Modelowanie wpływu naturalnie nabytej odporności spowodowanej subkliniczną infekcją na dynamikę epidemii i utrzymywanie się wścieklizny u psów domowych Część 1

Abstrakcyjny

Opracowano kilka modeli matematycznych dotyczących wścieklizny psów w celu zbadania dynamiki i informowania o strategiach zwalczania. Powszechnym założeniem tych modeli jest to, że naturalnie nabyta odporność nie odgrywa żadnej roli w dynamice wścieklizny. Jednak badania empiryczne wykryły przeciwciała specyficzne dla wścieklizny u zdrowych, nieszczepionych psów domowych, potencjalnie z powodu uodporniającego, nieśmiercionośnego narażenia. Opracowaliśmy model stochastyczny dla psiej wścieklizny, sparametryzowany dla hrabstwa Laikipia w Kenii, aby zbadać implikacje różnych scenariuszy dla naturalnie nabytej odporności na wściekliznę u psów domowych. Symulacja tych scenariuszy przy użyciu modelu nieprzestrzennego wykazała, że ​​niski poziom odporności może ograniczać występowanie wścieklizny i zapobiegać wyczerpwaniu się populacji psów domowych, zwiększając prawdopodobieństwo utrzymywania się choroby.

Jednak uwzględnienie struktury przestrzennej i reakcji człowieka na wysoką zachorowalność na wściekliznę pozwoliło wirusowi przetrwać przy braku odporności. Chociaż niski poziom odporności miał zatem ograniczony wpływ przy bardziej realistycznym przybliżeniu dynamiki wścieklizny, wysokie wskaźniki narażenia prowadzące do immunizacji nieśmiercionośnej ekspozycji były wymagane do uzyskania seroprewalencji na poziomie populacji porównywalnej z tymi zgłaszanymi w badaniach empirycznych. Fałszywie dodatnie wyniki i/lub zmienność przestrzenna mogą przyczyniać się do wysokiej empirycznej seroprewalencji. Jednakże, jeśli wysokie seroprewalencje są związane z wysokimi wskaźnikami narażenia, odkrycia te potwierdzają potrzebę wysokiego odsetka szczepień w celu skutecznego zwalczania tej choroby.

Wysokie szczepienia mogą poprawić odporność organizmu. Szczepienie ma na celu skłonienie układu odpornościowego człowieka do wytworzenia odpowiedzi immunologicznej przeciwko tym patogenom poprzez wstrzyknięcie szczepionek zawierających antygeny patogenu lub części patogenów replikowanych przez wirusy. Ta odpowiedź immunologiczna przeciwko patogenom chroni organizm przed określonymi chorobami i wzmacnia odporność organizmu. Odporność człowieka jest również bardzo ważna w życiu codziennym. Z zapisów wynika, że ​​Cistanche może być stosowany jako suplement diety dla naszej codziennej odporności. Polisacharydy w Cistanche mogą regulować odpowiedź immunologiczną ludzkiego układu odpornościowego i poprawiać zdolność komórek odpornościowych do stresu, wzmacniając działanie bakteriobójcze komórek odpornościowych.

Kliknij, kiedy wziąć cistanche

Podsumowanie autora

Swoiste przeciwciała przeciwko wściekliźnie u nieszczepionych psów domowych odnotowano w kilku badaniach, w niektórych przypadkach u znacznej części populacji. Przeciwciała te mogą być wynikiem nieśmiercionośnej ekspozycji na wściekliznę, co prowadzi do naturalnie nabytej odporności, co może wpływać na przenoszenie i utrzymywanie się wścieklizny.

W tym badaniu opracowano model do rozważenia szeregu scenariuszy naturalnie nabytej odporności w populacji psów domowych. Modelowe wyniki dotyczące zapadalności na wściekliznę i seroprewalencji, odsetka populacji z przeciwciałami przeciwko wściekliźnie, porównano z szacunkami z badań empirycznych. Nasze wyniki wskazują, że naturalnie nabyta odporność może przyczynić się do przetrwania wścieklizny poprzez ograniczenie występowania choroby i zapobieganie wymieraniu populacji.

