umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Vectorial capacity of Aedes aegypti: Effects of temperature and implications for global dengue epidemic potential
Umeå universitet, Medicinska fakulteten, Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Epidemiologi och global hälsa. (Arcum)
Umeå universitet, Medicinska fakulteten, Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Epidemiologi och global hälsa.
Umeå universitet, Medicinska fakulteten, Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Epidemiologi och global hälsa. Lee Kong Chian School of Medicine, Nanyang Technological University, Singapore.ORCID-id: 0000-0003-0362-5375
Umeå universitet, Medicinska fakulteten, Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Epidemiologi och global hälsa. (Arcum)ORCID-id: 0000-0003-4030-0449
2014 (Engelska)Ingår i: PLoS ONE, ISSN 1932-6203, E-ISSN 1932-6203, Vol. 9, nr 3, artikel-id e89783Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Dengue is a mosquito-borne viral disease that occurs mainly in the tropics and subtropics but has a high potential to spread to new areas. Dengue infections are climate sensitive, so it is important to better understand how changing climate factors affect the potential for geographic spread and future dengue epidemics. Vectorial capacity (VC) describes a vector's propensity to transmit dengue taking into account human, virus, and vector interactions. VC is highly temperature dependent, but most dengue models only take mean temperature values into account. Recent evidence shows that diurnal temperature range (DTR) plays an important role in influencing the behavior of the primary dengue vector Aedes aegypti. In this study, we used relative VC to estimate dengue epidemic potential (DEP) based on the temperature and DTR dependence of the parameters of A. aegypti. We found a strong temperature dependence of DEP; it peaked at a mean temperature of 29.3°C when DTR was 0°C and at 20°C when DTR was 20°C. Increasing average temperatures up to 29°C led to an increased DEP, but temperatures above 29°C reduced DEP. In tropical areas where the mean temperatures are close to 29°C, a small DTR increased DEP while a large DTR reduced it. In cold to temperate or extremely hot climates where the mean temperatures are far from 29°C, increasing DTR was associated with increasing DEP. Incorporating these findings using historical and predicted temperature and DTR over a two hundred year period (1901–2099), we found an increasing trend of global DEP in temperate regions. Small increases in DEP were observed over the last 100 years and large increases are expected by the end of this century in temperate Northern Hemisphere regions using climate change projections. These findings illustrate the importance of including DTR when mapping DEP based on VC.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
San Francisco: Public Library of Science , 2014. Vol. 9, nr 3, artikel-id e89783
Nationell ämneskategori
Folkhälsovetenskap, global hälsa, socialmedicin och epidemiologi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-87872DOI: 10.1371/journal.pone.0089783ISI: 000332483600022PubMedID: 24603439OAI: oai:DiVA.org:umu-87872DiVA, id: diva2:712544
Tillgänglig från: 2014-04-15 Skapad: 2014-04-14 Senast uppdaterad: 2018-06-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Climate Change, Dengue and Aedes Mosquitoes: Past Trends and Future Scenarios
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Climate Change, Dengue and Aedes Mosquitoes: Past Trends and Future Scenarios
2018 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Background Climate change, global travel and trade have facilitated the spread of Aedes mosquitoes and have consequently enabled the diseases they transmit (dengue fever, Chikungunya, Zika and yellow fever) to emerge and re-emerge in uninfected areas. Large dengue outbreaks occurred in Athens in 1927 and in Portuguese island, Madeira in 2012, but there are almost no recent reports of Aedes aegypti, the principal vector, in Europe. A dengue outbreak needs four conditions: sufficient susceptible humans, abundant Aedes vector, dengue virus introduction, and conducive climate. Can Aedes aegypti establish themselves again in Europe in the near future if they are introduced? How do the current and future climate affect dengue transmission globally, and regionally as in Europe? This thesis tries to answer these questions.

Methods Two process-based mathematical models were developed in this thesis. Model 1 describes a vector’s ability to transmit dengue – vectorial capacity – based on temperature and diurnal temperature range (DTR). Model 2 describes vector population dynamics based on the lifecycle of Aedes aegypti. From this model, vector abundance was estimated using both climate as a single driver, and climate together with human population and GDP as multiple drivers; vector population growth rate was derived as a threshold condition to estimate the vector’s invasion to a new place.

Results Using vectorial capacity, we estimate dengue epidemic potential globally for Aedes aegypti and in Europe for Aedes aegypti and Aedes albopictus. We show that mean temperature and DTR are both important in modelling dengue transmission, especially in a temperate climate zone like Europe. Currently, South Europe is over the threshold for dengue epidemics if sufficient dengue vectors are present. Aedes aegypti is on the borderline of invasion into the southern tip of Europe. However, by end of this century, the invasion of Aedes aegypti may reach as far north as the middle of Europe under the business-as-usual climate scenario. Or it may be restricted to the south Europe from the middle of the century if the low carbon emission – Paris Agreement – is implemented to limit global warming to below 2°C.

Conclusion Climate change will increase the area and time window for Aedes aegypti’s invasion and consequently the dengue epidemic potential globally, and in Europe in particular. Successfully achieving the Paris Agreement would considerably change the future risk scenario of a highly competent vector – Aedes aegypti’s – invasion into Europe. Therefore, the risk of transmission of dengue and other infectious diseases to the mainland of Europe depends largely on human efforts to mitigate climate change.

