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Brugiasim

by Angel Criado (Submitted: 12/03/2010)

[screen shot]

Download Brugiasim
If clicking does not initiate a download, try right clicking or control clicking and choosing "Save" or "Download".

(You can also run this model in your browser, but we don't recommend it; details here.)

ENGLISH VERSION AT THE BOTTOM

¿QUE ES BRUGIASIM?
Es un modelo gráfico que trata de explicar como se desarrollan las infecciones por el nematodo Brugia malayi en poblaciones de humanos, reservorio animal (gato en el modelo) y de su vector (Mansonia sp) en el Sudeste asiático. También se observa la evolución de los niveles de infección cuando se emprenden campañas de control.

COMO FUNCIONA.
Ciclo biológico: En la naturaleza, el ciclo de Brugia malayi afecta a humanos, gatos y perros (entre otros mamíferos) y a mosquitos de los géneros Mansonia y Aedes.
Durante la picadura, los mosquitos infectados dejan larvas en la piel de humanos o animales. Poco tiempo después las larvas pasan activamente hacia la herida y a la sangre. Viajan a vasos linfáticos donde se transforman en adultos macho y hembra. Las hembras fecundadas comienzan a poner larvas vivas (microfilarias). Las microfilarias en sangre pueden ser ingeridas por mosquitos cuando se alimentan. En el interior del díptero, las microfilarias se desarrollan hasta la fase de larvas infestantes. Éstas se sitúan en la probóscide del artrópodo, listas para bajar a la piel del hospedador vertebrado en el momento de la picadura.
En muchos casos las personas infestadas no desarrollan síntomas. Sin embargo, en zonas endémicas donde hay múltiples re-infestaciones, algunas personas no tratadas pueden desarrollar deformidades severas en las extremidades inferiores. Esta enfermedad deformante se ha denominado tradicionalmente "elefantiasis"

En el modelo de simulación BRUGIASIM tenemos 3 elementos FIJOS: población de humanos, población de gatos (reservorio animal) y población de mosquitos (Mansonia sp). Existe una zona de poblado (parte alta de la pantalla), una zona de transición (un arrozal en la zona media-baja de la pantalla) y una zona de bosque tropical (parte baja de la pantalla). Opcionalmente hay 3 elementos de control: doctores, mosquiteros impregnados con insecticidas e insecticidas para utilizar en casas o alrededores (incluyendo superficies de agua pero no en la zona boscosa).
Las poblaciones se reproducen hasta llegar a 100 individuos. En el inicio, 15 gatos y 15 mosquitos infectados.
El modelo tiene las siguientes premisas:
1) En el mundo hay humanos, gatos y mosquitos que se mueven, reproducen y mueren.
2) Los humanos y gatos se mueven principalmente por la zona habitada y arrozales.
3) los mosquitos se desplazan por todo el mundo virtual.
4) Las infestaciones se producen por proximidad. Los humanos sanos son de color verde, y los infestados de color naranja. Hay también humanos enfermos con elefantiasis, con mayor tamaño para su fácil distinción. Los gatos sanos son grises y los enfermos rosa. Los mosquitos sanos son grises y los infectados rojos. Si un humano/gato infestado se acerca a un mosquito sano el mosquito se infesta y viceversa.
5) En este modelo no se tiene en cuenta la posible inmunidad de los humanos frente a Brugia. La longevidad de los adultos de B. malayi y la existencia de mecanismos de evasión de la respuesta inumne, justificarían esta característica del modelo.

CONTROLES

En la subcarpeta "Interface" tenemos una pantalla de simulación ("el mundo virtual"), un botón de reseteo, un botón de encendido, 4 contadores (porcentajes de humanos, macacos y Anopheles infectados; y uno de personas con elefantiasis), un gráfico (de evolución de la infección en los 3 hospedadores mencionados y del numero de elefantiásicos) y finalmente 3 mandos deslizantes que pueden iniciar las actividades de control, siendo posible variar la intensidad con la que se ejecuta la acción (entre 0-10 elementos). Las actividades afectan principalmente las zonas de arrozal y poblado:
- "Number of doctors" los doctores curan a las personas infectadas que se les acercan.
- "Insecticide_sprayings" equivalente a tratar con un producto insecticida las viviendas y si es posible el agua de zonas encharcadas próximas.
- "bednets in houses" aparecen mosquiteros en el interior de las casas. Los mosquiteros eliminan los mosquitos que se les acercan, pues el modelo supone que están impregnados con insecticida.

Para activar el modelo, siga los siguientes pasos:
1) Seleccione un nivel (> 0) en alguna de las actividades de control si desea usarlas desde el inicio.
2) presione set up, aparecerán los intervinientes en el ciclo + doctores, botes de insecticida o mosquiteros impregnados de insecticida, si seleccionó > 0 en alguno de los mandos deslizantes para control de enfermedades
3) presione "go". Si quiere ver la evolución de los gráficos cartesianos de simulación de una manera mas rápida, deseleccione la opción "view updates" (situada encima de la pantalla del mundo virtual).
4) Para detener la simulación pulse de nuevo "go"

VARIACIONES

Observe que sin utilizar ningún método de control, los seres humanos presentan frecuentes casos de enfermedad, aunque con baja endemicidad. Compare esto con los niveles de infección en mosquitos y gatos. Observe3 si hay correspondencia entre el numero de humanos enfermos y de elefantiásicos. Pruebe las distintas opciones de control por separado o simultáneamente (= control integrado)

MODELOS RELACIONADOS

ANISAKISIM, BABESIM, CRYPTOSPORISIM, EGRANULOSIM, LEISHMANISIM, PLASMOKNOWLESIM, PLASMOVIVASIM, SCHISTOJAPONISIM, TAENIASAGISIM, TOXOCARASIM, TOXOPLASIM, TRICHINELLASIM, TRYPANOCRUSIM, TRYPANORHODESIM, MALARIA, VIRUS.

