.
A Tabela 5 apresenta as vacinas administradas na população do estudo. As vacinas Janssen, AstraZeneca e Pfizer atuam diretamente na proteína spike (S), enquanto a CoronaVac tem como alvo a proteína do nucleocapsídeo (N).
Tabela 5. Vacinas disponibilizadas nas Unidades Prisionais no estado do Piauí, 2021-2023.
Discussão
Esse inquérito sorológico investigou a prevalência de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade no Piauí. Por meio da realização dos testes rápidos de antígeno (Ag-TDRs) obteve-se positividade de 1,1% de antígenos contra SARS-CoV-2, enquanto os exames sorológicos demostraram positividade de 55,4% para IgG-N, 98,9% para IgG-S e 6,5% para IgM-S, evidenciando baixa prevalência da infecção ativa pelo SARS-CoV-2 e considerável imunidade induzida pelos imunobiológicos ou por infecções anteriores. Os resultados forneceram um panorama sobre o comportamento do vírus dentro do ambiente prisional.
A pesquisa utilizou uma das estratégias indicadas ao combate da COVID-19 dentro das UP, a testagem em massa nas PPL. Foram realizados dois tipos de exames: o teste de detecção rápida de antígeno (Ag-TDRs) e testes sorológicos que analisaram as proteínas S e N, escolhidos para análise por sua capacidade sorodiagnóstica e pela aptidão de levantar estatísticas a respostas imunológicas à vacina da COVID-19.
Os resultados revelaram alta prevalência de anticorpos IgG-S, sugerindo imunidade adquirida por vacinação ou infecções prévias. Em contraste, a baixa detecção de antígenos (1,1%) indica baixa circulação ativa do vírus entre os participantes. Testes rápidos de antígeno demonstraram limitações em populações assintomáticas, sendo mais eficazes em indivíduos sintomáticos. Além disso, oferecem resultados em minutos, ajudando a interromper precocemente a cadeia de transmissão em pacientes com SARS-CoV-2 12.
Estudos realizados pela Universidade de Wisconsin utilizando testes rápidos de antígeno para COVID-19 em indivíduos assintomáticos evidenciaram sensibilidade de apenas 40% no grupo estudado, demonstrando uma ineficácia na detecção precisa do vírus, resultando em alta taxa de falsos negativos. Além disso, 67% dos resultados positivos em assintomáticos eram falsos, comprometendo a confiabilidade do diagnóstico e subestimando a real prevalência da doença13.
O exame Ag-TDR é realizado em kits práticos utilizando um swab que identifica partículas virais na amostra coletada. O resultado é disponibilizado em média de 15 a 60 minutos, não possuindo precisão tão fidedigna por não terem sensibilidade e especificidade de 100%. Assim, um único teste negativo não deve ser utilizado como critério para exclusão do diagnóstico da COVID-19 e sempre deve ser associado a outros exames mais específicos quando se tem sintomatologia suspeita 14-15.
Os Ag-TDRs são mais eficazes quando utilizados na fase aguda da doença, pois, nesse estágio, os pacientes apresentam maior replicação viral e sintomas. Embora não sejam indicados para uso em indivíduos assintomáticos, podem ser aplicados em contatos de casos positivos, especialmente em populações que vivem em aglomerações, como as PPL. O período ideal para sua realização é entre 5 e 7 dias após o início dos primeiros sintomas15.
Os Ag-TDRs utilizam o método de imunodetecção de fluxo lateral, capaz de identificar nas secreções das vias respiratórias as proteínas do SARS-CoV-2 principalmente a nucleocapsídeo viral. Sua sensibilidade é de 94% e sua especificidade chega a 97% 16.
Em Utrecht, na Holanda, e em Aruba, nos centros comunitários de testes para COVID-19, foi avaliado o desempenho dos testes rápidos de antígenos em 1.369 indivíduos. Desses, 101 apresentaram resultado positivo no teste rápido de antígeno, com uma alta carga viral. Observou-se a presença de resultados falso-negativos em indivíduos com baixa carga viral, reforçando a eficácia e confiabilidade desses testes quando realizados em pessoas com alta carga viral, quando os sintomas estão presentes17.
Nesta pesquisa com PPL do Piauí, a detecção de anticorpos por exames sorológicos revelou valores de 55,4% para IgG-N, 98,9% para IgG-S e 6,5% para IgM-S. Como as proteínas S e N foram utilizadas na produção de algumas vacinas administradas na população do estudo, presume-se que a positividade represente resposta imunológica induzida pela vacina. Por outro lado, a positividade de anticorpos contra a proteína N sugere resposta imunológica à infecção pregressa por SARS-CoV-2, ou seja, COVID-19 prévia.
A análise de anticorpos é uma estratégia eficaz para compreender e combater uma doença, pois permite identificar pessoas infectadas pelo SARS-CoV-2. Embora os resultados levem mais tempo para serem disponibilizados, esse método detecta a presença da IgM, que é produzida nos estágios iniciais da infecção, sendo um marcador amplamente utilizado para identificar infecções precoces ou agudas. A IgG, por sua vez, indica infecção passada, com ou sem sintomas, além de permitir a identificação de respostas imunológicas de médio e longo prazo, sejam elas naturais ou induzidas por vacinas18-19.
As imunoglobulinas IgG e IgM são detectadas nos exames sorológicos em momentos diferentes: a IgM geralmente aparece cerca de 10 dias após o início dos sintomas, enquanto a IgG costuma ser identificada após 15 dias. A IgG permanece no organismo por um período mais prolongado em comparação à IgM, refletindo a resposta imunológica do corpo ao agente infeccioso 20.