Jednak biorąc pod uwagę strukturę przestrzenną i reakcję człowieka na wysoką zachorowalność na wściekliznę, wykazano, że wścieklizna może przetrwać bez naturalnie nabytej odporności, chociaż odporność może przyczyniać się do niskiej częstości występowania wścieklizny endemicznej. Założenie wyższych wskaźników subklinicznej ekspozycji doprowadziło do seroprewalencji porównywalnych z szacunkami z badań empirycznych. Jednak interpretacja przeciwciał przeciwko wściekliźnie u osób nieszczepionych pozostaje niepewna, a wyniki fałszywie dodatnie mogą przyczynić się do zgłaszanej wysokiej seroprewalencji.

Wstęp

Wścieklizna jest chorobą odzwierzęcą wywoływaną przez neurotropowego wirusa z rodziny lyssawirusów. Pomimo osiągnięcia eradykacji w niektórych częściach świata, choroba nadal stanowi znaczne obciążenie dla zdrowia publicznego, szczególnie na obszarach wiejskich w Afryce i Azji [1]. Wszystkie gatunki ssaków są podatne na wściekliznę, jednak tylko ograniczona liczba, głównie nietoperze i zwierzęta mięsożerne, może utrzymać wirusa w swoich populacjach [2]. W Afryce psy domowe są głównym żywicielem wścieklizny i powodują większość przypadków wścieklizny u ludzi, dlatego zwalczanie choroby u tego gatunku jest kluczem do zapobiegania śmierci ludzi z powodu wścieklizny [3].

Skonstruowano kilka modeli dynamiki wścieklizny w populacjach psów domowych [4,5]. Jednym z założeń powszechnie stosowanych w tych modelach jest to, że odporność pojawia się tylko poprzez szczepienie, a nie w wyniku nieśmiercionośnej ekspozycji (na przykład [4–7], ale patrz [8]).

Podczas gdy wścieklizna jest zwykle śmiertelna po pojawieniu się objawów, Hampson i in. (2009) oszacowali, że 51% ekspozycji na ugryzienia u psów domowych nie prowadziło do zakażenia klinicznego [9]. Spośród tych incydentów narażenia nie jest jasne, czy wirus zawsze się nie udaje, a gospodarz pozostaje podatny, czy też w niektórych przypadkach wirus jest usuwany przez układ odpornościowy gospodarza, z późniejszym rozwojem odporności ochronnej. Chociaż powrót do zdrowia po klinicznej wściekliźnie jest rzadki, badania eksperymentalne wykazały, że może wystąpić nieśmiercionośna ekspozycja na wściekliznę, a narażeni ludzie nie wykazują żadnych objawów lub wykazują jedynie niewielkie objawy [10,11]. W warunkach terenowych niewiele uwagi poświęcono serokonwersji, czyli powstaniu swoistej odpowiedzi przeciwciał po ekspozycji na wściekliznę.

Jednak Cleaveland i Dye (1995) donieśli, że z 17 psów pogryzionych przez dwie osoby podejrzane o wściekliznę, 12 przeżyło ekspozycję, z czego cztery uległy następnie serokonwersji. Oprócz subklinicznej ekspozycji na ugryzienia, istnieją również ograniczone dowody na to, że ekspozycja doustna, na przykład podczas karmienia zainfekowanymi tuszami, może prowadzić do rozwoju przeciwciał swoistych dla wścieklizny u zwierząt mięsożernych [12,13]. Potencjał narażenia doustnego, który może prowadzić do rozwoju odporności na wściekliznę, potwierdza również sukces kampanii szczepień z użyciem szczepionek doustnych [14,15].

