Mô hình hóa ảnh hưởng của miễn dịch thu được tự nhiên từ nhiễm trùng cận lâm sàng đối với động lực bùng phát và sự tồn tại của bệnh dại ở chó nhà Phần 1

trừu tượng

Một số mô hình toán học đã được phát triển cho bệnh dại ở chó để khám phá động lực học và đưa ra các chiến lược kiểm soát. Một giả định chung của các mô hình này là khả năng miễn dịch thu được tự nhiên không đóng vai trò gì trong động lực bệnh dại. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm đã phát hiện ra các kháng thể đặc hiệu bệnh dại ở những con chó nhà khỏe mạnh, chưa được tiêm phòng, có khả năng là do tiếp xúc với vắc xin, không gây chết người. Chúng tôi đã phát triển một mô hình ngẫu nhiên về bệnh dại ở chó, được tham số hóa cho Hạt Laikipia, Kenya, để khám phá ý nghĩa của các tình huống khác nhau đối với khả năng miễn dịch mắc phải tự nhiên đối với bệnh dại ở chó nhà. Mô phỏng các kịch bản này bằng mô hình phi không gian chỉ ra rằng mức độ miễn dịch thấp có thể hạn chế tỷ lệ mắc bệnh dại và ngăn chặn sự cạn kiệt của quần thể chó nuôi trong nhà, làm tăng khả năng tồn tại của bệnh.

Tuy nhiên, việc kết hợp cấu trúc không gian và phản ứng của con người với tỷ lệ mắc bệnh dại cao đã cho phép vi rút tồn tại trong trường hợp không có miễn dịch. Do đó, mặc dù mức độ miễn dịch thấp có ảnh hưởng hạn chế dưới sự xấp xỉ thực tế hơn của động lực học bệnh dại, nhưng tỷ lệ phơi nhiễm cao dẫn đến phơi nhiễm không gây chết người được tiêm chủng là cần thiết để tạo ra tỷ lệ huyết thanh ở cấp độ dân số tương đương với các báo cáo trong nghiên cứu thực nghiệm. Dương tính giả và/hoặc sự thay đổi về không gian có thể góp phần vào tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh theo kinh nghiệm cao. Tuy nhiên, nếu tỷ lệ mắc bệnh huyết thanh cao có liên quan đến tỷ lệ phơi nhiễm cao, thì những phát hiện này cho thấy nhu cầu cần có độ bao phủ vắc-xin cao để kiểm soát hiệu quả căn bệnh này.

Tiêm chủng cao có thể nâng cao khả năng miễn dịch của cơ thể. Tiêm vắc-xin là kích thích hệ thống miễn dịch của con người tạo ra phản ứng miễn dịch chống lại các mầm bệnh này bằng cách tiêm vắc-xin chứa kháng nguyên mầm bệnh hoặc các bộ phận của mầm bệnh do vi-rút sao chép. Phản ứng miễn dịch chống lại mầm bệnh này bảo vệ cơ thể khỏi các bệnh cụ thể và tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể. Khả năng miễn dịch của con người cũng rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Người ta tìm thấy trong các hồ sơ rằng Cistanche có thể được sử dụng như một chất bổ sung chế độ ăn uống cho khả năng miễn dịch hàng ngày của chúng ta. Các polysacarit trong Cistanche có thể điều chỉnh phản ứng miễn dịch của hệ thống miễn dịch của con người và cải thiện khả năng Căng thẳng của tế bào miễn dịch, tăng cường tác dụng diệt khuẩn của tế bào miễn dịch.

Nhấp vào thời điểm uống cistanche

Tóm tắt tác giả

Các kháng thể đặc hiệu với bệnh dại ở chó nhà chưa được tiêm phòng đã được báo cáo trong một số nghiên cứu, trong một số trường hợp ở một tỷ lệ đáng kể dân số. Những kháng thể này có thể là kết quả của việc tiếp xúc với bệnh dại không gây chết người dẫn đến khả năng miễn dịch thu được tự nhiên, điều này có thể ảnh hưởng đến sự lây truyền và tồn tại của bệnh dại.