A resposta imunológica à COVID-19 resulta na produção de anticorpos que previnem uma reinfecção pelo SARS-CoV-2 em um curto intervalo de tempo após a doença. O vírus possui duas proteínas estruturais (spike-S e nucleocapsídeo-N) que atuam diretamente na resposta imunológica. Os anticorpos específicos se ligam à proteína S, ao domínio de ligação ao receptor (RBD) ou S1, bloqueando a interação do vírus com o receptor de enzima conversora de angiotensina (ACE2) da célula hospedeira, impedindo a sua entrada na célula. Além disso, os anticorpos contra a proteína N interferem na replicação do vírus, dificultando a formação de novas partículas virais dentro da célula 21.
Os testes para detectar os anticorpos IgG-S e N são usados para verificar se uma pessoa foi exposta ao vírus ou desenvolveu uma resposta imunológica após a vacinação. Esses anticorpos geralmente surgem semanas após a infecção ou imunização e podem permanecer no organismo por meses ou até anos22-23.
A proteína N contém focos antigênicos responsáveis por estimular a produção e multiplicação de anticorpos como parte da resposta imunológica natural após a infecção. Por outro lado, a glicoproteína S é responsável por se ligar à membrana celular, facilitando a entrada do vírus na célula hospedeira e iniciando o processo infeccioso 24.
Devido a esse papel fundamental no contato do vírus com a célula hospedeira essas proteínas tornaram-se alvos na produção de várias vacinas, principalmente a proteína S. As vacinas da Pfizer-BioNTech têm como principal alvo a proteína S, utilizando RNA mensageiro para codificar a proteína S, AstraZeneca e Janssen se baseiam em vetores virais não replicantes que também utilizam a proteína S. A CoronaVac, por ser uma vacina de vírus inativado, oferece uma resposta imune mais ampla, envolvendo tanto a proteína S quanto a N 25.
A maioria das vacinas aplicadas nas UP do estudo induziu a produção de anticorpos neutralizantes voltados para a proteína S, prevenindo a infecção ao bloquear a entrada do vírus nas células, justificando uma maior proporção da presença de anticorpos IgG-S em relação aos anticorpos IgG-N.
Os testes sorológicos para COVID-19 analisam essas proteínas virais e detectam a presença de anticorpos no sangue, plasma ou soro, o que pode indicar infecções passadas ou atuais, bem como a eficácia da resposta imunológica à vacinação. A sensibilidade dos testes pode variar conforme a evolução da doença, sendo menor nas fases iniciais, já que sua eficácia depende da quantidade de anticorpos produzidos, a qual varia conforme a manifestação dos sintomas26.
A proteína S pode indicar tanto uma resposta à vacinação quanto uma resposta imunológica que persiste por períodos prolongados nos indivíduos após a infecção por COVID-19. Há registros que revelam alta prevalência de células B de memória específicas para o domínio RBD da proteína Spike, com 92,9% dos casos apresentando imunidade no intervalo de 2 a 3 meses e 80,6% entre 4 e 5 meses27.
Este achado foi encontrado em outro estudo que revelou a circulação em um intervalo de tempo maior do IgG-S no organismo do que a proteína IgG-N, o que pode ser justificado por uma resposta vacinal, tendo em vista a utilização da proteína S para produção de imunizantes, outra possibilidade levantada seria uma reinfecção, assim como também a sua capacidade de se manter mais tempo dentro do corpo após a infecção28.
Em outra pesquisa, justificou-se a utilização da proteína S na produção de vacinas contra a COVID-19 devido ao seu desempenho singular na ligação viral permitindo a entrada do vírus na célula hospedeira pelo seu domínio RDB. Como resultado, produz-se anticorpos neutralizantes que agem bloqueando a interação com o receptor induzindo uma resposta imune contra a COVID-1929.
A monitoração da proteína N serve como ferramenta para acompanhar o vírus em pacientes assintomáticos, e isso foi revelado em um estudo realizado com doadores de sangue saudáveis em Milão, analisando a soroprevalência de SARS-CoV-2, resultando em significativa detecção de anticorpos IgG-N nesse público que não apresentava sintomas para COVID-19 no ato da coleta30.
Porém, em uma análise longitudinal de sorologia da infecção por SARS-CoV-2 após a convalescença, demonstrou-se que, independentemente da gravidade da doença, os indivíduos desenvolveram uma resposta imunológica longa para a COVID-19 e mantiveram estabilidade de até 8 meses na quantidade de anticorpos IgG-N e S 31-32.
Ademais, destaca-se que existem fatores de risco que podem aumentar a vulnerabilidade à COVID-19. Variáveis como idade, sexo, cor da pele, escolaridade e presença de comorbidades, exploradas na presente pesquisa, podem influenciar tanto na suscetibilidade à infecção quanto na gravidade da doença 33.
A respeito disso, investigação realizada em São Paulo, com casos graves de pacientes hospitalizados e óbitos relacionados à COVID-19, revelou que a maioria dos pacientes internados era do sexo masculino e apresentaram maior risco de agravamento e mortalidade por COVID-19, devido ao maior número de comorbidades e adesão a comportamentos de risco como o consumo de álcool e cigarro, exposição ocupacional e diferenças imunológicas 34. E outro estudo, também realizado na cidade de São Paulo, que analisou casos de COVID-19 que evoluíram para óbito, identificou que a maioria dos casos positivos envolvia pessoas do sexo masculino, negras e pardas, com baixa escolaridade, menor renda, vivendo em condições de aglomeração domiciliar e em áreas de vulnerabilidade 35.
Por outro lado, há que se ressaltar que a população do presente estudo tinha acesso aos recursos ideais de higiene e proteção, entretanto, a falta de orientação adequada sobre como usá-los adequadamente pode ter resultado em um uso inadequado desses recursos. Isso pode, paradoxalmente, aumentar o risco de contaminação e espalhar ainda mais o vírus, em vez de reduzir a sua propagação37.
Em suma, encontrar-se encarcerado compromete a saúde dos indivíduos, aumentando a suscetibilidade a infecções e intensificando a severidade de doenças como a COVID-19, especialmente em condições de saúde e ambiente precárias. As prisões apresentam um risco constante de contágio pelo coronavírus, em parte devido à transmissão por portadores assintomáticos e por essa população apresentar doenças infectocontagiosas e outras condições crônicas, além dos fatores ambientais que favorecem a maior circulação do vírus.