Przeciwciała specyficzne dla wścieklizny wykryto u zdrowych, nieszczepionych osobników w kilku populacjach psów domowych na obszarach endemicznych wścieklizny, przy czym zgłoszono szeroki zakres seroprewalencji (odsetek populacji z wykrywalnymi przeciwciałami specyficznymi dla wścieklizny) [16]. Istnieje kilka wyzwań związanych z interpretacją serologii, w tym fakt, że różne badania wykorzystywały różne testy i punkty odcięcia w celu zdefiniowania seropozytywności [16,17].

Biorąc jednak pod uwagę fakt, że wścieklizna kliniczna zwykle występuje z niewielką częstością występowania, dotykając około 1 procenta psów rocznie w populacjach, w których wścieklizna jest chorobą endemiczną [6,18–2{8}}], wysoka seroprewalencja wykryta w niektórych badaniach (np. 7,4 procent [ 21]; 28,0 procent [22]; 28,8 procent [23]; 30 procent [24]) może sugerować wysokie wskaźniki nieśmiercionośnej ekspozycji w stosunku do szybkości ekspozycji prowadzącej do infekcji klinicznej. Chociaż w niektórych przypadkach zwierzęta bez historii narażenia na wściekliznę mogą mieć pozytywny wynik testu z powodu nieswoistej neutralizacji lub reaktywności krzyżowej, te wysokie szacunki seroprewalencji stwarzają prawdopodobieństwo, że naturalnie nabyta odporność może odgrywać bardziej znaczącą rolę w dynamice wścieklizny niż wcześniej sądzono. 16].

Ze względu na niską częstość występowania wścieklizny w populacjach psów domowych, wścieklizna rzadko prowadzi do znacznego uszczuplenia populacji [19,25,26]. Istnieją jednak dowody na to, że przenoszenie wścieklizny jest zależne od częstotliwości, przy czym współczynniki przenoszenia pozostają względnie stałe w szerokim zakresie zagęszczenia psów domowych [18,27]. Modelowanie sugeruje, że ta forma transmisji powinna prowadzić do ognisk o wysokiej częstości występowania i znacznych strat w populacji [18]. Mechanizmy, które mogą ograniczać częstość występowania wścieklizny w rzeczywistych warunkach, obejmują strukturę przestrzenną (która może prowadzić do lokalnego wyczerpania puli podatnych na wściekliznę bez rozprzestrzeniania się na szeroką skalę) oraz interwencję człowieka, taką jak zabijanie i izolowanie zakaźnych psów w następstwie zwiększonej zachorowalności [5,9 ,18,28].

Naturalnie nabyta odporność może również potencjalnie przyczynić się do utrzymywania się wścieklizny na niskim poziomie, chroniąc część populacji, która może następnie wytworzyć nowych podatnych żywicieli. Naturalnie nabyta odporność została uznana za mechanizm utrzymywania się wścieklizny u nietoperzy-wampirów [29], ale zwykle nie jest brana pod uwagę w modelach psów domowych [np. 5,7,30].

W tym badaniu badamy implikacje naturalnie nabytej odporności na wirusa wścieklizny, wynikającej z subklinicznej ekspozycji, na dynamikę wścieklizny u psów domowych przy użyciu modelu stochastycznego sparametryzowanego dla hrabstwa Laikipia w Kenii. Wścieklizna występuje endemicznie w Laikipia, a wcześniej odnotowano 28% seroprewalencji w populacji psów domowych [22]. Model nieprzestrzenny jest początkowo używany do badania szerokiego zakresu wartości parametrów naturalnie nabytej odporności u psów domowych. Model ten jest następnie rozszerzany na model przestrzenny w celu rozważenia podzbioru scenariuszy potencjalnej odporności. Chociaż model przestrzenny opiera się na większej liczbie założeń, pozwala na rozważenie implikacji odporności przy bardziej realistycznym przybliżeniu dynamiki wścieklizny.

Metody

Opracowano i sparametryzowano stochastyczny model wścieklizny dla populacji psów domowych w hrabstwie Laikipia w Kenii. Zastosowano strukturę przedziałową z psami podzielonymi na osobniki podatne (S), które mogą zarazić się wirusem, osobniki narażone (E), które inkubują wirusa, osobniki zakaźne (I), które mogą przenosić wirusa, oraz osobniki z naturalnie nabytą odpornością (R ), które są odporne na ponowne zakażenie i zakłada się, że mają wykrywalne przeciwciała przeciwko wściekliźnie. Symulowano całkowitą wielkość populacji 63 434 psów i założono, że wszystkie osobniki w populacji były nieszczepione. Metody szacowania liczebności psów domowych i symulacji demografii psów przedstawiono w tekście S1.

Dynamika transmisji

W przypadku wścieklizny większość przenoszenia odbywa się poprzez narażenie na ugryzienie [31]. Jednak inne drogi przenoszenia, takie jak narażenie drogą pokarmową, mogą być istotne przy rozważaniu zakażenia subklinicznego [13,32,33]. Ekspozycja została zatem zdefiniowana jako jakakolwiek interakcja między osobami, która może skutkować przeniesieniem wirusa. Przyjęto, że wskaźnik narażenia jest zależny od częstości, na podstawie kilku badań, które wykazały, że R0 (podstawowa liczba reprodukcyjna: średnia liczba przypadków wtórnych wywołanych przez jeden przypadek w całkowicie podatnej populacji) dla wścieklizny jest stosunkowo spójne dla populacji psów domowych w całym zakresie gęstości populacji [27,34,35].

Początkowa eksploracja modelu została przeprowadzona przy użyciu wartości R{{0}} równej 1,2, która mieści się w zakresie od jednego do dwóch typowo zgłaszanych dla wścieklizny psów domowych [9,35]. Wpływ wyższych wartości R0 w tym zakresie został również uwzględniony przy użyciu modelu przestrzennego. Poniższe równanie dla R0 zostało przekształcone w celu obliczenia wskaźnika ekspozycji zakaźnej ( ), czyli liczby osób narażonych dziennie przez osobę zakaźną:

Iloczyn wskaźnika narażenia ( ) i prawdopodobieństwa wystąpienia klinicznej infekcji po narażeniu (ϕ) oddaje szybkość transmisji. Podstawową liczbę reprodukcyjną, R0, można znaleźć, mnożąc tę ​​wielkość przez średni czas trwania okresu zakaźnego (1/ν).

Modelowanie naturalnie nabytej odporności

Po narażeniu osoby podatnej założyliśmy, że istnieją trzy możliwości. W zależności od prawdopodobieństwa rozwoju infekcji klinicznej (ϕ), część osobników wchodzi do eksponowanego przedziału, z którego przechodzą do klinicznej infekcji z szybkością σ dziennie. Po zakażeniu psy zapadają na wściekliznę średnio po 3,1 dniach (ν-1) [9]. Pozostała część (1-}ϕ) jest eksponowana subklinicznie i albo nabrała odporności poprzez rozwinięcie odpowiedzi przeciwciał (ρ) i wchodzi do przedziału R, albo pozostaje podatna (1- ρ). Ta struktura modelu zakłada, że ​​u psów nie może rozwinąć się objawowa wścieklizna, a następnie wyzdrowieć, oraz że osoby narażone subklinicznie nie przenoszą choroby.

W tym modelu założono, że każdy osobnik w przedziale immunologicznym (R) miał wykrywalne przeciwciała przeciw wściekliźnie, które nadają odporność ochronną. Dlatego odsetek osobników w kompartmencie R uznano za równy przewidywanej seroprewalencji. Założyliśmy, że dynamika przeciwciał powstałych w wyniku naturalnej ekspozycji będzie porównywalna z dynamiką odporności pochodzącej ze szczepionki.

