Эпидемиология и Инфекционные болезни. Актуальные вопросы №6 / 2013
Изучение процессов распространения мутантных вариантов «вакцинального бегства» вируса гепатита В с помощью компьютерной эпидемиологической модели
НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава России, Москва
Цель исследования. Изучение процессов распространения мутантных вариантов «вакцинального бегства» вируса гепатита В (ВГВ) с помощью разработанной компьютерной модели.
Материалы и методы. Использованы данные научной литературы о современных особенностях клиники и эпидемиологии гепатита В (ГВ), результаты многолетнего ретроспективного эпидемиологического анализа заболеваемости ГВ, данные о достигнутых масштабах вакцинопрофилактики ГВ среди населения Российской Федерации. Модель эпидемического процесса ГВ разработана на основе теории математического моделирования эпидемий — «эпиддинамики» Барояна–Рвачева. Реализация математической модели эпидемического процесса ГВ в виде компьютерной программы HBV-escapemut осуществлена с помощью технологии компьютерного моделирования EpidMod for Windows, разработанной в НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава России.
Результаты. Предварительные результаты вычислительных экспериментов с моделью показали, что в настоящий момент происходит «накопление потенциала» для распространения HBsAg-мутантных вариантов ВГВ на территории России: показатель заболеваемости острым ГВ, вызванный мутантными вариантам, будет находиться на низком уровне и иметь незначительный рост на протяжении 40‑50 лет, после чего возможен выраженный подъем и пик заболеваемости. Показано, что на скорость и интенсивность распространения HBsAg-мутантов ВГВ влияет ряд параметров: величина вероятности их образования у лиц с хроническими формами ГВ; количество лиц, переболевших ГВ, обусловленным диким типом вируса и имеющих риск инфицирования HBsAg-мутантными вариантами, а также масштаб вакцинации населения против ГВ (дикого штамма ВГВ).
Заключение. Результаты прогнозирования обосновывают необходимость разработки рекомбинантных вакцин нового поколения, обеспечивающих индукцию протективного иммунитета как против дикого типа, так и против HBsAg-мутантных вариантов ВГВ для предупреждения их распространения. Немаловажное значение имеет проведение санитарно-просветительской работы среди целевой аудитории (лица 15–40 лет) по вопросам профилактики против ГВ, особенно среди лиц с риском инфицирования HBsAg-мутантным вариантом ВГВ.
Проблема появления и распространения мутантных вариантов вируса гепатита В (ВГВ) становится все более значимой для практического здравоохранения. Большой интерес представляют HВsAg-мутантные варианты ВГВ, ускользающие от вакцинального контроля. Мутантные формы вируса, несущие замены в а-детерминанте HBsAg и приводящие к конформационным изменениям основной иммунологической детерминанты поверхностного белка ВГВ, способны вызывать затруднения во взаимодействии антигенных эпитопов с нейтрализующими антителами, образующимися при вакцинации [1, 2].
Впервые мутантные варианты «вакцинального бегства» были описаны в 1988 г., с тех пор исследования проводились весьма интенсивно. Опубликовано значительное количество научных работ, посвященных вариантам ВГВ по S-гену, наиболее значимыми из которых являются мутации G145R, K141E, T131I и инсерсия трех аминокислотных остатков в позиции 124 в связи с существенным нарушением антигенной структуры HВsAg [3–5].
Очевидно положительное влияние программы массовой вакцинопрофилактики гепатита В (ГВ) в России на заболеваемость острым ГВ (ОГВ). Однако проведенные отечественные исследования показали, что применяемые в настоящее время вакцины против ГВ практически не способствуют синтезу антител против ВГВ с наличием мутации G145R [6]. Как полагают ученые, широкое использование вакцин, не способных защитить от мутантов ВГВ, может постепенно привести к ускоренному распространению HBsAg-мутантных вариантов «вакцинального бегства» [7, 8].
Для оценки потенциальной эпидемиологической опасности мутантов, в том числе HBsAg-мутантных вариантов «вакцинального бегства», необходимы специальные долгосрочные исследования. Математическое моделирование эпидемического процесса ГВ, основанное на теории «эпиддинамики», позволяет провести опережающие прогнозно-аналитические исследования и установить численные закономерности процессов распространения ВГВ, в том числе HBsAg-мутантных вариантов «вакцинального бегства», что необходимо для поиска мер для предотвращения их распространения.
Целью работы явилось изучение процессов распространения мутантных вариантов «вакцинального бегства» ВГВ с помощью разработанной компьютерной модели.
Материалы и методы
Модель эпидемического процесса ГВ разработана на основе теории математического моделирования «эпиддинамики» Барояна–Рвачева [9, 10]. При создании модели эпидемического процесса ГВ использованы данные научной литературы о современных особенностях клиники и эпидемиологии ГВ, а также результаты ретроспективного эпидемиологического анализа заболеваемости ГВ, данные о масштабах вакцинопрофилактики ГВ среди населения Российской Федерации [11–14].
В связи с тем, что течение инфекционного процесса ГВ у детей имеет свои особенности, а также основываясь на данных ретроспективного анализа заболеваемости ГВ о незначительной доле детей в общей структуре заболеваемости ОГВ, хроническим ГВ (ХГВ) и носительства ВГВ, была определена задача разработки модели, описывающей проявления эпидемического процесса ГВ среди населения старше 14 лет, с последовательностью SEI3RF2, где S — состояние восприимчивости к ВГВ лиц из группы риска; E — стадия инкубации; I1 — стадия ОГВ; I11 — стадия ХГВ; I12 — стадия носительства ВГВ; R — стадия реконвалесценции; F11, F12 — финальная стадия хронических форм ГВ (развитие фиброза, прогрессирование ХГВ в цирроз и гепатоцеллюлярную карциному). Основываясь на данных литературы, в нашей модели были определены следующие временные интервалы для стадий-состояний инфекционного процесса ГВ у взрослых: инкубационный период — от 6 до 24 нед.; ОГВ — от 1 до 8 нед.; хронические формы ГВ — от 520 до 1600 нед.
Модель эпидемического процесса ГВ разрабатывается на основе распределенной модели развития инфекционного процесса ГВ с учетом действующих путей и факторов передачи возбудителя от источников инфекции к восприимчивым лицам. Математическая модель развития эпидемического процесса ГВ описывается сложной системой интегро-дифференциальных уравнений в частных производных с начальными и граничными условиями. С помощью технологии компьютерного моделирования EpidMod fo...
