Dengue-Virus-Dynamik in Kambodscha
Die Analyse des Anstiegs der Denguefälle in Kambodscha und der beitragenden Faktoren.
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Inhaltsverzeichnis
Die Übertragung des Dengue-Virus ist in den letzten zwanzig Jahren stark angestiegen und erreichte 2019 einen Rekord von über 5,2 Millionen Fällen weltweit. Diese Zahl liegt wahrscheinlich weit unter der tatsächlichen Situation, da viele Menschen, die krank werden, keine klaren Symptome zeigen. Das Dengue-Virus (DENV) wird hauptsächlich von der Aedes Aegypti-Mücke verbreitet, die in vielen tropischen Gebieten vorkommt. DENV hat vier verschiedene Typen, und eine Infektion mit einem Typ gibt lebenslangen Schutz gegen diesen Typ, aber nur vorübergehenden Schutz gegen die anderen. Wenn jemand nach einer Infektion mit einem Typ mit einem anderen Typ infiziert wird, kann die zweite Infektion schwerer verlaufen, weil es zu einer Reaktion mit Antikörpern von der ersten Infektion kommt.
Südostasien meldet etwa 70 % der weltweiten Dengue-Fälle. Früher wurde Dengue hauptsächlich als städtische Krankheit betrachtet, aber neuere Studien legen nahe, dass die Übertragung auch in Gebieten knapp ausserhalb der Städte erfolgt. Kambodscha, mit einer Bevölkerung von etwa 16 Millionen, ist das am wenigsten urbanisierte Land in Südostasien, erlebt aber ein erhebliches Wachstum dieser peri-urbanen Gebiete in der Nähe von Städten wie Phnom Penh. Urbanisierung und Klimawandel setzen immer mehr Menschen dem Risiko von Dengue aus.
Dengue wurde 1963 erstmals in Kambodscha gemeldet, aber ein Bürgerkrieg verzögerte die ordnungsgemässe Verfolgung der Krankheit bis 1980. 2001 startete Kambodscha sein nationales Dengue-Kontrollprogramm (NDCP), das begann, formell Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation zur Verfolgung von Fällen zu verwenden. Das System zählt jedoch hauptsächlich schwere Fälle, was bedeutet, dass weniger schwere möglicherweise nicht gemeldet werden. Bemühungen zur aktiven Verfolgung des Virus begannen 2001, was zu einigen Tests in verschiedenen Provinzen führte.
In den letzten zwanzig Jahren wurden in Kambodscha alle vier Typen von Dengue gefunden, aber normalerweise dominieren in einem gegebenen Jahr nur ein oder zwei Typen. Grössere Ausbrüche traten 2007, 2012 und 2019 auf, wobei 2019 das schlimmste Jahr in der Geschichte für Dengue in Kambodscha war, mit etwa 40.000 Fällen. Die gemeldete Fallzahl steigt stetig an, ebenso wie das Durchschnittsalter der Infizierten. Diese Verschiebung im Alter könnte auf eine alternde Bevölkerung zurückzuführen sein und wurde auch in anderen Ländern beobachtet.
Faktoren hinter Dengue-Ausbrüchen
Dengue-Ausbrüche sind bekannt dafür, explosiv zu sein, aber die Gründe für diese Ausbrüche wurden lange diskutiert. Saisonale Klimaveränderungen beeinflussen stark die Anzahl der Dengue-Fälle jedes Jahr. In anderen Ländern wie Thailand wurden die Muster von Dengue-Ausbrüchen mit Klimaveränderungen wie dem El Niño-Phänomen in Verbindung gebracht. Diese Klimazylen scheinen auch mit der Anzahl der Dengue-Fälle übereinzustimmen. Veränderungen in der Bevölkerung und den Immunitätsniveaus spielen ebenfalls eine Rolle bei diesen Ausbrüchen.
Das Verhalten des Virus selbst kann ebenfalls zu Ausbrüchen beitragen. Historische Daten haben gezeigt, dass Veränderungen im dominanten Typ von Dengue oft zu höheren Fallzahlen führen. Es gibt laufende Forschungen, um zu verstehen, wie Unterschiede zwischen den Typen von Dengue die Schwere der Ausbrüche beeinflussen können.
In Kambodscha hat der NDCP-Daten gezeigt, dass die Dengue-Fälle konstant steigen, während das Durchschnittsalter der Infizierten ebenfalls angestiegen ist. Die Untersuchung dieser Trends führte zu Anfragen über das Klima, menschliche Faktoren und das Virus selbst.
Klima und Dengue-Fälle
Um besser zu verstehen, wie das Klima Dengue-Fälle beeinflusst, schauten Forscher auf Temperatur- und Niederschlagsdaten in Kambodscha von 2002 bis 2019. Sie fanden heraus, dass die Temperaturen in der ersten Hälfte des Jahres tendenziell steigen, während der Niederschlag später seinen Höhepunkt erreicht. Epidemische Jahre stimmten nicht immer mit signifikanten Klimaanomalien überein, was bedeutet, dass, obwohl wärmeres Wetter und Niederschlagsmengen das Risiko erhöhen, es nicht immer so einfach ist.
