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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.10.2023.tde-12012024-100650
Document
Author
Full name
Cristina Gabriela Aguilar Lara
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Amaku, Marcos (President)
Azevedo, Franciane Silva de
Baquero, Oswaldo Santos
Batallas, Alfredo Javier Acosta
Santos, Paulo Cesar Costa dos
Title in Portuguese
Modelagem matemática de dinâmica e controle de leptospirose em meio urbano
Keywords in Portuguese
Controle
Humanos
Leptospirose
Modelo matemático
Roedores
Abstract in Portuguese
No Brasil, a leptospirose apresenta alta incidência devido às condições precárias de saneamento ambiental, o que facilita a reinfestação de roedores, mesmo após a aplicação de medidas de controle químico. Com o objetivo de reduzir o risco de infecção em humanos, um modelo matemático da leptospirose foi desenvolvido para propor estratégias que combinem diferentes medidas de controle. Para isso, equações diferenciais foram utilizadas para descrever a transmissão da bactéria, e uma análise de sensibilidade foi conduzida para investigar diferentes cenários envolvendo as populações de roedores e humanos. A análise de sensibilidade do modelo de transmissão revelou a necessidade de adotar várias medidas para minimizar a infecção tanto em humanos quanto em roedores. Por esse motivo, foram implementadas quatro medidas de controle: melhoria do habitat, controle químico, desinfecção de superfícies e redução da transmissão ambiental. Os resultados demonstraram que a incidência da doença em humanos é mais alta nos primeiros meses do ano, com picos maiores durante os períodos de chuvas intensas, seguindo um padrão sazonal anual. Nos roedores, a proporção de infectados aumenta progressivamente, também seguindo um padrão sazonal anual. A implementação das medidas de controle (melhoria do habitat, controle químico, desinfecção de superfícies e redução na taxa de transmissão ambiental) resultou em uma redução significativa na proporção de roedores e humanos infectados. A prevalência nos humano diminuiu em 10,54% com o controle moderado e 72,67% com o controle intenso, enquanto o número de roedores infectados diminuiu em 14,12% com o controle moderado e 99,91% com o controle intenso, após um ano da adoção das medidas de controle. A implementação do controle químico para diminuir a população de roedores resulta em uma redução drástica dessa população. Contudo, é fundamental ressaltar que, caso não sejam implementadas medidas adicionais para alterar permanentemente a adequação do habitat desses roedores, a população tende a se recuperar e crescer até voltar a atingir sua capacidade de suporte original. A análise de sensibilidade das medidas de controle identificou que a redução da transmissão ambiental é a estratégia mais eficiente para diminuir o número de humanos infectados. Em conclusão, para minimizar a infecção em humanos e roedores, é necessário implementar estratégias que reduzam a transmissão ambiental, limitem o crescimento populacional dos roedores e aumentem a mortalidade tanto dos roedores quanto das leptospiras.
Title in English
Mathematical modeling of dynamics and control of leptospirosis in an urban environment
Keywords in English
Control
Humans
Leptospirosis
Mathematical model
Rodents
Abstract in English
In Brazil, leptospirosis presents a high incidence due to precarious environmental sanitation conditions, which facilitate the reinfestation of rodents, even after the application of chemical control measures. With the aim of reducing the risk of infection in humans, a mathematical model of leptospirosis was developed to propose strategies that combine different control measures. To achieve this, differential equations were used to describe the transmission of the bacteria, and a sensitivity analysis was conducted to investigate different scenarios involving rodent and human populations. The sensitivity analysis of the transmission model revealed the necessity of adopting multiple measures to minimize infection in both humans and rodents. As a result, four control measures were implemented: habitat improvement, chemical control, surface disinfection, and reduction of environmental transmission. The results demonstrated that the incidence of the disease in humans is highest in the first months of the year, with larger peaks during periods of heavy rainfall, following an annual seasonal pattern. In rodents, the proportion of infected individuals increases progressively, also following an annual seasonal pattern. The implementation of control measures (habitat improvement, chemical control, surface disinfection, and reduction in environmental transmission rate) resulted in a significant reduction in the proportion of infected rodents and humans. The prevalence in humans decreased by 10,54% with moderate control and 72,67% with intensive control, while the number of infected rodents decreased by 14,12% with moderate control and 99,91% with intensive control, one year after the adoption of control measures. The implementation of chemical control to decrease the rodent population leads to a drastic reduction in this population. However, it is essential to emphasize that if additional measures are not implemented to permanently alter the adequacy of the rodent habitat, the population tends to recover and grow until it reaches its original carrying capacity. The sensitivity analysis of control measures identified that reducing environmental transmission is the most efficient strategy to decrease the number of infected humans. In conclusion, to minimize infection in humans and rodents, it is necessary to implement strategies that reduce environmental transmission, limit rodent population growth, and increase mortality of both rodents and leptospires.
 
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Publishing Date
2024-04-04
 
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