A análise das respostas imunológicas por meio dos anticorpos IgG-N, S e IgM-S, naturais ou induzidas pelos imunobiológicos, permitiu um maior entendimento do comportamento do vírus no ambiente prisional, frente às estratégias de contenção adotadas. A investigação também contribuiu para avaliar a eficácia das vacinas aplicadas nesta população, fornecendo insights sobre a situação das PPL e a efetividade das medidas implementadas no combate à pandemia de COVID-19. Este estudo oferece uma visão detalhada sobre as condições de vida dos indivíduos nas UP.
Entretanto, o estudo apresenta algumas limitações: a rotatividade das PPL nas celas em algumas UP, o que demandou novos sorteios e conferência das celas antes de iniciar a coleta; a indisponibilidade de um espaço reservado para responder às perguntas do questionário, o que pode ter gerado influência ou constrangimento pela presença dos demais detentos da mesma cela e dos policiais penais; e o curto espaço de tempo diário para a realização das coletas, que precisou ser ajustado à rotina das UP para garantir segurança e não interferir nas atividades regulares.
Para mitigar o impacto da rotatividade, sugerimos análises que considerem separadamente os dados de grupos fixos e dinâmicos. Além disso, acordos interinstitucionais para garantir a continuidade da coleta de dados com participantes transferidos entre unidades. Em relação à falta de privacidade, recomendam-se entrevistas individuais em espaços reservados dentro das limitações do ambiente prisional ou o uso de questionários autoaplicados em dispositivos eletrônicos para aumentar a confidencialidade das respostas. Apesar dessas limitações, todas as etapas e objetivos do estudo foram alcançados.
Conclusão
Esta pesquisa ofereceu uma compreensão sobre a prevalência de antígenos e anticorpos contra SARS-CoV-2 entre as PPL no Piauí. O estudo demonstrou baixa prevalência de infecções ativas pelo SARS-CoV-2 (1,1%) e alta prevalência de anticorpos IgG-S (98,9%) entre as PPL, atribuída à imunização e exposições prévias. Esses achados reforçam a eficácia das medidas de vacinação e controle implementadas. Além disso, somente 6,5% dos participantes apresentaram anticorpos IgM-S, o que pode refletir infecções recentes.
Esses dados associados as variáveis exploradas sugerem que as medidas de vacinação foram eficazes em conter a disseminação ativa do vírus e promover uma resposta imune protetora na população carcerária.
As evidências apresentadas neste estudo oferecem uma base sólida para avaliar as políticas públicas implementadas durante o período pandêmico nas UP. Por fim, este estudo contribui para o registro histórico da disseminação da COVID-19, fornecendo dados importantes que poderão ser utilizados em ações a serem conduzidas pelos órgãos da Justiça e de Saúde responsáveis pela assistência as PPL e ainda em pesquisas futuras realizadas com essa população.
Agradecimentos
A Universidade Federal do Piauí (UFPI) e, em particular, ao curso de mestrado do Programa de Pós-graduação em Saúde e Comunidade (PPGSC), Fundação de Amparo à Pesquisa do Piauí (FAPEPI) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). À Secretaria de Justiça do Estado do Piauí (SEJUS) e à Secretaria de Saúde do Estado do Piauí (SESAPI). Aos detentos que concordaram em participar do estudo. À Dra Veruska Cavalcanti Barros (Laboratório de Parasitologia e Entomologia Sanitária-LAPES/UFPI). Ao Centro de Inteligência em Agravos Tropicais Emergentes e Negligenciados (CIATEN).
Financiamento
Essa pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Piauí (FAPEPI), por meio do PPSUS, e pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
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Prevalence of antigens and antibodies against SARS-CoV-2 in people deprived of liberty
Resumo (abstract):
Aiming to estimate the prevalence of anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies among incarcerated individuals, an institution-based serological survey was conducted in seven prison units across four municipalities in the state of Piauí, Brazil, from April to October 2022. A probabilistic cluster sampling method was adopted. Interviews, rapid tests, and serological assays were performed to detect anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies. Prevalence rates, statistical associations using the chi-square test, and prevalence ratios through Poisson regression were calculated. Among the 848 participants, antigen prevalence was 1.1%. The prevalence of anti-SARS-CoV-2 antibodies ranged from 6.5% (IgM-S) to 98.9% (IgG-S). No significant differences were observed in antigen prevalence. The prevalence of IgG-N and IgG-S antibodies was higher among inmates in Teresina (PR=1.41; 95% CI: 1.08–1.46; PR=1.03; 95% CI: 1.01–1.05). Receiving at least two doses of a COVID-19 vaccine increased antibody seropositivity (IgM-S PR=2.08; 95% CI: 1.01–4.29; IgG-N PR=1.26; 95% CI: 1.08–1.46; IgG-S PR=1.02; 95% CI: 1.01–1.04). These findings reinforce the positive impact of vaccination and other control measures implemented in the incarcerated population during the COVID-19 pandemic.
