Mathematische Modelle zum Infektionsprozess bei Filariosen und seine Bedeutung für die großen Bekämpfungsprogramme APOC1 und GPELF2
Final Report Abstract
Dieses Projekt untersuchte die Möglichkeiten der Ausrottbarkeit der Onchozerkose in Afrika anhand eines mathematischen Modells und unter dem Einfluss von dichteabhängigen Prozessen, die im Allgemeinen die Persistenz des Parasiten in der menschlichen Bevölkerung stabilisieren. Onchozerkose wird derzeit durch das African Programme for Onchocerciasis Control (APOC) bekämpft, das mittels einer nahezu bevölkerungsweiten Massenverteilung des Medikamentes Ivermectin versucht, die Überträgerstadien des Parasiten im Menschen auf eine Dichte abzusenken, unterhalb derer die Parasitenpopulation zusammenbricht und Elimination erreicht werden kann. Die Vorhersagen des mathematischen Modells, das an länderübergreifende Daten aus Afrika angepasst wurde, bewertet die Ausrottbarkeit der Onchozerkose durch Massentherapie sehr pessimistisch. Ihm zufolge nehmen die kritischen Parasitendichten, die als breakpoints bezeichnet werden, so geringe Werte an, dass sie in der Praxis kaum noch von Null unterscheidbar sind. Allerdings scheint es einen breiten Spielraum für zufällige Ausrottung des Parasiten zu geben. Dies kann z. B. an den Vorhersagen zur kritischen Prävalenz der Adultstadien des Parasiten im Menschen veranschaulicht werden: eine instabile Übertragungssituation der Infektion wird bereits unterhalb einer Prävalenz von 55% vorhergesagt; Ausrottung im stabilen Sinn ist jedoch -abhängig von der Zahl der Mücken, die diese Infektion durch Blutmahlzeiten übertragen- erst unterhalb einer Prävalenz im Prozentbereich zu erwarten (bei hohen Mückendichten sogar weit unter einem Prozent). Eine derart stabile Persistenz des Parasiten in der menschlichen Bevölkerung lässt sich aufgrund des Zusammenwirkens mehrerer Regulationsmechanismen erklären, die trotz des im Menschen effizient wirkenden Medikamentes bewirken, dass im weiteren Verlauf des Übertragungszyklus' auch geringe Parasitenlasten effizient durch die Mücken übertragen werden, und es trotz der therapeutischen Intervention zu hohen Re-Infektionsraten beim Menschen kommt. Demzufolge lässt sich ableiten, dass bei Vorliegen von derart hintereinander geschalteten Regulationsmechanismen immer diejenige Intervention die effizienteste ist, die unmittelbar vor dem Infektionsprozess beim Menschen ansetzt. Dies würde in Afrika für eine Wiederaufnahme der Mückenbekämpfung sprechen, die jedoch aus Kostengründen seit einigen Jahren nicht mehr durchgeführt werden kann, weshalb sie auch von der Massentherapie mit Ivermectin abgelöst wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass dichteabhängige Regulationsmechanismen einen entscheidenden Einfluss auf die Ausrottbarkeit einer Parasitenerkrankung haben. Werden sie unterschätzt, wird die Effizienz eines Interventionsprogrammes überschätzt. Perspektiven für die Ausrottung der Onchozerkose in Afrika hängen davon ab, ob es gelingt, Interventionspläne zu entwickeln, welche die Re-Infektionsrate in der Bevölkerung stärker minimieren können, als dies bislang über eine Massentherapie der Bevölkerung mit Ivermectin möglich ist. Die Vorhersagen des Modells zur Ausrottbarkeit der Onchozerkose sind unerwartet pessimistisch ausgefallen. Dies ist bereits jetzt, schon vor der Veröffentlichung der Ergebnisse, beachtet worden, weil es einerseits den langjährigen Erfahrungen des APOC entspricht, andererseits den jüngsten Erfolgsmeldungen aus Senegal und Mali widerspricht.
Publications
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2008. Does resistance to filarial reinfections become leaky over time? Trends Parasitol. 24, 350-354
Duerr, H.P., Hoffmann, W.H., Eichner, M.
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2009. Epidemiology and control of onchocerciasis in Africa I: the threshold biting rate. Int. J. Parasitol.
Duerr, H.P., Eichner, M.
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2009. Control of onchocerciasis in Africa: Threshold shifts, breakpoints and rules for elimination. Int. J. Parasitol.
Duerr, H.P., Eichner, M.
