Studie lidské opičí neštovice v roce 2022 pomocí modelů epidemie: Imunita stáda a případ základního reprodukčního čísla
Jun 06, 2023
Abstraktní
V květnu 2022 se v mnoha zemích objevilo nové ohnisko lidské opičí neštovice (MPOX), kde se lidská nemoc MPOX v roce 2022 rozšířila na více než 109 případů, s výjimkou případů podezřelých do konce roku 2022. Úmrtí v roce 2022 lidský MPOX přesáhl ke stejnému datu 200 případů. Lidský MPOX není nové onemocnění, toto onemocnění bylo kdysi v některých zemích afrického kontinentu endemické. Navzdory tomu se tato nemoc začala v roce 2022 šířit v několika zemích po celém světě. První případ lidského MPOX z roku 2022 byl zaznamenán ve Spojeném království v květnu. Po tomto datu se tato nemoc začala stávat pandemií v několika dalších zemích, jako jsou Spojené státy, Španělsko a Brazílie.
Lidský MPOX z roku 2022 je typ virového onemocnění způsobeného virovým virem, virem MPOX, a tento virus způsobuje vyrážky a léze na kůži pacienta a také v ústech pacienta. Pro studium roku 2022 lidského MPOX se používá více efektivních ukazatelů, jako je stádová imunita lidského MPOX (HIhMPOX), základní reprodukční číslo lidského MPOX (BRNhMPOX) a infekční období lidského MPOX. Tato studie se zaměřuje na studium imunity stáda a základního reprodukčního čísla vypuknutí lidského MPOX v roce 2022 ve více zemích po celém světě.
V této studii byla použita semianalytická metoda pandemického modelu vnímavého kompartmentu S, infekčního kompartmentu I a obnoveného kompartmentu R (SIR), včetně úmrtnosti pro studium imunity stáda a základního reprodukčního čísla 2022 lidská nemoc MPOX. Bylo zjištěno, že průměrná hodnota imunity stáda pro lidskou nemoc MPOX v roce 2022 se rovná 0,2194, tedy 21,94 procenta pro více zemí, a rovná se 35,52 procenta pro Spojené státy a 30,99 procenta pro Španělsko. Také bylo zjištěno, že průměrná hodnota základního reprodukčního čísla 2022 lidské nemoci MPOX se rovná 1,2810 pro více zemí. Z těchto hodnot vyplývá, že 21,94 procenta z celkové vnímavé populace musí být imunizováno účinným způsobem, aby se zabránilo šíření nemoci. Na základě předchozích hodnot se také usuzuje, že stav onemocnění MPOX 2022 se šíří jako pandemie.
MPOX virus je savčí virus úzce související s lidskou imunitou. Když je lidské tělo infikováno virem MPOX, imunitní systém lidského těla začne reagovat a produkovat obranné mechanismy, jako jsou protilátky, které viru odolávají.
Po infekci imunitní systém těla obvykle produkuje dostatek protilátek k boji s virem během několika dní a má dlouhodobou imunitní paměť. Tyto stavy mohou způsobit, že se infekce stane závažnější a perzistentní, pokud imunitní systém adekvátně nereaguje na virus MPOX, nebo pokud je imunitní systém ohrožen, jako je hyperfunkční imunitní systém, nebo pokud zasahují léky, jako je chemoterapie nebo imunosupresiva.
Proto je udržení adekvátní imunity velmi důležité pro prevenci a kontrolu viru MPOX. Dobré životní návyky, jako je dostatek spánku, výživná strava a mírné cvičení, mohou pomoci posílit váš imunitní systém. Kromě toho je očkování také účinným způsobem prevence infekce virem MPOX. Proto musíme dbát na zlepšení naší imunity. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu. Masový popel obsahuje různé biologicky aktivní složky, jako jsou polysacharidy, dvě houby a Huang Li, které mohou stimulovat imunitní systém. Různé typy buněk zvyšují jejich imunitní aktivitu.
Click cistanche tubulosa výhody
klíčová slova:
epidemie, gay, stádová imunita, lidské opičí neštovice, modely, MPOX, MSM, viry neštovic, základní reprodukční číslo.