Trong nghiên cứu này, một mô hình đã được phát triển để xem xét một loạt các tình huống đối với khả năng miễn dịch thu được tự nhiên ở quần thể chó nuôi trong nhà. Các kết quả đầu ra của mô hình về tỷ lệ mắc và tỷ lệ mắc bệnh dại, tỷ lệ dân số có kháng thể bệnh dại, được so sánh với ước tính từ các nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng khả năng miễn dịch thu được tự nhiên có thể góp phần vào sự tồn tại của bệnh dại bằng cách hạn chế tỷ lệ mắc bệnh và ngăn chặn sự tuyệt chủng của quần thể.

Tuy nhiên, có tính đến cấu trúc không gian và phản ứng của con người đối với tỷ lệ mắc bệnh dại cao cho thấy bệnh dại có thể tồn tại mà không có khả năng miễn dịch thu được tự nhiên, mặc dù khả năng miễn dịch có thể góp phần làm giảm tỷ lệ mắc bệnh dại lưu hành. Giả sử tỷ lệ phơi nhiễm cận lâm sàng cao hơn dẫn đến tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh tương đương với ước tính từ các nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên, vẫn còn sự không chắc chắn đối với việc giải thích các kháng thể bệnh dại ở những người chưa được tiêm phòng và dương tính giả có thể góp phần vào tỷ lệ huyết thanh cao được báo cáo.

Giới thiệu

Bệnh dại là một bệnh lây truyền từ động vật sang người, do một loại virus hướng thần kinh thuộc họ lyssavirus gây ra. Mặc dù đã được thanh toán ở một số nơi trên thế giới, nhưng căn bệnh này vẫn là gánh nặng đáng kể cho sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là ở vùng nông thôn Châu Phi và Châu Á [1]. Tất cả các loài động vật có vú đều dễ mắc bệnh dại, tuy nhiên, chỉ một số lượng hạn chế, chủ yếu là dơi và động vật ăn thịt, có thể duy trì vi rút trong quần thể của chúng [2]. Ở Châu Phi, chó nhà là vật chủ chính của bệnh dại và gây ra phần lớn các trường hợp mắc bệnh ở người, do đó việc kiểm soát bệnh ở loài này là chìa khóa để ngăn ngừa tử vong do bệnh dại ở người [3].

Một số mô hình đã được xây dựng cho động lực bệnh dại ở quần thể chó nuôi trong nhà [4,5]. Một giả định thường được sử dụng trong các mô hình này là khả năng miễn dịch chỉ xảy ra thông qua tiêm chủng chứ không phải do phơi nhiễm không gây chết người (ví dụ [4–7], nhưng xem [8]).

Trong khi bệnh dại thường gây tử vong sau khi xuất hiện các triệu chứng, Hampson et al. (2009) ước tính rằng 51% các vết cắn ở chó nhà không dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng [9]. Trong số các sự cố phơi nhiễm này, không rõ liệu vi-rút luôn không thiết lập và vật chủ vẫn dễ bị nhiễm bệnh hay liệu trong một số trường hợp, vi-rút có bị hệ thống miễn dịch của vật chủ loại bỏ hay không, với sự phát triển miễn dịch bảo vệ sau đó. Mặc dù việc phục hồi sau bệnh dại lâm sàng là rất hiếm, nhưng các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng việc phơi nhiễm bệnh dại không gây chết người có thể xảy ra, với những người bị phơi nhiễm không có hoặc chỉ có các triệu chứng nhỏ [10,11]. Trong điều kiện thực địa, có rất ít sự cân nhắc về chuyển đổi huyết thanh, sự phát triển của phản ứng kháng thể đặc hiệu, sau khi tiếp xúc với bệnh dại.

Tuy nhiên, Cleaveland và Dye (1995) đã báo cáo rằng trong số 17 con chó bị hai cá thể nghi mắc bệnh dại cắn, 12 con sống sót sau phơi nhiễm, trong đó 4 con sau đó đã được chuyển đổi huyết thanh. Cũng như tiếp xúc với vết cắn cận lâm sàng, cũng có bằng chứng hạn chế rằng việc tiếp xúc qua đường miệng, ví dụ như từ việc ăn xác động vật bị nhiễm bệnh, có thể dẫn đến sự phát triển của các kháng thể đặc hiệu bệnh dại ở động vật ăn thịt [12,13]. Khả năng phơi nhiễm qua đường miệng dẫn đến sự phát triển miễn dịch bệnh dại cũng được hỗ trợ bởi sự thành công của các chiến dịch tiêm chủng sử dụng vắc xin đường uống [14,15].

