Động lực lây truyền và chỉ số lây nhiễm cơ bản

Động lực lây truyền mô tả cách một ký sinh trùng lây lan qua các quần thể vật chủ, và đối với các ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ, còn qua cả véc-tơ. Chỉ số lây nhiễm cơ bản, viết tắt là R0, tóm tắt điều này trong một đại lượng duy nhất: số lượng trung bình các ca nhiễm thứ cấp được tạo ra bởi một ca nhiễm được đưa vào một quần thể hoàn toàn nhạy cảm. Việc R0 vượt quá một hay không sẽ quyết định liệu ký sinh trùng có thể thiết lập và tồn tại hay không.

Definition

Chỉ số lây nhiễm cơ bản (R0) là số lượng dự kiến các ca nhiễm thứ cấp được tạo ra bởi một ca nhiễm duy nhất trong một quần thể hoàn toàn nhạy cảm; động lực lây truyền là các quá trình ở cấp độ quần thể mà qua đó nhiễm trùng lây lan, tồn tại hoặc suy giảm theo thời gian.

Scope

Chủ đề này bao gồm ý nghĩa của R0 và chỉ số lây nhiễm hiệu quả liên quan, điều kiện ngưỡng phân tách sự tồn tại khỏi sự biến mất, và các thành phần côn trùng học xây dựng R0 cho các ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ thông qua khả năng truyền bệnh của véc-tơ. Nó đề cập đến cách các đại lượng này được ước tính và ý nghĩa của chúng đối với các mục tiêu kiểm soát; đây là tài liệu tham khảo khái niệm hơn là hướng dẫn mô hình hóa hoạt động.

Core questions

• R0 đo lường điều gì và tại sao giá trị một lại đóng vai trò là ngưỡng?
• Quần thể vật chủ và véc-tơ cùng nhau xác định chỉ số lây nhiễm của ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ như thế nào?
• R0 được ước tính như thế nào, và tại sao các ước tính lại không chắc chắn?
• Sự lây truyền phải giảm đến mức nào để ký sinh trùng biến mất?

Key concepts

• Chỉ số lây nhiễm cơ bản (R0)
• Chỉ số lây nhiễm hiệu quả
• Ngưỡng lây truyền
• Khả năng truyền bệnh của véc-tơ
• Hiệu ứng miễn dịch cộng đồng của việc giảm lây truyền
• Động lực nhạy cảm-nhiễm bệnh
• Tỷ lệ tiêm nhiễm côn trùng học

Key theories

Lý thuyết ngưỡng (R0)

Ký sinh trùng tăng lên khi R0 vượt quá một và giảm xuống khi nó dưới một; mục tiêu quan trọng của việc kiểm soát là giảm chỉ số lây nhiễm hiệu quả xuống dưới ngưỡng này để mỗi ca nhiễm, trung bình, không thể tự thay thế.

Khả năng truyền bệnh của véc-tơ

Đối với ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ, tốc độ phát sinh các ca nhiễm mới được xây dựng từ mật độ véc-tơ trên mỗi vật chủ, tỷ lệ đốt, xác suất véc-tơ sống sót qua thời gian ủ bệnh của ký sinh trùng, và thời gian của giai đoạn đó, liên kết trực tiếp côn trùng học với R0.

Mechanisms

Trong một bệnh nhiễm trùng lây truyền trực tiếp, R0 phụ thuộc vào tỷ lệ tiếp xúc giữa các vật chủ, xác suất lây truyền trên mỗi lần tiếp xúc và thời gian lây nhiễm. Đối với ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ, chuỗi lây truyền diễn ra qua véc-tơ: vật chủ bị nhiễm bệnh lây nhiễm cho véc-tơ, véc-tơ sống sót phải sống đủ lâu để ký sinh trùng phát triển, và những véc-tơ đó sau đó lây nhiễm cho vật chủ mới. Công thức Ross-Macdonald kết hợp các bước này thành khả năng truyền bệnh của véc-tơ và R0, do đó mật độ véc-tơ, tần suất đốt và tuổi thọ của véc-tơ trở thành các đòn bẩy của sự lây truyền. Bởi vì R0 đối với ký sinh trùng lây truyền qua véc-tơ phụ thuộc vào bình phương của tỷ lệ đốt và phụ thuộc mạnh vào sự sống sót của véc-tơ, những thay đổi nhỏ về côn trùng học có thể tạo ra những thay đổi lớn trong sự lây truyền. Khi số lượng cá thể nhạy cảm bị cạn kiệt hoặc được bảo vệ, chỉ số lây nhiễm hiệu quả giảm xuống dưới R0, và sự lây truyền chậm lại.

Clinical relevance

Các chỉ số lây nhiễm giải thích tại sao một số bệnh ký sinh trùng vẫn còn lưu hành dai dẳng trong khi những bệnh khác có thể được đẩy đến gần việc loại trừ, và tại sao cường độ lây truyền, chứ không chỉ sự hiện diện của ký sinh trùng, định hình gánh nặng lâm sàng trong một quần thể. Đây là một khuôn khổ giải thích để diễn giải sự lây truyền; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Các chỉ số lây nhiễm ước tính cho sự lây truyền sốt rét dữ dội có thể rất cao, đây là một lý do tại sao sốt rét rất khó loại trừ ở một số vùng của Châu Phi; cùng một khuôn khổ này làm rõ tại sao các môi trường có sự lây truyền thấp hơn lại là những mục tiêu dễ kiểm soát hơn để gián đoạn. Các ước tính khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào phương pháp và môi trường, vì vậy các giá trị được báo cáo tốt nhất nên được đọc như các chỉ số theo cấp độ lớn.

History

Ronald Ross đã đưa ra lý luận ngưỡng cho bệnh sốt rét vào đầu thế kỷ XX, và George Macdonald đã chính thức hóa các thành phần côn trùng học của sự lây truyền vào những năm 1950. Anderson và May đã khái quát hóa lý thuyết chỉ số lây nhiễm trên các bệnh truyền nhiễm vào cuối những năm 1970, và bài đánh giá năm 1993 của Dietz đã củng cố các phương pháp ước tính R0, mà sự tổng hợp Ross-Macdonald sau này đã đưa vào mô hình hóa bệnh lây truyền qua véc-tơ hiện đại.

Debates

R0 có thể được ước tính đáng tin cậy cho bệnh sốt rét đến mức nào?

Các chỉ số lây nhiễm cho bệnh sốt rét nhạy cảm với các giả định về sự sống sót của véc-tơ, việc đốt và siêu nhiễm, và các phương pháp khác nhau cho ra các giá trị rất khác nhau, do đó ý nghĩa và khả năng so sánh của các ước tính được báo cáo vẫn còn gây tranh cãi.

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

Điều gì có nghĩa nếu R0 lớn hơn một?

Mỗi ca nhiễm trung bình tạo ra hơn một ca nhiễm mới trong một quần thể nhạy cảm, do đó ký sinh trùng có thể lây lan và thiết lập; nếu R0 dưới một, các ca nhiễm không thể tự thay thế và sự lây truyền sẽ chấm dứt.

Tại sao R0 lại rất cao đối với bệnh sốt rét ở một số khu vực?

Ở những nơi véc-tơ phong phú, đốt thường xuyên và sống đủ lâu để lây truyền, các thành phần côn trùng học của khả năng truyền bệnh của véc-tơ nhân lên để tạo ra các chỉ số lây nhiễm rất lớn, đó là lý do tại sao các môi trường lây truyền dữ dội là khó loại trừ nhất.