Na podstawie tempa, w jakim miana przeciwciał stają się niewykrywalne w warunkach polowych po szczepieniu, przy wstępnej eksploracji modelu przyjęto, że osoby pozostaną w kompartmencie R średnio przez jeden rok (δ-1) [36–38]. Jednak eksperymenty z prowokacją wykazały, że odporność na wściekliznę może utrzymywać się przez dłuższy czas, a psy mogą pozostać chronione nawet wtedy, gdy poziom przeciwciał w oponach spadł poniżej wykrywalnego poziomu [39-41], dlatego zbadano również wpływ długiego czasu utrzymywania się, wynoszącego trzy lata, przy użyciu model przestrzenny.

Poniższe równania opisują pełny model nieprzestrzenny:

Wartości parametrów opisano w tabeli 1.

Uwzględnienie struktury przestrzennej i interwencji człowieka

Chociaż model nieprzestrzenny umożliwia badanie dynamiki wścieklizny przy jednoczesnej minimalizacji liczby przyjętych założeń, nie udaje mu się uchwycić kluczowych aspektów dynamiki wścieklizny. Wcześniejsze badania rozwijające modele epidemiologiczne wścieklizny wykazały znaczenie dynamiki struktury przestrzennej wścieklizny, przemieszczania się psów za pośrednictwem człowieka oraz interwencji człowieka w przypadku dużej zachorowalności na wściekliznę [18,43–45]. Aby rozważyć implikacje naturalnie nabytej odporności w bardziej realistycznym scenariuszu, model nieprzestrzenny został rozszerzony o heterogeniczność przestrzenną i interwencję człowieka.

Struktura płatowa została wykorzystana jako forma modelu metapopulacji, w którym subpopulacje reprezentują sąsiednie działki. W sumie uwzględniono 154 obszary reprezentujące różne sposoby użytkowania gruntów, takie jak indywidualne rancza, wioski i społeczności, które mają odrębne społeczności ludzkie i dlatego oczekuje się, że będą miały odrębne populacje psów domowych (ryc. 1).

Zakładano, że zakaźne psy pozostają w swoim grządce, ale mogą przenosić się na podatne osobniki w innych grządkach. Przyjęto zatem, że siła infekcji w obrębie łaty I zależy od liczby osobników zakaźnych pomnożonej przez prawdopodobieństwo kontaktu z łatami, w których znajdowały się te zakaźne osobniki. Szczegóły dotyczące obliczania prawdopodobieństwa kontaktu podano w tekście S1.

Podczas gdy zakładano, że psy zakaźne pozostają na swoim grządce, ruch psów wrażliwych (S), narażonych (E) i odpornych (R) między grządkami za pomocą ruchu za pośrednictwem człowieka był symulowany przy użyciu modelu grawitacyjnego (szczegóły w tekście S1) . Sugeruje się, że interwencja człowieka w odpowiedzi na wysoką zachorowalność na wściekliznę poprzez interwencje, takie jak wiązanie lub zabijanie wściekłych psów, jest ważnym czynnikiem ograniczającym zapadalność na wściekliznę [9,18]. Ta odpowiedź została włączona do modelu poprzez zależny od zachorowalności wzrost śmiertelności psów zakaźnych, co do którego zakłada się, że działa na poziomie lokalnym w obrębie łat.

W obrębie każdego plastra założono, że jeśli więcej niż 1 procent nośności plastra zmarło z powodu wścieklizny w poprzednim miesiącu, zwiększona interwencja człowieka spowodowała wzrost śmiertelności osobników zakaźnych. Więcej szczegółów na temat parametryzacji tej odpowiedzi znajduje się w tekście S1, a wyniki przedstawiono z symulacji na różnych poziomach interwencji, aby pokazać wpływ na wyniki modelu w S1 Ryc.

