Valutazione dell’efficacia delle strategie di intervento per il controllo delle malattie infettive attraverso la simulazione matematica della dinamica di infezione

Introduzione Le strategie di gestione sanitaria delle infezioni sono disparate, variano tra loro per efficacia, costo e realizzabilit\ue0, ma in molti casi manca un\u2019analisi comparativa e sistematica della loro efficacia e questa mancanza rende controversa la scelta della migliore strategia per la gestione sanitaria di un\u2019infezione. L\u2019utilizzo di modelli matematici, permettendo la simulazione a priori della dinamica delle infezioni in diversi scenari, consente un\u2019analisi sistematica degli effetti degli interventi sulle popolazioni di interesse, e rappresenta uno strumento efficace per le scelte di gestione sanitaria. Un esempio di infezione la cui gestione sanitaria \ue8 ancora dibattuta \ue8 Baylisascaris procyonis, un elminta il cui ospite definitivo \ue8 il procione (Procyon lotor). L\u2019ingestione delle forme infettanti di B. procyonis da parte dell\u2019uomo pu\uf2 essere causa di sindrome da larva migrans, ad esito anche fatale, ma ad oggi non esiste una strategia d\u2019intervento d\u2019elezione per questa infezione. Le strategie attualmente prese in considerazione spaziano dalla rimozione dei procioni infetti, alla rimozione delle feci dall\u2019ambiente, al trattamento antiparassitario degli animali. Obiettivi Per effettuare una corretta valutazione a priori dell'efficacia delle suddette strategie, \ue8 stato sviluppato un modello matematico per lo studio della dinamica di B. procyonis, simulando l'effetto dei diversi interventi. Metodi \uc8 stato innanzitutto elaborato un modello deterministico di tre equazioni differenziali, adattato all\u2019interazione tra le popolazioni ospite (procione) e parassita (adulti e fase infettante di B. procyonis). Sono stati poi simulati i tre tipi di intervento gestionale (depopolamento, somministrazione di antielmintici e rimozione di feci dall\u2019ambiente), dei quali \ue8 stato valutato l\u2019effetto sull'infestazione ambientale delle forme infettanti. Le simulazioni sono state adattate a due diversi scenari, il caso di una popolazione parassitaria stabilizzata, e quello di una popolazione parassitaria in espansione. Risultati Le simulazioni hanno evidenziato come il metodo pi\uf9 rapido per l'eliminazione delle forme infettanti dall\u2019ambiente sia la rimozione delle feci, ma come questo metodo necessiti di un grande sforzo di intervento per ottenere il risultato desiderato. La somministrazione di antielmintici e la rimozione dei procioni dall\u2019area di intervento risultano invece pi\uf9 lenti nell\u2019eliminare le forme infettanti, ma quest'ultima strategia permette il conseguimento del risultato con un minor sforzo, risultando quindi l'intervento pi\uf9 idoneo. Conclusioni I risultati ottenuti evidenziano come l\u2019utilizzo di un modello matematico rappresenti un valido strumento per la valutazione a priori dell'efficacia e dell'applicabilit\ue0 delle strategie di gestione sanitaria delle infezioni, permettendo l'individuazione della tipologia di intervento pi\uf9 adatta in base alle risorse disponibili e alle tempistiche desiderate

Development of disease risk assessment on invasive alien species: evaluation of the risk of introduction of new infections and spread of local ones

Invasive alien species (IAS) represent one of the main global threats to biological conservation and can heavily affect human activities. To tackle this issue, the European Community has approved Regulation No 1143/2014 to define a common intervention line. According to it, a list of invasive alien species of Union concern has been defined and will be regularly updated in order to define priority interventions. Although infectious diseases have dramatic impacts on human health, economic sustainability of animal farming and biodiversity conservation, they are rarely included into evaluations due to the methodological complexities of their risk assessment. We used raccoon (Procyon lotor), coypu (Myocastor coypus) and grey squirrel (Sciurus carolinensis) as model species to develop a qualitative methodology for disease risk assessment that allows to assign each IAS\u2019 pathogen into one out of four risk categories, depending on its impacts and the likelihood of the infection to occur. For each IAS we assessed the risk towards humans, domestic animals and wildlife relative to the introduction of new parasites and the amplification of local ones. Additionally we obtained a total disease risk evaluation for every species that included all these aspects. We also estimated the uncertainty level associated with each risk estimate to point out knowledge gaps. The hazard identification, carried through bibliographic review, identified 377 parasite species showing that raccoon is the IAS infected by the highest number of pathogens. The multiple outcomes produced by our approach showed that raccoon plays the highest risk of introduction and spreading of infections toward humans, livestock and wildlife. Moreover, it is the species with the highest uncertainty. This approach provides a method to explore whether alien species, with relatively low impact on biodiversity and human economy, might indeed entail high disease risks, underlining the importance to consider different aspects in the IAS risk assessment

How to choose the best control strategy? Mathematical models as a tool for pre-intervention evaluation on a macroparasitic disease

