een door vector overgedragen ziekte (in het bijzonder een biologische overdracht in plaats van een mechanische) is een ziekte waarbij overdracht van infectie in een populatie (de gastpopulatie) alleen plaatsvindt via een tweede populatie (vectoren). Vectoren zijn meestal hematofaag (bloedvoedende) geleedpotigen zoals muggen, zandvliegen of teken. Er zijn veel van dergelijke ziekten, waarvan de dynamiek van groot belang is vanuit het oogpunt van het beheersen van infecties. Malaria, leishmaniasis, knokkelkoorts en het west-Nijlvirus zijn er maar een paar die momenteel een enorme sociale impact hebben op de menselijke bevolking.

elk jaar worden in de regio van 225 miljoen mensen besmet met de malariaparasiet en in 2009 leidden ongeveer 781.000 daarvan tot ziekte-geïnduceerde sterfte. Het verhaal is vergelijkbaar voor leishmaniasis, waar er wereldwijd ongeveer 12 miljoen mensen zijn waarvan wordt gedacht dat ze op een bepaald moment besmet zijn en ongeveer 80.000 mensen jaarlijks sterven aan de ernstigste vorm, viscerale leishmaniasis. Dergelijke ziekten zijn wijdverbreid in de ontwikkelingslanden; een combinatie van optimale habitat voor vectoren in tropische gebieden en een gebrek aan medische hulp leiden daar tot grootschalige endemieën.ziekten bij de mens zijn niet de enige zorg; er zijn vele andere ziekten die andere klassen van gastheren infecteren die ook van belang zijn, met name uit het oogpunt van het behoud van bedreigde soorten.

het typische verloop van de infectie voor door vectoren overgedragen overdracht, waarbij ziekte, gastheer of vectorspecieken worden genegeerd, begint met een geïnfecteerde vector (een bloedvoedende of zuigende volwassen geleedpotige) die een bloedmaaltijd neemt van een gevoelig lid van de gastheerpopulatie. Eenmaal gebeten, heeft de gastheer een kans om besmet te raken met de ziekte. In dit stadium, indien besmet, wordt de gastheer beschouwd als blootgesteld, maar veroorzaakt geen nadelige eects van de infectie en kan de ziekte niet overdragen. De tijd nadat ze besmet zijn, maar voordat ze besmet zijn, staat bekend als de latentieperiode. Wanneer de parasiet een bepaald stadium in zijn voortplantingscyclus heeft bereikt, wordt de gastheer besmettelijk waarna, als hij wordt gebeten, hij de ziekte kan overdragen aan een vatbare vector via zijn parasiet-geïnfecteerde bloed en het voltooien van de overdrachtscyclus (weergegeven in de onderstaande figuur).

overdracht van de ziekte wordt gewoonlijk gekenmerkt door:

• abundantie en ruimtelijke verspreiding van zowel hosts als vectoren
• Demografie
• een voedingssnelheid of vector verlangen om te bijten
• succes of falen van transmissie

typisch wiskundige modellen van vector-overgedragen ziekten zijn gebaseerd op een twee-populatie SI(R)-model met “criss-cross” infectietermen, waarbij and zijn de infectiekracht van termen voor respectievelijk hosts en vectoren:

afhankelijk van het model van de ziekte en de populatie, kan dit worden aangepast om andere meer specifieke kenmerken op te nemen.

modelleren van de dynamica van Vector-overgedragen ziekten

Er zijn veel verschillende typen wiskundig model voor Vector-overgedragen ziekteoverdracht; idealiter wordt getracht deze wiskundig tracteerbaar en zo eenvoudig mogelijk te houden met behoud van de Algemene dynamica van het biologische systeem. Niet verwonderlijk modellen uit de literatuur range sterk; van deterministisch tot stochastisch, endemisch (met inbegrip van geboorte-en sterftecijfers) of epidemisch (een uitbraak van beperkte duur), met inbegrip van ruimtelijke verspreiding, ruimtelijke heterogeniteit, latentieperioden, leeftijdsstructuur, verwerving en verlies van immuniteit, meerdere stammen en vele anderen. Zelfs wanneer men slechts één specifieke ziekte overweegt, kunnen de variaties in de ziekte binnen verschillende populaties leiden tot veranderingen in niet alleen de parametrisering, maar ook in de manier waarop men de modelleringsbenadering zou willen volgen.

sommige van Kat ‘ s werk richt zich op de vereenvoudigingen die vaak worden gemaakt om de complexiteit van modellen te verminderen. In dit werk wordt gekeken naar de effecten van het gebruik van “host-only” transmissiemodellen zoals de quasi-evenwichtsaanname op ziektedynamiek en ook het effect van het weglaten van de latentieperiode op epidemievoorspellingen.

Leishmaniasis

te vervolledigen door Erin

Humane Afrikaanse Trypanosomiasis (HAT)

Humane Afrikaanse trypanosomiasis (hat), beter bekend als slaapziekte, is een dodelijke ziekte die endemisch is in een groot deel van sub-Saharisch Afrika. 70 miljoen mensen leven in risicogebieden van meer dan anderhalf miljoen vierkante kilometer. Hoewel de prevalentie van HAT niet zo hoog is als die van andere door vectoren overgedragen ziekten zoals malaria of dengue (er waren iets meer dan 7000 gemelde gevallen van Hat, maar 207 miljoen geschatte malariagevallen in 2012), heeft het gebrek aan chemische profylaxe, de uiterst onaangename (en vaak dodelijke) behandeling en het tekort aan substantieel wetenschappelijk onderzoek HAT nu geplaatst op de lijst van verwaarloosde tropische ziekten van de WHO.