Úvod
Lidské opičí neštovice (MPOX) jsou specifickým typem virového viru způsobeného virovou infekcí nazývanou virus opičích neštovic. V poslední době se lidský MPOX začal šířit do několika zemí v květnu 2022. Toto propuknutí nemoci se nazývá '2022 human MPOX disease'. WHO se spoléhala na to, že jej pojmenuje 2022 lidský MPOX a tento termín ve studii používáme[1]. Mnoho studií diskutovalo například o stavu lidského MPOX v roce 2022; je zjištěna detekce stop MPOX v odpadních vodách s řídkým vzorkováním z asijských hustě osídlených oblastí [2]. Některé studie také diskutovaly o použití epidemických modelů, včetně frakčních modelů, a dalších kontrolních modelů[3–5]. Jiné studie diskutovaly o možném očkování lidského MPOX v roce 2022, jako jsou studie[6–9].
Některé studie také diskutovaly o některých ukazatelích onemocnění MPOX u lidí v roce 2022, jako je infekční období pandemie a další ukazatele[10,11]. Kromě toho se některé studie týkají případu MPOX v konkrétní zemi, jako je Pákistán[12]. Některé studie také diskutovaly případ onemocnění s těhotenstvím[13]. Ačkoli centra WHO pro kontrolu a prevenci nemocí uvádějí, že více než devadesát procent potvrzených případů onemocnění MPOX u lidí v roce 2022 bylo hlášeno u osob, které mají sex muži s muži (MSM), jako jsou gayové[1,14], některé studie diskutovali o případech lidské nemoci MPOX v roce 2022 u žen[15]. Některé studie diskutovaly případ onemocnění MPOX v roce 2022 s onemocněním HIV[16].
Jiná studie pojednávala o možném riziku během mistrovství světa FIFA (Mezinárodní fotbalová asociace) v roce 2022[17]. Studie také diskutovala o detekci stop onemocnění v klinických vzorcích[18]. Některé studie ukázaly konkrétní přehledy o nemoci MPOX v roce 2022 nebo ji srovnaly s jinými nemocemi[19,20]. Propuknutí lidské nemoci MPOX v roce 2022 se začalo šířit do 111 zemí po celém světě (včetně podezřelých případů) od poloviny prosince 2022. Za prvé, první případ MPOX u člověka v roce 2022 ohlásil cestovatel ve Spojeném království. po návratu z Afriky dne 6. května 2022. Po tomto datu bylo hlášeno mnoho potvrzených případů z více zemí světa. Například v severoamerických zemích oznámily Spojené státy svůj první případ lidského MPOX z roku 2022 dne 18. května 2022 a celkový počet potvrzených případů je 29 643 případů do 13. prosince 2022[14,21] a Kanada ohlásila svůj první případ lidského MPOX v roce 2022 dne 19. května 2022 a celkový počet potvrzených případů je 1459 případů do 7. prosince 2022[22–25].
V Jižní americe; Brazílie ohlásila svůj první případ MPOX z roku 2022 dne 17. června 2022 a do poloviny prosince 2022 byla Brazílie druhou zemí s 10 264 potvrzenými případy[26]. Také v Jižní Americe Argentina nahlásila svůj první případ dne 27. května 2022 a k 8. prosinci 2022 hlásila celkový počet 972 potvrzených případů onemocnění MPOX z roku 2022[27] a Kolumbie hlásila 3880 potvrzených případů[28]. stejné datum. Ke stejnému datu také Austrálie oznámila celkem 144 potvrzených případů[29] lidské nemoci MPOX z roku 2022. V evropských zemích do poloviny prosince 2022 Rakousko hlásilo celkem 327 potvrzených případů, Bulharsko celkem šest potvrzených případů a Maďarsko celkem 80 potvrzených případů[14]. Také na evropském kontinentu a ke stejnému datu Belgie hlásila 790 potvrzených případů lidské nemoci MPOX v roce 2022[30]. Francie oznámila celkem 4110 potvrzených případů onemocnění MPOX u lidí z roku 2022[31]. Itálie oznámila celkem 927 potvrzených případů onemocnění MPOX u lidí z roku 2022[32]. Zatímco ve Spojeném království, kde byl v roce 2022 hlášen první případ propuknutí lidského MPOX, bylo hlášeno asi 3730 případů (https://www.gov.uk/government/publications/monkeypox-out break-epidemiological-overview) do stejného data. Španělsko je zemí s nejvyšším počtem celkem potvrzených případů MPOX u lidí z roku 2022, kde bylo hlášeno celkem 7408 potvrzených případů[33]. Přestože je Asie největším kontinentem, ohlásila nejnižší počet celkových potvrzených případů lidské nemoci MPOX v roce 2022 ze všech svých zemí.