Prevalência de antígenos e anticorpos contra SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade
Prevalence of antigens and antibodies against SARS-CoV-2 in incarcerated individuals
Prevalencia de antígenos y anticuerpos contra el SARS-CoV-2 en personas privadas de libertad
Liana Osório Fernandes - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Universidade Federal do Piauí, Campus Ministro Petrônio Portella, Ininga, 64049-550, Teresina PI Brasil -lianaosorio25@gmail.com- https://orcid.org/0000-0001-5214-4733;
José Cláudio Garcia Lira Neto - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil - jclira@live.com- https://orcid.org/0000-0003-2777-1406;
Marcela Helena Gambim Fonseca - Fundação Oswaldo Cruz, Fortaleza CE Brasil - marcela.gambim@fiocruz.br- https://orcid.org/0000-0002-3710-4060;
Jardeliny Corrêa da Penha - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil - jardelinypenha@yahoo.com.br- https://orcid.org/0000-0001-5956-9072;
Alberto Pereira Madeiro - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil - madeiro@uol.com.br- https://orcid.org/0000-0002-5258-5982;
Malvina Thaís Pacheco Rodrigues - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Centro de Inteligência em Agravos Tropicais Emergentes e Negligenciados, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil -malvina@ufpi.edu.br- https://orcid.org/0000-0001-5501-0669;
Ariel de Sousa Melo - Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil -ariel.melo26@gmail
com- https://orcid.org/0000-0001-5846-3719;
Márcio Dênis Medeiros Mascarenhas- Programa de Pós-Graduação em Saúde e Comunidade, Centro de Inteligência em Agravos Tropicais Emergentes e Negligenciados, Universidade Federal do Piauí, Teresina PI Brasil - mdm.mascarenhas@gmail.com- https://orcid.org/0000-0001-5064-2763
Resumo
Com o objetivo de estimar a prevalência de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2 em pessoas privadas de liberdade, realizou-se inquérito sorológico de base institucional em sete unidades prisionais de quatro municípios do estado do Piauí, em abril-outubro/2022. Adotou-se amostragem probabilística por conglomerado. Realizaram-se entrevistas, testes rápidos e exames sorológicos para detecção de antígenos e anticorpos anti-SARS-CoV-2. Calcularam-se prevalências, associações estatísticas por teste qui-quadrado e razões de prevalência por meio de regressão de Poisson. Dentre os 848 participantes, a prevalência de antígenos foi de 1,1%. A prevalência de anticorpos anti-SARS-CoV-2 variou de 6,5% (IgM-S) a 98,9% (IgG-S). Não foram identificadas diferenças da prevalência de antígenos. A prevalência de anticorpos IgG-N e IgG-S foi maior entre os detentos de Teresina (RP=1,41; IC95%: 1,08-1,46; RP=1,03; IC95%: 1,01-1,05). Ter recebido ao menos duas doses de vacina contra COVID-19 aumentou a soropositividade de anticorpos (IgM-S RP=2,08; IC95%: 1,01-4,29; IgG-N RP=1,26: IC95%: 1,08-1,46; IgG-S RP=1,02; IC95%: 1,01-1,04). Esses dados reforçam o impacto positivo da vacinação e outras medidas de controle adotadas na população encarcerada durante a pandemia de COVID-19.
Palavras-chave: COVID-19. SARS-CoV-2. Prisioneiros. Inquéritos Epidemiológicos. Prevalência.
Abstract
Aiming to estimate the prevalence of anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies among incarcerated individuals, an institution-based serological survey was conducted in seven prison units across four municipalities in the state of Piauí, Brazil, from April to October 2022. A probabilistic cluster sampling method was adopted. Interviews, rapid tests, and serological assays were performed to detect anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies. Prevalence rates, statistical associations using the chi-square test, and prevalence ratios through Poisson regression were calculated. Among the 848 participants, antigen prevalence was 1.1%. The prevalence of anti-SARS-CoV-2 antibodies ranged from 6.5% (IgM-S) to 98.9% (IgG-S). No significant differences were observed in antigen prevalence. The prevalence of IgG-N and IgG-S antibodies was higher among inmates in Teresina (PR=1.41; 95% CI: 1.08–1.46; PR=1.03; 95% CI: 1.01–1.05). Receiving at least two doses of a COVID-19 vaccine increased antibody seropositivity (IgM-S PR=2.08; 95% CI: 1.01–4.29; IgG-N PR=1.26; 95% CI: 1.08–1.46; IgG-S PR=1.02; 95% CI: 1.01–1.04). These findings reinforce the positive impact of vaccination and other control measures implemented in the incarcerated population during the COVID-19 pandemic.
Keywords: COVID-19. SARS-CoV-2. Prisoners. Epidemiological Surveys. Prevalence.
Resumen
Con el objetivo de estimar la prevalencia de antígenos y anticuerpos anti-SARS-CoV-2 en personas privadas de libertad, se realizó una encuesta serológica de base institucional en siete unidades penitenciarias de cuatro municipios del estado de Piauí, entre abril y octubre de 2022. Se adoptó un muestreo probabilístico por conglomerados. Se llevaron a cabo entrevistas, pruebas rápidas y exámenes serológicos para la detección de antígenos y anticuerpos anti-SARS-CoV-2. Se calcularon prevalencias, asociaciones estadísticas mediante la prueba de ji cuadrado y razones de prevalencia mediante regresión de Poisson. Entre los 848 participantes, la prevalencia de antígenos fue del 1,1%. La prevalencia de anticuerpos anti-SARS-CoV-2 varió del 6,5% (IgM-S) al 98,9% (IgG-S). No se identificaron diferencias en la prevalencia de antígenos. La prevalencia de anticuerpos IgG-N e IgG-S fue mayor entre los reclusos de Teresina (RP=1,41; IC95%: 1,08-1,46; RP=1,03; IC95%: 1,01-1,05). Haber recibido al menos dos dosis de la vacuna contra la COVID-19 aumentó la seropositividad de anticuerpos (IgM-S RP=2,08; IC95%: 1,01-4,29; IgG-N RP=1,26; IC95%: 1,08-1,46; IgG-S RP=1,02; IC95%: 1,01-1,04). Estos datos refuerzan el impacto positivo de la vacunación y otras medidas de control adoptadas en la población encarcelada durante la pandemia de COVID-19.
Palabras clave: COVID-19. SARS-CoV-2. Reclusos. Encuestas Epidemiológicas. Prevalencia.
Introduction
The pandemic caused by the rapid spread of the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) virus has forced drastic changes in daily life for the general population, including restrictions on social contact, the need for isolation, and the adoption of new daily practices, such as the use of face masks, alcohol-based hand sanitizers, and frequent hand hygiene¹.
