Zeitschrift für immunologische Techniken und Infektionskrankheiten

Multiskalenmodellierung der Übertragungsdynamik von Bilharziose

Dephney Mathebula

In dieser Studie entwickeln wir ein mehrskaliges Modell, das die Übertragungsdynamik von Bilharziose innerhalb und zwischen Wirten integriert. Die daraus resultierenden verknüpften Modelle werden manchmal als immun-epidemiologische Modelle bezeichnet. Es gibt jedoch noch immer keinen allgemeinen Rahmen für die Verknüpfung der Dynamik von Infektionskrankheiten innerhalb und zwischen Wirten. Darüber hinaus besteht bei umweltbedingten Infektionen eine Wissenslücke darüber, wie Umweltfaktoren viele Aspekte solcher Infektionen verändern, darunter die Anfälligkeit für Infektionsdosen, die Persistenz der Infektion, die Ausscheidung des Krankheitserregers und die Schwere der Krankheit. In dieser Arbeit integrieren wir die Untermodelle innerhalb und zwischen Wirten, indem wir die Variablen und Parameter innerhalb und zwischen Wirten identifizieren, die mit der Umweltdynamik des Krankheitserregers verbunden sind, und dann eine Rückkopplung der Variablen und Parameter über die Modelle innerhalb und zwischen Wirten hinweg entwerfen, wobei wir die menschliche Bilharziose als Fallstudie verwenden. Wir untersuchen die mathematischen Eigenschaften des verknüpften Modells und zeigen, dass das Modell epidemiologisch gut aufgestellt ist. Mithilfe der Ergebnisse aus der Analyse des endemischen Gleichgewichtsausdrucks, der Reproduktionszahl der Krankheit und numerischer Simulationen des Gesamtmodells berücksichtigen wir angemessen den gegenseitigen Einfluss der verknüpften Untermodelle innerhalb und zwischen Wirten. Wir gehen davon aus, dass der hier entwickelte konzeptionelle Modellierungsrahmen auf viele umweltbedingte Infektionskrankheiten anwendbar ist, die nicht auf das hier betrachtete spezifische Krankheitssystem der menschlichen Bilharziose beschränkt sind.