Các kháng thể đặc hiệu với bệnh dại đã được phát hiện ở những người khỏe mạnh, chưa được tiêm phòng trên một số quần thể chó nuôi trong các khu vực lưu hành bệnh dại, với một loạt các tỷ lệ huyết thanh (tỷ lệ phần trăm dân số có kháng thể đặc hiệu với bệnh dại có thể phát hiện được) được báo cáo [16]. Có một số thách thức trong việc giải thích huyết thanh học, bao gồm các nghiên cứu khác nhau đã sử dụng các xét nghiệm và ngưỡng khác nhau để xác định huyết thanh dương tính [16,17].

Tuy nhiên, do bệnh dại lâm sàng thường xảy ra với tỷ lệ lưu hành thấp, ảnh hưởng đến khoảng 1 phần trăm số chó hàng năm trong quần thể nơi bệnh dại lưu hành [6,18–20], tỷ lệ lưu hành huyết thanh cao được phát hiện trong một số nghiên cứu (ví dụ: 7,4 phần trăm [ 21]; 28,0% [22]; 28,8% [23]; 30% [24]) có thể cho thấy tỷ lệ phơi nhiễm không gây chết người cao so với tỷ lệ phơi nhiễm dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng. Mặc dù trong một số trường hợp, động vật không có tiền sử tiếp xúc với bệnh dại có thể cho kết quả dương tính do phản ứng trung hòa hoặc phản ứng chéo không đặc hiệu, những ước tính cao về tỷ lệ huyết thanh dương tính này làm tăng khả năng miễn dịch thu được tự nhiên có thể đóng vai trò quan trọng hơn trong động lực bệnh dại so với những gì được xem xét trước đây [ 16].

Do tỷ lệ mắc bệnh dại ở quần thể chó nhà thấp, bệnh dại hiếm khi dẫn đến sự suy giảm đáng kể của quần thể [19,25,26]. Tuy nhiên, có bằng chứng cho thấy sự lây truyền bệnh dại phụ thuộc vào tần suất, với tốc độ lây truyền tương đối ổn định trên một loạt các mật độ chó nuôi trong nhà [18,27]. Mô hình cho thấy rằng hình thức lây truyền này sẽ dẫn đến các đợt bùng phát có tỷ lệ mắc bệnh cao và thiệt hại dân số đáng kể [18]. Các cơ chế có thể hạn chế tỷ lệ mắc bệnh dại trong điều kiện thực tế bao gồm cấu trúc không gian (có thể dẫn đến sự cạn kiệt cục bộ của nhóm bệnh dại mà không lây truyền rộng rãi) và sự can thiệp của con người, chẳng hạn như giết và cách ly chó nhiễm bệnh, sau khi tỷ lệ mắc bệnh gia tăng [5,9 Ø18,28].

Khả năng miễn dịch thu được tự nhiên cũng có khả năng góp phần vào sự tồn tại dai dẳng của bệnh dại ở mức độ thấp bằng cách bảo vệ một phần dân số, sau đó có thể tạo ra các vật chủ nhạy cảm mới. Khả năng miễn dịch thu được tự nhiên đã được coi là cơ chế duy trì bệnh dại ở dơi ma cà rồng [29] nhưng thường không được xem xét ở các mô hình chó nhà [ví dụ: 5,7,30].

Trong nghiên cứu này, chúng tôi khám phá ý nghĩa của khả năng miễn dịch thu được tự nhiên đối với vi rút bệnh dại, do phơi nhiễm cận lâm sàng, đối với động lực của bệnh dại ở chó nhà bằng cách sử dụng mô hình ngẫu nhiên được tham số hóa cho Hạt Laikipia, Kenya. Bệnh dại lưu hành ở Laikipia và tỷ lệ hiện mắc bệnh dại là 28% trước đây đã được báo cáo ở quần thể chó nhà [22]. Một mô hình phi không gian ban đầu được sử dụng để khám phá một loạt các giá trị tham số cho khả năng miễn dịch thu được tự nhiên ở chó nhà. Mô hình này sau đó được mở rộng thành mô hình không gian để xem xét một tập hợp con các kịch bản miễn dịch tiềm năng. Mặc dù mô hình không gian dựa trên nhiều giả định hơn, nhưng nó cho phép xem xét ý nghĩa của khả năng miễn dịch theo một phép tính gần đúng thực tế hơn của động lực học bệnh dại.