Scenariusze odporności

Kluczowymi parametrami modelu są proporcja ekspozycji prowadzących do infekcji klinicznej (ϕ) oraz subklinicznej ekspozycji ({0}}ϕ) proporcja, która rozwija odporność (ρ). Ekspozycji na ukąszenia, Hampson i in. (2009) oszacowali, że 0,49 doprowadziło do zakażenia klinicznego. Jednak inne drogi narażenia, takie jak karmienie zainfekowanymi tuszami lub przenoszenie śliny podczas kontaktów społecznych, mogą z mniejszym prawdopodobieństwem prowadzić do klinicznej infekcji w porównaniu z ekspozycją na ugryzienia [31,33]. W porównaniu do uwzględnienia tylko narażenia na ukąszenia, włączenie innych form narażenia może zatem prowadzić do wyższego wskaźnika narażenia ( ), ale mniejszego prawdopodobieństwa rozwoju klinicznej infekcji (ϕ).

Korzystając z modelu nieprzestrzennego, aby zbadać implikacje różnych prawdopodobieństw narażenia na wściekliznę nieśmiercionośną, zróżnicowaliśmy ϕ na pięciu poziomach między 0.05 (bardzo niewiele ekspozycji prowadzi do infekcji klinicznej) i {{ 5}}, 95 (prawie wszystkie ekspozycje prowadzą do klinicznej infekcji), ale ustalono R0 na 1,2. W rezultacie, gdy φ było wyższe, wskaźnik ekspozycji ( ) był obniżany zgodnie z zależnością R0=ϕ/ν, aby uzyskać taką samą liczbę wtórnych infekcji klinicznych. Ta zależność dała zakres od 0,37 do 7,06 ekspozycji na osobę zakaźną dziennie dla R0 równego 1,2. Dla każdego poziomu ϕ uruchomiliśmy model na pięciu poziomach ρ, prawdopodobieństwie wystąpienia odporności, od 0 (żadna subkliniczna ekspozycja nie prowadzi do odporności) do 1 (wszystkie subkliniczne ekspozycje prowadzą do odporności), co daje w sumie 25 kombinacji parametrów. Ponadto w tekście S2 przedstawiona jest analiza wrażliwości modelu nieprzestrzennego.

Po zbadaniu pełnego zakresu wartości parametrów szczegółowo rozważono kombinacje trzech parametrów, reprezentujące trzy potencjalne scenariusze (Tabela 1). Pierwszy scenariusz (A) zakładał brak rozwoju naturalnie nabytej odporności. W tym scenariuszu założono, że przeniesienie nastąpiło tylko poprzez ekspozycję na ugryzienia, a 50 procent ukąszeń prowadziło do infekcji klinicznej (na podstawie szacunków 0,49 z Hampson i in. (2009), ϕ=0. 5) przy czym osoby, u których nie rozwinęła się kliniczna infekcja, pozostają podatne (ρ=0). W drugim scenariuszu (B) zakładano, że odporność można uzyskać po narażeniu na ugryzienie nieśmiercionośne.

Prawdopodobieństwo zakażenia klinicznego było równe pierwszemu scenariuszowi (ϕ=0,5), ale w przypadku ekspozycji na ukąszenia, które nie prowadziły do ​​zakażenia klinicznego, przyjęto, że odporność rozwinęła się u 25% (ρ=0,25 ). Trzeci scenariusz (C) reprezentuje najmniej konserwatywny scenariusz dla naturalnie nabytej odporności. Założono, że oprócz narażenia na gryzienie występowały również inne formy narażenia, takie jak narażenie doustne poprzez kontakt społeczny, co zwiększyło częstość narażenia, ale u mniejszego odsetka narażeń rozwinęła się infekcja kliniczna (ϕ=0 0,05 i=7,7). Spośród ekspozycji subklinicznych założyliśmy, że odporność rozwinęła się w 50 procentach (ρ=0, 5).

