0
Studio della dinamica dell'infezione(modelling):un approccio complementare agli studi sperimentali e di campo
Il "modelling" si utilizza ogni volta sempre più spesso per rappresentare ed analizzare sistemi biologici complessi con le loro interazioni. Secondo George E.P. Box “basicamente tutti i modelli sono incorretti, anche se alcuni sono utili” il che riflette il principale obiettivo degli studi di "modelling": rappresentare modelli complessi mediante una semplificazione che permetta la loro analisi, che capti il comportamento dei nostri interessi e che incorpori i principali processi. Il "modelling" è, in questo modo, un importante approccio complementare agli studi "osservazionali" e sperimentali, a partire dal quale si possono far sorgere nuove domande ed ipotesi.
Gli studi epidemiologici dei fattori di rischio della sindrome del dimagramento post-svezzamento (PMWS) hanno evidenziato chiaramente che la dinamica dell'infezione da PCV2 nei suini in accrescimento ha un avvenimento chiave: quanto più precoce è l'infezione, più elevato è il rischio. Sono state identificate alcune pratiche di management durante le prime tappe della vita del suinetto come fattori di rischio per la PMWS, che possono favorire la trasmissione dei patogeni tra suini. Data la possibile trasmissione verticale del PCV2 e l'importanza dell'immunità passiva, si sospettò che le adozioni potessero potenziare la trasmissione del PCV2 da figliate infette a quelle sensibili. Tuttavia, la relazione tra i fattori di rischio identificati per la PMWS e le variazioni nel corso dell'infezione da PCV2 tuttavia non è completamente chiara. Nel riprodurre il sistema complesso della dinamica delle popolazioni soggette ad un processo infettivo, gli studi di "modelling" possono fornire informazioni utili su queste interazioni.
Figura 1. Rappresentazione del modello della dinamica nella popolazione dei suini.
Sviluppo del modello
Il modello della dinamica della popolazione è stato costruito considerando ogni animale in forma individuale (figura 1). Di fatto, il livello di rappresentazione permette di considerare la forte relazione tra lo stato dell'infezione da PCV2 delle scrofe gestanti e quella della loro progenie con la movimentazione successiva di ogni animale. Inoltre, si optò per un modello stocastico per tenere in considerazione la variabilità biologica di vari parametri (numero dei suinetti nati per figliata , probabilità di aborti o di mortalità ...). D'altra parte, il modello epidemiologico è stato disegnato secondo le recenti conoscenze sulla dinamica dell'infezione da PCV2 tra-ospiti (figura 2). Il nucleo principale era un modello SEIR (Sensibile – Esposto – Infettivo – Recuperato). Tuttavia, il modello doveva tenere in considerazione anche stadi specifici dell'infezione per rappresentare la trasmissione verticale e pseudo-verticale così come l'impatto degli anticorpi materni. Per rappresentare il corso dell'infezione da PCV2 in modo reale, si effettuarono esperimenti per caratterizzare il processo di trasmissione. Questi esperimenti (foto 1), basati sui contatti tra animali infetti e sensibili, con un monitoraggio sequenziale dei suinetti infetti e sentinelle, permisero di stimare il parametro di trasmissione tra animali presi individualmente secondo differenti tipi di contatti. Si osservò inoltre che la trasmissione variava col tempo con un picco a circa 15 gg post-infezione con una successiva diminuzione fino al giorno 49 post-infezione. Utilizzando un protocollo similare si evidenziò anche una riduzione significativa del rapporto di trasmissione in una popolazione vaccinata. Il modello finale si ottenne combinando quello della popolazione e quello epidemiologico.
Figura 2. Modello epidemiologico dell'infezione da PCV-2. Variabili dello stato: S: Sensibile; Sm: Suinetti sensibili alla nascita con immunità passiva; E: latenza per suini infetti senza immunità passiva; P: suinetti infettati da contatto con un individuo infetto mentre ha immunità passiva; I: suini infetti; En: suinetti infettati pseudo-verticalmente con seme infetto (latenza); In: suinetti infetti (infettati pseudo-verticalmente) senza immunità passiva; Im: suinetti infetti (infettati pseudo-verticalmente) con immunità passiva ; R: suini recuperati, questa classificazione rappresenta suini che non sono infetti .
Foto 1. Esperimento di trasmissione per stimare i parametri di trasmissione del modello di PCV2.
Lezioni apprese a partire dal modello
L'età dell'infezione, il principale fattore di rischio per le manifestazioni della PMWS, è stata la variabile studiata in funzione di dodici combinazioni di strategie di management basate sulle adozioni e sull'alloggiamento dei suinetti durante lo svezzamento. Si osservò che la riduzione del mescolamento dei suinetti in lattazione e svezzamento ritardava il processo infettivo, riducendo il numero di infezioni precoci. Il raggruppamento dei suinetti per figliata in piccole unità dopo lo svezzamento, anch'esso diminuiva significativamente la probabilità di una infezione precoce. Questi risultati mostrano la possibile interazione tra i fattori di rischio identificati.
Si registrarono le sieroprevalenze specifiche per ogni età nelle due strategie di management più estreme, ovvero, la più "liberale" (mescolamento a caso dei suinetti tanto in sala parto come negli svezzamenti con grandi box in svezzamento ) e la più restrittiva (senza adozioni e con i suinetti raggruppati per figliata in piccoli box in svezzamento). Questi risultati furono comparati con i dati di sieroprevalenze reali ottenute in uno studio di campo (figura 3). Le sieroprevalenze medie predette dalle simulazioni con la "strategia liberale" assomigliavano molto a quelle trovate negli allevamenti con casi clinici di PMWS, mentre il modello di sieroprevalenza con la strategia restrittiva assomigliava a quella osservata in allevamenti infetti subclinicamente (figura 3).
Figura 3. Comparazione dei risultati (sieroprevalenza da PCV2) del modello da simulazione con i dati di campo.
Valutando le strategie di vaccinazione, i risultati della simulazione indicarono che le vaccinazioni dei suinetti riducevano enormemente il numero delle infezioni. Questo implica un potente effetto protettivo della vaccinazione che comporta una forte diminuzione delle infezioni da PCV2 negli svezzamenti e nell'ingrasso. Pertanto, fornendo una considerevole riduzione delle infezioni precoci da PCV2, questi risultati potrebbero spiegare la grande efficacia documentata dei vaccini nei confronti del PCV2 nella presentazione clinica della PMWS nel controllare la causa principale in maniera così tanto efficace.
Mediante questo esempio di PCV2, il "modelling" si mostra come un potente strumento per comprendere una malattia complessa dovuta ad una dinamica di infezione specifica del patogeno coinvolto. Quando si costruiscono adeguatamente, con una stima accurata dei parametri, gli studi di "modelling" sono estremamente utili per comprendere i meccanismi biologici, valutare gli scenari e suggerire nuove ricerche.