phương pháp

Một mô hình bệnh dại ngẫu nhiên đã được phát triển và tham số hóa cho quần thể chó nhà ở Laikipia County, Kenya. Một cấu trúc ngăn được sử dụng với những con chó được chia thành những cá thể nhạy cảm (S) có thể nhiễm vi-rút, những cá thể phơi nhiễm (E) đang ủ vi-rút, những cá thể (I) truyền nhiễm có thể truyền vi-rút và những cá thể có khả năng miễn dịch thu được tự nhiên (R ) miễn dịch với tái nhiễm và được cho là có kháng thể bệnh dại có thể phát hiện được. Tổng quy mô quần thể là 63.434 con chó đã được mô phỏng và người ta cho rằng tất cả các cá thể trong quần thể đều chưa được tiêm phòng. Các phương pháp ước tính số lượng chó nhà và mô phỏng nhân khẩu học của chó được trình bày trong Văn bản S1.

truyền động lực học

Đối với bệnh dại, phần lớn sự lây truyền là do tiếp xúc với vết cắn [31]. Tuy nhiên, các đường lây truyền khác, chẳng hạn như qua tiếp xúc qua đường miệng, có thể phù hợp khi xem xét nhiễm trùng cận lâm sàng [13,32,33]. Do đó, phơi nhiễm được định nghĩa là bất kỳ tương tác nào giữa các cá nhân có thể dẫn đến sự lây truyền vi-rút. Tỷ lệ phơi nhiễm được cho là phụ thuộc vào tần suất, dựa trên một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng R0 (số sinh sản cơ bản: số trường hợp thứ phát trung bình do một trường hợp trong quần thể hoàn toàn nhạy cảm) đối với bệnh dại là tương đối nhất quán đối với các quần thể chó nuôi trong một phạm vi mật độ dân số [27,34,35].

Việc khám phá mô hình ban đầu được thực hiện bằng cách sử dụng giá trị R{{0}} là 1,2, nằm trong khoảng từ một đến hai thường được báo cáo đối với bệnh dại chó nhà [9,35]. Ảnh hưởng của các giá trị R0 cao hơn trong phạm vi này cũng được xem xét bằng mô hình không gian. Phương trình sau đây cho R0 đã được sắp xếp lại để tính tỷ lệ phơi nhiễm lây nhiễm ( ), số lượng cá nhân bị phơi nhiễm mỗi ngày bởi một cá nhân lây nhiễm:

Tích của tỷ lệ phơi nhiễm ( ) và xác suất phát triển nhiễm trùng lâm sàng sau khi phơi nhiễm (ϕ) phản ánh tốc độ lây truyền. Số sinh sản cơ bản, R0, được tính bằng cách nhân đại lượng này với thời gian trung bình của giai đoạn lây nhiễm (1/ν).

Mô hình hóa miễn dịch thu được tự nhiên

Sau khi tiếp xúc với một cá nhân nhạy cảm, chúng tôi cho rằng có ba khả năng. Tùy thuộc vào khả năng phát triển nhiễm trùng lâm sàng (ϕ), một tỷ lệ cá nhân vào khoang tiếp xúc, từ đó họ tiến triển thành nhiễm trùng lâm sàng với tốc độ σ mỗi ngày. Sau khi lây nhiễm, trung bình những con chó sẽ chết sau 3,1 ngày (ν-1) [9]. Tỷ lệ còn lại (1-ϕ) phơi nhiễm cận lâm sàng và trở nên miễn dịch thông qua việc phát triển phản ứng kháng thể (ρ) và đi vào ngăn R hoặc vẫn còn nhạy cảm (1- ρ). Cấu trúc mô hình này đưa ra các giả định rằng chó không thể phát bệnh dại có triệu chứng rồi hồi phục và những cá thể tiếp xúc cận lâm sàng không truyền bệnh.

Trong mô hình này, người ta cho rằng bất kỳ cá thể nào trong khoang miễn dịch (R) đều có kháng thể bệnh dại có thể phát hiện được để tạo ra khả năng miễn dịch bảo vệ. Do đó, tỷ lệ các cá thể trong ngăn R được coi là bằng với tỷ lệ huyết thanh dự đoán. Chúng tôi cho rằng tính năng động của các kháng thể được phát triển thông qua tiếp xúc tự nhiên sẽ tương đương với các kháng thể từ khả năng miễn dịch có nguồn gốc từ vắc-xin.