The challenges of controlling the virus have become even more acute for incarcerated individuals, given the specific conditions and vulnerabilities observed in prison units (PUs), which have become a major focus of concern during the COVID-19 pandemic. It is estimated that the transmission rate of the SARS-CoV-2 virus in these settings may be significantly higher than in the general population. While an infected person outside of prison transmits the virus to one or two people, a single inmate can potentially infect up to 10 people, including other inmates, correctional officers, service providers, and visitors, posing a considerable risk not only for the spread of the disease within prisons, but also for the entire community outside the prison2-3.
To illustrate how the prison environment is conducive to the spread of SARS-CoV-2, in Brazil, in June 2020, 4,256 cases of COVID-19 were recorded among prisoners and staff, with 58 deaths. In a span of only 30 days, this represented a 24.1% increase compared to previous months4.
In this context, measures were implemented to contain the spread and circulation of SARS-CoV-2 in prisons. Most countries have suspended group activities, visits, and transfers, in addition to reducing the number of inmates, limiting new admissions, adopting alternative measures for serving sentences, and conducting timely mass testing5.
In the USA, mass testing in prisons showed that the prevalence of SARS-CoV-2 reached positivity levels of 86.8%. This strategy enabled the identification of new cases, helping to prevent the spread of the virus and providing a more accurate assessment of the prevalence of COVID-19. As a result, the number of confirmed cases increased from 642 to 8,239, representing a 1.5 – 157-fold increase in each facility6.
Early case detection and seroprevalence monitoring are essential to implementing effective control measures, protecting both the prison population and the community. Given this context, this study aims to estimate the prevalence of anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies in incarcerated individuals in the state of Piauí.
The research results seek to improve healthcare in Piauí, inform prevention strategies, improve health policies, reduce virus transmission, strengthen prison health infrastructure, and prepare authorities for future pandemics, promoting equity and strengthening incarcerated individuals’ right to health.
Material and Methods
This is an analytical cross-sectional, institutional-based serological survey, based on the WHO protocol7 to investigate the seroprevalence of SARS-CoV-2 and map exposure to the virus among prisoners.
The state of Piauí has 14 PUs, housing approximately 4,297 prisoners. Seven prisons were included in the study, selected by the Piauí State Department of Justice (Secretaria de Justiça do Piauí – SEJUS-PI), as they represent approximately 80% of the state\'s prison population. These PUs are strategically located in four municipalities in different regions: one prison in Parnaíba, in the north; four prisons in the metropolitan area, including the cities of Teresina (three prisons) and Altos (one prison), located in the central region; and two prisons in the city of Picos, in the south. Among the selected institutions, three have Prison Primary Care Teams (PPCTs), established according to the criteria of the National Policy for Comprehensive Health Care for Prisoners in the Prison System (Política Nacional de Atenção Integral à Saúde das PPL no Sistema Prisinal – PNAISP).
The study population consisted of inmates of both sexes, present in the seven prisons on the days of data collection, carried out between April and October 2022.
The sample size was calculated on the OpenEpi® platform, version 3.01 (SULLIVAN et al., 2022), using the equation: n = [EDFF * Np(1-p)] / [(d2 / Z2 1-α/2 * (N-1) + p * (1-p)], where N = the size of the inmate population in the selected prisons (N=3,498); p = expected prevalence of 50%; EDFF = cluster design effect of 2.0; d = tolerable error of 5%; and Z = standard normal distribution score of 1.96 (defined by the 95% confidence level). The minimum number of inmates was 693, plus 20% to compensate for possible refusals and absences due to the constant transfers that occur in the dynamics of prison systems. Thus, the final sample size was 832 incarcerated individuals.
A single-stage probability cluster sampling method was adopted, with the cell being considered the primary sampling unit (PSU). In prisons with more than 30 inmates, cells were randomly selected using probability proportional to size (PPT) sampling.
To determine the number of cells to be randomly selected, the average number of inmates per cell was calculated, considering the ratio between the total number of inmates and the number of cells. Dividing the sample size of each prison with more than 30 inmates (n=808) by the average number of inmates per cell determined the number of cells in which the interviews should be conducted (n=113). In the two prisons with fewer than 30 inmates, no random selection of cells was performed; all inmates present on the day of the interview were included in the survey at two women\'s institutions located in Parnaíba and Picos.
The interviews were conducted using an electronic form with standardized and structured questions, with variables adapted from instruments used in other COVID-19 surveys conducted in Brazil1-2-8-9-10.
The device used for data collection was a tablet running the EpiCollect app, a platform developed for data collection, storage, and dissemination11. While inside the prisons, the tablets operated offline. At the end of the collection day, the devices were connected to the internet outside the units in order to transfer the data from the interviews conducted that day.
The dependent variables were positive results from tests for detecting anti-SARS-CoV-2 antigen and antibodies:
a) rapid antigen test (no, yes);
b) serology for anti-nucleocapsid immunoglobulin G – IgG-N (no, yes);
c) serology for anti-spike immunoglobulin G – IgG-S (no, yes);
d) serology for anti-spike immunoglobulin M – IgM-S (no, yes).
The independent variables were:
a) Prison location (Altos, Parnaíba, Picos, Teresina);
b) Sex (female, male);
c) Age range (18-24, 25-34, 35-73 years);
d) Skin color (white, Black [black+brown], others [yellow+Indigenous]);
e) Education (up to elementary school, high school or higher);
f) Soap and water in the cell (no, yes);
g) Reported comorbidities (none, one or more);
h) Symptoms related to COVID-19 (none, one or more);
i) Self-reported prior diagnosis of COVID-19 (no, yes);
j) COVID-19 vaccine (≥2 doses) (no, yes).
Before data collection began, each prison unit was asked for an updated list of incarcerated individuals, organized by pavilion and cell. This list was used to randomly assign cells and identify participants who would be included in the study sample, generating a code for each participant and estimating the amount of material used daily.