AGRADECIMIENTOS Y REFERENCIAS

Modelo parasitológico creado por el Dr Angel Criado para docencia en diversos cursos de Parasitología. Dpto de Microbiología y Parasitología, laboratorio de Parasitología, Facultad de Farmacia. Universidad de Alcalá, Alcalá de Henares 28871, (Madrid), ESPAÑA.
El código informático del modelo se basa parcialmente en los programas "Malaria" (Erin Flanagan) y "Virus” (Dr. Uri Wilensky), en NETLOGO.

Para aprender más sobre parásitos y su control:

1) Manual de Parasitología.(2007). J. Gállego-Berenguer - Edit. Univ de Barcelona

2) (en inglés) Control of Human Parasitic Diseases - Academic Press,(2006)
by David H Molyneux (Editor)
ISBN: 0120317613

ENGLISH VERSION

BRUGIASIM - WHAT IS IT?
This model is a simple illustration of the life-cycle of a filarial parasitic nematode (called Brugia malayi), and how several strategies may help to control the disease. It has been devised as a basic visual model, giving an overview of the scenario where pathogen and hosts interact.

HOW IT WORKS

Brugia malayi Life-Cycle:

In nature, Brugia malayi lives in humans, some animal reservoirs (like cats and dogs) and Mansonia/Aedes spp mosquitoes.
Infective larvae are transmitted by infected Mansonia / Aedes mosquitoes during a blood meal. The larvae are not inoculated but penetrate through the bite site. Then they migrate to the lymphatyc system, where they develop into adults (male and female). Fertilized females start to produce small live larvae called microfilariae. These microfilariae may infect again mosquitoes. Once inside the arthropod, the microfilariae quickly develop into infective larvae. During the following arthropod's blood meal, a new infection occurs in vertebrate hosts.
Most times, infected people do not develop any symptoms of disease. However, in edemic areas (where multiple reinfections can occur), some persons may develop severe deformities in lower extremities (elephantiasis).

In the BRUGIASIM model, there are 3 essential components: humans, cats and mosquitoes. There is a human settlement in the upper part of the virtual world, a rice field in the centre and a tropical forest in the lower part. Optionally, we can set up in the "virtual world" some agents that help in reducing malaria levels, such as: medicine doctors, insecticides, and bednets. However, these elements are located (and moving, like doctors or insecticides) only in the upper and central parts of the virtual world.
Host populations in the simulation reproduce up to 100 individuals. Initially, a certain number of hosts are infected, so as to ensure the propagation of the disease.
This model is based on these guidelines:
1) Humans, cats and mosquitoes move, reproduce and die.
2) Mosquitoes roam throughout the world
3) Humans and cats move mostly in the central an upper parts of the virtual world
4) Infections happens by proximity. Healthy individuals show color green, white or grey. Infected hosts are red, orange or pink. If infected humans/cats get close to mosquitoes, the latter become infected, and viceversa.
5) The simulation does not take into account the possiblity of host' immune response against Brugia. This feature of the model is based in two facts: 1) the longevity of Brugia adults 2) the occurrence of mechanisms to evade immune response in this nematode.

HOW TO USE IT

In the "Interface" folder we found "a virtual world screen", a "set up" button (it clears the screen and creates the simulation screen with all the participant organisms), a "go" button (that runs/stops the simulation), 4 monitors (showing percent of infected hosts and elephantiasic persons), and one plot showing the number of infected hosts. Optionally, some control measures can be implemented by using three sliders:
- "Human_treatment": medicine doctors wander through the residential area providing treatment to infected humans.
- "Insecticide sprayings": insecticides are applied in houses and larvicides in water surfaces near the houses. Mosquitoes approaching insecticide sprays die.
- "Bednets in houses": bednets with insecticides are located inside the houses. Mosquitoes approaching bednets die.

To run the simulation:
1) Select in the sliders the desired control agents to be deployed (0 - 10).
2) Press "set up": humans, apes and mosquitoes will appear. Also selected control agents should appear if a number greater than 0 was selected in some slider(s).
3) Press "go" to run the simulation. To see faster the outcome of the run (only in plots and counters), unselect the "view updates" option.
4) To stop, press again " the go" button.

THINGS TO TRY

If no control measures are undertaken, Brugia malayi appears with very low frequency in the human population. The situation is quite different in mosquitoes and cats. Look at the possible correspondence between number of sick people and elephantiasic persons.
Try to see what happens when some control measures are introduced, either one by one or combined in an integrated control approach.

RELATED MODELS

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CREDITS AND REFERENCES

This model was created by Dr Angel Criado as part of different courses on parasitic diseases imparted at the University of Alcalá - Microbiology and Parasitology Dept. - Parasitology Laboratory - Faculty of Pharmacy, 28871 Alcalá de Henares, Madrid- SPAIN.
Some parts of the code are borrowed from Flanagan's "Malaria" and Wilensky's "Virus”, two NETLOGO models.

To learn more on parasite control:
Control of Human Parasitic Diseases (Academic Press)- (2006)
by David H Molyneux (Editor)
ISBN: 0120317613

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