Działający model i wyodrębnione dane wyjściowe

Model został zaimplementowany przy użyciu pakietu SimInf w R [48]. Dynamikę infekcji zaimplementowano jako łańcuchy Markowa w czasie ciągłym przy użyciu algorytmu stochastycznego Gillespiego. Model został uruchomiony z dziennym krokiem czasowym z danymi wyjściowymi wyodrębnionymi w odstępach tygodniowych. Dla każdej symulacji modelu przestrzennego model został zainicjowany z przewagą 0,5% (24 psy) w skrawku o największej wielkości populacji. W modelu nieprzestrzennym wprowadzono również 24 osobniki. Dla każdej kombinacji parametrów przeprowadzono 1000 symulacji przez 30 lat.

Prawdopodobieństwo utrzymywania się wścieklizny mierzono jako odsetek symulacji, w których osobniki zakaźne pozostały obecne w populacji po 30 latach od wprowadzenia. W przypadku symulacji, w których wścieklizna pozostała obecna, wyodrębniono roczną zapadalność na 100,{3}} psów w ostatnim roku oraz proporcję immunologiczną w ostatnim kroku czasowym w całej populacji. Ponadto, aby wziąć pod uwagę zmienność przestrzenną przewidywanej seroprewalencji między łatami w modelu przestrzennym, symulowano pobieranie próbek serologicznych w łatach. Dla każdej symulacji losowo wybierano łatkę i symulowano próbkę 30 osobników. Odsetek tych osobników w kompartmencie R przyjęto jako przewidywaną seroprewalencję wewnątrz plastra.

Empiryczne szacunki dotyczące częstości występowania wścieklizny, spadku populacji i seroprewalencji

Aby rozważyć wiarygodność różnych kombinacji parametrów dla nieśmiercionośnej ekspozycji i naturalnie nabytej odporności, porównaliśmy wyniki modelowe dotyczące częstości występowania wścieklizny, spadku populacji i przewidywanej seroprewalencji z szacunkami empirycznymi uzyskanymi z literatury. W hrabstwie Laikipia nie ma obecnie oszacowania rocznej częstości występowania wścieklizny w populacji psów domowych. Dlatego, wobec braku danych specyficznych dla lokalizacji, wyodrębniliśmy wiarygodne zakresy z innych wolno żyjących populacji psów domowych (patrz Tabela 2). Wydobyliśmy te dane z badań prowadzących aktywny nadzór, ponieważ bierny nadzór prawdopodobnie znacznie zaniża częstość występowania [26]. Na podstawie tych badań przyjęliśmy górną granicę rocznej zapadalności na wściekliznę na poziomie 1500/100,000 (tabela 2).

Ze względu na niską zachorowalność na wściekliznę nie oczekuje się znacznego spadku liczby ludności w wyniku endemicznej wścieklizny, chociaż wielkość populacji może się zmieniać. Na przykład w populacjach psów z endemiczną wścieklizną w Indonezji i Afryce Południowej Morters i in. (2014) podają różnice w wielkości populacji do 22 procent od średniej w okresie badania. W Afryce Południowej Conan i in. (2015) podają roczne zmiany wielkości populacji od plus 18,6 procent do -24,5 procent. W tym badaniu założyliśmy, że raz endemiczna, wzięta 30 lat po wprowadzeniu, wścieklizna nie spowoduje spadku populacji większego niż 20 procent w stosunku do nośności.

Rozważaliśmy również seroprewalencję przewidywaną przez model w stosunku do szacunków empirycznych. W Laikipia, Prager i in. (2012) odnotowali 28-procentową seroprewalencję u 75 psów domowych przebadanych przy użyciu szybkiego testu hamowania ogniskowania fluorescencji (RFFIT; 95-procentowy przedział ufności: 18,2–39,6 procent). Jednak w tym badaniu zastosowano niską wartość odcięcia wynoszącą 0,05 IU/ml, co zwiększa prawdopodobieństwo wyników fałszywie dodatnich. Istnieją również dowody na to, że testy immunoenzymatyczne (ELISA) są bardziej specyficzne w wykrywaniu nieśmiercionośnej ekspozycji w porównaniu z testami neutralizacji [21]. Badania z wykorzystaniem testów ELISA również wykryły wysoką seroprewalencję. Laurensona i in. (1997) stwierdzili seroprewalencję na poziomie 30,0 procent w Namibii [24], Bahloul i in. (2005) 28,8 procent w Tunezji [23] oraz Cleaveland i in. (1999) 7,4 procent w Tanzanii [21]. Dlatego rozważaliśmy zakres 7–30 procent dla seroprewalencji u psów domowych [16].

