生態学的感染症研究
時間軸と空間軸のなかにおける
感染症の再構築
山本太郎
熱帯医学研究所
国際保健学分野
感染症が広がるという生物現象への
社会学的関与
R0 =β×κ×D
基本再生産数を規定するもの
• 基本再生産数( R0 )は以下の式で与えられる:
定義:「基本再生産数」とは,ある1人の感染者が完全な感受性集団に入って
きたとき、その感染者から平均で何人が感染するかという数
•
R0 =β×κ×D
– Β=1回の接触あたりの感染確率
– Κ=一定時間あたりの接触頻度
– D=感染力を有する期間
論理的には以下の3つのシナリオが考えられる
R0 < 1: 流行は起こらない.(the disease will eventually disappear)
R0 = 1: 流行は消滅もしないが拡大もしない.
R0 > 1: 流行は拡大する.(the disease will spread and be epidemic)
The average number of individuals directly infected by each case is
(1+2+0+1+3+2+1+1+2+1+2)/10=1.5
性産業従事者におけるHIVの基本再生産数
• R0 =β×κ×D
– Β=1回の接触あたりの感染確率
– Κ=一定時間あたりの接触頻度
– D=感染力を有する期間
• 1回の接触あたりの感染確率(β) が,性感染症の併発がな
い場合(0.01ー 0.001),ある場合(1ー0.1)
• κ は,新たに獲得したパートナーの数となる
• Dは感染力を有する期間.
Coffee break
• もし,安全なセックス(コンドームを使ったセックス)が
実践できたら・・・,HIVの基本再生産数はどのように
変わるでしょうか?
• 答えは,1回の接触あたりの感染確率(β) が低下し、
HIVの基本再生産数は減少する
• 一般的に言えば,公衆衛生学的感染症対策(コンドー
ムの使用促進など)は,接触頻度の低下を目指すも
のが多く,医学的対策(抗ウイルス薬の使用など)は,
1回の接触あたりの感染確立を下げる,あるいは,感
染期間を短縮するといった対策であることが多い
では、問題です(Coffee break)
• 「基本再生産数」は,ワクチン接種のカバー
率を決定するためにも重要だ。
• 基本再生産数=4の感染症があったとしま
しょう。この感染症の流行を防ぐためには,ワ
クチンのカバー率は何%必要か?
答えは(A piece of cake)?
• If R0 is 4, in the unvaccinated natural stage, a primary case of
disease will thus infect 4 other individuals on average.
• However, if 25% of the population have already been immunized
against disease, then one out of four individuals who should have
been infected can escape infection, only three among four will be
infected.
• What about that the half population have been immunized? What
about 75% population? If 75% of the population have been already
immunized, then three out of four who should have been infected
can escape infection, and thus only one out of those four will be
infected. It leads the situation that reproductive rate is one on
average and thus infection will neither spread or disappear.
75%
A piece of cake 2
• ワクチン接種率を p とする。
• すると再生産数は以下の式で与えられる。
• R= R0×(1-p)
• 再生産数(R)が1以下であれば、流行は終息する。
• R= R0×(1-p)<1
• 1-p< 1/R0
• P>1- 1/R0
• この場合、 R0 = 4. 従って、 P>0.75
では、さらに問題です(Coffee break)
以下のような場合,どのようなことが期待されるでしょう
か?
•
•
•
インフルエンザ流行期にマスクを着用する
エイズ患者に抗ウイルス薬を投与する
はしか流行期に学級閉鎖を実施する
一般的に言えば,公衆衛生学的感染症対策(学級閉
鎖や隔離等)は,接触頻度の低下を目指すものが多く,
医学的対策は,1回の接触あたりの感染確立を下げる,
あるいは,感染期間を短縮するといった対策であること
が多い
基本再生産数にはこのような使い方も
今回の説明を敷衍してみると,基本再生産数が高
ければ,人生の早期で,その感染症に出会う確率も
高いことがわかる。
詳しい説明は省くが,以下のような式が成立すること
も知られている。
R0 =1 + L/A
L=集団の平均寿命,A=感染の平均年齢
続き(One more thing (con’t))
• はしかの平均感染年齢が5歳,平均寿命が60歳の
社会における基本再生産数は?
• 予防接種をすると、平均感染年齢はどうなるか?
• 風疹で,上記のような状況を考えた場合,どのよう
な心配が起こるか?
感染症から考古学、歴史学へ
JPN
TC
亜群の分布パターン.
 大陸横断亜群(TC)と日本亜群(JPN)はドーナツ型の分布パターンを示す.
旧石器時代後期~
縄文時代早期
この時期,北方および韓半島経由で
C3系,南方からC1系のヒト集団が日
本に渡来した. C3系,C1系ともにア
フリカに起源を持つC系の分流である.
このヒト集団により大陸横断亜型の
ウイルス株が持ち込まれ,列島内に
薄く広められた.
Y染色体DNA多型に基づくヒトの移動誌(崎谷,2008)
縄文時代早期
この時期,韓半島経由でD2系ヒト集団が日本
に渡来した.この集団は C3系,C1系ともに日
本人の原型を形作った. D2系もアフリカに起
源を持つDE* 系の分流である.このヒト集団に
より日本亜型のウイルス株が持ち込まれ,九
州,本州,四国広められた.
なお,D*系ヒト集団はインドを経由して東アジア
に到達している.日本亜型のウイルス株は今
のところ日本以外ではインドからの見知られて
いる.
Y染色体DNA多型に基づくヒトの移動誌(崎谷,2008)
弥生時代以降
弥生時代,韓半島経由でO2b系ヒト集団(渡来
系弥生人)が日本に渡来し,九州北部から本州
に広がった.また弥生以降,O3系ヒト集団が渡
来し,本州,四国,九州に広がった.これらのヒ
ト集団はHTLV-1陰性であり,既存のヒト集団
(縄文人)と交じり合う過程で,HTLV-1陽性率を
押し下げていった.
