Epidemiology and Infectious Diseases » Predictive scenarios for the development of the epidemic process of Epstein-Barr virus infection in the absence of specific prevention measures and their implementation

Predictive scenarios for the development of the epidemic process of Epstein-Barr virus infection in the absence of specific prevention measures and their implementation

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/epidem.2023.13.1.60-9

Solomay T.V., Semenenko A.V., Nikitina G.Yu., Shuvalov A.N.
1) Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, Moscow, Russia; 2) I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera, Ministry of Education and Science of Russia, Moscow, Russia; 3) Honorary Academician N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of Russia, Moscow, Russia; 4) S.P. Botkin City Clinical Hospital, Moscow City Healthcare Department, Moscow, Russia

Objective. To develop a mathematical model for the epidemic process of infection caused by Epstein-Barr virus (EBV), to forecast the effectiveness of potential immunization strategies, and to identify optimal vaccination contingents.
Materials and methods. A compartmental model was developed, which took into account all currently known features of EBV infection. The adequacy of the model was proved by comparing the obtained parameters with statistical indicators.
Results. The spread of EBV was minimal in a group of children under 1 year of age (37,3%) and maximal in that of persons aged 18 years and older (75%). The increased spread was accompanied by a decrease in the proportion of EBV-susceptible individuals from 62,7 to 25%. Potential vaccination will be able to reduce EBV spread among the population in the next 80 years, but not to eliminate the pathogen. The optimal populations for potential vaccination are healthy individuals, children under 1 year of age with chronic latent EBV infection, and women aged 18–39 years. Immunization of these groups selected during the modeling of parameters will be able to increase the proportion of people who were not involved in the epidemic process to 69.4% by the age of 18, with a slight decrease to 54,9% by the age of 80. The spread of EBV in the adult population will decrease by 2,5 times by the age of 18 years and by 1,7 times by that of 80.
Conclusion. The proposed model can be easily adapted to the parameters of any vaccine for the prevention of EBV infection after its design and allows you to choose an effective immunization strategy in a short time. The introduction of revaccination at an interval corresponding to the duration of the protective effect of a particular vaccine can be considered as additional measures.

Keywords: specific prevention measures, predictive scenarios, Epstein-Barr virus, mathematical model, epidemic process, vaccination

Read entire article

Literature

1. Исаков В.А., ред. Герпеcвирусные инфекции человека: руководство для врачей СПб.: СпецЛит, 2013. 2-е изд., перераб. и доп. 670 с.

Isakov V.A., ed. [Human herpesvirus infections: a guide for doctorsSt. Petersburg: SpetsLit, 2013. 2nd ed. 670 p. (In Russ.).

2. Соломай Т.В., Семененко Т.А. Эпштейна–Барр вирусная инфекция – глобальная эпидемиологическая проблема. Вопросы вирусологии 2022; 67(4): 265–77. doi: https://doi.org/10.36233/0507-4088-122

Solomay T.V., Semenenko T.A. [Epstein–Barr viral infection is a global epidemiological problem]. Issues of virology. 2022; 67(4): 265–77. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.36233/0507-4088-122

3. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Тутельян А.В., Боброва М.В. Эпидемиологические особенности инфекции, вызванной вирусом Эпштейна–Барр. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии 2021; 98(6): 685–96. doi: 10.36233/0372-9311-139

Solomay T.V., Semenenko T.A., Tutelyan A.V., Bobrova M.V. [Epidemiological features of infection caused by the Epstein-Barr virus]. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunology. 2021; 98(6): 685–96. (In Russ.). doi: 10.36233/0372-9311-139

4. Попкова М.И., Уткин О.В. Особенности эпидемического процесса инфекционного мононуклеоза в Нижегородской области в современный период. Здоровье населения и среда обитания 2021; 4(337): 79–86. doi: 10.35627/22195238/202133747986

Popkova M.I., Utkin O.V. [Features of the epidemic process of infectious mononucleosis in the Nizhny Novgorod region in the modern period]. Public Health and Life Environment 2021; 4(337): 79–86. (In Russ.). doi: 10.35627/22195238/202133747986

5. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Каражас Н.В., Рыбалкина Т.Н., Корниенко М.Н., Бошьян Р.Е. и др. Оценка риска инфицирования герпесвирусами при переливании донорской крови и ее компонентов. Анализ риска здоровью 2020; (20): 135–42. doi: 10.21668/health.risk/2020.2.15.eng