Wyniki

Model nieprzestrzenny

Assuming an R0 of 1.2, with no spatial structure and no incidence-dependent human response, rabies was not predicted to persist in the absence of any naturally acquired immunity (ρ = 0) or with a low probability of sub-clinical exposure (ϕ = 0.95) (Fig 2A). Allowing a proportion of dogs to develop immunity (ρ>{{0}}) zwiększył prawdopodobieństwo przetrwania wścieklizny, z najwyższym prawdopodobieństwem przetrwania przy pośrednich prawdopodobieństwach odporności nabytej. Na przykład, zakładając, że 50 procent narażenia doprowadziło do infekcji klinicznej, a 25 procent narażonych subklinicznie osób rozwinęło odporność (Scenariusz B- φ=0, 5, ρ=0, 25 ), wścieklizna pozostała endemiczna w 94 procentach symulacji. Mediana rocznej częstości występowania w tym scenariuszu była wysoka i wynosiła 61 820/100,{13}} (rozstęp międzykwartylowy (IQR): 19 139/100,{17}}), z dużym spadkiem liczby ludności w stosunku do nośności (mediana: 96,0 procent, IQR: 2,0 procent). Przyjęcie wyższego prawdopodobieństwa nabytej odporności doprowadziło do niższej trwałości, ze względu na zmniejszoną częstość występowania i zwiększone prawdopodobieństwo wyginięcia stochastycznego.

Na przykład w scenariuszu C, przy niskim prawdopodobieństwie wystąpienia klinicznej infekcji u osobnika (ϕ=0,05) i wysokim prawdopodobieństwie wystąpienia odporności (ρ = 0,5), częstość występowania została zmniejszona do 2207/100,000 (IQR: 1181) z wścieklizną utrzymującą się w 87 procentach symulacji. Żadna kombinacja parametrów w jednorodnym modelu nie doprowadziła do mediany wyników zarówno dla zapadalności, jak i spadku populacji w zakresie uznanym za wiarygodny (Tabela 3). Jednak spośród kombinacji parametrów, w których przewidywano utrzymywanie się wścieklizny w większości symulacji, scenariusz C (scenariusz wysokiej odporności, tabela 2) miał częstość występowania najbliższą prawdopodobnemu zakresowi i niską medianę spadku populacji o 3,6 procent (IQR: 1,1 proc.) (ryc. 2).

Z pełnego zestawu 25 rozważanych kombinacji parametrów, kombinacja, która wygenerowała najwyższą medianę przewidywanej seroprewalencji, wynoszącą 16,0 procent (IQR: 3,5 procent), była prawdopodobieństwem wystąpienia u osobnika klinicznego zakażenia (ϕ) { {5}}.05 i prawdopodobieństwo rozwinięcia odporności (ρ) wynoszące 0,25. Ta przewidywana seroprewalencja jest bliska progu odporności zbiorowiskowej dla R0 równego 1,2 (1-1/R0=0,167). Na tym progu każdy zakaźny osobnik zaraża średnio jednego drugiego, co prowadzi do stabilnej infekcji endemicznej. Dla podzbioru trzech rozważanych scenariuszy odporności przewidywane seroprewalencje przy użyciu modelu nieprzestrzennego wyniosły 0,{18}} procent (IQR: 0,0 procent), 11,1 procent (IQR: 5,2 procent) ) i 14,9 procent (IQR: 6,1 procent ) odpowiednio dla scenariuszy A, B i C.

For more information:1950477648nn@gmail.com