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Egranulosim

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

[screen shot]

Download Egranulosim
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 EGRANULOSIM?

Es un modelo gráfico que trata de explicar como se desarrollan las infecciones por el cestodo Echinococcus granulosus en poblaciones de animales y humanas y como evoluciona la infección cuando se emprenden campañas de control.

COMO FUNCIONA.
Ciclo biológico: En la naturaleza, el ciclo del cestodo Echinococcus granulosus implica como hospedadores definitivos a los perros. La tenia adulta (hermafrodita) se encuentra en el intestino y de ella se desprenden huevos que salen con las heces. Los herbívoros como las ovejas (y también los humanos) se infestan al ingerir huevos. De los huevos, emerge una larva, que por vía sanguínea llega a establecerse en vísceras como hígado o pulmón. Allí se desarrolla como una forma quística llena de líquido (quiste hidatídico) que puede llegar a alcanzar un tamaño máximo de unos 25 cm. Esta vesícula contiene los metacestodos que si son ingeridos por los perros, darán lugar a gusanos adultos intestinales. La transmisión entre oveja y perros pastores es frecuente, ya que los perros tienen facilidad de acceso a cadáveres de ovejas en el campo. A veces los seres humanos que tienen un contacto íntimo con perros pueden resultar infestados, aunque no van a transmitir la enfermedad a los cánidos, ya que estos últimos normalmente no ingieren vísceras humanas.
En el modelo de simulación EGRANULOSIM tenemos 5 elementos: población de humanos, perros, ovejas y cestodos (que representamos únicamente con la fase de huevo). Opcionalmente para el control podemos tener:
a) "Offal_disposal", los "mataderos" hacen que las ovejas no sean infestantes.
b) "Number of veterinarians", los veterinarios hacen que los perros en sus proximidades sanen (vuelven al color verde), al mismo tiempo que se eliminan los huevos de Echinococcus.
c)"Sanitary instructors", los educadores sanitarios hacen que los perros, ovejas y humanos en sus proximidades no sean infestantes.
d) "Number of doctors" los doctores curan a los humanos infestados.

Las poblaciones se reproducen hasta llegar entre 50-75 individuos, segun el caso.
En el inicio, existen 2 huevos de Echinococcus y entre 2 y 5 hospedadores animales infectados (color rojo o rosa). Los hospedadores no infestados tienen color verde o blanco, para facilitar la distinción entre ellos.

El modelo tiene las siguientes premisas:
1) Cuando un huevo se acerca a una oveja (o a un humano), se produce una infestación. Biológicamente correspondería a la ingestión de huevos de Echinococcus. Esta circunstancia ocurre con mayor probabilidad en las ovejas, que se supone tienen facilidad de contacto con los perros pastores y sus heces.
2) Cuando una oveja infestada se acerca a un perro, se produce la infección canina. Biológicamente correspondería a la ingestión de vísceras de oveja por parte del cánido. A partir de ese momento el perro emite huevos de Echinococcus capaces de infestar a humanos o ovejas.
3) Los huevos de Echinococcus se "reproducen" hasta un máximo de 50.
4) Los humanos no pueden infestar a los perros.
5) En este modelo no se tiene en cuenta la posible inmunidad de humanos, ovejas o perros, a menos que se seleccione el boton de comando correspondiente. Si se activa, los perros y ovejas que han sufrido la infestación se vuelven azules y ya no vuelven a ser infestados.

CONTROLES

En la subcarpeta "Interface" tenemos una pantalla de simulación ("el mundo virtual"), un botón de reseteo; un botón de encendido, un botón para hacer que las poblaciones hospedadoras tengan una "inmunidad esterilizante" inmediata, tres contadores de niveles de infestación en los diversos hospedadores, cuatro mandos deslizantes para iniciar actividades de control y un gráfico que muestra la evolución de la infección en los tres tipos de hospedadores del modelo.
Para activar el modelo, siga los siguientes pasos:
1) Seleccione el numero de veterinarios, doctores, mataderos o educadores que quiere que aparezcan en la simulación. Use el mando deslizante correspondiente (nivel entre 0 y 5).
2) presione set up, aparecerán los hospedadores/parásito y también los agentes de control, si fueron seleccionados
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) opcionalmente, una vez iniciado la simulación, puede presionar el botón de "inmunidad esterilizante" para ver el efecto sobre los niveles de parasitación.Puede revertir la acción volviendo a pulsar el mismo botón.
5) Para detener la simulación pulse de nuevo "go".

