A systematic review of mathematical models of mosquito-borne pathogen transmission: 1970–2010

Abstract

Los modelos matemáticos de transmisión de patógenos transmitidos por mosquitos surgieron a principios del siglo XX para comprender mejor cómo combatir la malaria con mayor eficacia. Las bases de la teoría de Ross-Macdonald se establecieron en 1970. Desde entonces, ha habido un creciente interés en reducir la carga que representan los patógenos transmitidos por mosquitos para la salud pública y un uso cada vez mayor de modelos para guiar su control. Para evaluar cómo ha evolucionado la teoría para afrontar los desafíos cambiantes de la salud pública, recopilamos una bibliografía de 325 publicaciones desde 1970 hasta 2010 que incluían al menos un modelo matemático de transmisión de patógenos transmitidos por mosquitos. Posteriormente, utilizamos un cuestionario de 79 preguntas para clasificar cada uno de los 388 modelos asociados según sus supuestos biológicos. Como medida compuesta para interpretar los resultados multidimensionales de nuestro estudio, asignamos un valor numérico a cada modelo que medía su similitud con 15 supuestos fundamentales del modelo de Ross-Macdonald. Si bien el análisis evidenció un creciente reconocimiento de las complejidades geográficas, ecológicas y epidemiológicas en la modelización de la transmisión, la mayoría de los modelos de los últimos 40 años se asemejan mucho al modelo de Ross-Macdonald. La teoría moderna se beneficiaría de una ampliación que incluyera conceptos como la heterogeneidad de las picaduras de mosquitos, la escasa interacción entre mosquitos y hospedadores, la heterogeneidad espacial y la variación temporal en el proceso de transmisión.

Mathematical models of mosquito-borne pathogen transmission originated in the early twentieth century to provide insights into how to most effectively combat malaria. The foundations of the Ross –Macdonald theory were established by 1970. Since then, there has been a growing interest in reducing the public health burden of mosquito-borne pathogens and an expanding use of models to guide their control. To assess how theory has changed to confront evolving public health challenges, we compiled a bibliography of 325 publications from 1970 through 2010 that included at least one mathematical model of mosquito-borne pathogen transmission and then used a 79-part questionnaire to classify each of 388 associated models according to its biological assumptions. As a composite measure to interpret the multidimensional results of our survey, we assigned a numerical value to each model that measured its similarity to 15 core assumptions of the Ross –Macdonald model. Although the analysis illustrated a growing acknowledgement of geographical, ecological and epidemiological complexities in modelling transmission, most models during the past 40 years closely resemble the Ross –Macdonald model. Modern theory would benefit from an expansion around the concepts of heterogeneous mosquito biting, poorly mixed mosquito-host encounters, spatial heterogeneity and temporal variation in the transmission process.