o boală transmisă de vectori (în mod specific un transfer biologic mai degrabă decât mecanic) este una în care transmiterea infecției într-o populație (populația gazdă) are loc numai printr-o a doua populație (vectori). Vectorii sunt, de obicei, artropode hematofage (care hrănesc sângele), cum ar fi țânțarii, muștele de nisip sau căpușele. Există multe astfel de boli, a căror dinamică este de mare interes din punctul de vedere al controlului infecției. Malaria, Leishmanioza, febra dengue și virusul west Nile sunt doar câteva care au în prezent un impact social imens asupra populațiilor umane.în fiecare an, în regiunea de 225 de milioane de persoane sunt infectate cu parazitul malariei, iar în 2009 aproximativ 781.000 dintre acestea au dus la mortalitate indusă de boală. Povestea este similară pentru Leishmanioza, unde există aproximativ 12 milioane de oameni la nivel global despre care se crede că sunt infectați la un moment dat și aproximativ 80.000 de oameni mor anual din cauza celei mai grave forme, leishmanioza viscerală. Astfel de boli sunt răspândite în țările în curs de dezvoltare; o combinație de habitat optim pentru vectori în regiunile tropicale și lipsa ajutorului medical duc la endemici pe scară largă acolo.

bolile umane nu sunt singura preocupare; există multe altele care infectează alte clase de gazde care sunt, de asemenea, de interes, în special din punctul de vedere al conservării speciilor pe cale de dispariție.

cursul tipic al infecției pentru transmiterea prin vectori, ignorând boala, gazda sau vectorii specici, începe cu un vector infectat (un artropod adult care hrănește sau suge sânge) care ia o masă de sânge de la un membru susceptibil al populației gazdă. Odată mușcat, gazda are șansa de a se infecta cu boala. În acest stadiu, dacă este infectată, gazda este considerată expusă, dar nu suferă efecte adverse din cauza infecției și nu poate transmite boala. Timpul după infectare, dar înainte de a deveni infecțios este cunoscut sub numele de perioada de latență. Când parazitul a atins o anumită etapă a ciclului său de reproducere, gazda devine infecțioasă după care, dacă este mușcată, poate transmite boala unui vector susceptibil prin sângele său infectat cu paraziți și finalizând ciclul de transmitere (prezentat în figura de mai jos).

transmiterea bolii se caracterizează de obicei prin:

• abundența și răspândirea spațială atât a gazdelor, cât și a vectorilor
• demografie
• o rată de hrănire sau dorința vectorială de a mușca
• succesul sau eșecul transmiterii

modelele matematice tipice ale bolilor transmise de vectori se bazează pe un model SI(R) cu două populații care prezintă Termeni de infecție „încrucișați”, undesunt forța de infectare a Termenilor pentru gazde și vectori, respectiv:

în funcție de boala și populația modelată, aceasta poate fi adaptată pentru a încorpora alte caracteristici mai specifice.

modelarea dinamicii bolilor transmise prin vectori

există multe tipuri diferite de modele matematice pentru transmiterea bolilor transmise prin vectori; în mod ideal, acestea sunt căutate pentru a fi menținute tractabile matematic și cât mai simple posibil, păstrând în același timp dinamica generală a sistemului biologic. În mod surprinzător, modelele din literatură variază foarte mult; de la determinist la stochastic, endemic (inclusiv ratele de naștere și deces) sau epidemie (un focar de durată limitată), încorporând răspândirea spațială, eterogenitatea spațială, perioadele de latență, structura vârstei, dobândirea și pierderea imunității, tulpini multiple și multe altele. Chiar și atunci când se ia în considerare doar o singură boală specifică, variațiile bolii în cadrul diferitelor populații pot duce la schimbări nu doar în Parametrizare, ci și în modul în care se poate dori abordarea modelării.

unele dintre lucrările lui Kat se concentrează pe simplificările care sunt adesea făcute pentru a reduce complexitatea modelelor. Această lucrare ia în considerare efectele utilizării modelelor de transmisie „numai gazdă”, cum ar fi presupunerea cvasi-echilibrului asupra dinamicii bolii și, de asemenea, efectul omiterii perioadei de latență asupra predicțiilor epidemice.

Leishmaniasis

pentru a fi completat de Erin

Trypanosomiasis uman African (HAT)

trypanosomiasis uman African (HAT), mai colocvial cunoscut sub numele de boala somnului, este o boală mortală, care este endemică în mare parte din Africa sub-sahariană. 70 de milioane de oameni trăiesc în zone cu risc care acoperă peste un milion și jumătate de kilometri pătrați. Deși prevalența HAT nu este la fel de mare ca cea a altor boli transmise prin vectori, cum ar fi malaria sau dengue (au existat puțin peste 7000 de cazuri raportate de HAT, dar 207 milioane de cazuri estimate de malarie în 2012), lipsa profilaxiei chimice, tratamentul extrem de neplăcut (și adesea mortal) și lipsa cercetărilor științifice substanțiale au plasat HAT pe lista OMS a bolilor tropicale neglijate.