VARIACIONES

Observe que sin utilizar ningún sistema de control, el "mundo" se satura rápidamente de parásitos, aunque los niveles en humanos son bastante más bajos que en animales. Si utiliza la opción de "inmunidad esterilizante, verá que la situación cambia bastante. Dados los altos niveles de parasitación observados en ocasiones en la naturaleza (si no hay actividades de control), se concluye que normalmente la inmunidad no mata rápidamente a los quistes en los herbívoros ni tampoco a las tenias adultas en los perros.
Si activa una a una las opciones de control, la evolución de los niveles de parasitación es bastante similar (quizás un poco mas lenta), pero no se consigue un control satisfactorio. Observe lo que ocurre cuando utiliza las tres posibilidades de control simultáneamente (esto es lo que se llama control integrado).

MODELOS RELACIONADOS

ANISAKISIM, BABESIM, BRUGIASIM, CRYPTOSPORISIM, 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 28871 Alcalá de Henares (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

EGRANULOSIM - WHAT IS IT?
This model is a simple illustration of the life-cycle of the parasitic cestode Echinococcus granulosus, and how several strategies may help to control the disease (hydatidosis in humans). It has been devised as a basic visual model, giving an overview of the scenario where pathogen and hosts interact.

HOW IT WORKS

Echinococcus granulosus Life-Cycle:
The adult Echinococcus granulosus lives in the small bowel of the definitive hosts (dogs in the model). The adult is a small hermaphrodite worm which releases proglottids (in turn they contain eggs). Eggs are passed in the feces. After ingestion by a suitable intermediate host (a ruminant, sheep in the model), the egg hatches in the small bowel and releases an oncosphere, which penetrates the intestinal wall and migrates through the circulatory system into various organs, especially entrils (like liver and lungs). There the oncosphere develops into a cyst that produces protoscolices. The definitive host becomes infected by ingesting the cyst-containing organs of the infected intermediate host. After ingestion, the protoscolices evaginate, attach to the intestinal mucosa, and develop into adult stages.
Humans are not useful hosts for completing the life cycle of the worm. Since canids do not feed on human entrils, transmission mediated by humans seldom occurs. However, some persons may become infected by ingesting eggs, with resulting release of oncospheres in the intestine and the development of hydatid cysts in various organs.

In the EGRANULOSIM model, there are 4 essential components: humans, dogs, sheep and Echinococcus eggs.
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) All organisms move, reproduce and die.
2) Eggs only reproduce if there are infected dogs. If there are no infected hosts, eggs die.
3) Infection happens by proximity. Healthy individuals show colour green or white. Infected hosts are red or pink. If infected sheep get close to healthy dogs, the latter become infected, and viceversa. However, humans do not infect dogs (but dogs do infect humans).
4) The basic simulation does not take into account the possiblity of host' immune response against Echinococcus. However, this feature may be altered in the model at will (see below).

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), a "sterilizing immunity" button (that makes mammalian hosts immune to infection), 3 monitors (showing percent of infected hosts), and one plot showing the number of infected hosts. Optionally, some control measures can be implemented by using four sliders:
- "Offal disposal": "clean slaughterhouses" appear in the world. They turn infected sheep inocuous.
- "Number of veterinarians": veterinarians appear in the virtual world. They turn infected sheep inocuous and cure infected dogs by anthelmintic treatment.
- "Sanitary instructors": instructors inform the human population on effective preventive measures/habits. The number of mammalian hosts infected decreases.
- "Number of doctors": medicine doctors heal infected humans, without affecting animal hosts.

To run the simulation:
1) Select in the sliders the desired control agents to be deployed (0 - 5).
2) Press "set up": humans, dogs, sheep and E. granulosus eggs 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) You can check what happens if there is sterilizing immunity acting against E. granulosus by pressing the "sterilizing immunity" button. The immunity can be eliminated if you press again that button.
4) To stop, press again the "go" button.

THINGS TO TRY

If no control measures are undertaken, E. granulosus appears with relatively low frequency in the human population. The situation is quite different in dogs and ovines. Try to see what happens if the sterilizing immunity option is on. Check the results of the simulation when some control measures are introduced, either one by one or combined (the "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 Microbiology and Parasitology Dpt. (Parasitology Laboratory, Faculty of Phatrmacy - University of Alcalá, 28871 Alcalá de Henares - Madrid - SPAIN).
Some parts of the code are borrowed from Flanagan's "Malaria" and Wilensky's "Virus”, two NETLOGO models.

Reference 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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