Abstract [sv]

Bakgrund Klimatförändringar tillsammans med en ökad frekvens av globala resor och handel har gynnat spridningen av Aedes-myggor och möjliggjort att de sjukdomar som de överför (dengue feber, Chikungunya, Zika och gul feber) etablerar sig i tidigare oinfekterade områden. Det två största utbrotten av dengue i Europa inträffade i Aten 1927 och på den portugisiska ön Madeira 2012 orsakades av Aedes aegypti, men i de allra flesta delar i Europa finns inga rapporter om Aedes aegypti. Ett utbrott av dengue kräver att fyra villkor uppfylls: tillräckligt mottagliga människor, rikligt med Aedes-vektorer, introduktion av dengue-virus, och ett gynnsamt klimat. En stor fråga idag är om Aedes aegypti kan etableras igen i Europa i ett förändrat klimat, och hur nuvarande och framtida klimatförhållanden möjligör dengue smittspridning globalt och regionalt i Europa. Denna avhandling försöker svara på dessa frågor.

Metoder Två processbaserade matematiska modeller utvecklades i arbetet med denna avhandling. En av modellerna beskriver vektorns förmåga att överföra dengue – vektorkapaciteten – baserat på temperatur och dyngstemperaturens varation (DTR). Den andra modellen beskriver vektorpopulationens dynamik baserat på myggans livscykel. Myggornas populationsdynamik och populationstäthet uppskattades med en modell baserat på enbart klimat, samt en modell baserat på klimat, mänsklig befolkning och BNP. Vektorgruppens tillväxthastighet härleddes som ett tröskelvärde för att uppskatta vektorernas invasionsbenägenhet till nya områden i takt med att klimatet förändras.

Resultat Med hjälp av vektorkapacitetmodellen uppskattade vi den epidemiska potentialen av dengue smittad av Aedes aegypti globalt och i Europa av Aedes aegypti och Aedes albopictus. Vi visar att den genomsnittliga temperaturen och DTR båda är viktiga för dengue myggornas kapacitet att starta epidemier, särskilt i tempererade klimatzoner, så som Europa. För närvarande är Syd-Europa tillräckligt gynnsamt för dengueepidemier vissa tider på året om myggpopulationerna är tillräckligt stora. Vi visat att Aedes aegypti möjligen kan etablera sig längs Europas södra utkanter idag. I slutet av detta århundrade kan invasionen av Aedes aegypti nå så långt norrut till mitten av Europa om vi inte begränsar klimatutsläppen mer än vad vi gör idag. Om vi följer klimatavtalet från Paris 2015 där den globala uppvärmningen begränsar till under 2 grader kan invasionen troligtvis förhindras, eller i vilket fall kraftigt begränsas i Europa.

Slutsats Ett varmare klimat kommer att öka antalet geografiska områdena i Europa som är gynnsamt för Aedes aegypti. Det kommer även öka tidsfönstret för vektorernas epidemiska potential globalt, och i synnerhet för Europa. En framgångsrik implementering av klimatavtalet från 2015, som riktar sig mot att begränsa uppvärmingen till under 2 grader, skulle väsentligt minska risken för en framtida invasion av dengue, zika och chikungunya i Europa. Därför beror risken för dengueöverföring och andra infektionssjukdomar i södra Europa till stor del på mänskliga ansträngningar för att med utsläppsminskningar av växthusgaser kontrollera klimatförändringen.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå universitet, 2018. s. 100
Serie
Umeå University medical dissertations, ISSN 0346-6612 ; 1931
Nyckelord
dengue, mathematical modelling, vectorial capacity, DTR, Aedes aegypti, Aedes albopictus, climate change, Europe, vector invasion, abundance, dengue, matematisk modellering, vektorkapacitet, DTR, Aedes aegypti, Aedes albopictus, klimatförändring, Europa, vektor invasion
Nationell ämneskategori
Folkhälsovetenskap, global hälsa, socialmedicin och epidemiologi
Forskningsämne
epidemiologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-143764 (URN)978-91-7601-798-2 (ISBN)
Disputation
2018-02-02, Hörsal D, Tandläkarhögskolan, By1D, 9 tr, Norrlands universitetssjukhus, Umeå, 09:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2018-01-12 Skapad: 2018-01-09 Senast uppdaterad: 2018-06-09Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(6326 kB)274 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 6326 kBChecksumma SHA-512
89666c7f6b1be9ecd542aa77a084260674df55c6ca037a670c78c6dd66a7f6901777c0ecf94bce54e15bbd46f7d606b3da9e3979734e65a6975c395fc8b2e0ea
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextPubMed

Personposter BETA

Liu-Helmersson, JingStenlund, HansWilder-Smith, AnneliesRocklöv, Joacim

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Liu-Helmersson, JingStenlund, HansWilder-Smith, AnneliesRocklöv, Joacim
Av organisationen
Epidemiologi och global hälsa
I samma tidskrift
PLoS ONE
Folkhälsovetenskap, global hälsa, socialmedicin och epidemiologi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 274 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 415 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf