Published November 19, 2018
| Version v1
Publication
Open
Mathematical model of the life cycle of taenia-cysticercosis: transmission dynamics and chemotherapy (Part 1)
- 1. Universidad Nacional Autónoma de México
Description
Taenia solium is the aetiological agent of human taeniasis, pig cysticercosis and human neurocysticercosis, which are serious public health problems, especially in developing countries. A mathematical model of the transmission dynamics of taeniasis-cysticercosis is formulated. The model consists of a coupled system of differential equations, which are density-dependent equations for describing the flow of the parasite through the life cycle. The model is hybrid since it comprises deterministic equations with stochastic elements which describe changes in the mean parasite burden and incorporates the overall pattern of the parasites' distribution. Sensitivity and bifurcation analyses were carried out to determine the range of values of the model. The model can reproduce the observed epidemiological patterns of human taeniasis, pig and human cysticercosis. For example, for a wide range of parameter values, the mean intensity of adult worms tends to rapidly stabilize in one parasite per individual host. From this model, we also derived a Susceptible-Infected model to describe the prevalence of infection in humans and pigs. Chemotherapeutic interventions against pig cysticercosis or human taeniasis may reduce rapidly and effectively the mean intensity of human taeniasis, pig cysticercosis and human cysticercosis. This effect can be achieved even if the protective efficacy of the drug is of the order of 90% and the coverage rate is 90%. This means that health in humans infected either with adult worms or cysticerci may be achieved by the application of anthelmintic drugs against pig cysticercosis. However, treatment against human cysticercosis alone, does not influence neither human teniasis nor pig cysticercosis. This is because human cysticercosis infection does not influence the value of the basic reproductive number (Ro). Even coverage of 100% in the administration of anthelmintics did not eliminate the infection. Then elimination of the infection in all hosts does not seem a feasible goal to achieve by administering only chemotherapeutic interventions. Throughout the manuscript a discussion of our model in the context of other models of taeniasis-cysticercosis is presented.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الشريطية الوحيدة هي العامل المسبب لداء الشريطية البشرية، وداء الكيسات المذنبة الخنازير، وداء الكيسات المذنبة العصبية البشرية، وهي مشاكل صحية عامة خطيرة، لا سيما في البلدان النامية. يتم صياغة نموذج رياضي لديناميكيات انتقال داء الشريطيات الكيسية المذنبة. يتكون النموذج من نظام مقترن من المعادلات التفاضلية، وهي معادلات تعتمد على الكثافة لوصف تدفق الطفيلي خلال دورة الحياة. النموذج هجين لأنه يشتمل على معادلات حتمية مع عناصر عشوائية تصف التغيرات في متوسط عبء الطفيليات وتتضمن النمط العام لتوزيع الطفيليات. تم إجراء تحليلات الحساسية والتشعب لتحديد نطاق قيم النموذج. يمكن للنموذج أن يعيد إنتاج الأنماط الوبائية المرصودة لداء الشريطيات البشري والخنازير وداء الكيسات المذنبة البشري. على سبيل المثال، بالنسبة لمجموعة واسعة من قيم المعلمات، يميل متوسط شدة الديدان البالغة إلى الاستقرار بسرعة في طفيلي واحد لكل مضيف فردي. من هذا النموذج، استنبطنا أيضًا نموذجًا حساسًا للإصابة لوصف انتشار العدوى لدى البشر والخنازير. قد تقلل التدخلات العلاجية الكيميائية ضد داء الكيسات المذنبة الخنازير أو داء الشرائط البشرية بسرعة وفعالية من متوسط شدة داء الشرائط البشرية وداء الكيسات المذنبة الخنازير وداء الكيسات المذنبة البشرية. يمكن تحقيق هذا التأثير حتى لو كانت الفعالية الوقائية للدواء تبلغ 90 ٪ ومعدل التغطية 90 ٪. وهذا يعني أن الصحة لدى البشر المصابين إما بالديدان البالغة أو الكيسات المذنبة يمكن تحقيقها عن طريق تطبيق الأدوية المضادة للديدان ضد داء الكيسات المذنبة الخنازير. ومع ذلك، فإن العلاج ضد داء الكيسات المذنبة البشري وحده، لا يؤثر على داء الشريطية البشري ولا داء الكيسات المذنبة الخنازير. وذلك لأن عدوى داء الكيسات المذنبة البشرية لا تؤثر على قيمة العدد التناسلي الأساسي (Ro). حتى التغطية بنسبة 100 ٪ في إعطاء مضادات الديدان لم تقضي على العدوى. ثم لا يبدو القضاء على العدوى في جميع المضيفين هدفًا ممكنًا تحقيقه من خلال إدارة تدخلات العلاج الكيميائي فقط. في جميع أنحاء المخطوطة، يتم تقديم مناقشة لنموذجنا في سياق نماذج أخرى من داء الشريطيات الكيسية المذنبة.Translated Description (French)
