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Leishmanisim

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

[screen shot]

Download Leishmanisim
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)

SPANISH VERSION - QUE ES LEISHMANISIM?
Es un modelo gráfico que trata de explicar como se desarrollan las infecciones por el protozoo flagelado Leishmania infantum en Europa meridional en poblaciones humanas, caninas y del vector (mosca flebótomo) y como evoluciona la infección cuando se emprenden campañas de control.

COMO FUNCIONA.
Ciclo biológico: En la zona mediterránea, el ciclo de Leishmania infantum implica en primer lugar al perro doméstico donde ocurre la reproducción asexual del parásito, en células del sistema reticuloendotelial. Los perros suelen tener problemas para superar la enfermedad. Si los vectores (moscas del género Phlebotomus) pican a perros enfermos, los artrópodos adquieren la infección. En las moscas, los protozoos acuden a las glándulas salivares donde se multiplican de forma asexual, quedando en disposición de originar una nueva infección al realizar una picadura a hospedadores mamíferos.
Normalmante el ciclo de transmisión ocurre entre cánidos y flebótomos, pero ocasionalmente, los flebótomos pueden picar a humanos. Si la inmunidad de las personas es débil o incompleta (como sucede en niños), pueden aparecer casos humanos. Dado que sólo un segmento de la población humana es afectada, el número de personas enfermas es mucho menor que el de cánidos y moscas parasitadas.

En el modelo de simulación LEISHMANISIM tenemos 3 elementos fijos: población de humanos, población de perros y población de mosca flebótomo. Opcionalmente: doctores, veterinarios, insecticidas "pour on", malla-mosquitero, educadores sanitarios y "agentes" dedicados a la captura/tratamiento de perros callejeros.
Las poblaciones se reproducen hasta llegar a un máximo de 150 individuos. En el inicio, existen 10 perros y 5 flebótomos infestadas.
El modelo tiene las siguientes premisas:
1) En el mundo hay perros, humanos y flebótomos que se mueven, reproducen y mueren.
2) Las infecciones se producen por proximidad. Los hospedores sanos son de color verde o gris. Los perros infectados son rojos, los flebótomos infectados magenta y los humanos infectados naranja. Si un flebótomo infectado se acerca a determinada distancia de un humano o perro este se infecta y si un flebótomo sano se acerca a un humano/cánido infestado, el artrópodo tambien se infecta.
3) En este modelo no se tiene en cuenta la posible inmunidad de los perros frente a Leishmania, pero si en humanos, que solo se infectan durante la niñez (cuando están en el primer tercio de su vida).

CONTROLES

En la subcarpeta "Interface" tenemos una pantalla de simulación ("el mundo virtual"), un botón de reseteo, un botón de encendido, 3 contadores (% de perros, flebótomos y humanos infestados) y un gráfico (de evolución de la infección en los 3 hospedadores mencionados) y finalmente 6 mandos deslizantes que inician las actividades de control:
- "Veterinarians for dog treatment", aparecen veterinarios que curan (tratan) a los perros.
- "Doctors for human_treatment" los doctores curan a las personas infectadas que se les acercan
- "Stray dog seekers" aparecen agentes "captura-canes" que llevan a curar a los perros
- "Insecticides on dogs" equivalente a tratar con un producto "pour on" a los perros, sirve de repelente/insecticida (resultado = se eliminan de flebótomos). A fin de hacer mas ilustrativo el dibujo, la pipeta para el "pour on" se ha representado como un bote de spray insecticida.
- "Sanitary_instructors": en el modelo, la acción de estos agentes informadores reduce los niveles de moscas infectadas. En realidad se reducirían los lugares de cria de los vectores, ya que la gente tendería a eliminar hojarasca y otros restos vegetales de los jardines.
- "House_screens" equivalente a poner malla mosquitera en puertas y ventanas. Aparecen mallas que se mueven por el mundo asociadas con una persona al azar. En el modelo, este sistema hace que los mosquitos que se acercan a una malla retrocedan (pero no los elimina).

Para activar el modelo, siga los siguientes pasos:
1) Seleccione un valor > 0 en alguno de los mandos deslizantes para actividades de control si desea usarlas desde el inicio.
2) presione set up, aparecerán los intervinientes en el ciclo + doctores, veterinarios, operarios, laceros, educadores, mallas-mosquitero o botes de insecticida, si seleccionó alguno de los interruptores de 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". 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).
5) Para detener la simulación pulse de nuevo "go"

VARIACIONES

Observe que sin utilizar ningun sistema de control, el "mundo" se satura rápidamente de parásitos, aunque los niveles en humanos son bastante mas bajos que en animales. Si activa una a una las opciones de control, la evolución de la parasitación es más lenta, pero no se consigue un control satisfactorio. Puede intentar utilizar todas posibilidades de control simultáneamente (esto es lo que se llama control integrado).