de vector voor HAT is de tseetsee; de noodzaak om bloed te voeden om honger te voorkomen en een unieke Vector-parasiet interactie (waardoor een “tenerale gevoeligheid fenomeen”) maken dat hoed modellering is duidelijk anders dan andere vector-overgedragen ziekten zoals malaria.

onderstaande figuur is een gecompartimenteerde karikatuur van een model voor een hoed met:

• (partiële) gevoeligheid voor tenerale vliegen
• multi-gastheer-soorten (inclusief reservoir-en niet-reservoir-gastheren)
• tseetsetvoedingsvoorkeur
• verhongering van niet-gevulde tseetset

Bluetongue Disease (BTV)

Bluetongue is a viral disease (BTV) BTV) van herkauwers overgedragen door verschillende Culicoides genus bijtende Midge soorten. Symptomen voor vee ziek met BTV opgenomen ongemak, hoge koorts en cyanose van de tong, die de ziekte zijn naam geeft. Onder schapen BTV ziekte heeft een hoge bijbehorende mortaliteit. Tot het einde van de jaren negentig werd het Europese bereik van BTV volledig geassocieerd met het bereik van de midge vector C. Imicola. Aan het einde van de jaren ’90 en in het begin van de jaren 2000 is er een tot nu toe ongekende uitbreiding van BTV geweest naar gebieden in Europa die deel uitmaken van het bereik van andere midge-soorten, zoals die van het C. Obsoletus complex en nauw verwante midge-soorten. Met name een uitbraak uit Nederland in 2006 is het eerste geregistreerde voorbeeld van een BTV-inval op de 50 graden noorderbreedte. In de daaropvolgende zomers werden BTV-gevallen ontdekt in heel Noord-Europa, waaronder in België, Duitsland, het Verenigd Koninkrijk en Denemarken, waaruit bleek dat Bluetongue in het Noord-Europese milieu overwintert. Een vreemd kenmerk van de Noord-Europese serologie van Bluetongue is dat de ziekte werd veroorzaakt door een andere stam (BTV-8) dan die welke verantwoordelijk is voor invallen in Zuid-Europa, namelijk Spanje (BTV-4) en Italië (BTV-2).

Het voorspellen van de impact van BTV-aanvallen en het beste ontwerp van veebeheer en ziektebestrijding vereist geavanceerde modelleringsmethodologie. Er is veel begrip voor de epidemiologie van BTV, zoals een goed begrip van de verwachte periode van viremie voor hosts van runderen en schapen en het effect van de klimatologische temperatuur op de incubatietijd van Bluetongue binnen de midge vector. Het schatten van het spatio-temporele risico van vectorverspreiding weg van besmette gastheer vee blijft echter een belangrijke uitdaging. Het inferentieprobleem hier is multi-factorial die niet alleen parameter inferentie maar ook statistisch principieel model selectie vereist.

Malaria

Malaria volgt de Algemene transmissiecyclus zoals eerder beschreven; de vector is de vrouwelijke mug die haar bloedmaaltijd neemt als onderdeel van het voortplantingsproces; de mannetjes van de soort zijn nectavorious en spelen als zodanig geen rol in de transmissiecyclus. De frequentie van het voeden wordt bepaald door deze biologische behoefte, en dus de gemiddelde snelheid van het voeden is meestal rond een keer per vier dagen en er wordt meestal aangenomen dat verzadiging voor een partij eieren wordt bereikt binnen deze ene maaltijd. Er zijn veel verschillende soorten malaria, sommige mensen (dit kan worden veroorzaakt door een van de vier verschillende soorten Plasmodium) en andere dieren. Het geslacht Anopheles is verantwoordelijk voor de overdracht op de mens, waarvan ongeveer 30 van de 400 soorten voornamelijk de verspreiding van infecties veroorzaken.

een belangrijk kenmerk van malaria is de temperatuur; zelfs als de mug zich binnen het gegeven gebied bevindt, is de buitentemperatuur lager dan ongeveer 16C (exact gematigd is afhankelijk van de soort parasiet), is de mug niet warm genoeg om zich te ontwikkelen. In het algemeen, als de temperatuur stijgt van 16C hoe korter de incubatietijd met een plotselinge stilstand boven ongeveer 32C als de parasiet is niet in staat om te overleven voorbij deze temperaturen.

Vogelmalaria en de Hawaïaanse Honingkruiper

sommige systemen kunnen echter veel complexer zijn dan het eerder gegeven algemene voorbeeld. Een voorbeeld hiervan is de Hawaïaanse Honingkruiper (Drepanididae); hij lijdt niet alleen aan de schadelijke effecten van Vogelmalaria (Plasmodium relictum) die via de mug (Culex quinquefasciatus) wordt overgedragen, maar ook aan klimaatverandering en predatie. De wisselwerking tussen deze dominante factoren is groot, met temperaturen en overvloed aan roofdieren die het verloop van de ziekte beïnvloeden en het vermogen (of onvermogen) van de vogels om uitsterven te weerstaan. Bovendien vertonen sommige soorten van de honingkruiper het vermogen om resistentie tegen malaria te verlenen, zonder schadelijke effecten van de ziekte te lijden terwijl ze besmettelijk blijven (deze worden gewoonlijk dragers genoemd en veroorzaken per ongeluk een infectiereservoir door de normale “ziektevrije” levensverwachting te overleven, maar nog steeds infectie te verspreiden.

Dit werk is gepubliceerd als:

K. S. Rock et al. “Modelling the Future of the Hawaiian Honeycreeper: An Ecological and Epidemiological Problem”. Ecologische modellering (juni 2012)