Taenia solium est l'agent étiologique de la taeniasis humaine, de la cysticercose porcine et de la neurocysticercose humaine, qui sont de graves problèmes de santé publique, en particulier dans les pays en développement. Un modèle mathématique de la dynamique de transmission de la taeniasis-cysticercose est formulé. Le modèle consiste en un système couplé d'équations différentielles, qui sont des équations dépendantes de la densité pour décrire le flux du parasite à travers le cycle de vie. Le modèle est hybride car il comprend des équations déterministes avec des éléments stochastiques qui décrivent les changements dans la charge parasitaire moyenne et incorpore le schéma global de la distribution des parasites. Des analyses de sensibilité et de bifurcation ont été réalisées pour déterminer la plage de valeurs du modèle. Le modèle peut reproduire les schémas épidémiologiques observés de la taeniasis humaine, de la cysticercose porcine et humaine. Par exemple, pour une large gamme de valeurs de paramètres, l'intensité moyenne des vers adultes tend à se stabiliser rapidement chez un parasite par hôte individuel. De ce modèle, nous avons également dérivé un modèle Susceptible-Infecté pour décrire la prévalence de l'infection chez l'homme et le porc. Les interventions chimiothérapeutiques contre la cysticercose porcine ou la taeniasis humaine peuvent réduire rapidement et efficacement l'intensité moyenne de la taeniasis humaine, de la cysticercose porcine et de la cysticercose humaine. Cet effet peut être obtenu même si l'efficacité protectrice du médicament est de l'ordre de 90 % et le taux de couverture est de 90 %. Cela signifie que la santé chez les humains infectés par des vers adultes ou des cysticerques peut être obtenue par l'application de médicaments anthelminthiques contre la cysticercose porcine. Cependant, le traitement contre la cysticercose humaine seule n'influence ni la téniase humaine ni la cysticercose porcine. En effet, l'infection par la cysticercose humaine n'influence pas la valeur du nombre reproducteur de base (Ro). Même une couverture de 100 % dans l'administration d'anthelminthiques n'a pas éliminé l'infection. Ensuite, l'élimination de l'infection chez tous les hôtes ne semble pas être un objectif réalisable à atteindre en administrant uniquement des interventions chimiothérapeutiques. Tout au long du manuscrit, une discussion de notre modèle dans le contexte d'autres modèles de taeniasis-cysticercose est présentée.Translated Description (Spanish)
La taenia solium es el agente etiológico de la teniasis humana, la cisticercosis porcina y la neurocisticercosis humana, que son graves problemas de salud pública, especialmente en los países en desarrollo. Se formula un modelo matemático de la dinámica de transmisión de la teniasis-cisticercosis. El modelo consiste en un sistema acoplado de ecuaciones diferenciales, que son ecuaciones dependientes de la densidad para describir el flujo del parásito a través del ciclo de vida. El modelo es híbrido, ya que comprende ecuaciones deterministas con elementos estocásticos que describen los cambios en la carga media del parásito e incorpora el patrón general de la distribución de los parásitos. Se realizaron análisis de sensibilidad y bifurcación para determinar el rango de valores del modelo. El modelo puede reproducir los patrones epidemiológicos observados de teniasis humana, cisticercosis porcina y humana. Por ejemplo, para un amplio rango de valores de parámetros, la intensidad media de los gusanos adultos tiende a estabilizarse rápidamente en un parásito por huésped individual. A partir de este modelo, también derivamos un modelo Susceptible-Infectado para describir la prevalencia de infección en humanos y cerdos. Las intervenciones quimioterapéuticas contra la cisticercosis porcina o la teniasis humana pueden reducir rápida y eficazmente la intensidad media de la teniasis humana, la cisticercosis porcina y la cisticercosis humana. Este efecto se puede lograr incluso