Dựa trên tốc độ mà các chất chuẩn độ kháng thể trở nên không thể phát hiện được trong các điều kiện thực địa sau khi tiêm vắc-xin, để khám phá mô hình ban đầu, người ta cho rằng các cá thể sẽ ở trong ngăn R trung bình một năm (δ-1) [36–38]. Tuy nhiên, các thí nghiệm thử thách đã chỉ ra rằng khả năng miễn dịch với bệnh dại có thể tồn tại trong thời gian dài hơn và chó có thể vẫn được bảo vệ ngay cả khi lượng kháng thể giảm xuống dưới mức có thể phát hiện được [39–41], do đó, ảnh hưởng của thời gian kéo dài ba năm cũng đã được khám phá bằng cách sử dụng mô hình không gian

Các phương trình sau mô tả toàn bộ mô hình phi không gian:

Các giá trị tham số được mô tả trong Bảng 1.

Kết hợp cấu trúc không gian và sự can thiệp của con người

Mặc dù mô hình phi không gian cho phép khám phá động lực bệnh dại trong khi giảm thiểu số lượng giả định được đưa ra, nhưng nó không nắm bắt được các khía cạnh chính của động lực học bệnh dại. Các nghiên cứu trước đây phát triển các mô hình dịch tễ học bệnh dại đã chỉ ra tầm quan trọng của động lực bệnh dại đối với cấu trúc không gian, sự di chuyển của chó qua trung gian của con người và sự can thiệp của con người trong trường hợp tỷ lệ mắc bệnh dại cao [18,43–45]. Để xem xét ý nghĩa của khả năng miễn dịch thu được tự nhiên trong một kịch bản thực tế hơn, mô hình phi không gian đã được mở rộng để kết hợp tính không đồng nhất về không gian và sự can thiệp của con người.

Một cấu trúc mảng đã được sử dụng như một dạng mô hình siêu quần thể trong đó các nhóm dân số phụ đại diện cho các lô đất liền kề. Trong tổng số 154 khu vực được bao gồm, đại diện cho một loạt các mục đích sử dụng đất, chẳng hạn như các trang trại riêng lẻ, làng mạc và cộng đồng có các cộng đồng người riêng biệt và do đó dự kiến ​​​​sẽ có các quần thể chó nhà riêng biệt (Hình 1).

Những con chó bị nhiễm bệnh được cho là vẫn ở trong khu vực của chúng nhưng có thể truyền bệnh cho những người dễ mắc bệnh ở các khu vực khác. Do đó, lực lây nhiễm trong bản vá I được cho là phụ thuộc vào số lượng người lây nhiễm, nhân với xác suất tiếp xúc với bản vá mà những người lây nhiễm đó đang ở. Chi tiết để tính toán xác suất tiếp xúc được cung cấp trong Văn bản S1.

Mặc dù những con chó bị nhiễm bệnh được cho là vẫn ở trong khu vực của chúng, nhưng chuyển động của những con chó mẫn cảm (S), phơi nhiễm (E) và miễn dịch (R) giữa các khu vực do chuyển động do con người làm trung gian được mô phỏng bằng mô hình trọng lực (Xem Văn bản S1 để biết chi tiết) . Sự can thiệp của con người để đối phó với tỷ lệ mắc bệnh dại cao thông qua các biện pháp can thiệp như trói hoặc giết chó dại được cho là một yếu tố quan trọng trong việc hạn chế tỷ lệ mắc bệnh dại [9,18]. Phản ứng này đã được đưa vào mô hình thông qua sự gia tăng tỷ lệ tử vong của những con chó bị nhiễm trùng phụ thuộc vào tỷ lệ mắc bệnh, được giả định là hành động ở cấp địa phương trong các bản vá.

Trong mỗi miếng vá, giả định rằng nếu hơn 1 phần trăm khả năng mang theo của miếng vá chết vì bệnh dại trong tháng trước, thì sự can thiệp gia tăng của con người sẽ làm tăng tỷ lệ tử vong của những người nhiễm bệnh. Thông tin chi tiết khác về tham số hóa của phản hồi này được cung cấp trong Văn bản S1 và kết quả được trình bày từ các mô phỏng trên một loạt các mức độ can thiệp để cho thấy ảnh hưởng đối với đầu ra của mô hình trong Hình S1.