Solomay T.V., Semenenko T.A., Karazhas N.V., Rybalkina T.N., Kornienko M.N., Boshyan R.E. et al. [Assessment of the risk of infection with herpesviruses during transfusion of donor blood and its components]. Health risk analysis 2020; (20): 135–42. (In Russ.). doi: 10.21668/health.risk/2020.2.15.eng

6. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Филатов Н.Н., Ведунова С.Л., Лавров В.Ф., Смирнова Д.И. и др. Реактивация инфекции, вызванной вирусом Эпштейна–Барр (Herpesviridae: Lymphocryptovirus, HHV-4), на фоне COVID-19: эпидемиологические особенности. Вопросы вирусологии 2021; 66(2): 152–61. doi:10.36233/0507-4088-40

Solomay T.V., Semenenko T.A., Filatov N.N., Vedunova S.L., Lavrov V.F., Smirnova D.I. et al. [Reactivation of infection caused by Epstein–Barr virus (Herpesviridae: Lymphocryptovirus, HHV-4), against the background of COVID-19: epidemiological features]. Problems of Virology 2021; 66(2): 152–61. (In Russ.). doi:10.36233/0507-4088-40

7. Грешнякова В.А., Горячева Л.Г., Никифорова А.О. Инфекционный мононуклеоз: нетипичная манифестация. Детские инфекции 2022; 21(1): 62–5, doi.org/10.22627/2072-8107-2022-21-1-62-65

Greshnyakova V.A., Goryacheva L.G., Nikiforova A.O. [Infectious mononucleosis: atypical manifestation]. Childhood infections 2022; 21(1): 62–5. (In Russ.). doi.org/10.22627/2072-8107-2022-21-1-62-65

8. Cui X., Snapper C.M. Epstein Barr Virus: Development of Vaccines and Immune Cell Therapy for EBV-Associated Diseases. Front Immunol. 2021; 12: 734471. doi: 10.3389/fimmu.2021.734471

9. Лопатин А.А., Куклев Е.В., Сафронов В.А., Раздорский А.С., Самойлова Л.В., Топорков В.П. Верификация математических моделей при чуме. Проблемы особо опасных инфекций 2012; (3): 26–8.

Lopatin A.A., Kuklev E.V., Safronov V.A., Razdorsky A.S., Samoilova L.V., Toporkov V.P. [Verification of mathematical models in plague]. Problems of Particularly Dangerous Infections 2012; (3): 26–8. (In Russ.).

10. Пермякова А.В., Сажин А.В., Мелехина Е.В., Горелов А.В. Возможности биологического и математического моделирования инфекции, вызванной вирусом Эпштейна–Барр. Эпидемиол. инфекц. болезни. Актуал. вопр. 2020; 10(1): 93–7. doi: 10.18565/epidem.2020. 10.1.93-7

Permyakova A.V., Sazhin A.V., Melekhina E.V., Gorelov A.V. [Possibilities of biological and mathematical modeling of infection caused by the Epstein–Barr virus]. Epidemiоlоgy and infectious diseases. Сurrent items 2020; 10(1): 93–7. (In Russ.). doi: 10.18565/epidem. 2020.10.1.93-7

11. Лопатин А.А., Сафронов В.А., Раздорский А.С., Куклев Е.В. Современное состояние проблемы математического моделирования и прогнозирования эпидемического процесса. Проблемы особо опасных инфекций 2010; (3): 28–30.

Lopatin A.A., Safronov V.A., Razdorsky A.S., Kuklev E.V. [The current state of the problem of mathematical modeling and forecasting of the epidemic process]. Problems of Particularly Dangerous Infections 2010; (3): 28–30. (In Russ.).

12. Янчевская Е.Ю., Меснянкина О.А. Математическое моделирование и прогнозирование в эпидемиологии инфекционных заболеваний. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2019; 23(3): 328–34. doi: 10.22363/2313-0245-2019-23-3-328-334

Yanchevskaya E.Yu., Mesnyankina O.A. [Mathematical modeling and forecasting in the epidemiology of infectious diseases]. RUDN Journal of Medicine 2019; 23(3): 328–34. (In Russ.). doi: 10.22363/2313-0245-2019-23-3-328-334