Například Spojené arabské emiráty oznámily celkem 16 potvrzených případů[34], Čínská lidová republika oznámila jeden potvrzený případ[35] a Libanon oznámil ke stejnému datu celkem 24 potvrzených případů[14] lidské nemoci MPOX z roku 2022. Celkový potvrzený počet 2022 lidských onemocnění MPOX dosáhl přibližně 92 711 případů, včetně podezřelých případů. Některé země aplikovaly několik postupů pro omezení šíření lidského MPOX z roku 2022. Použití epidemických modelů[36–39] pro studium šíření nemoci MPOX v roce 2022 je důležitým nástrojem, protože tyto modely zahrnují mnoho důležitých indikátorů nemoci. Ačkoli se mnoho nedávných studií o vypuknutí lidských nemocí MPOX v roce 2022 zaměřilo na hlášení případů nebo možnou prevenci onemocnění[40–48], v této studii byl jednoduchý SIR (citlivý kompartment S, infekční kompartment I, obnovený kompartment R) model s mortalitou je použit pro diskusi o imunitě stáda a základním reprodukčním čísle 2022 lidské nemoci MPOX.
Pro přizpůsobení parametrů modelu se používají simulační techniky Runge–Kutta[49]. Tato studie se zaměřuje na nalezení ukazatelů lidské nemoci MPOX v roce 2022 pro několik zemí s větším zaměřením na dvě země, kterými jsou Spojené státy americké a Španělsko. Důvodem pro výběr těchto dvou zemí je, že Spojené státy mají nejvyšší počet 2022 lidských případů MPOX na světě a Španělsko má nejvyšší počet 2022 lidských případů MPOX mezi evropskými zeměmi. Ve druhé části tohoto článku je vysvětlena použitá metoda. Ve třetí části jsou kromě diskuse ilustrovány výsledky studie, přičemž závěr této studie je ilustrován v poslední části článku.
Metody
Tato část článku se zabývá metodou, která se používá pro zjištění základního reprodukčního čísla a stádní imunity lidské nemoci MPOX 2022. Začneme hlavními čtyřmi rovnicemi modelu SIR s mortalitou nebo smrtí (Death kompartment D), tedy modelem SIRD. První rovnice modelu popisuje rychlost susceptibilního kompartmentu S(t) vzhledem k času t, a tato rovnice je:
Jednoduchý model SIR bez úmrtnosti je dán pouze třemi diferenciálními rovnicemi bez čtvrtého a bez třetího členu na pravé straně druhé rovnice modelu; tato studie však bere v úvahu úmrtnost tam, kde používáme čtyři kompartmenty modelu.
Čtvrtý oddíl modelu SIR je znázorněn na obrázku 1 jako schematický graf bez oddílu úmrtnosti a na obrázku 2 včetně oddílu úmrtnosti.
Tři parametry znázorněné v modelu SIRD popisují koeficienty každého oddílu. Na základě těchto tří parametrů můžeme zjistit základní reprodukční číslo 2022 lidské nemoci MPOX, které je udáváno takto:
Jak vidíme z rovnice 5 a rovnice 6, stanovení imunity stáda a základního reprodukčního čísla onemocnění MPOX člověka 2022 vyžaduje nalezení tří parametrů modelu SIRD. Kde tyto tři parametry najdeme, závisí na seminumerické nebo semianalytické metodě modelu. Kde používáme simulaci Runge–Kutta pro přizpůsobení hlášených celkových potvrzených případů lidské nemoci MPOX v roce 2022 pro každou zemi. Z tohoto fitování určíme tři parametry lidské nemoci MPOX v roce 2022. Poté pomocí rovnice 5 zjistíme základní reprodukční číslo 2022 lidské nemoci MPOX. V každém kroku simulace aplikujeme podmínku zachování celkových čtyř kompartmentů populace, což je:
kde se derivace v poslední rovnici týkají času.