Nasopharyngeal secretion samples were collected via nasal swab for rapid antigen testing for SARS-CoV-2, using the Rapid COVID Ag Test kit from the Paraná Institute of Molecular Biology (IBMP), designed for the qualitative detection of SARS-CoV-2 viral antigens in patients suspected of having COVID-19 or who had had contact with infected individuals (https://www.ibmp.org.br/).
Venous blood samples of 5 mL were also collected by one of the nursing professionals on the collection team in accordance with biosafety regulations. At the end of the collection shift, blood samples were placed in thermal boxes and transferred to the laboratory, where they remained at room temperature for a maximum of four hours before being centrifuged at 500g for ten minutes to remove the serum. The serum samples were aliquoted and frozen at -20°C in the Laboratory of Parasitology and Sanitary Entomology (LAPES/UFPI). The samples were then transferred to the Serology Laboratory of the Fiocruz-Ceará Diagnostics Unit (UNADIG/FIOCRUZ-CE), where all serology tests were performed.
Serum samples were used to detect the presence of IgM antibodies to the spike protein (S) and IgG antibodies to the S protein and nucleocapsid (N) of SARS-CoV-2, using serology by means of the chemiluminescence immunoassay (CLIA) method. The presence of antibodies was verified using the Abbott Architect i2000SR (Abbott®) (https://www.abbott.com).
To compensate for differences in sample draw probabilities, design weights were introduced during the data analysis stage, expressed as the inverse of the sampling fractions (F = 1/f). The design weight can be understood as the number of prison inmates represented for each inmate interviewed.
The data were analyzed in Stata, version 16.1, using the survey module and adhering to the complex sampling plan and sample weighting. Prevalence rates, prevalence ratios (PR), and respective 95% confidence intervals (95% CI) were calculated for different outcomes according to independent variables using Poisson regression with robust variance. Pearson\'s chi-square test was used to assess the association between the independent variables and the outcomes of interest, at a 5% significance level.
The project was authorized by SEJUS-PI and approved by the Research Ethics Committee of the Federal University of Piauí, according to opinion no. 4,578,002, dated March 8, 2021. The ethical guidelines for research involving human subjects, as per resolution 466/2012, were followed. All participants were informed of the study objectives, risks, and benefits. The individuals who agreed to participate in the study signed the Informed Consent Form.
Results
A total of 848 incarcerated individuals were evaluated. The majority of respondents were male (95.5%), aged 25 to 34 (40.0%), black (84.6%), had completed elementary school (70.9%), and had access to soap and water in their cells (98.0%). Approximately one-third of the sample reported some type of comorbidity or chronic condition (33.7%). Symptoms related to COVID-19 were reported by 71.5% of the inmates. One in five inmates reported a previous diagnosis of COVID-19 (22.2%), and 67.0% reported having received two or more doses of the COVID-19 vaccine. All inmates underwent rapid antigen testing, with only 1.1% of them being diagnosed with current infection, with no statistical difference according to the variables explored in this analysis (Table 1).
Table 1 - Prevalence of SARS-CoV-2 antigen in incarcerated individuals according to sociodemographic and clinical variables. Piauí, 2022.
The prevalence of anti-SARS-CoV-2 IgG-N antibodies in incarcerated individuals was 55.4%. A statistically significant association was found in relation to the following variables: Teresina PU (64.7%; PR=1.41; 95% CI: 1.19-1.65; p<0.001) and having received two or more doses of the COVID-19 vaccine (59.3%; PR=1.26; 95% CI=1.08-1.49; p<0.05) (Table 2).
Table 2 - Prevalence of IgG N antibodies against SARS-CoV-2 in incarcerated individuals according to sociodemographic and clinical variables. Piauí, 2022.
The prevalence of IgG-S anti-SARS-CoV-2 antibodies in incarcerated individuals was 98.9%, which proved to be significantly higher among inmates of PUs located in Teresina (100%; PR=1.03; 95% CI: 1.01-1.05; p=0.005), with a previous diagnosis of COVID-19 (100%; PR=1.01; 95% CI: 1.01-1.02; p=0.002) and among those who reported having received two or more doses of the COVID-19 vaccine (99.6%; PR=1.02; 95% CI: 1.01-1.04; p=0.027). The prevalence of anti-SARS-CoV-2 IgG-S antibodies was significantly lower among male inmates (98.8%; PR=0.99; 95% CI: 0.98-0.99; p<0.002) and among those who had soap and water available in their cells (98.9%; PR=0.99; 95% CI: 0.98-0.99; p=0.002) (Table 3).
Table 3 - Prevalence of IgG-S anti-SARS-CoV-2 antibodies in incarcerated individuals according to sociodemographic and clinical variables. Piauí, 2022.
The prevalence of anti-SARS-CoV-2 IgM-S antibodies was 6.5%, which proved to be significantly lower among inmates who had soap and water in their cells (6.1%; PR=0.23; 95% CI: 0.08-0.71; p=0.011) and twice as high among those who reported having received two or more doses of the COVID-19 vaccine (7.8%; PR=2.08; 95% CI: 1.01-4.29; p=0.049) (Table 4).
Table 4 - Prevalence of anti-SARS-CoV-2 IgM-S antibodies in incarcerated individuals according to sociodemographic and clinical variables. Piauí, 2022.
Table 5 shows the vaccines administered to the study population. The Janssen, AstraZeneca, and Pfizer vaccines target the spike (S) protein directly, while CoronaVac targets the nucleocapsid (N) protein.
Table 5. Vaccines made available in prison units in the state of Piauí, 2021-2023.
Discussion
This serological survey investigated the prevalence of anti-SARS-CoV-2 antigens and antibodies in incarcerated individuals in Piauí. Rapid antigen tests (Ag-RDTs) yielded 1.1% SARS-CoV-2 antigen positivity, while serological tests yielded 55.4% IgG-N, 98.9% IgG-S, and 6.5% IgM-S positivity, demonstrating a low prevalence of active SARS-CoV-2 infection and considerable immunity induced by immunobiologicals or previous infections. The results provided insight into the behavior of the virus within the prison environment.