kịch bản miễn dịch

Các tham số quan tâm chính của mô hình là tỷ lệ phơi nhiễm dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng (ϕ) và, của phơi nhiễm cận lâm sàng ({{0}}ϕ), tỷ lệ phát triển khả năng miễn dịch (ρ). Về phơi nhiễm vết cắn, Hampson et al. (2009) ước tính rằng 0,49 dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng. Tuy nhiên, các đường phơi nhiễm khác, chẳng hạn như ăn xác động vật bị nhiễm bệnh, hoặc truyền nước bọt khi tiếp xúc xã hội, có thể ít dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng hơn so với phơi nhiễm do vết cắn [31,33]. So với việc chỉ xem xét phơi nhiễm do vết cắn, do đó, việc kết hợp các hình thức phơi nhiễm khác có thể dẫn đến tỷ lệ phơi nhiễm cao hơn ( ) nhưng xác suất phát triển nhiễm trùng lâm sàng thấp hơn (ϕ).

Sử dụng mô hình phi không gian, để khám phá ý nghĩa của các xác suất khác nhau của việc phơi nhiễm bệnh dại không gây chết người, chúng tôi đã thay đổi ϕ ở năm cấp độ giữa 0.05 (rất ít trường hợp phơi nhiễm dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng) và {{ 5}}.95 (hầu hết mọi trường hợp phơi nhiễm đều dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng) nhưng R0 cố định ở mức 1.2. Kết quả là, khi ϕ cao hơn, tỷ lệ phơi nhiễm ( ) giảm xuống theo mối quan hệ R0=ϕ/ν, để tạo ra cùng một số ca nhiễm trùng lâm sàng thứ cấp. Mối quan hệ này đưa ra một phạm vi từ 0.37–7.06 lần phơi nhiễm trên mỗi cá nhân lây nhiễm mỗi ngày với R0 là 1,2. Đối với mỗi cấp độ ϕ, chúng tôi chạy mô hình qua năm cấp độ ρ, xác suất phát triển khả năng miễn dịch, từ 0 (không có phơi nhiễm cận lâm sàng nào dẫn đến miễn dịch) đến 1 (tất cả các phơi nhiễm cận lâm sàng đều dẫn đến miễn dịch) để đưa ra tổng cộng 25 tổ hợp tham số. Ngoài ra, phân tích độ nhạy của mô hình phi không gian được trình bày trong Văn bản S2.

Sau khi khám phá đầy đủ các giá trị tham số, các kết hợp ba tham số đã được xem xét chi tiết, đại diện cho ba kịch bản tiềm năng (Bảng 1). Kịch bản đầu tiên (A) giả định không có sự phát triển của khả năng miễn dịch thu được tự nhiên. Trong trường hợp này, người ta cho rằng sự lây truyền chỉ xảy ra khi tiếp xúc với vết cắn và 50 phần trăm số vết cắn dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng (Dựa trên ước tính 0,49 từ Hampson và cộng sự (2009), ϕ=0. 5) với những cá nhân không phát triển nhiễm trùng lâm sàng vẫn còn nhạy cảm (ρ=0). Kịch bản thứ hai (B) khả năng miễn dịch giả định có thể đạt được sau khi tiếp xúc với vết cắn không gây chết người.

Xác suất nhiễm trùng lâm sàng tương đương với kịch bản đầu tiên (ϕ=0.5) nhưng do tiếp xúc với vết cắn không dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng, người ta cho rằng 25% đã phát triển khả năng miễn dịch (ρ=0.25 ). Kịch bản thứ ba (C) đại diện cho kịch bản ít thận trọng nhất đối với khả năng miễn dịch thu được tự nhiên. Người ta cho rằng, ngoài phơi nhiễm do cắn, các hình thức phơi nhiễm khác cũng xảy ra, chẳng hạn như phơi nhiễm qua đường miệng thông qua tiếp xúc xã hội, làm tăng tỷ lệ phơi nhiễm, nhưng tỷ lệ phơi nhiễm thấp hơn đã phát triển nhiễm trùng lâm sàng (ϕ=0 .05 và=7.7). Trong số các trường hợp phơi nhiễm cận lâm sàng, chúng tôi giả định rằng 50 phần trăm đã phát triển khả năng miễn dịch (ρ=0.5).