Obrázek 3 obsahuje vysvětlení metody, kterou používáme pro zjištění stádní imunity lidské nemoci MPOX 2022 a základního reprodukčního čísla lidské nemoci MPOX. Jak vidíme z tohoto schematického obrázku, nejprve nastavíme časový krok simulačních procedur a poté vložíme uvažovaná data onemocnění. V dalším kroku jsme zaznamenali celkový počet potvrzených případů onemocnění MPOX 2022 včetně potvrzených případů mortality a následně jsme aplikovali simulační metodu Runge–Kutta na základě semianalytického postupu modelu. Kde aplikujeme podmínku celkové populace v každém kroku času. Poté určíme koeficienty zotavení a úmrtnosti a poté určíme koeficient infekce. Nakonec na základě tří koeficientů modelu SIRD zjistíme základní reprodukční číslo a stádní imunitu onemocnění MPOX 2022 na základě dvou souvisejících rovnic, tedy rovnice 5 a rovnice 6. Samotná metoda vyžaduje stanovení datum prvního potvrzeného případu onemocnění MPOX v roce 2022 a také datum prvního případu úmrtí na toto onemocnění.
Výsledky a diskuse
Zde ilustrujeme výsledky základního reprodukčního počtu a stádní imunity lidské nemoci MPOX 2022. Ve studii jsme se zaměřili na více zemí a zde jsme jako příklady uvedli dvě země, kterými jsou Spojené státy americké, a Španělsko, protože tyto dvě země mají nejvyšší hlášený počet celkových potvrzených případů lidské nemoci MPOX v roce 2022 na světě a v Evropě. kontinent.
Pro zjištění těchto výsledků jsme nejprve určili datum prvního potvrzeného případu 2022 lidské nemoci MPOX ve Spojených státech, což bylo 18. května 2022, zatímco první potvrzený případ případ úmrtí byl hlášen v Texasu dne 30 2. srpna022[14,21] a do poloviny 2. prosince byly zaznamenány 20 potvrzené případy úmrtí{{27} }22. Předchozí dvě data, 18. květen a 30. srpen, jsme použili jako výchozí podmínky metody pro Spojené státy. Na základě metody bylo zjištěno, že tři koeficienty modelu pro Spojené státy jsou následující: infekční koeficient je 0,1022 za den, koeficient obnovy je 0,0659 za den a koeficient úmrtnosti je menší než 0,0001 za den. Stejný postup byl použit také ve Španělsku, kde byl první případ lidské nemoci MPOX v roce 2022 zaznamenán ve stejný den jako první případ ve Spojených státech[14,33], zatímco první potvrzený případ úmrtnosti byl zaznamenán ve Španělsku. dne 29. července 2022. Tyto 2 dny jsme brali jako výchozí podmínku metody pro Španělsko. Na základě metody bylo zjištěno, že tři koeficienty modelu pro Španělsko jsou následující: infekční koeficient je 0,0507 za den, koeficient obnovy je 0,0338 za den a koeficient úmrtnosti je asi 0,0001 za den.
Na základě těchto výpočtů bylo zjištěno, že stádní imunita onemocnění 2022 MPOX pro Spojené státy se rovná 0,3552 a základní reprodukční číslo onemocnění se rovná 1,550 8 pro Spojené státy. Na základě předchozích výpočtů se také zjistilo, že stádní imunita nemoci MPOX z roku 2022 pro Španělsko je 0,3099 a základní reprodukční číslo nemoci se rovná 1,4490 pro Španělsko. Aplikací stejné metody proložení koeficientů modelu pro více zemí, kde jsme uvažovali jednu zemi z každého kontinentu, bylo zjištěno, že průměrná stádová imunita lidské nemoci MPOX v roce 2022 se rovná 0,2194, a bylo zjištěno, že průměrná základní reprodukce počet lidských onemocnění MPOX v roce 2022 se rovná přibližně 1,2810. Z těchto hodnot dvou ukazatelů pro vypuknutí onemocnění MPOX v roce 2022, jako je stav onemocnění a průměrné procento z celkové vnímavé populace, která musí být účinně imunizována, lze usuzovat na více bodů. Například vidíme, že celková vnímavá populace, která musí být účinně imunizována, je 35,52 procenta ve Spojených státech a 30,99 procenta ve Španělsku.
