Om dos-respons

Dos-responsmodeller ger en koppling mellan exponeringsdosen för en patogen och sannolikheten för infektion. Dessa modeller baseras på antagandet som kallas ”single hit theory”: att varje intagen mikroorganism har en viss sannolikhet att övervinna de skydd mot infektion som värdorganismen har, i detta fall människan, och nå en plats i kroppen där infektionen kan sätta igång. Den enklaste formen av single-hit-modellen är det exponentiella sambandet.

Exponentiell modell: När organismer är slumpmässigt fördelade (Poisson-fördelade) och sannolikheten för infektion till följd av ett smittämne är r, så blir infektionsrisken:

Pinf = 1−e^−rμ

I detta förhållande antas r vara konstant både mellan mikroorganismer och mellan människor.

Beta-Poisson-modell: Värdet på r kommer troligen att variera, både mellan enskilda

mikroorganismer och mellan olika värdorganismer. När r antas ha en Beta-fördelad sannolikhet, framträder ett komplicerat dos-responsförhållande som innehåller en hypergeometrisk funktion. Furumoto och Mickey (1967) gjorde vissa förenklande antaganden om detta förhållande och härledde ett enkelt dos-respons-förhållande som kallas Beta-Poisson:

Pinf ≈ 1−(1−μ/β )^−α

vilket gäller när β≥ 1 och α≤β.

Beta-Poisson-approximationen har tillämpats i stor utsträckning för att beskriva dos-responsförhållanden och är en mycket god approximation när parametervärdena (alfa och beta) ligger inom det angivna intervallet. Utanför detta intervall har det visat sig att denna modell är otillräcklig (Teunis och Havelaar 2000), och att den så kallade exakta modellen då istället bör användas. I Analytica® är det möjligt att approximera den exakta modellen i Monte Carlo-simulering genom att konstruera den exponentiella modellen, och tillåta r att variera enligt en Beta-fördelning med parametrarna alfa och beta.

Referenser:

Furumoto, W.A. and Mickey, R. (1967) A Mathematical Model for Infectivity-Dilution Curve of Tobacco Mosaic Virus - Experimental Tests. Virology 32(2), 224-&.

Teunis, P.F. and Havelaar, A.H. (2000) The Beta Poisson dose-response model is not a single-hit model. Risk Analysis 20(4), 513-520.

Campylobacter jejuni

Två studier har genomförts för att uppskatta parametervärden för dos-responssambandet för Campylobacter jejuni. I den första passades en Beta Poisson-modell till data från ett infektionsförsök på människor, där de doser som gavs var generellt höga (Medema et al. 1996). Senare har en annan studie publicerats som passar dos-responsförhållandet till både den första humanstudien och till två mindre utbrott relaterade till konsumtion av obehandlad mjölk (Teunis et al. 2005). Denna andra studie tar hänsyn till lägre doser än vad som tidigare antogs från parameterskattningen i den första studien. Denna andra modellen är därför mer konservativ och kan vara mer representativ för hela populationen (inklusive barn), jämfört med friska vuxna individer.

Båda modellerna kan väljas i verktyget, som högre infektivitet (Teunis et al. 2005) respektive som lägre infektivitet (Medema et al. 1996).

E. coli O157:H7

Teunis et al. (2004) analyserade verkliga utbrottsdata från skolbarn och lärare som åt lunchmat i Japan som var smittad med E. coli O157:H7.

Salmonella

Beta Poisson approximationen passades till humandata för exponering mot Salmonella meleagridis (Teunis et al. 1996), den mest smittsamma arten av salmonella i den citerade studien.

Norovirus

Messner et al. (2014) utnyttjade gamla (Teunis et al. 2008) och nya norovirus-data från utfordringsförsök på människor för att modellera sambandet mellan dos och respons. Kvaliteten på Beta-Poisson modellen undersöktes, och en enklare modell föreslogs (Fractional Poisson). Denna modell utgår från att människan antingen är helt mottaglig eller helt immun mot norovirus, och kräver endast en parameter. Fractional Poisson-modellen valdes i verktyget.

Adenovirus

Parametervärdet för den exponentiella modellen passades till humana exponeringsdata data som rapporterats av Crabtree et al. (1997)

Giardia

Resultat från en infektionsstudie på människor med Giardia lamblia som rapporterades för mer än 50 år sedan (Rendtorff 1954). Den exponentiella modellen passades av Teunis et al. (1996).

Cryptosporidium

Resultat från en infektionsstudie på människor med Cryptosporidium parvum publicerades av DuPont et al. (1995). Dessa data kunde passas väl till en exponentiell modell (Teunis et al. 1996). Senare genomfördes en undersökning på variationen i infektiviteten mellan olika isolat av Cryptosporidium (Teunis et al. 2002). I verktyget användes Maximum likelihood-passningarna av parametervärden när Beta Poisson modellen passades till det kombinerade dataunderlaget av isolat.

Referenser:

Medema, G.J., Teunis, P.F.M., Havelaar, A.H. and Haas, C.N. (1996) Assessment of the dose-response relationship of Campylobacter jejuni. International Journal of Food Microbiology 30, 101-111.

Teunis, P., Van den Brandhof, W., Nauta, M., Wagenaar, J., Van den Kerkhof, H. and Van Pelt, W. (2005) A reconsideration of the Campylobacter dose-response relation. Epidemiology and Infection 133(4), 583-592.

Teunis, P., Takumi, K. and Shinagawa, K. (2004) Dose Response for Infection by Escherichia coli O157:H7 from Outbreak Data. Risk Analysis 24(2), 401-407.

Teunis, P.F.M., van der Heijden, O.G., van der Giessen, J.W.B. and Havelaar, A.H. (1996) The dose-response relation in human volunteers for gastro-intestinal pathogens, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu RIVM.

Messner, M.J., Berger, P. and Nappier, S.P. (2014) Fractional Poisson—A Simple Dose‐Response Model for Human Norovirus. Risk Analysis 34(10), 1820-1829.

Teunis, P.F.M., Moe, C.L., Liu, P., E. Miller, S., Lindesmith, L., Baric, R.S., Le Pendu, J. and Calderon, R.L. (2008) Norwalk virus: How infectious is it? Journal of medical virology 80(8), 1468-1476.

Ward, R.L., Bernstein, D.I., Young, E.C., Sherwood, J.R., Knowlton, D.R. and Schiff, G.M. (1986) Human rotavirus studies in volunteers: determination of infectious dose and serological response to infection. Journal of Infectious Diseases 154(5), 871-880.

Teunis, P.F. and Havelaar, A.H. (2000) The Beta Poisson dose-response model is not a single-hit model. Risk Analysis 20(4), 513-520.

Crabtree, K.D., Gerba, C.P., Rose, J.B. and Haas, C.N. (1997) Waterborne adenovirus: a risk assessment. Water Science & Technology 35(11/12), 1.

Rendtorff, R.C. (1954) The experimental transmission of human intestinal protozoan parasites. II. Giardia lamblia cysts given in capsules. Am J Hyg 59(2), 209-220.

DuPont, H.L., Chappell, C.L., Sterling, C.R., Okhuysen, P.C., Rose, J.B. and Jakubowski, W. (1995) The infectivity of Cryptosporidium parvum in healthy volunteers. New England Journal of Medicine 332(13), 855-859.

Teunis, P.F.M., Chappell, C.L. and Okhuysen, P.C. (2002) Cryptosporidium dose response studies: Variation between isolates. Risk Analysis 22(1), 175-183.