Analysen deuteten darauf hin, dass obwohl wärmere Jahre höhere Dengue-Raten zeigten, die Korrelation nicht konstant genug war, um Ausbrüche allein basierend auf dem Klima vorherzusagen. Die Forscher verwendeten dann ein Modell, um zu sehen, wie Klimafaktoren die Übertragungsraten beeinflussen, und versuchten, die Fallzahlen für Epidemiejahre vorherzusagen. Sie fanden heraus, dass selbst mit angepassten Klimaparametern die Modelle die Fallzahlen weiterhin unterschätzten, was darauf hindeutet, dass auch andere Faktoren bei der Verbreitung von Dengue eine Rolle spielen.
Synchronisation der Fälle in verschiedenen Regionen
Die Forscher untersuchten auch, ob das Timing der Fälle in verschiedenen Regionen während der Epidemiejahre ein konsistentes Muster aufwies. Sie verwendeten die Wavelet-Analyse, um Trends zu untersuchen, und fanden heraus, dass es während grosser Ausbrüche einen Anstieg der Synchronizität der Fälle in verschiedenen Provinzen gab, was zeigt, dass regionale Muster während epidemischer Jahre möglicherweise aufeinander abgestimmt sind.
Allerdings bemerkten sie auch, dass die klimatischen Faktoren nicht vollständig die Spitzen bei den Fällen erklären konnten. Frühere Studien zeigten, dass bestimmte mehrjährige Klimazylen mit höheren Fallzahlen übereinstimmen, und dennoch fielen diese Spitzen nicht immer mit Ausbrüchen in Kambodscha zusammen.
Veränderungen in den Altersmustern bei Dengue-Fällen
Mit der Verschiebung der Übertragungsmuster von Dengue über die Jahre stellten die Forscher einen Anstieg des Durchschnittsalters der gemeldeten Fälle fest. Die Analyse zeigte, dass nicht nur das Durchschnittsalter der Infektion steigt, sondern auch die Altersgruppe der Infizierten sich ausdehnt. Einige Fälle wurden bei älteren Menschen gemeldet, was Fragen aufwarf, wie diese demografischen Veränderungen die Gesamtinfektionsrate beeinflussen könnten.
Der Rückgang der Geburten- und Sterberaten in Kambodscha trug wahrscheinlich zu diesem Trend bei, was dazu führte, dass weniger junge Menschen zur Verfügung standen, um sich zu infizieren. Dieser Rückgang der Ansteckungsrate deutete darauf hin, dass im Laufe der Zeit weniger Menschen dem Virus ausgesetzt waren, selbst bei steigenden Fallzahlen während epidemischer Jahre.
Die Forscher identifizierten ein erhöhtes Risiko einer Infektion bei Jugendlichen und älteren Erwachsenen im Vergleich zu jüngeren Kindern. Diese Verschiebung könnte wichtig sein, um zu verstehen, wie sich die Immunität in der Bevölkerung entwickelt und wie das zukünftige Ausbrüche beeinflusst.
Genotypisierung und Virusverhalten
Um die Dynamik des Dengue-Virus in Kambodscha zu bewerten, führten die Forscher eine detailliertere genomische Studie in mehreren Provinzen durch. Sie konzentrierten sich darauf, die verschiedenen Stämme des Virus zu identifizieren, die während der Ausbrüche von 2019 bis 2022 zirkulierten. Diese Analyse zeigte das Vorhandensein einer neuen Linie von DENV-2, bekannt als die kosmopolitische Linie.
Die gesammelten Proben zeigten ein Muster der höheren Verbreitung dieses neuen Genotyps, insbesondere im Jahr 2019. Die Forscher stellten eine klare Verbindung zwischen diesem genetisch unterschiedlichen Stamm und der grösseren Anzahl gemeldeter Fälle, insbesondere bei älteren Personen während des Ausbruchs 2019, her.
Als sie die Phylogenie des Virus untersuchten, entdeckten sie, dass die kosmopolitische Linie eine signifikante Abweichung von anderen Stämmen aufwies, die zuvor in der Region gefunden wurden. Dies deutet darauf hin, dass der neue Stamm frische immunologische Herausforderungen für die Bevölkerung mit sich bringen könnte, insbesondere für diejenigen, die bereits frühere Dengue-Infektionen hatten.
Modelle der Dynamik der Dengue-Übertragung
Mit den gesammelten Daten entwickelten die Forscher eine Serie von Modellen, um die Dengue-Dynamik in Kambodscha zu simulieren. Diese Modelle sollten die beobachteten Trends nachahmen, insbesondere das steigende Durchschnittsalter der gemeldeten Infektionen und die Spitzen bei den Fällen während der Epidemiejahre.
Die Modelle berücksichtigen verschiedene Faktoren wie Klima, Bevölkerungsdemografie und das Verhalten des Virus selbst. Sie stellten fest, dass die Einführung eines neuen Genotyps zu den Spitzen der gemeldeten Fälle beitrug, insbesondere bei älteren Altersgruppen.
Die Simulationen zeigten, dass diese Dynamiken nicht allein durch den Anstieg der Nachweisraten älterer Personen mit wiederholten Infektionen erklärt werden konnten. Stattdessen spielte die Einführung neuer Virus-Stämme eine signifikante Rolle bei der Veränderung der Übertragungslandschaft.
Fazit
Die Studie zur Dynamik des Dengue-Virus in Kambodscha hebt die komplexen Wechselwirkungen zwischen Klima, menschlicher Demografie und dem Virus selbst hervor. Die Ergebnisse zeigen, dass mehrere Faktoren zu den Mustern der Dengue-Ausbrüche beitragen und betonen die Notwendigkeit für fortlaufende Überwachung und Forschung. Das Verständnis dieser Dynamiken wird entscheidend sein für die öffentlichen Gesundheitsreaktionen, um die Auswirkungen zukünftiger Dengue-Ausbrüche zu mildern und die Wirksamkeit von Präventionsstrategien zu verbessern.
Da Dengue weiterhin ein globales Gesundheitsproblem darstellt, insbesondere in Südostasien, bleibt es wichtig, Überwachungen durchzuführen, um die Evolution des Virus und die Veränderungen in den betroffenen Populationen zu verfolgen. Fortgesetzte Studien werden dazu beitragen, unser Verständnis dieser komplexen Krankheit und der besten Reaktionsmöglichkeiten auf ihre Herausforderungen zu verbessern.
Titel: Climate, demography, immunology, and virology combine to drive two decades of dengue virus dynamics in Cambodia
Zusammenfassung: The incidence of dengue virus disease has increased globally across the past half-century, with highest number of cases ever reported in 2019. We analyzed climatological, epidemiological, and phylogenomic data to investigate drivers of two decades of dengue in Cambodia, an understudied endemic setting. Using epidemiological models fit to a 19-year dataset, we first demonstrate that climate-driven transmission alone is insufficient to explain three epidemics across the time series. We then use wavelet decomposition to highlight enhanced annual and multiannual synchronicity in dengue cycles between provinces in epidemic years, suggesting a role for climate in homogenizing dynamics across space and time. Assuming reported cases correspond to symptomatic secondary infections, we next use an age-structured catalytic model to estimate a declining force of infection for dengue through time, which elevates the mean age of reported cases in Cambodia. Reported cases in >70 year-old individuals in the most recent 2019 epidemic are best explained when also allowing for waning multitypic immunity and repeat symptomatic infections in older patients. We support this work with phylogenetic analysis of 192 dengue virus (DENV) genomes that we sequenced between 2019-2022, which document emergence of DENV-2 Cosmopolitan Genotype-II into Cambodia. This lineage demonstrates phylogenetic homogeneity across wide geographic areas, consistent with invasion behavior and in contrast to high phylogenetic diversity exhibited by endemic DENV-1. Finally, we simulate an age-structured, mechanistic model of dengue dynamics to demonstrate how expansion of an antigenically distinct lineage that evades preexisting multitypic immunity effectively reproduces the older-age infections witnessed in our data. CLINICAL TRIAL NUMBERSNCT04034264 and NCT03534245. SIGNIFICANCE STATEMENTThe year 2019 witnessed the highest number of dengue cases ever reported, including in Cambodia, a Southeast Asian country with endemic transmission. We analyzed 19 years of national dengue surveillance data for Cambodia to demonstrate how increasing temperature and precipitation enhance similarity in dengue incidence across space and time, particularly in epidemic years. We document how two decades of demographic transition has depressed the rate at which dengue infections are acquired, thus increasing the age of reported infection. In 2019, expansion of a genetically distinct DENV-2 lineage into Cambodia likely underpinned repeated symptomatic infections in older-age individuals to drive high caseloads. As climates warm, we anticipate more synchronized dynamics globally and a shifting burden of symptomatic disease into older cohorts.
Autoren: Jessica E. Manning, C. E. Brook, C. Rozins, J. A. Bohl, V. Ahyong, S. Chea, L. Fahsbender, R. Huy, S. Lay, R. Leang, Y. Li, C. Lon, S. Man, M. Oum, G. R. Northrup, F. Oliveira, A. R. Pacheco, D. M. Parker, K. Young, M. Boots, C. M. Tato, J. L. DeRisi, C. Yek
Letzte Aktualisierung: 2024-07-15 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.06.08.22276171
Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.06.08.22276171.full.pdf
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