si la eficacia protectora del medicamento es del orden del 90% y la tasa de cobertura es del 90%. Esto significa que la salud en humanos infectados con gusanos adultos o cisticercos puede lograrse mediante la aplicación de medicamentos antihelmínticos contra la cisticercosis porcina. Sin embargo, el tratamiento contra la cisticercosis humana sola no influye ni en la teniasis humana ni en la cisticercosis porcina. Esto se debe a que la infección por cisticercosis humana no influye en el valor del número reproductivo básico (Ro). Incluso una cobertura del 100% en la administración de antihelmínticos no eliminó la infección. Entonces, la eliminación de la infección en todos los huéspedes no parece un objetivo factible de lograr mediante la administración de solo intervenciones quimioterapéuticas. A lo largo del manuscrito se presenta una discusión de nuestro modelo en el contexto de otros modelos de teniasis-cisticercosis.Files
s12976-018-0090-0.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e581446a122e1321b31cde42aa220e90
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- النموذج الرياضي لدورة حياة داء الشريطية الكيسية المذنبة: ديناميكيات الانتقال والعلاج الكيميائي (الجزء 1)
- Translated title (French)
- Modèle mathématique du cycle de vie de la taenia-cysticercose : dynamique de transmission et chimiothérapie (Partie 1)
- Translated title (Spanish)
- Modelo matemático del ciclo de vida de la taenia-cisticercosis: dinámica de transmisión y quimioterapia (Parte 1)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2893654317
- DOI
- 10.1186/s12976-018-0090-0
References
- https://openalex.org/W101171454
- https://openalex.org/W1520385913
- https://openalex.org/W1571240444
- https://openalex.org/W1826691578
- https://openalex.org/W1843633986
- https://openalex.org/W1878582165
- https://openalex.org/W1948839680
- https://openalex.org/W1956890334
- https://openalex.org/W1963743166
- https://openalex.org/W1963970090
- https://openalex.org/W1972300819
- https://openalex.org/W1972743398
- https://openalex.org/W1983000455
- https://openalex.org/W1986688380
- https://openalex.org/W1988442650
- https://openalex.org/W2005157659
- https://openalex.org/W2005637130
- https://openalex.org/W2008368708
- https://openalex.org/W2012068789
- https://openalex.org/W2018105751
- https://openalex.org/W2019523929
- https://openalex.org/W2027268212
- https://openalex.org/W2027614941
- https://openalex.org/W2028570544
- https://openalex.org/W2037995875
- https://openalex.org/W2039026434
- https://openalex.org/W2040288152
- https://openalex.org/W2048399186
- https://openalex.org/W2054454481
- https://openalex.org/W2055876706
- https://openalex.org/W2059591458
- https://openalex.org/W2059655508
- https://openalex.org/W2061148382
- https://openalex.org/W2073434813
- https://openalex.org/W2074859129
- https://openalex.org/W2076268422
- https://openalex.org/W2080779850
- https://openalex.org/W2082528526
- https://openalex.org/W2090287492
- https://openalex.org/W2093648333
- https://openalex.org/W2094461513
- https://openalex.org/W2099553771
- https://openalex.org/W2103474468
- https://openalex.org/W2116978018
- https://openalex.org/W2119372704
- https://openalex.org/W2133911097
- https://openalex.org/W2135825692
- https://openalex.org/W2138450908
- https://openalex.org/W2141524905
- https://openalex.org/W2147691385
- https://openalex.org/W2148301044
- https://openalex.org/W2150607432
- https://openalex.org/W2152311946
- https://openalex.org/W2158600498
- https://openalex.org/W2161916955
- https://openalex.org/W2169295211
- https://openalex.org/W2170196498
- https://openalex.org/W2235186775
- https://openalex.org/W2331496988
- https://openalex.org/W2398734855
- https://openalex.org/W2404815844
- https://openalex.org/W2409933514
- https://openalex.org/W2419044770
- https://openalex.org/W2565953827
- https://openalex.org/W2586357004
- https://openalex.org/W2636148355
- https://openalex.org/W4233177234
- https://openalex.org/W4233723351
- https://openalex.org/W4250554589
- https://openalex.org/W4292447957
- https://openalex.org/W4292948660
- https://openalex.org/W4302056729
- https://openalex.org/W43803695
- https://openalex.org/W89097042