vectorul pentru pălărie este tsetse; nevoia sa de a se hrăni cu sânge pentru a preveni foametea și o interacțiune unică vector-parazit (provocând un „fenomen de susceptibilitate tenerală”) înseamnă că modelarea pălăriei este distinct diferită de alte boli transmise de vectori, cum ar fi malaria.

figura de mai jos este o caricatură compartimentală a unui model pentru pălărie care include:

• (parțial) sensibilitatea la muște tenerală
• specii cu mai multe gazde (inclusiv gazde cu rezervor și non-rezervor)
• preferința de hrănire tsetse
• înfometarea tsetse neîncălzite

boala bolii limbii albastre (BTV)

boala limbii albastre este o boală virală (BTV) a rumegătoarelor transmise de diverse specii de musculițe din genul culicoides. Simptomele pentru animalele bolnave cu BTV au inclus disconfort, febră mare și cianoză a limbii, care dă numele bolii. În rândul ovinelor, boala BTV are o mortalitate asociată ridicată. Până la sfârșitul anilor 1990, gama Europeană a BTV a fost în întregime asociată cu gama vectorului midge C. Imicola. La sfârșitul anilor ‘ 90 și la începutul anilor 2000 a existat o extindere fără precedent a BTV în zone din Europa care fac parte din gama altor specii de midge, cum ar fi cele din complexul C. Obsoletus și specii de midge strâns legate. În special, un focar originar din țările de jos în 2006 este primul exemplu înregistrat de incursiune BTV La 50 de grade latitudine nordică. În verile ulterioare, au fost descoperite cazuri BTV în Europa de Nord, inclusiv în Belgia, Germania, Marea Britanie și Danemarca, demonstrând capacitatea bolii limbii albastre de a depăși iarna în mediul nord-european. O caracteristică nedumeritoare a serologiei Nord-Europene a bolii limbii albastre este că boala a fost cauzată de o tulpină distinctă (BTV-8) de la cei responsabili de incursiunile în Europa de Sud, adică Spania (BTV-4) și Italia (BTV-2).

Predicția impactului incursiunii BTV și cea mai bună proiectare a gestionării animalelor și a controlului bolilor necesită o metodologie de modelare de ultimă oră. Se înțeleg multe despre epidemiologia BTV, cum ar fi o înțelegere solidă a perioadei preconizate de viremie pentru gazdele de bovine și ovine și efectul temperaturii climatice asupra perioadei de incubație a bolii limbii albastre în vectorul său midge. Cu toate acestea, estimarea riscului spațio-temporal reprezentat de dispersarea vectorilor departe de animalele gazdă infectate rămâne o provocare semnificativă. Problema inferenței aici este multi-factorială care necesită nu numai inferența parametrilor, ci și selecția modelului cu principii statistice.

Malaria

Malaria urmează ciclul generic de transmitere așa cum a fost descris anterior; vectorul fiind țânțarul feminin care își ia masa de sânge ca parte a procesului de reproducere; masculii din specie sunt nectavori și, ca atare, nu joacă niciun rol în ciclul de transmitere. Frecvența hrănirii este determinată de această nevoie biologică și, prin urmare, rata medie de hrănire este de obicei în jur de o dată la patru zile și se presupune de obicei că saturarea pentru un lot de ouă se realizează în cadrul acestei mese. Există multe tipuri diferite de malarie, unele care afectează oamenii (acest lucru poate fi cauzat de unul dintre cele patru tipuri diferite de Plasmodium) și altele care afectează animalele. Genul Anopheles este responsabil pentru transmiterea la om, dintre care aproximativ 30 din 400 de specii provoacă predominant răspândirea infecției.

o caracteristică cheie care afectează malaria este temperatura; chiar dacă țânțarul se află în zona dată, temperaturile externe de sub aproximativ 16C (temperat exact depinde de specia de parazit), nu este suficient de cald pentru a permite dezvoltarea. În general, pe măsură ce temperatura crește de la 16C, perioada de incubație este mai scurtă, cu o oprire bruscă peste aproximativ 32C, deoarece parazitul nu este capabil să supraviețuiască peste aceste temperaturi.

Malaria aviară și Honeycreeper Hawaiian

unele sisteme, cu toate acestea, pot fi mult mai complexe decât exemplul general dat anterior. Un astfel de exemplu este Fagurele hawaian (Drepanididae); suferă nu doar efectele adverse ale malariei aviare (Plasmodium relictum) care se transmite prin țânțar (Culex quinquefasciatus), ci și cele ale schimbărilor climatice și ale prădării. Interacțiunea dintre acești factori dominanți este mare, temperaturile și abundența prădătorilor afectând evoluția bolii și capacitatea (sau incapacitatea) păsărilor de a rezista la dispariție. În plus, unele specii de fagure prezintă capacitatea de a conferi rezistență la malarie, fără a suferi efecte dăunătoare din cauza bolii, rămânând în același timp infecțioase (acestea sunt mai frecvent denumite purtători și provoacă din greșeală un rezervor de infecție supraviețuind speranței de viață normale „fără boli”, dar răspândind în continuare infecția.

această lucrare a fost publicată ca:

K. S. Rock și colab. „Modelarea viitorului fagurelui hawaian: o problemă ecologică și epidemiologică”. Modelarea ecologică (iunie 2012)