Silná simulace přenosu H5N1 napříč 35 974 americkými stády ukazuje, že virus je mnohem rozšířenější, než je hlášeno, což zvyšuje naléhavé výzvy k lepšímu dohledu nad zemědělstvím a silnější kontrolou nemocí.
Studie: Matematický model přenosu chřipky H5N1 v americkém mléčném skotu. Obrázek kredit: Clara Bastian / Shutterstock
V nedávné studii v časopise Přírodní komunikaceVědci vyvinuli a testovali nový model přenosu metapopulace stochastické metapopulace, aby předpovídal měřítko, nejdůležitější epidemiologická data a státy s nejvyšším rizikem při probíhající epidemii chřipky H5N1 u mléka amerického mléka. Model simuluje přenos H5N1 mezi 35 974 stád v USA, s pohybem skotu informovaný pravděpodobnostními výstupy z modelu pohybu zvířat USA (USAMM) a ověřen pomocí interstate certifikátů veterinárních inspekčních údajů.
Zjištění modelu předpovídají, že státy západního pobřeží mají nejvyšší zatížení nemoci, s Arizonou a Wisconsinem s nejvyšším rizikem budoucích ohnisek. Studie zdůrazňuje mezery v současných systémech sledování biologické bezpečnosti a naznačuje, že ohniska mléka jsou v prognóze 2025, což vyžaduje naléhavé zásahy, které se zabývají těmito mezerami.
Pozadí
Spojené státy (USA) mléčný průmysl představuje významnou část národního HDP (3%). Pro své rutinní fungování vyžaduje průmysl častý pohyb 9 milionů mléčných krav. Tato praxe bohužel často přispívá k přenosu přenosných nemocí (jako je ptačí chřipka) mezi jinak izolovanými stády skotu.
Americký mléčný průmysl v současné době čelí vážné hrozbě – vysoce patogenní ptačí chřipku H5N1. Propuknutí přineslo nemoc do centra pozornosti z Farms v Texasu, Kansasu a Novém Mexiku (únor 2024). Do prosince 2024 se toto ohnisko vysypalo na 720 infekcí stáda skotu a 35 lidských infekcí po celé USA. Nedávný fylogenetický výzkum a strukturální analýzy odpovědného kmene H5N1 naznačují, že specifický singl mutace Mohlo by být dostatečné k umožnění vazby lidského receptoru, vyvolání obav ohledně virové nádrže mléka v zemi a zvýšení rizika adaptace viru na člověka.
Bohužel neexistují žádné odhady výzkumu velikosti epidemie H5N1 nebo předpovědi budoucích hotspotů.
„V předchozích vypuknutích hovězích onemocnění, jako je hovězí houbiformní encefalopatie a choroba nohou a ústních ve Velké Británii, byly reakce veřejného zdraví významně podporovány modelováním studií pro odhad míry nedostatečného vykazování, odhad klíčových epidemiologických mechanismů a kvantifikace dopadu kontrolních policie.
O studii
Tato studie se zabývá těmito mezerami znalostí navrhováním a vývojem stochastického modelu přenosu metapopulace (SEIR) pro simulaci přenosu H5N1 v 9 308 707 mléčných krav (35 974 stád) napříč kontinentálními USA (48 států; 2022 údajů o sčítání lidu). K odhadu epidemiologických parametrů porovnávajících vyhlášení používá přístup syntézy Bayesovských důkazů k odhadu epidemiologických parametrů.
Modelová simulace byla zahájena infikováním pěti krav v Texasu na základě fylogenetických analýz naznačujících počáteční přelévání v prosinci 2023, přičemž další setí odráží časná hlášená ohniska. Migrace skotu mezi stády byla odhadnuta pomocí funkce pravděpodobnosti vypočítané pomocí dat z modelu pohybu zvířat USA (Usamm). Parametry modelu byly fit pomocí simulací Markov Chain Monte Carlo.
Cílem modelu bylo posoudit správnou velikost epidemie H5N1, vyhodnotit dopady současných zmírňujících opatření na budoucí ohniska, identifikovat kritická epidemiologická data potřebná k přípravě na budoucí ohniska a předpovídat budoucí ohniskové hotspoty.
Nálezy studie
Citlivavě exponované infikované modely (SEIR) dynamiky infekce (20 000 stochastických simulací) odhalily, že většina současných infekcí H5N1 u skotu je soustředěna podél západního pobřeží země. Zatímco bylo pozorováno, že model nadhodnocuje hustoty případů v některých předpokládaných ohniskách (Texas, Ohio a Nové Mexiko), model úspěšně simuloval ohniska pro státy s častým vykazováním, jako je Kalifornie, ačkoliv přeceňoval hlášená ohniska v některých jiných státech (Texas, Ohio a Nové Mexiko), které v těchto státech interpretují v těchto státech v Kalifornii.
Alarmicky, pouze 16 z 26 států, kde model naznačil, že většina simulací by do 2. prosince 2024 zaznamenala vypuknutí H5N1, které bylo skutečně ohlášeno, což naznačuje vysoký stupeň nedostatečného vykazování. Očekává se, že Arizona a Wisconsin se stanou budoucími hotspoty ohnisek H5N1. Indiana a Florida jsou také vystaveni významnému riziku ohnisek H5N1.
Vyšetřování současných opatření ke zmírnění ukazuje, že nejsou dostatečné k kontrole, mnohem méně zpětného, prevalence H5N1 v zemi. Zejména jediným současným opatřením pro zmírnění vynucované napříč státy je testování exportovaného skotu (screening až 30 krav/stáda pro H5N1). Předpovědi modelu odhalily, že zvýšení tohoto screeningu na dokonce i 100 krav/stáda by mělo za následek pouze mírné snížení průměrných ohnisek a zásadně by nezměnilo trajektorii epidemie.
Zejména model infekce SEIR nezohledňuje jiné zoonotické virové nádrže v modelových předpovědích. Probíhající epidemie chřipky ptačí chřipky a možnost těchto ptáků infikujících dobytek mohou prohloubit předpovědi modelu.
Závěry
Tato studie a model SEIR, který představuje, naznačují, že současné zprávy o prevalenci infekcí mléčného skotu H5N1 jsou nedostatečně zastoupením skutečné koncentrace onemocnění ve Spojených státech. Současné přenosové intervence anti-H5N1 nestačí k zabránění dalších ohnisek v průběhu roku 2025. Vyžadují nejvyšší riziko budoucích ohnisek, Arizony, Wisconsinu, Floridy a Indiany další sledovací úsilí.
„Pro snížení nejistoty modelových projekcí a poskytnutí tvůrcům rozhodování je naléhavě nutné významné zvýšení testování a poskytuje přesnější obrázek o skutečném měřítku národní epidemie.“