Závěr
Toto sdělení se zaměřilo na diskusi o lidské nemoci MPOX v roce 2022 pomocí epidemiologických modelů. K tomuto účelu byl použit jednoduchý model SIR včetně mortality a byly nalezeny dva důležité ukazatele pro šíření lidské nemoci MPOX v roce 2022. U dvou ukazatelů byla zjištěna imunita stáda a základní reprodukční číslo 2022 lidské nemoci MPOX. Dva indikátory onemocnění MPOX u lidí v roce 2022 byly odhadnuty na základě semianalytické metody a simulace Runge–Kutta pro přizpůsobení hlášeným údajům o onemocnění MPOX u lidí v roce 2022.
Studie se zaměřila na stav lidského MPOX v roce 2022 ve dvou zemích: ve Spojených státech a ve Španělsku, protože jedna z těchto dvou zemí má nejvyšší počet celkových potvrzených případů 2022 lidských MPOX na světě, což jsou Spojené státy americké, a druhá má nejvyšší počet z celkového počtu 2022 potvrzených případů MPOX u lidí z evropských zemí, což je Španělsko. Studie byla také zobecněna na další země, aby byly nalezeny průměrné hodnoty na více kontinentech po celém světě. Bylo zjištěno, že základní hodnoty reprodukčního čísla 2022 lidského MPOX pro Spojené státy jsou 1,5508 a pro Španělsko 1,4490, zatímco průměrná hodnota základního reprodukčního čísla MPOX onemocnění v roce 2022 pro více zemí je asi 1,2810. Nejdůležitějším závěrem o této hodnotě, která ovlivňuje populaci, je to, že se infekce lidské nemoci MPOX z roku 2022 začíná šířit, to znamená, že nemoc MPOX u lidí z roku 2022 je pandemie s vypuknutím v roce 2022. To lze srovnat s předchozím problémem, kterým je koronavirová nemoc z roku 2019[19,50–53], kde je vidět, že rytmus šíření lidské nemoci MPOX z roku 2022 je menší než u koronavirové nemoci z roku 2019.
Také bylo zjištěno, že hodnoty stádní imunity pro lidskou nemoc MPOX v roce 2022 jsou 35,52 procenta pro Spojené státy a 30,99 procenta pro Španělsko. Na základě těchto hodnot se dochází k závěru, že asi 36 procent z celkové vnímavé populace ve Spojených státech a asi 31 procent z celkové vnímavé populace ve Španělsku musí být imunizováno účinným způsobem, aby se zabránilo šíření nemoci. Kromě toho bylo zjištěno, že průměrná hodnota imunity stáda pro více zemí při použití stejné metody je 21,94 procenta, což znamená, že asi 22 procent z celkové vnímavé populace musí být imunizováno účinným způsobem, aby se zabránilo šíření Onemocnění virem MPOX v roce 2022. Metoda může být rozšířena pro studium stavu lidského onemocnění MPOX v roce 2022 v mnoha dalších zemích.
Etické schválení
Nelze použít.
Souhlas
Nevztahuje se na studium.
Zdroje financování
Nelze použít.
Příspěvky autorů
MA-R.: konceptualizace, metodologie a odvození algoritmu, softwaru, vizualizace, psaní a editace.,
Zveřejnění střetu zájmů
Autor není ve střetu zájmů.
Jedinečné identifikační číslo registrace výzkumu (UIN)
Žádný.
Ručitel
Marwan Al-Raeei.
Dostupnost dat a materiálů
Autor potvrzuje, že data jsou dostupná pro nekomerční použití.
Provenience a vzájemné hodnocení
Nezadáno, externě recenzováno.
Poděkování
Nelze použít.
Reference
[1] Světová organizace zdraví, vypuknutí opičích neštovic; 2022.
[2] Wannigama DL, Amarasiri M, Hongsing P, et al. Mnohočetné stopy opičích neštovic byly detekovány v nekanalizačních odpadních vodách s řídkým odběrem vzorků z hustě osídlené metropolitní oblasti v Asii. Sci Total Environ 2023;858:159816.