The present study used one of the strategies recommended for combating COVID-19 within prison units: mass testing among prisoners. Two types of tests were performed: rapid antigen detection tests (Ag-RDTs) and serological tests that analyzed the S and N proteins, chosen for analysis due to their serodiagnostic capacity and ability to statistically predict immune responses to the COVID-19 vaccine.
The results revealed a high prevalence of IgG-S antibodies, suggesting immunity acquired through vaccination or previous infections. By contrast, the low antigen detection rate (1.1%) indicates a low active circulation of the virus among participants. Rapid antigen tests have demonstrated limitations in asymptomatic populations and have proven to be more effective in symptomatic individuals. Furthermore, they provide results in minutes, helping to provide an early interruption of the chain of transmission in patients with SARS-CoV-212.
Studies conducted by the University of Wisconsin using rapid antigen tests for COVID-19 in asymptomatic individuals showed sensitivity levels of only 40% in the study group, demonstrating ineffectiveness in accurately detecting the virus, resulting in a high rate of false negatives. Furthermore, 67% of positive results in asymptomatic individuals were false, compromising diagnostic reliability and underestimating the true prevalence of the disease13.
The Ag-RDT test is performed by applying practical kits using a swab that identifies viral particles in the collected sample. The result is available on average in 15 to 60 minutes and is not as accurate as it may seem, given that it lacks 100% sensitivity and specificity. Therefore, a single negative test should not be used as a criterion for excluding a COVID-19 diagnosis and should always be combined with other, more specific tests when symptoms are suspected14-15.
Ag-RDTs are most effective when used in the acute phase of the disease, as this is when patients experience increased viral replication and symptoms. Although not indicated for use in asymptomatic individuals, they can be administered to contacts of positive cases, especially in populations living in crowded areas, such as among incarcerated individuals. The ideal time to administer them is between 5 and 7 days after the onset of the initial symptoms15.
Ag-RDTs use the lateral flow immunodetection method, capable of identifying SARS-CoV-2 proteins, primarily the viral nucleocapsid, in respiratory tract secretions. Their sensitivity is 94% and their specificity reaches 97%16.
In Utrecht, in the Netherlands, and in Aruba, community COVID-19 testing centers evaluated the performance of rapid antigen tests on 1,369 individuals. Of these, 101 tested positive on the rapid antigen test, with a high viral load. False-negative results were observed in individuals with low viral loads, reinforcing the efficacy and reliability of these tests when performed on individuals with high viral loads and symptoms17.
In this study conducted with incarcerated individuals in Piauí, antibody detection by serological tests revealed values of 55.4% for IgG-N, 98.9% for IgG-S, and 6.5% for IgM-S. Because the S and N proteins were used in the production of certain vaccines administered to the study population, the positivity is presumed to represent a vaccine-induced immune response. On the other hand, positive antibodies against the N protein suggest an immune response to a previous SARS-CoV-2 infection, i.e., prior COVID-19.
Antibody analysis is an effective strategy to understand and combat a disease, as it allows for the identification of individuals infected with SARS-CoV-2. Although results take longer to become available, this method detects the presence of IgM, which is produced in the early stages of infection and is a widely used marker to identify early or acute infections. IgG, in turn, indicates past infection, with or without symptoms, and allows for the identification of medium- and long-term immune responses, whether natural or vaccine-induced.
IgG and IgM immunoglobulins are detected in serological tests at different times: IgM usually appears about 10 days after the onset of symptoms, while IgG is usually identified after 15 days. IgG remains in the body for a longer period of time when compared to IgM, reflecting the body\'s immune response to the infectious agent20.
The immune response to COVID-19 results in the production of antibodies that prevent reinfection by SARS-CoV-2 within a short period of time after the disease. The virus has two structural proteins (S and N) that directly affect the immune response. Specific antibodies bind to the S protein, the receptor-binding domain (RBD), or S1, blocking the virus\'s interaction with the host cell\'s angiotensin-converting enzyme (ACE2) receptor, preventing its entry into the cell. Furthermore, antibodies against the N protein interfere with viral replication, hindering the formation of new viral particles within the cell21.
Tests to detect IgG-S and N antibodies are used to determine whether a person has been exposed to the virus or developed an immune response after vaccination. These antibodies typically appear weeks after infection or immunization and can remain in the body for months or even years22-23.
The N protein contains antigenic foci responsible for stimulating the production and multiplication of antibodies as part of the natural immune response after infection. By contrast, the S glycoprotein is responsible for binding to the cell membrane, facilitating the entry of the virus into the host cell and initiating the infectious process24.
Due to this fundamental role in the virus\'s contact with the host cell, these proteins have become targets in the production of several vaccines, particularly the S protein. The Pfizer-BioNTech vaccines primarily target the S protein, using messenger RNA to encode the S protein. AstraZeneca and Janssen are based on non-replicating viral vectors that also utilize the S protein. CoronaVac, an inactivated virus vaccine, offers a broader immune response, involving both the S and N proteins.
Most of the vaccines administered in the study\'s emergency units induced the production of neutralizing antibodies that target the S protein, preventing infection by blocking the virus\'s entry into cells. This explains the higher proportion of IgG-S antibodies when compared to IgG-N antibodies.
Serological tests for COVID-19 analyze these viral proteins and detect the presence of antibodies in blood, plasma, or serum, which can indicate past or current infections, as well as the effectiveness of the immune response to vaccination. The sensitivity of the tests may vary depending on the progression of the disease, which tends to be lower in the initial phases, as their effectiveness depends on the quantity of antibodies produced, which varies depending on the manifestation of symptoms26.
