Ein deterministisches Kompartimentmodell mit vier Serotypen zur Beschreibung der Dynamik von Dengue-Virus-Erkrankungen

Hintergrund: Das Denguefieber ist in tropischen Gebieten eine der häufigsten vektorübertragenen Virusinfektionen. In den betroffenen Gebieten leben rund 3,61 Milliarden Menschen. Jährlich erkranken 36 Millionen an dem Virus, davon leiden 2,1 Millionen Menschen an einer schweren Verlaufsform des Denguefiebers. Es wird vermutet, dass die schweren Verlaufsformen (Severe Dengue bzw. DHF/DSS) durch aufeinander folgende Infektionen mit heterologen Serotypen verursacht werden. In dieser Arbeit soll ein Modell zur Verfügung gestellt werden, welches es erlaubt, das Muster zu beschreiben, wie aufeinander folgende Infektionen mit unterschiedlichen Serotypen die Häufigkeit von schweren Dengue-Erkrankungen beeinflussen. Methoden: Es wurde ein deterministisches Modell für den Infektionsverlauf mit vier Serotypen entwickelt. Für jede Infektion sind folgende Kompartimente vorgesehen: Exponierte (E), asymptomatische Infektionen(A), symptomatische Infektionen (D) und schwere Verlaufsform (SD). Zusätzlich zum Infektions- und Krankheitsverlauf beim Menschen wird auch die Infektionsdynamik im Überträger durch Differenzialgleichungen modelliert. Ergebnisse/Diskussion: Anhand der Fragestellung wurden verschiedene Szenarien entwickelt: a) die Wahrscheinlichkeit, sich mit einem der vier Serotypen zu infizieren ist gleich; b) sie ist unterschiedlich; c) Zweitinfektionen mit einem heterologen Serotyp führen zu einer höheren Rate von schweren Erkrankungen; d) sie führen nicht dazu; e) Die Wahrscheinlichkeit, dass Zweitinfektionen mit einem heterologen Serotyp zu einer höheren Rate von schweren Verläufen führen ist konstant; f) sie ist nicht konstant; g) die Infektionsreihenfolge von bestimmten Serotypen (z.B. Erstinfektion DEN-1, danach Zweitinfektion DEN-2) führt zu einer Erhöhung der Rate von schweren Verläufen; h) sie führt nicht dazu. Die zeitliche Dynamik von Dengue-Erkrankungen variiert je nach Szenario. Es werden Sensitivitätsanalysen durchgeführt, um die Stellgrößen zu identifizieren, die mit qualitativ beschreibbaren Umschlagpunkten assoziiert sind. Ausblick Als nächster Schritt sind Rückkopplungen geplant, die die Prävalenz der Virus-Serotypen zu jedem Zeitpunkt modifizieren können anhand der Immunmechanismen und der Infektiosität des einzelnen Kompartiments. Ziel ist, ein semi-stabiles Oszillationsmuster zu erzeugen und eventuelle Pertubationen des Systems qualitativ auswerten zu können.