13. Хорольская И.В. Оптимальные математические модели в изучении эпидемических процессов заболеваний гриппом. Материалы Международной научно-практической конференции «Междисциплинарные исследования: опыт прошлого, возможности настоящего, стратегии будущего». 2021; (3): 5–9. https://cyberleninka.ru/ article/n/optimalnye-matematicheskie-modeli-v-izuchenii-epidemicheskih-protsessov-zabolevaniy-grippom

Khorolskaya I.V. [Optimal mathematical models in the study of epidemic processes of influenza diseases]. Materials of the International Scientific and Practical Conference “Interdisciplinary research: past experience, present opportunities, future strategies”. 2021; (3): 5–9. (In Russ.). https://cyberleninka.ru/ article/n/optimalnye-matematicheskie-modeli-v-izuchenii-epidemicheskih-protsessov-zabolevaniy-grippom

14. Белоусова Е.П. Построение модели оценки уровня заболеваемости в период эпидемий. Регион: системы, экономика, управление 2021; 52(1): 195–206. doi: 10.22394/1997-4469-2021-52-1-195-206

Belousova E.P. [Building a model for assessing the level of morbidity during epidemics]. Region: systems, economics, management 2021; 52(1): 195–206. (In Russ.). doi: 10.22394/1997-4469-2021-52-1-195-206

15. Кондратьев М.А. Методы прогнозирования и модели распространения заболеваний. Компьютерные исследования и моделировании 2013; 5(5): 863–82.

Kondratiev M.A. [Methods of forecasting and models of the spread of diseases]. Computer research and modeling 2013; 5(5): 863–82. (In Russ.).

16. Боев Б.В. Модель развития эпидемии гриппа А(H1N1) в России в сезон 2009–2010 годов. Эпидемиология и вакцинопрофилактика 2010; (1): 52–8.

Boev B.V. [Model of the development of the influenza A(H1N1) epidemic in Russia in the 2009–2010 season]. Epidemiology and Vaccine Prevention 2010; (1): 52–8. (In Russ.).

17. Zhong L., Mu L., Li J., Wang J., Yin Z., Liu D. Early Prediction of the 2019 Novel Coronavirus Outbreak in the Mainland China Based on Simple Mathematical Model. IEEE Access. 2020; (8): 51761–9. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2979599

18. Efimov D., Ushirobira R. On an interval prediction of COVID-19 development based on a SEIR epidemic model. [Research Report]. INRIA 2020, ffhal-02517866v4f

19. Кольцова Э.М., Куркина Е.С., Васецкий А.М. Математическое моделирование распространения эпидемии коронавируса COVID-19 в Москве. Computational nanotechnology 2020; 7(1): 99–105. doi: 10.33693/2313-223X-2020-7-1-99-105

Koltsova E.M., Kurkina E.S., Vasetsky A.M. [Mathematical modeling of the spread of the COVID-19 coronavirus epidemic in Moscow]. Computational nanotechnology. 2020; 7(1): 99–105. (In Russ.). doi:10.33693/2313-223X-2020-7-1-99-105

20. Legrand J., Grais R.F., Boelle P.Y., Valleron A.J., Flahault A. Understanding the dynamics of Ebola epidemics. Epidemiology and Infection 2007; 135(4): 610–21.

21. Goscé L., Winter J.R., Taylor G.S., Lewis J.E.A., Stagg H.R. Modelling the dynamics of EBV transmission to inform a vaccine target product profile and future vaccination strategy. Scientific Reports 2019; (9): 9290. doi.org/10.1038/s41598-019-45381-y

22. Афонасьева Т.М. Значение Эпштейна–Барр вирусной инфекции в патологии беременности. Перинатальное инфицирование плода. Здоровье и образование в XXI веке 2017; (11): 13–7. doi: 10.26787/nydha-2226-7425-2017-19-11-13-17

Afonasyeva T.M. [The significance of Epstein-Barr viral infection in the pathology of pregnancy. Perinatal infection of the fetus]. Health and education in the XXI century 2017; (11): 13–7. (In Russ.). doi: 10.26787/ nydha-2226-7425-2017-19-11-13-17

23. Агаева М.И., Агаева З.А. Характерные особенности течения герпесвирусных инфекций во время беременности. Клинический разбор в общей медицине 2022; (1): 49–55. doi: 10.47407/kr2022.3.1.00118

Agaeva M.I., Agaeva Z.A. [Characteristic features of the course of herpesvirus infections during pregnancy]. Clinical analysis in general medicine 2022; (1): 49–55. (In Russ.). doi: 10.47407/kr2022.3.1.00118

24. Котлова В.Б., Кокорева С.П., Макарова А.В. Клинико-лабораторные особенности и факторы риска перинатальной Эпштейна–Барр вирусной инфекции. Российский вестник перинатологии и педиатрии 2014; (1): 57–61.

