用年龄结构化的偏微分方程框架模拟对疟疾的免疫
摘要：疟疾是全球最致命的传染病之一，每年造成数十万人死亡。其不成比例地影响儿童，其中三分之二的死亡人数发生在五岁以下的儿童中。人们通过反复暴露获得对疾病的保护，这种免疫在疟疾传播的动态中起着至关重要的作用。我们开发了一种新颖的基于年龄结构的PDE疟疾模型，将媒介-宿主流行病学动态与免疫动态相结合。我们的模型跟踪传播过程中免疫力的获得和丧失，以及其对传播参数的非线性反馈。我们导出了基本生殖数($\mathcal{R}_0$)作为无病平衡稳定的阈值条件；我们还用概率方法将$\mathcal{R}_0$解释为由感染个体在不同传染阶段和不同年龄引起的病例的加权和。我们使用撒哈拉以南地区的人口统计和免疫学数据参数化了我们的模型。数值分叉分析表明存在一种持续存在的平衡状态，并且我们观察到$\mathcal{R}_0$中的向前分叉。我们的数值模拟重现了频繁暴露所产生的免疫水平和感染状态的年龄分布的异质性。受最近获得批准的RTS,S疫苗的启发，我们还研究了疫苗的影响；我们的结果显示，在儿童中严重疾病的发生有所减少，但由于延迟接触导致获得免疫力降低，年长儿童中严重疟疾有所增加。
作者：Zhuolin Qu, Denis Patterson, Lauren Childs, Christina Edholm, Joan Ponce, Olivia Prosper, Lihong Zhao
论文ID：2112.12721
分类：Populations and Evolution
分类简称：q-bio.PE
提交时间：2023-06-07