Nya metoder behövs för att kontrollera spridningen av epidemiska sjukdomar, enligt utvecklarna av en ny modell av hur patogener kan "samarbeta".

Deras studie undersökte hur två patogener fungerar tillsammans, att finna att samverkan mellan smittsprocesser sannolikt kommer att göra spridningen av smittsamma infektioner mer allvarlig.

Skriva i New Journal of Physics , forskarna från Shaanxi Normal University i Kina, Robert Koch Institute, och Humboldt University, Tyskland, presentera en förlängning av den traditionella SIS-modellen (Susceptible-Infected-Susceptible) som används för modellering av enskilda smittsprocesser.

Huvudförfattare Dr Li Chen, från Shaanxi Normal University, sade:"Toppmoderna beräkningsmodeller har blivit anmärkningsvärt framgångsrika i att reproducera observerade mönster och förutsäga trenden med pågående epidemier."

Dock, de flesta epidemimodeller fokuserar på överföringsdynamiken för singlar, patogena bakterier eller virus. Det finns en mängd olika infektionssjukdomar, dock, som interagerar antingen direkt eller indirekt t.ex. genom att ändra mottagligheten hos värden med avseende på infektion med en annan patogen.

Dr Chen sa:"Co-contagion system, därför, är fortfarande dåligt förstådda. Vi ville upptäcka vilka grundläggande dynamiska funktioner du kan förvänta dig i en kooperativ smittsprocess, och i vilken utsträckning kooperativitet förändrar det klassiska utbrottsscenariot. "

Forskarna utvecklade en modell för dynamiken i två överförbara, interagerande medel (märkta A och B). Modellen baserades på SIS -modellen, där värdindivider antingen är mottagliga (S) eller infekterade (I). Mottagliga kan infekteras med båda medlen. Vid infektion med A, till exempel, de kan överföra A till andra mottagliga.

'Infekterade' förblir i det smittsamma tillståndet under en typisk period, varefter de återhämtar sig och blir mottagliga igen. Överföringsdynamiken för agenterna A och B styrs av agenspecifika reproduktionsnummer för baslinjen, som beskriver dynamiken hos en agent i frånvaro av den andra. Teamet införlivade kooperativitet med ytterligare två parametrar:kooperativitetskoefficienterna A och B som fångar inflytande av en infektion med A på den efterföljande infektionen med B, och vice versa.

De upptäckte att kooperativitet mellan smittsprocesser genererar en mängd intressanta egenskaper som saknas i dynamik med en enda agent. För tillräckligt stark kooperativitet, öka antalet reproducerade baslinjer för en eller båda agenter som produceras abrupt, diskontinuerliga utbrott och överstabilitet.

Dessutom, nya resande våglägen dyker upp när man kastar sin modell i det geometriska sammanhanget, där smittspridningen avtar eller till och med blir frusen, förutom den traditionella framåtrörelsen.

Dr Chen sa:"Vår modell och dess resultat kan användas för att förstå realistiska system som lunginflammation, där bakterier som Streptococcus pneumoniae interagerar med virala luftvägsinfektioner som influensa, och en patogen ökar mottagligheten mot den andra upp till 100 gånger.

"Ett annat framträdande exempel är HIV -syndemik, där det undertryckta immunsystemet hos värdarna kraftigt ökar mottagligheten för sekundära infektioner som hepatit, malaria, syfilis, herpesvirus, eller tuberkulos. I det senare fallet, samarbetet är ömsesidigt, eftersom värdar med tuberkulos också är mer benägna att förvärva hiv.

Studien tyder på att realistiska smittspridningar kan vara mycket mer komplexa än bilden som fångades i de flesta tidigare arbeten baserade på en enda infektion. Följaktligen, forskarna sa:"Dessa nya komplexiteter som avslöjats i vår studie tyder på ett behov av nya inneslutningsstrategier för att bekämpa epidemins spridning under några mer realistiska omständigheter."