Kotlova V.B., Kokoreva S.P., Makarova A.V. [Clinical and laboratory features and risk factors of perinatal Epstein–Barr viral infection]. Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics 2014; (1): 57–61. (In Russ.).

25. Бошьян Р.Е., Каражас Н.В., Рыбалкина Т.Н., Калугина М.Ю., Корниенко М.Н., Феклисова Л.В. и др. Лабораторное выявление Эпштейн–Барр вирусной инфекции у новорожденных. Вестник гематологии 2014; (4): 8–9.

Boshyan R.E., Karazhas N.V., Rybalkina T.N., Kalugina M. Yu., Kornienko M.N., Feklisova L.V., et al.. [Laboratory detection of Epstein-Barr viral infection in newborns]. Bulletin of Hematology 2014; (4): 8–9. (In Russ.).

26. Асратян А.А., Симонова Е.Г., Казарян С.М., Орлова О.А., Ильенкина К.В., Раичин С.Р. и др. Эпштейна–Барр вирусная инфекция: современная ситуация и клинико-эпидемиологические особенности у женщин детородного возраста и новорожденных. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2017; (6): 25–31.

Asratyan A.A., Simonova E.G., Kazaryan S.M., Orlova O.A., Ilyenkina K.V., Raichin S.R., et al.Epstein-Barr viral infection: the current situation and clinical and epidemiological features in women of childbearing age and newborns. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2017; (6): 25–31. (In Russ.).

27. Жебрун А.Б., Куляшова Л.Б., Ермоленко К.Д., Закревская А.В. Распространенность герпесвирусных инфекций у детей и взрослых в Санкт-Петербурге по данным сероэпидемиологического исследования. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2013; (6): 3–36.

Zhebrun A.B., Kulyashova L.B., Ermolenko K.D., Zakrevskaya A.V. Prevalence of herpesvirus infections in children and adults in St. Petersburg according to seroepidemiological research. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2013; (6): 3–36. (In Russ.).

28. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Блох А.И. Распространенность антител к вирусу Эпштейна–Барр в разных возрастных группах населения Европы и Азии: систематический обзор и метаанализ. Здравоохранение Российской Федерации 2021; 65(3): 276–86. https://doi.org/10. 47470/0044-197X-2021-65-3-276-286

Solomay T.V., Semenenko T.A., Bloch A.I. The prevalence of antibodies to the Epstein–Barr virus in different age groups of the population of Europe and Asia: a systematic review and meta-analysis. Healthcare of the Russian Federation 2021; 65(3): 276–86. (In Russ.). doi: 10.47470/0044-197X-2021-65-3-276-286

29. Dunmire S.K., Grimm J.M., Schmeling D.O., Balfour H.H., Hogquist K.A. The incubation period of primary Epstein-Barr virus infection: Viral dynamics and immunologic events. PLoS Pathog. 2015; (11): e1005286.

30. Филатова Е.Н., Анисенкова Е.В., Преснякова Н.Б., Кулова Е.А., Уткин О.В. Вклад рецепторов CD95 и DR3 в апоптоз наивных Т-лимфоцитов у детей с инфекционным мононуклеозом в период реконвалесценции. Инфекция и иммунитет 2017; 7(2): 141–50. doi: 10.15789/2220-7619-2017-2-141-150

Filatova E.N., Anisenkova E.V., Presnyakova N.B., Kulova E.A., Utkin O.V. [Contribution of CD95 and DR3 receptors to apoptosis of naive T-lymphocytes in children with infectious mononucleosis during convalescence]. Infection and immunity 2017; 7(2): 141–50. (In Russ.). doi: 10.15789/2220-7619-2017-2-141-150

31. Ноздрачева А.В., Асатрян М.Н., Рыбак Л.А., Волошкин А.А., Семененко А.В. Совершенствование эпидемиологической диагностики в системе надзора за корью при помощи новых методов информационного обеспечения. Эпидемиол. инфекц. болезни. Актуал. вопр. 2022; 12(2): 12–9. doi: 10.18565/epidem.2022.12.2.12–9