The S protein may indicate both a response to vaccination and an immune response that persists in individuals for prolonged periods after a COVID-19 infection. Some reports have revealed a high prevalence of memory B cells specific to the RBD domain of the S protein, with 92.9% of the cases showing immunity within 2 to 3 months and 80.6% within 4 to 5 months27.
This finding was confirmed in another study that revealed that IgG-S circulates in the body for a longer period of time than does IgG-N. This may be explained by a vaccine response. Given the use of the S protein in vaccine production, another possibility raised would be reinfection, as well as its ability to persist longer within the body after infection28.
Another study also justified the use of the S protein in COVID-19 vaccine production due to its unique performance in viral binding, allowing the virus to enter the host cell through its RBD domain. As a result, neutralizing antibodies are produced, which act by blocking interaction with the receptor, inducing an immune response against COVID-19.
Monitoring the N protein serves as a tool to monitor the virus in asymptomatic patients. This was revealed in a study conducted with healthy blood donors in Milan, analyzing the seroprevalence of SARS-CoV-2, resulting in a significant detection of IgG-N antibodies in this population who did not present symptoms of COVID-19 at the time of collection.
However, a longitudinal serological analysis of SARS-CoV-2 infection after convalescence demonstrated that, regardless of disease severity, individuals developed a long-lasting immune response to COVID-19 and maintained stable levels of IgG-N and S antibodies for up to 8 months.
Furthermore, it is important to note that there are risk factors that can increase vulnerability to COVID-19. Variables such as age, sex, skin color, education, and comorbidities, explored in this study, can influence both susceptibility to infection and disease severity33.
Regarding this, one study conducted in São Paulo with severe hospitalized patients and deaths related to COVID-19 revealed that the majority of hospitalized patients were male and had a higher risk of worsening and mortality from COVID-19 due to a greater number of comorbidities and adherence to risk behaviors, such as alcohol and tobacco consumption, occupational exposure, and immunological differences34. Another study, also conducted in São Paulo, which analyzed COVID-19 cases that resulted in death, found that the majority of positive cases involved black and brown males, with a low level of education, a low income, and who lived in crowded housing conditions and in vulnerable areas35.
By contrast, it is important to emphasize that the population in this study had access to ideal hygiene and protective equipment. However, a lack of adequate guidance on how to use them properly may have resulted in inappropriate use of these resources. This can, paradoxically, increase the risk of contamination and further spread the virus, rather than reduce its spread37.
In short, being incarcerated compromises an individual’s health, increasing susceptibility to infections and intensifying the severity of diseases, such as COVID-19, especially in precarious health and environmental conditions. Prisons pose a constant risk of coronavirus infection, in part due to transmission by asymptomatic carriers and the presence of infectious diseases and other chronic conditions in this population, in addition to environmental factors that favor increased viral circulation.
The analysis of immune responses through IgG-N, S, and IgM-S antibodies, whether natural or induced by immunobiological agents, enabled a greater understanding of the behavior of the virus in the prison environment, given the containment strategies adopted. This investigation also contributed to evaluating the effectiveness of vaccines administered to this population, providing insights into the situation of incarcerated individuals and the effectiveness of measures implemented to combat the COVID-19 pandemic. Hence, this study offers a detailed overview of the living conditions of individuals in PUs.
However, this study does present some limitations: the turnover of prisoners in some prison cells, which required new drawings and cell checks before beginning data collection; the unavailability of a private space to answer the questionnaire, which may have generated influence or embarrassment due to the presence of other inmates in the same cell and correctional officers; and the short daily timeframe for data collection, which needed to be adjusted to the prison routine to ensure security and avoid interfering with regular activities.
To mitigate the impact of turnover, we suggest analyses that consider data from fixed and dynamic groups separately. Furthermore, inter-institutional agreements should be in place to ensure the continuity of data collection with participants transferred between units. Regarding the lack of privacy, individual interviews in private spaces within the confines of the prison environment or the use of self-administered questionnaires on electronic devices are recommended to increase the confidentiality of responses. Despite these limitations, all stages and objectives of the study were achieved.
Conclusion
This research provided insight into the prevalence of SARS-CoV-2 antigens and antibodies among incarcerated individuals in Piauí. The study demonstrated a low prevalence of active SARS-CoV-2 infections (1.1%) and a high prevalence of IgG-S antibodies (98.9%) among incarcerated individuals, attributed to immunization and prior exposure. These findings reinforce the effectiveness of the implemented vaccination and control measures. Furthermore, only 6.5% of the participants had IgM-S antibodies, which may reflect recent infections.
These data, combined with the variables explored in this study, suggest that vaccination measures were effective in containing the active spread of the virus and promoting a protective immune response in the prison population.
The evidence presented in this study provides a solid basis for evaluating public policies implemented during the pandemic in PUs. Finally, this study contributes to the historical record of the spread of COVID-19, providing important data that can be used in actions carried out by the Justice and Health agencies responsible for assisting incarcerated individuals, as well as in future research conducted with this population.
Acknowledgements
We would like to thank The Federal University of Piauí (UFPI) and, in particular, the Master\'s program of the Graduate Program in Health and Community (PPGSC), the Piauí Research Support Foundation (FAPEPI), and the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES). The authors would also like to thank the Piauí State Department of Justice (SEJUS) and the Piauí State Department of Health (SESAPI). The inmates who agreed to participate in the study are gratefully acknowledged. We would like to thank Dr. Veruska Cavalcanti Barros (Laboratory of Parasitology and Sanitary Entomology-LAPES/UFPI), as well as the Center for Intelligence on Emerging and Neglected Tropical Diseases (CIATEN).
Funding
This research was funded by the Piauí Research Support Foundation (FAPEPI), through PPSUS, and by the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES).
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Como
Citar
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Está disponível em: http://cienciaesaudecoletiva.com.br/artigos/prevalencia-de-antigenos-e-anticorpos-contra-sarscov2-em-pessoas-privadas-de-liberdade/19767