With Tuberculosis?
Y染色体DNA多型に基づくヒトの移動誌(崎谷,2008)
亜群の分布パターン.
 大陸横断亜群(TC)と日本亜群(JPN)はドーナツ型の分布パターンを示す.
今後、
分子時計=分岐年代推定
No. tested
HTLV-1
Positive
rate (%)
1987
458/5510
8.89
1988
808/8851
9.13
1989
732/14432
5.07
1990
628/13680
4.59
1991
559/12847
4.35
1992
499/11301
4.42
1993
470/9664
4.86
8
1994
448/9003
4.98
6
1995
401/11045
3.63
4
1996
326/12181
2.68
2
1997
329/11480
2.87
0
1998
266/11534
2.31
1999
259/11227
2.31
2000
224/10603
2.11
2001
219/10337
2.12
2002
196/9997
1.96
2003
165/9783
1.69
2004
164/8891
1.84
2005
118/7999
1.48
2006
124/8448
1.47
各検査年におけるHTLV-1抗体陽性率
Seroprevalence of HTLV-1 (%)
Seroprevalence of HTLV-1 in each birth cohort from 1955 to 1989
12
10
18-19 20-21 22-23 24-25 26-27 28-29 30-31 32-33 34-35 36-37 38-39 40Age (years)
55-59
60-64
65-69
今後、
感染数理モデルの構築
70-74
75-79
80-84
85-89
ウイルスのヒトへの適応段階
代表例
第1段階
適応準備段階ともいえる段階であり、感染症
は家畜や獣から引っかき傷やかみ傷を通して
直接感染するが、ヒトからヒトへの感染はみら
れない。感染は単発的な発生のみで終息する
l
l
レプトスピラ症
猫引っかき病
第2段階
適応初期段階ともいえる段階であり、ヒトから
ヒトへの感染が起こる。ただし、この段階は適
応の初期段階に過ぎず、感染効率が低いた
めやがて流行は終息に向かう
l オニョン・ニョン熱 (1959,東アフリカ)
l 新型レプトスピラ症 (第二次大戦中,アメリカ
)
第3段階
適応後期段階というべき段階であり、以前は
動物のあいだで流行していた感染症がヒトへ
の適応を果たし、定期的な流行を引き起こす
l
l
l
ラッサ熱(1969,ナイジェリア)
ライム病(1962,アメリカ)
エボラ出血熱 (1976,スーダン南部)
第4段階
ヒトに対し適応したため、もはやヒトのなかでし
か存在できない感染症がこの段階の感染症
l
l
天然痘, エイズ,
梅毒
最終段階
ヒトという種のなかから消えていく感染症
成人T細胞白血病
STLV-1とPTLV感染症理解
京都大学霊長類研究所との共同研究
Age
sex
STLV-1 status
positive
negative
inconclusive
F
6/10 (60)
2/10 (20)
2/10 (20)
1
F
0/5 (0)
5/5 (100)
0/5 (0)
2
F
1/4 (25)
3/4 (75)
0/4 (0)
3
F
1/3 (33.3)
1/3 (33.3)
1/3 (33.3)
4
F
1/1 (100)
0/1 (0)
0/1 (0)
1-4
F
3/13 (23.1)
9/13 (69.2)
1/13 (7.7)
5
F
4/4 (100)
0/4 (0)
0/4 (0)
6
F
4/4 (100)
0/4 (0)
0/4 (0)
5-6
F
8/8 (100)
0/8 (0)
0/8 (0)
F
27/27 (100)
0/27 (0)
0/27 (0)
F
44/58 (75.9)
11/58 (19.0)
3/58 (5.2)
infant
Epidemiological Evidence for
Horizontal Transmission of Simian
T-lymphotropic Virus Type 1 in a
Natural Colony of Macaca fuscata
K. Eguchi, K. Ohsawa, J. Suzuki,
K. Kurokawa and T. Yamamoto
0
juvenile
youngster
• 感染経路の推定
• 臨床症状の推定
• 種を越えた感染で異なる
感染経路は異なる臨床症状を
もたらすか。そうだとすれば、
その意味は何か
adult
7<
Hashizume M, Armstrong B, Hajat S, Wagatsuma Y, Faruque ASG, Hayashi T,
Sack DA. The effect of rainfall on the incidence of cholera in Bangladesh.
Epidemiology 2008;19:103-10.
Hashizume M, Terao T, Minakawa N.
Indian Ocean Dipole and malaria risk in the highlands of western Kenya.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106:1857-62.
Katsuyuki Eguchi, Hidefumi Fujii, Kengo Oshima, Masashi Otani,
Toshiaki Matsuo and Taro Yamamoto.
Human T-Lymphotropic Virus Type 1 (HTLV-1) Genetic Typing in Kakeroma Island,
an Island at the Crossroads of the Ryukyuans and Wajin in Japan,
Providing Further Insights into the Origin of the Virus in Japan. J Medical Virol. 2008
Kengo Oshima, Hidefumi Fujii, Katsuyuki Eguchi, Masashi Otani,
Toshiaki Matsuo, Shinji Kondo, Koichiro Yoshiura and Taro Yamamoto.
A Further Insight into the Origin of Human T-Lymphotropic Virus Type 1 (HTLV-1)
in Japan, Based on the Genotyping of ABCC11. Tropical Medicine and Hygiene. 2008
Magafu et al.
Usefulness of Highly Active Anti-retroviral Therapy on Health-related Quality of Life
of Adult Recipients: A Survey at Kagera Region hospital in Tanzania.
AIDS Patientsand Care. 2008
関連図書
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