Nozdracheva A.V., Asatryan M.N., Rybak L.A., Voloshkin A.A., Semenenko A.V. [Improvement of epidemiological diagnosis in the measles surveillance system, by using new informational support methods]. Epidemiоlоgy and infectious diseases. Current items 2022; 12(2): 12–9 (In Russ.). doi: 10.18565/epidem.2022.12.2.12–9

32. Соловьева И.Л., Костинов М.П., Кусельман А.И., Галич Е.Н., Черданцев А.П., Борисова В.Н. и др. Особенности формирования специфического иммунитета после вакцинации против вирусного гепатита В у детей с рекуррентными респираторными заболеваниями. Педиатрия 2018; 97(2): 140–6. doi: 10.24110/0031-403X-2018-97-2-140-146

Solovyova I.L., Kostinov M.P., Kuselman A.I., Galich E.N., Cherdantsev A.P., Borisova V.N. et al. [Features of the formation of specific immunity after vaccination against viral hepatitis B in children with recurrent respiratory diseases]. Pediatrics 2018; 97 (2): 140–46. (In Russ.). doi: 10.24110/0031-403X-2018-97-2-140-146

33. Кирьянов Д.В. Mathcad 15/MathcadPrime 1.0. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 432 с.

Kiryanov D.V. [Mathcad 15/MathcadPrime 1.0]. St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2012. 432 p. (In Russ.).

34. Ноздрачева А.В., Готвянская Т.П., Семененко А.В., Афонин С.А. Основные направления неспецифической профилактики инфекционных заболеваний. Санитарный врач 2021; 11: 24–37. doi: 10.33920/med-08 2111 02.

Nozdracheva A. V., Gotvyanskaya T. P., Semenenko A. V., Afonin S. A. The main directions of nonspecific prevention of infectious diseases. Sanitarnyj vrach. 2021; 11: 24–37. (In Russ.). doi: 10.33920/med-08 2111 02.

35. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Исаева Е.И., Ветрова Е.Н., Чернышова А.И., Роменская Э.В. и др. COVID-19 и риск реактивации герпесвирусной инфекции. Эпидемиол. инфекц. болезни. Актуал. вопр. 2021; 11(2): 55–62. doi: 10.18565/epidem.2021.11.2.55–62

Solomay T.V., Semenenko T.A., Isaeva E.I., Vetrova E.N., Chernyshova A.I., Rоmenskaya E.V. et al. [COVID-19 and the risk of reactivation of herpesvirus infection]. Epidemiоlоgy and infectious diseases. Сurrent items 2021; 11(2): 55–62. (In Russ.). doi: 10.18565/epidem.2021.11. 2.55–62

36. Шамшева О.В. Эволюция национального календаря профилактических прививок. Результаты и перспективы. Детские инфекции 2022; 21(1): 5–15. doi: 10.22627/2072-8107-2022-21-1-5-15

Shamsheva O.V. Evolution of the national calendar of preventive vaccinations. Results and prospects. Childhood infections 2022; 21(1): 5–15. (In Russ.). doi:10.22627/2072-8107-2022-21-1-5-15

About the Autors

Tatiana V. Solomay, Cand. Med. Sci., Senior Researcher, Laboratory Laboratory for Healthcare-Associated Infections, Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Senior Researcher, Laboratory for Epidemiological Analysis and Monitoring of Infectious Diseases; I.I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera, Ministry of Education and Science of Russia, Moscow, Russia; solomay@rambler.ru; https://orcid.org/0000-0002-7040-7653
Anatoly V. Semenenko, Cand. Techn. Sci., Senior Researcher, Department of Epidemiology, Honorary Academician N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of Russia, Moscow, Russia; centronix@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-7027-3547
Galina Yu. Nikitina, Cand. Med. Sci., Highest-Category Epidemiologist, Deputy Head Physician for Sanitary and Epidemiological Problems and Incidence of Infections, S.P. Botkin City Clinical Hospital, Moscow City Healthcare Department, Moscow, Russia; zambotk@botkinmoscow.ru; https://orcid.org/0000-0003-0804-8896
Aleksander N. Shuvalov, Cand. Med. Sci., Researcher, Department of Interferons, Honored Academician N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology, Ministry of Health of Russia, Moscow, Russia; shuvalovan33@mail/ru; https.//orcid.org/0000-0003-0972-9001

Predictive scenarios for the development of the epidemic process of Epstein-Barr virus infection in the absence of specific prevention measures and their implementation

Literature

About the Autors

Similar Articles