During the last century, emerging diseases have increased in number, posing a severe threat for human health. Zoonoses, in particular, represent the 60% of emerging diseases, and are a big challenge for public health due to the complexity of their dynamics. Mathematical models, by allowing an a priori analysis of dynamic systems and the simulation of different scenarios at once, may represent an efficient tool for the determination of factors and phenomena involved in zoonotic infection cycles, but are often underexploited in public health. In this context, we developed a deterministic mathematical model to compare the efficacy of different intervention strategies aimed at reducing environmental contamination by macroparasites, using raccoons (Procyon lotor) and their zoonotic parasite Bayilsascaris procyonis as a model system. The three intervention strategies simulated are raccoon depopulation, anthelmintic treatment of raccoons and faeces removal. Our results show that all these strategies are able to eliminate the parasite egg population from the environment, but they are effective only above specific threshold coverages. Host removal and anthelmintic treatment showed the fastest results in eliminating the egg population, but anthelmintic treatment requires a higher effort to reach an effective result compared to host removal. Our simulations show that mathematical models can help to shed light on the dynamics of communicable infectious diseases, and give specific guidelines to contain B. procyonis environmental contamination in native, as well as in new, areas of parasite emergence. In particular, the present study highlights that identifying in advance the appropriate treatment coverage is fundamental to achieve the desired results, allowing for the implementation of cost- and time-effective intervention strategies

Valutazione del rischio sanitario delle specie invasive alloctone

Introduzione La traslocazione di specie animali \ue8 alla base dell\u2019emergenza/ri-emergenza di numerose malattie infettive. Le specie alloctone invasive, in quanto specie introdotte dall\u2019uomo al di fuori del proprio areale di origine, rappresentano un potenziale rischio sanitario per la salute pubblica ed animale. Essendo il numero di introduzioni in costante crescita, il Reg. UE n. 1143/2014 ha previsto l\u2019istituzione di una lista di specie prioritarie su cui focalizzare gli interventi preventivi e gestionali, sulla base di criteri di impatto sanitario, ambientale ed economico. Ad oggi per\uf2, sebbene siano state sviluppate numerose metodologie per la valutazione del rischio ambientale, non \ue8 data adeguata attenzione agli aspetti sanitari, e ancora manca una metodica che permetta la stima del rischio sanitario in questo contesto. Obiettivi Il nostro obiettivo \ue8 quello di sviluppare uno strumento qualitativo di valutazione del rischio sanitario rappresentato da specie invasive di mammiferi verso uomo, animali domestici e fauna selvatica autoctona, che permetta agli amministratori ed ai gestori locali di identificare le specie prioritarie su cui focalizzare le misure di prevenzione/controllo. Metodi Per raggiungere tale obiettivo, seguendo gli step necessari per eseguire una valutazione del rischio sanitario, abbiamo identificato gli eventi attraverso cui una specie invasiva animale pu\uf2 influenzare le dinamiche di trasmissione delle infezioni nel suo areale di introduzione. Lo strumento di valutazione del rischio si sviluppa attraverso una expert elicitation basata su una serie di domande qualitative atte a valutare i fattori inerenti alla specie invasiva e all\u2019areale di introduzione che influenzano tali eventi. Risultati. L\u2019analisi ha messo in evidenza due modalit\ue0 principali di incremento del rischio sanitario locale: una di tipo diretto, data dall\u2019azione della specie come introduttore di nuovi patogeni o amplificatore di patogeni gi\ue0 presenti, e una di tipo indiretto, data dalle possibili interazioni della specie invasiva con specie ospiti presenti nell\u2019area. Conclusioni I meccanismi implicati nell\u2019incremento del rischio sanitario locale in seguito all\u2019introduzione di una specie invasiva sono molteplici e complessi, potendo avvenire l\u2019uno in concomitanza con l\u2019altro ed essendo fortemente influenzati dal contesto. Mentre i meccanismi di tipo indiretto risultano difficilmente prevedibili, quelli di tipo diretto possono essere integrati all\u2019interno di una metodologia di valutazione del rischio, tenendo conto dei limiti dati dalla complessit\ue0 del sistema e dalla carenza di dati riguardante le infezioni delle specie invasive

Development of a qualitative expert-based tool to assess invasive alien species disease risk

Increased global trade and travel have led to a rise in the number of invasive alien species (IAS) worldwide. Despite the acknowledgement of the substantial role wild species translocations pose in the emergence and re-emergence of pathogens of public health relevance, IAS are mainly studied for their environmental impacts and their disease risk towards humans and animals is still largely neglected. IAS, acting as hosts, may alter the infection dynamics in their area of release by introducing new pathogens or amplifying the local ones. Hence, early identification of IAS of possible health concern, i.e. the ones that, if successfully established in the area, would represent the highest disease risk, would allow to take the adequate preventive measures against their introduction and/or to manage them as a priority if they have been already introduced. Existing risk assessment frameworks are unsuitable to address the multifaceted nature of disease risk posed by IAS. To this end, we have adapted existing qualitative risk assessment frameworks and developed a tool allowing systematic prioritisation of IAS based on the pathogens of public health relevance that may be spread to relevant targets (humans, livestock or wildlife) in a selected area of interest. The tool is framed around two main risk pathways aimed at characterising the risk of introduction and amplification of newly introduced and locally acquired pathogens respectively. For a given IAS, through a comprehensive set of qualitative questions aimed at characterising the epidemiological, environmental and biological factors increasing or decreasing the disease risk along the pathways, the tool generates the list of relevant pathogens at high, medium, low or negligible risk towards humans, livestock or wildlife. Thought to be used by a multi-disciplinary working group of experts, the tool allows for comparison of different IAS and therefore, systematic identification of IAS that should be prioritised