MODELOS RELACIONADOS

ANISAKISIM, BABESIM, BRUGIASIM, CRYPTOSPORISIM, EGRANULOSIM, 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 mas 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

LEISHMANISIM - WHAT IS IT?
This model is a simple illustration of the life-cycle of the flagellate protozoa "Leishmania infantum" in Southern Europe, and how several strategies may help to control the disease (called "leishmanisosis"). It has been devised as a basic visual model, giving an overview of the scenario where pathogen and mammals interact.

HOW IT WORKS

Leishmania infantum Life-Cycle:
In the Mediterranean basin, Leishmania protozoa infect both dogs and humans. The parasite lives in certain cell types from blood and internal organs (such as macrophages). Parasites reproduce by binary fission. Usually dogs have serious difficulties to survive the infection, but most humans are not affected. Sometimes humans are infected by L. infantum (most human cases are children or immunocompromised patients). In addition to mammals, there is an arthropod vector which transmits the parasite from infected to healthy animals/men: the sandflies (Phlebotomus sp). Sandflies recover protozoa from infected dogs or humans. Once inside the vector, protozoa migrate from the gut to the salivary glands. There they are able to reproduce until they are inoculated with saliva into the bloodstream of the next vertebrate host.

In the LEISHMANISIM model, there are 3 essential components: humans, dogs and sandflies. Optionally, we can set up in the "virtual world" some agents that help in reducing leishmaniosis levels, such as: medicine doctors, veterinarians, sanitary educators, dog control agents, "pour on" insecticides and finally screens for windows and outside doors.

Host populations reproduce up to 150 individuals. Initially, a certain number of hosts are infected (10 dogs and 5 sandflies)

The model is based on these guidelines:
1) The virtual world is inhabited by humans, dogs and sandflies, who move, reproduce and die.
2) Infection happens by neighbourhood. Healthy individuals show colour greeen or grey. Infected dogs are red, infected phlebotomus flies are magenta and infected humans are orange. If an infected sandfly gets close to a human/dog, the latter becomes infected and vice versa.
3) This model does not take into account immunity against Leishmania in dogs. In humans, infection only happens in childhood (in the first third of life in the model).

HOW TO USE IT

In the "Interface" folder we found "a virtual world screen", a "set up" button (it clears the screen and creates and a simulation with the specified parameters), a "go" button (that runs/stops the simulation), 3 monitors (indicating percent of infected humans, dogs or Phlebobotomus), and a plot showing the infected individuals levels for mammals and flies. Optionally, some control measures can be implemented by activating some sliders:
- "Veterinarians for dog_treatment": 10 veterinarians wander through the world providing treatment to infected dogs. Dogs are healed.
- "Doctors for human_treatment": 10 medicine doctors wander through the world providing treatment to infected humans. Humans are healed.
- "Stray dogs_seekers": 5 dog control agents bring dogs to "dog shelters" and where they are treated and heal.
- "Insecticides on dogs": "pour on" insecticide/repelent treatment is provided to dogs. (the model shows a insecticide spray instead of a pour on pippete). Sandflies coming near a "insecticide spray" are killed.
- "Sanitary_instructors": the presence of educators decreases levels of sandlfies. People learn that decaying vegetal debris in the field are breeding places for sandflies. Therefore accumulation of that material is avoided in gardens and fields. As a consequence, Phlebotomine populations decrease.
- Slider "House_screens": screens (in the real world placed on windows and outside doors) will help to prevent sandfly bites. In the model once selected (with the slider) a number of screens > 0, all screens shall follow persons (the latter selected by the computer at random). Screens shall "repel" (without killing) all sandflies that come close to them.

To run the simulation:
1) Select in the sliders the desired control agents to be deployed, if desired.
2) Press "set up": humans, dogs and sandflies 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, leishmaniosis reaches an endemic status in both canine and sandfly populations. Human cases are sporadic with much lower prevalence. You may start to introduce control measures one by one and then compare this with the result of a simultaneous application of all of them. This is called in Epidemiology 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 Microbiology and Parasitology Dpt. (Parasitology Laboratory, Faculty of Pharmacy - 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.

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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