[3] Peter OJ, Madubueze CE, Ojo MM a kol. Modelování a optimální kontrola opičích neštovic s nákladově efektivními strategiemi. Model Earth Syst Environ 2022. doi:10.1007/s40808-022-01607-z
[4] Khan A, Sabbar Y, Din A. Stochastické modelování epidemie opičích neštovic 2022 s hypotézou křížové infekce ve vysoce narušeném prostředí. Math Biosci Eng 2022;19:13560–81.
[5] Peter OJ, Oguntolu FA, Ojo MM a kol. Matematický model zlomkového řádu dynamiky přenosu opičích neštovic. Phys Scr 2022;97:084005.
[6] Duffy J, Marquez P, Moro P a kol. Monitorování bezpečnosti vakcíny JYNNEOS během vypuknutí neštovic v roce 2022 – Spojené státy americké, 22. května–21. října 2022. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2022;71:1555–9.
[7] Winters M, Malik AA, Omer SB. Postoje k očkování proti opičím neštovicím a prediktory očkovacích záměrů mezi širokou veřejností USA. PLoS One 2022;17:e0278622.
[8] Bhattacharya M, Dhama K, Chakraborty C. Výzva k nové a nové generaci vakcíny proti opičím neštovicím. Ann Med Surg 2022;84: 104968.
[9] Buchman GW, Cohen ME, Xiao Y a kol. Vakcína proti neštovicím na bázi proteinu chrání primáty kromě člověka před smrtícím virem opičích neštovic. Vaccine 2010;28:6627–36.
[10] Al-Raeei M. Období infekce a zotavení po vypuknutí viru opičích neštovic v roce 2022. IOPSciNotes 2022;3:044001.
[11] Al-Raeei M. Základní reprodukční poměr propuknutí viru opičích neštovic v roce 2022 ve Spojeném království, Kanadě, Brazílii, Spojených arabských emirátech a Nigérii. Beni-Suef Univ J Basic Appl Sci 2022;11:135.
[12] Shuja MH, Shakil F, Vijay S. Monkeypox virus: potenciální problém pro Pákistán. J Pak Med Assoc 2022;72:2587.
[13] Cuérel A, Favre G, Vouga M, et al. Opičí neštovice a těhotenství: nejnovější aktualizace. Viry 2022;14:2520.
[14] Centra pro kontrolu a prevenci nemocí. Globální mapa vypuknutí opičích neštovic v roce 2022. Zpřístupněno 17. prosince 2022.
[15] Thornhill JP, Palich R, Ghosn J, et al. Share-Net Writing Group. Infekce lidským virem opičích neštovic u žen a nebinárních jedinců během propuknutí v roce 2022: globální série případů. Lancet 2022;400:1953–65.
[16] Boesecke C, Monin MB, van Bremen K, et al. Závažná infekce virem opičích neštovic u nediagnostikované pokročilé infekce HIV. Infekce 2022;50: 1633–4.
[17] Subedi D, Pantha S, Chandran D, et al. Mistrovství světa ve fotbale 2022 a riziko vzniku zoonotických chorob. J Pure Appl Microbiol 2022;16: 2246–58.
[18] Hasso M, Perusini S, Eshaghi A, et al. Detekce viru opičích neštovic v různých typech klinických vzorků. Emerg Infect Dis 2022;28:2513–5.
[19] Roushdy T. SARS-CoV-2 a opičí neštovice: co je běžné a co není v současné pandemii versus potenciální – neuropsychiatrický narativní přehled. Egypt J Neurol Psychiatry Neurosurg 2022;58:127.
[20] Hraib M, Jouni S, Albitar MM, et al. Vypuknutí opičích neštovic 2022: přehled. Ann Med Surg 2022;79:104069.
[21] Reuters. Texas hlásí první úmrtí člověka s opičími neštovicemi v USA. Zpřístupněno 17. prosince 2022.
[22] Opičí neštovice. Zpřístupněno 17. prosince 2022.
[23] Epidemiologické shrnutí Monkeypox in Ontario. PublicHealth Ontario. Zpřístupněno 23. srpna 2022.
[24] Vláda Quebecu. Opičí neštovice. Zpřístupněno 30. srpna 2022.
[25] Monkeypox: aktualizace ohniska. Vláda Kanady. Zpřístupněno 26. srpna 2022. Archivováno z originálu 25. května 2022.
