Динамика передачи и базовое репродуктивное число

Динамика передачи описывает, как паразит распространяется в популяциях хозяев, а для трансмиссивных паразитов — также и среди переносчиков. Базовое репродуктивное число, обозначаемое как R0, суммирует этот процесс в одной величине: среднем числе вторичных инфекций, продуцируемых одной инфекцией, введенной в полностью восприимчивую популяцию. Превышение R0 единицы определяет, может ли паразит закрепиться и персистировать.

Definition

Базовое репродуктивное число (R0) — это ожидаемое число вторичных инфекций, продуцируемых одной инфекцией в полностью восприимчивой популяции; динамика передачи — это популяционные процессы, посредством которых инфекция распространяется, сохраняется или уменьшается со временем.

Scope

Тема охватывает значение R0 и связанного с ним эффективного репродуктивного числа, пороговое условие, разделяющее персистенцию и затухание, а также энтомологические компоненты, формирующие R0 для трансмиссивных паразитов через векториальную способность. В ней рассматривается, как эти величины оцениваются и что они подразумевают для целей контроля; это концептуальный справочный материал, а не руководство по оперативному моделированию.

Core questions

• Что измеряет R0 и почему значение «один» действует как порог?
• Как популяции хозяев и переносчиков вместе определяют репродуктивное число трансмиссивного паразита?
• Как оценивается R0 и почему оценки неопределенны?
• Насколько должна быть снижена передача, чтобы паразит исчез?

Key concepts

• Базовое репродуктивное число (R0)
• Эффективное репродуктивное число
• Порог передачи
• Векториальная способность
• Коллективный эффект снижения передачи
• Динамика восприимчивых-инфицированных
• Энтомологический показатель инокуляции

Key theories

Теория порога (R0)

Паразит увеличивается, когда R0 превышает единицу, и уменьшается, когда оно ниже единицы; критическая цель контроля состоит в снижении эффективного репродуктивного числа ниже этого порога, чтобы каждая инфекция в среднем не могла воспроизвести себя.

Векториальная способность

Для трансмиссивных паразитов скорость возникновения новых инфекций формируется из плотности переносчиков на одного хозяина, частоты укусов, вероятности выживания переносчика в течение инкубационного периода паразита и продолжительности этого периода, напрямую связывая энтомологию с R0.

Mechanisms

При инфекции, передающейся прямым путем, R0 зависит от частоты контактов между хозяевами, вероятности передачи при контакте и продолжительности инфекционности. Для трансмиссивных паразитов цепочка проходит через переносчика: инфицированный хозяин заражает переносчиков, выжившие переносчики должны прожить достаточно долго для развития паразита, и затем эти переносчики заражают новых хозяев. Формулировка Росса-Макдональда объединяет эти шаги в векториальную способность и R0, так что плотность переносчиков, частота укусов и продолжительность жизни переносчиков становятся рычагами передачи. Поскольку R0 для трансмиссивных паразитов зависит от квадрата частоты укусов и сильно от выживаемости переносчиков, умеренные энтомологические изменения могут приводить к значительным изменениям в передаче. По мере истощения или защиты восприимчивых особей эффективное репродуктивное число падает ниже R0, и передача замедляется.

Clinical relevance

Репродуктивные числа объясняют, почему некоторые паразитарные заболевания остаются стойко эндемичными, в то время как другие могут быть направлены к элиминации, и почему интенсивность передачи, а не только наличие паразита, формирует клиническую нагрузку в популяции. Это объяснительная основа для интерпретации передачи; она не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Оценочные репродуктивные числа для интенсивной передачи малярии могут быть очень высокими, что является одной из причин, почему малярию так трудно искоренить в некоторых частях Африки; та же концепция объясняет, почему условия с более низкой передачей являются более достижимыми целями для прерывания. Оценки сильно варьируются в зависимости от метода и условий, поэтому сообщаемые значения лучше всего рассматривать как индикаторы порядка величины.

History

Рональд Росс ввел пороговые рассуждения для малярии в начале двадцатого века, а Джордж Макдональд формализовал энтомологические компоненты передачи в 1950-х годах. Андерсон и Мэй обобщили теорию репродуктивного числа для всех инфекционных заболеваний в конце 1970-х годов, а обзор Дитца 1993 года консолидировал методы оценки R0, которые более поздний синтез Росса-Макдональда перенес в современное моделирование трансмиссивных заболеваний.

Debates

Насколько надежно можно оценить R0 для малярии?

Репродуктивные числа для малярии чувствительны к предположениям о выживаемости переносчиков, укусах и суперинфекции, а различные методы дают очень разные значения, поэтому значение и сопоставимость сообщаемых оценок остаются предметом споров.

Key figures

• Ronald Ross
• George Macdonald
• Roy Anderson
• Robert May
• Klaus Dietz

Seminal works

• anderson-may-1979
• anderson-may-1991
• smith-2012-ross-macdonald

Frequently asked questions

Что означает, если R0 больше единицы?

Каждая инфекция в среднем производит более одной новой инфекции в восприимчивой популяции, поэтому паразит может распространяться и закрепляться; если R0 ниже единицы, инфекции не могут воспроизвести себя, и передача затухает.

Почему R0 так высок для малярии в некоторых регионах?

Там, где переносчики многочисленны, часто кусают и живут достаточно долго для передачи, энтомологические компоненты векториальной способности умножаются, что приводит к очень большим репродуктивным числам, поэтому условия интенсивной передачи являются наиболее сложными для элиминации.