Chạy mô hình và kết quả đầu ra được trích xuất

Mô hình được triển khai bằng gói SimInf trong R [48]. Động lực lây nhiễm được triển khai dưới dạng chuỗi Markov thời gian liên tục bằng thuật toán ngẫu nhiên Gillespie. Mô hình được chạy với bước thời gian hàng ngày với các đầu ra được trích xuất theo các khoảng thời gian hàng tuần. Đối với mỗi mô phỏng của mô hình không gian, mô hình được bắt đầu với tỷ lệ phổ biến là 0,5 phần trăm (24 con chó) trong vùng có quy mô quần thể lớn nhất. Trong mô hình phi không gian, 24 cá thể cũng được giới thiệu. Đối với mỗi tổ hợp tham số, 1000 mô phỏng đã được chạy trong 30 năm.

Xác suất tồn tại bệnh dại được đo bằng tỷ lệ phần trăm mô phỏng trong đó các cá thể nhiễm bệnh vẫn còn hiện diện trong quần thể sau 30 năm kể từ khi du nhập bệnh dại. Đối với các mô phỏng trong đó bệnh dại vẫn còn tồn tại, tỷ lệ mắc bệnh hàng năm trên 100 con,000 chó trong năm cuối cùng và tỷ lệ miễn dịch trong bước thời gian cuối cùng trên toàn bộ quần thể đã được trích xuất. Ngoài ra, để xem xét sự thay đổi không gian về tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh được dự đoán giữa các mảng trong mô hình không gian, việc lấy mẫu huyết thanh học trong các mảng đã được mô phỏng. Đối với mỗi mô phỏng, một bản vá được chọn ngẫu nhiên và lấy mẫu 30 cá nhân được mô phỏng. Tỷ lệ của những cá thể này trong ngăn R được coi là tỷ lệ huyết thanh dự đoán bên trong miếng vá.

Ước tính thực nghiệm về tỷ lệ mắc bệnh dại, suy giảm dân số và tỷ lệ mắc bệnh dại

Để xem xét tính hợp lý của các kết hợp tham số khác nhau đối với phơi nhiễm không gây chết người và khả năng miễn dịch thu được tự nhiên, chúng tôi đã so sánh các kết quả đầu ra của mô hình về tỷ lệ mắc bệnh dại, suy giảm dân số và tỷ lệ nhiễm huyết thanh dự đoán với các ước tính thực nghiệm được trích xuất từ ​​tài liệu. Đối với Quận Laikipia, hiện tại không có ước tính về tỷ lệ mắc bệnh dại hàng năm ở đàn chó nuôi trong nhà. Do đó, trong trường hợp không có dữ liệu cụ thể về vị trí, chúng tôi đã trích xuất các phạm vi hợp lý từ các quần thể chó nuôi thả rông khác (xem Bảng 2). Chúng tôi đã trích xuất những dữ liệu này từ các nghiên cứu tiến hành giám sát chủ động, vì giám sát thụ động có khả năng đánh giá thấp đáng kể tỷ lệ mắc bệnh [26]. Dựa trên những nghiên cứu này, chúng tôi giả định giới hạn trên cho tỷ lệ mắc bệnh dại hàng năm là 1.500/100,000 (Bảng 2).

Do tỷ lệ mắc bệnh dại thấp, dự kiến ​​sẽ không có sự suy giảm dân số đáng kể do bệnh dại lưu hành, mặc dù quần thể có thể dao động về quy mô. Ví dụ, trong quần thể chó mắc bệnh dại lưu hành ở Indonesia và Nam Phi, Morters et al. (2014) báo cáo sự thay đổi về quy mô dân số lên tới 22% so với mức trung bình trong suốt thời gian nghiên cứu. Ở Nam Phi, Conan et al. (2015) báo cáo những thay đổi hàng năm về quy mô dân số từ cộng 18,6 phần trăm đến -24,5 phần trăm . Trong nghiên cứu này, chúng tôi giả định rằng một khi đã trở thành bệnh đặc hữu, sau 30 năm kể từ khi du nhập, bệnh dại sẽ không gây ra sự suy giảm quần thể lớn hơn 20% so với khả năng chịu đựng.

