Modelação da dinâmica de infecção por PCV2 num ciclo fechado

Modelação: uma aproximação complementar aos estudos experimentais e de campo

A modelação utiliza-se com cada vez mais frequência para representar e analisar sistemas biológicos complexos e as suas interacções. Segundo George E.P. Box “basicamente todos os modelos são incorrectos, ainda que alguns sejam úteis” o que reflecte o principal objectivo dos estudos de modelação: representar sistemas complexos mediante uma simplificação que permita a sua análise, captando comportamentos que sejam do nosso interesse e que incorpore os processos principais. A modelação é, deste modo, uma importante aproximação complementar aos estudios observacionais e experimentais, a partir da qual podem colocar-se novas perguntas e hipóteses.

Os estudos epidemiológicos de factores de risco do sindrome de emagrecimento do pós-desmame (PMWS) evidenciaram, claramente, que a dinâmica da infecção por PCV2 em porcos em crescimento é um acontecimento chave: quanto mais precoce é a infecção, mais elevado é o risco. Identificaram-se algumas práticas de maneio durante as primeiras etapas de vida do leitão como factores de risco para PMWS, que podem favorecer a transmissão de agentes patogénicos entre porcos. Dada a possível transmissão vertical de PCV2 e a importância da imunidade passiva, suspeitou-se que as adopções poderiam potenciar a transmissão do PCV2 de ninhadas infectadas para susceptíveis. Contudo, a relação entre os factores de risco identificados para PMWS e as mudanças no curso da infecção de PCV2 todavia não é completamente clara. Ao reproduzir o sistema complexo de dinâmica de populações sujeito a um processo infeccioso, os estudos de modelação podem proporcionar informação útil sobre as referidas interacções.

Figura 1. Representação do modelo de dinâmica populacional em porcos

Desenvolvimento do modelo

O modelo de dinâmica populacional construiu-se considerando cada animal de forma individual (figura 1). Com efeito, o nível de representação permite considerar a forte relação entre o estado de infecção por PCV2 das porcas gestantes e o da sua progénie com o movimento posterior de cada animal. Além do mais, optou-se por um modelo estocástico para ter em conta a variabilidade biológica de vários parâmetros individuais (número de leitões nascidos por ninhada, probabilidade de aborto ou de mortalidade...). Por outro lado, o modelo epidemiológico desenhou-se segundo os últimos conhecimentos quanto à dinâmica de infecção do PCV2 no hospedeiro (figura 2). O núcleo principal era um modelo SEIR (Susceptível – Exposto – Infeccioso – Recuperado). Contudo, o modelo também tinha que ter em conta estados específicos de infecção para representar a transmissão vertical e pseudo-vertical bem como o impacto dos anticorpos maternais. Para representar o curso da infecção por PCV2 de um modo realista, levaram-se a cabo ensaios para caracterizar o processo de transmissão. Estes ensaios (foto 1), baseados em contactos entre animais infectados e susceptíveis, com uma monitorização sequencial dos leitões infectados e sentinelas, permitiram estimar o parâmetro de transmissão entre animais individuais segundo diferentes tipos de contactos. Por outro lado, observou-se que a transmissão variava com o tempo com um pico próximo aos 15 dias pós-infecção declinando até ao dia 49 pós-infecção. Utilizando um protocolo similar também evidenciámos uma redução significativa da taxa de transmissão numa população vacinada. O modelo final obteve-se combinando o modelo populacional e o modelo epidemiológico.

Figura 2. Modelo epidemiológico para a infecção por PCV-2. Variáveis de estado: S: Susceptível; Sm: Leitões susceptíveis ao nascimento com imunidade passiva; E: latência para porcos infectados sem imunidade passiva; P: leitões infectados por contacto com um indivíduo infeccioso enquanto tem imunidade passiva; I: porcos infecciosos; En: leitões infectados pseudo-verticalmente por sémen infectado (latência); In: leitões infecciosos (infectados pseudo-verticalmente) sem imunidade passiva; Im: leitões infecciosos (infectados pseudo-verticalmente) com imunidade passiva; R: porcos recuperados, esta classificação representa os porcos que já não são infecciosos.

Foto 1. Ensaio de transmissão para estimar os parâmetros de transmissão do modelo de PCV2.

Lições aprendidas a partir do modelo

A idade de infecção, o principal factor de risco para a manifestação do PMWS, foi a variável estudada em função de doze combinações de estratégias de maneio baseadas nas adopções e no alojamento de leitões durante a recria. Observou-se que a reduzir a mistura de leitões na lactação e nas baterias atrasava o processo infeccioso, reduzindo o número de infecções precoces. O agrupar dos leitões por ninhada em pequenas unidades após o desmame também diminui significativamente a probabilidade de uma infecção precoce. Estes resultados mostraram a possível interacção entre os factores de risco identificados.

Registaram-se as seroprevalências específicas para cada idade nas duas estratágias de maneio mais extremas, ou seja, a mais liberal (mistura aleatória de leitões tanto na maternidade como nas baterias com grandes parques nas baterias) e a mais restritiva (sem adopções e com os leitões agrupados por ninhadas em pequenos parques nas baterias). Estes resultados foram comparados com os dados de seroprevalência reais obtidos de um estudo de campo (figura 3). As seroprevalências médias previstas pelas simulações com a estratégia liberal eram muito parecidas com as encontradas nas explorações com casos clínicos de PMWS, enquanto que o padrão de seroprevalência com a estratégia restritiva era semelhante ao observado nas explorações infectadas subclinicamente (figura 3).

Figura 3. Comparação de resultados (seroprevalência de PCV2) do modelo de simulação com os dados de campo.

Ao avaliar as estratégias de vacinação, os resultados da simulação indicaram que as vacinas para leitões reduziam enormemente o número de infecções. Isto implica um potente efeito protector da vacinação que origina uma descida dramática do número de infecções por PCV2 nas baterias e na engorda. Portanto, ao proporcionar uma considerável redução de infecções precoces por PCV2, estes resultados podem explicar a grande eficácia documentada das vacinas contra o PCV2 ao controlar a causa principal da doença de um modo tão eficaz.

Mediante este exemplo de PCV2, a modelação apresenta-se como uma potente ferramenta para entender uma doença complexa devido a uma dinâmica de infecção específica do agente patogénico envolvido. Quando se constroem adequadamente, com uma estimativa cuidadosa dos parâmetros, os estudos de modelação são extremamente úteis parar entender os mecanismos biológicos, avaliar cenários e sugerir novas investigações.