静止期在单宿主双寄生虫随机流行病学模型中产生移动平均效应
种群与进化
2022-05-26 v1
摘要
流行病学与协同进化动力学的数学建模被广泛用于改进传染病的疾病管理策略。许多疾病表现出某种形式的宿主体内静止期（亦称潜伏感染），而其他疾病则在环境中呈现休眠阶段。由于静止/休眠阶段可能对药物、抗生素、杀菌剂处理具有抗性，研究这两种生活史性状对协同进化动力学的影响具有实际意义。我们首先建立了一个由两类寄生虫感染一类宿主的确定性协同进化模型，并从解析上研究了该动力系统的稳定性。我们具体推导了含静止期的五乘五方程组的稳定性条件。其次，我们建立了该模型的随机版本，以研究静止期对系统动力学随机性的影响。我们计算了寄生虫类型的稳态分布，其服从多元正态分布。此外，我们得到了在寄生虫类型间对称与非对称静止率下系统协方差矩阵的数值解。当寄生虫菌株相同时，在高传播率下静止期增加了感染个体数的方差，而在低传播率下则相反。然而，当具有不同静止率的寄生虫菌株之间存在竞争时，静止期产生一种移动平均行为，其抑制随机性并降低感染宿主数的方差。进入静止期速率最高的菌株决定了移动平均的强度以及随机性降低的幅度。因此，值得研究静止/休眠下多菌株寄生虫的简单模型以改进疾病管理策略。
引用
@article{arxiv.2205.12714,
title = {Quiescence generates moving average in a stochastic epidemiological model with one host and two parasites},
author = {Usman Sanusi and Sona John and Johannes Mueller and Aurélien Tellier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.12714},
year = {2022}
}