Chúng tôi cũng đã xem xét tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh được dự đoán bởi mô hình so với các ước tính theo kinh nghiệm. Ở Laikipia, Prager et al. (2012) đã báo cáo tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh là 28 phần trăm ở 75 con chó nhà được thử nghiệm bằng thử nghiệm ức chế tập trung huỳnh quang nhanh (RFFIT; 95 phần trăm CI: 18,2–39,6 phần trăm ). Tuy nhiên, nghiên cứu này đã sử dụng ngưỡng thấp 0.05 IU/mL, điều này làm tăng xác suất dương tính giả. Cũng có bằng chứng cho thấy xét nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết với enzyme (ELISA) cụ thể hơn để phát hiện phơi nhiễm không gây chết người so với xét nghiệm trung hòa [21]. Các nghiên cứu sử dụng ELISAs cũng đã phát hiện tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh cao. Laurenson et al. (1997) tìm thấy tỷ lệ huyết thanh dương tính là 30,0% ở Namibia [24], Bahloul et al. (2005) là 28,8% ở Tunisia [23], và Cleaveland et al. (1999) là 7,4% ở Tanzania [21]. Do đó, chúng tôi đã xem xét phạm vi 7–30 phần trăm cho tỷ lệ huyết thanh dương tính ở chó nhà [16].

Kết quả

mô hình phi không gian

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}}) làm tăng xác suất tồn tại bệnh dại, với xác suất tồn tại cao nhất ở xác suất miễn dịch thu được ở mức trung bình. Ví dụ: giả sử 50 phần trăm phơi nhiễm dẫn đến nhiễm trùng lâm sàng, với 25 phần trăm cá nhân phơi nhiễm cận lâm sàng phát triển khả năng miễn dịch (Kịch bản B- ϕ=0.5, ρ=0.25 ), bệnh dại vẫn còn lưu hành trong 94 phần trăm các mô phỏng. Tỷ lệ mắc bệnh trung bình hàng năm theo kịch bản này là cao ở mức 61.820/100,000 (Phạm vi giữa các phần tư (IQR): 19.139/100,000), với mức giảm dân số cao so với khả năng chuyên chở (Trung bình: 96,0 phần trăm , IQR: 2,0 phần trăm ). Giả sử xác suất miễn dịch thu được cao hơn dẫn đến khả năng tồn tại lâu hơn, do tỷ lệ mắc bệnh giảm và khả năng tuyệt chủng ngẫu nhiên tăng lên.

Ví dụ: trong kịch bản C, với xác suất cá nhân phát triển nhiễm trùng lâm sàng thấp (ϕ=0.05) và xác suất phát triển khả năng miễn dịch cao (ρ = 0.5), tỷ lệ mắc bệnh đã giảm xuống còn 2,207/100,000 (IQR: 1181) với bệnh dại kéo dài trong 87 phần trăm mô phỏng. Không có sự kết hợp tham số nào trong mô hình đồng nhất dẫn đến kết quả đầu ra trung bình cho cả tỷ lệ mắc bệnh và suy giảm dân số trong phạm vi được coi là hợp lý (Bảng 3). Tuy nhiên, trong số các kết hợp tham số mà bệnh dại được dự đoán sẽ tồn tại trong phần lớn các mô phỏng, Kịch bản C (kịch bản miễn dịch cao, Bảng 2) có tỷ lệ mắc bệnh gần nhất với phạm vi hợp lý và mức giảm dân số trung bình thấp là 3,6% (IQR: 1,1 phần trăm ) (Hình 2).

Trong số 25 tổ hợp tham số đầy đủ được xem xét, tổ hợp tạo ra tỷ lệ nhiễm huyết thanh dự đoán trung bình cao nhất, là 16.0 phần trăm (IQR: 3,5 phần trăm ), là xác suất một cá nhân phát triển nhiễm trùng lâm sàng (ϕ) của { {5}}.05 và xác suất phát triển miễn dịch (ρ) là 0.25. Tỷ lệ hiện nhiễm trong huyết thanh dự đoán này gần với ngưỡng miễn dịch bầy đàn đối với R0 là 1,2 (1-1/R0=0.167). Ở ngưỡng này, trung bình mỗi cá thể nhiễm bệnh sẽ lây nhiễm trung bình cho nhau, dẫn đến tình trạng nhiễm bệnh lưu hành ổn định. Đối với tập hợp con của ba kịch bản miễn dịch được xem xét, tỷ lệ hiện nhiễm huyết thanh dự đoán bằng cách sử dụng mô hình phi không gian là 0.0 phần trăm (IQR: 0.0 phần trăm ), 11,1 phần trăm (IQR: 5,2 phần trăm ) và 14,9 phần trăm (IQR: 6,1 phần trăm ) cho các kịch bản A, B và C tương ứng.

For more information:1950477648nn@gmail.com