Modelo metapoblacional de dispersión de Brucelosis Bovina en redes de movimiento de ganado vacuno

Abstract

Los modelos matemático-computacionales basados en redes constituyen un enfoque que permite modelar de una manera natural la dinámica espacial de los movimientos de individuos entre distintas subpoblaciones, mientras que los modelos epidemiológicos clásicos en ecuaciones diferenciales permiten simular la dinámica de la infección dentro de cada una de estas subpoblaciones. En este trabajo de tesis se plantea el desarrollo de un modelo combinando estos dos enfoques.Teniendo en cuenta los datos provistos por el Servicio Nacional de Sanidad y Calidad Agroalimentaria (SENASA), se construyó una red mensual para los movimientos de ganado vacuno de Argentina en la cual cada nodo corresponde a un departamento del paı́s, y los arcos a los movimientos de hacienda entre éstos.Para cada uno de los departamentos se desarrolló un modelo de la dinámica poblacional del rebaño basado en ecuaciones diferenciales ordinarias para poder simular los procesos demográficos del rodeo y las distintas prácticas de manejo.A partir del modelo de dinámica del rebaño, se desarrolló un modelo epidemiológico SIV (susceptible, infectado, vacunado) con la presencia de patógeno libre en el ambiente para simular la dinámica de la infección de Brucelosis Bovina (BB) en el interior de los nodos. Éste se encuentra estructurado en edades y dos sexos.Mediante el análisis de sensibilidad realizado se observó que los parámetros vinculados a la transmisión indirecta de la infección son los más sensibles. Los resultados de las simulaciones del modelo metapoblacional permiten concluir que la dinámica de los movimientos es una componente importante en la evolución de la prevalencia de la enfermedad al interior de los departamentos. Mayores controles en el movimiento de ganado podrı́an disminuir considerablemente su prevalencia, objetivo que no parece posible intensificando las medidas de control existentes.

The mathematical-computational models based on networks constitute an approach that allows modelling the spatial dynamics of the movements of individuals between different subpopulations in a natural way, while the classic epidemiological models in differential equations allow simulating the dynamics of the infection within each one of these subpopulations. The development of a model combining these two approaches is here proposed. Taking into account the data provided by the National Service for Agrifood Health and Quality (SENASA), a monthly network for cattle movements in Argentina was created in which each node corresponds to a department of the country, and the arcs to the livestock’s movements among these. For each of the departments, a herd population dynamics model using ordinary differential equations was developed to simulate the demographic processes of the herd and the different management practices. From the herd dynamics model, a SIV (susceptible, infected, vaccinated) epidemiological model was developed including free pathogens in the environment to simulate the dynamics of the Bovine Brucellosis (BB) infection within the nodes. It is a sex- and age-structured model. Through the sensitivity analysis carried out, it was observed that the parameters asociated to the indirect transmission of the infection are the most sensitive. The results of the simulations of the metapopulation model allow concluding that the movements dynamics is a significant component in the evolution of the prevalence of the disease within the departments. Greater controls on the movement of livestock could considerably reduce their prevalence, an objective that does not seem possible by intensifying the existing control measures.