Er zijn nieuwe benaderingen nodig om de verspreiding van epidemische ziekten te beheersen, volgens de ontwikkelaars van een nieuw model van de manier waarop ziekteverwekkers kunnen 'samenwerken'.

Hun studie onderzocht de manieren waarop twee pathogenen samenwerken, constatering dat samenwerking tussen besmettingsprocessen de verspreiding van besmettelijke infecties waarschijnlijk ernstiger zal maken.

Schrijven in de Nieuw tijdschrift voor natuurkunde , de onderzoekers van de Shaanxi Normal University in China, het Robert Koch Instituut, en Humboldt-universiteit, Duitsland, een uitbreiding presenteren van het traditionele SIS-model (vatbaar-geïnfecteerd-vatbaar) dat wordt gebruikt voor het modelleren van afzonderlijke besmettingsprocessen.

Hoofdauteur Dr. Li Chen, van de Shaanxi Normal University, zei:"State-of-the-art computermodellen zijn opmerkelijk succesvol geworden in het reproduceren van waargenomen patronen en het voorspellen van de trend van aanhoudende epidemieën."

Echter, de meeste epidemische modellen richten zich op de transmissiedynamiek van enkelvoudige, pathogene bacteriën of virussen. Er zijn verschillende infectieziekten, echter, die direct of indirect met elkaar in wisselwerking staan, b.v. door de gevoeligheid van de gastheer voor infectie met een ander pathogeen te veranderen.

Dr Chen zei:"Co-besmettingssystemen, daarom, nog steeds slecht begrepen. We wilden ontdekken welke dynamische basisfuncties je kunt verwachten in een coöperatief besmettingsproces, en de mate waarin coöperatie het klassieke uitbraakscenario verandert."

De onderzoekers ontwikkelden een model van de dynamiek van twee overdraagbare, interagerende middelen (aangeduid met A en B). Het model was gebaseerd op het SIS-model, waarbij gastheerindividuen ofwel vatbaar (S) of geïnfecteerd (I) zijn. Vatbaarheden kunnen met beide middelen worden geïnfecteerd. Wanneer besmet met A, bijvoorbeeld, ze kunnen A doorgeven aan andere gevoelige personen.

'Geïnfecteerden' blijven gedurende een typische periode in de besmettelijke toestand, waarna ze herstellen en weer vatbaar worden. De transmissiedynamiek van agenten A en B wordt bepaald door agent-specifieke baseline reproductiegetallen, die de dynamiek van een agent in afwezigheid van de ander beschrijven. Het team nam coöperativiteit op met twee aanvullende parameters:de coöperativiteitscoëfficiënten A en B die de invloed van een infectie met A op de daaropvolgende infectie met B vastleggen, en vice versa.

Ze ontdekten dat samenwerking tussen besmettingsprocessen een verscheidenheid aan interessante eigenschappen genereert die afwezig zijn in single-agent dynamics. Voor voldoende sterke samenwerking, verhoging van het reproductiegetal van een of beide middelen bij de uitgangssituatie veroorzaakte abrupte, discontinue uitbraak overgangen en multi-stabiliteit.

In aanvulling, nieuwe lopende golfmodi ontstaan ​​wanneer hun model in de geometrische context wordt gegoten, waar de verspreiding van de infectie afneemt of zelfs bevroren wordt, afgezien van de traditionele voorwaartse beweging.

Dr Chen zei:"Ons model en zijn resultaten kunnen worden gebruikt om realistische systemen zoals longontsteking, waar bacterie zoals Streptococcus pneumoniae interageert met virale luchtweginfecties zoals griep, en de ene ziekteverwekker verhoogt de gevoeligheid voor de andere tot 100-voudig.

"Een ander prominent voorbeeld zijn HIV-syndemieën, waar het onderdrukte immuunsysteem van de gastheren de gevoeligheid voor secundaire infecties zoals hepatitis sterk verhoogt, malaria, syfilis, herpesvirus, of tuberculose. In het laatste geval, de coöperatieve interacties zijn wederzijds, aangezien gastheren met tuberculose ook meer kans lopen om HIV te krijgen.

De studie suggereert dat realistische besmettingen veel complexer kunnen zijn dan het beeld dat in het meeste eerdere werk is vastgelegd op basis van een enkele infectie. Bijgevolg, de onderzoekers zeiden:"Deze nieuwe complexiteiten die in onze studie aan het licht zijn gekomen, suggereren dat er behoefte is aan nieuwe inperkingsstrategieën om de verspreiding van de epidemie in sommige meer realistische omstandigheden te bestrijden."