English Abstract As the resistance of the malaria parasite to
antimalarial drugs continues to increase, like the malarial mosquito to
insecticides, the efficacy of efforts to control malaria in many tropical
countries is diminishing. This trend, together with the projected
consequences of climate change, could prove to substantially exacerbate the
significance of malaria in the coming decades. Using an evolutionary
modelling approach to simulate the adaptation of mosquitoes and parasites to
the available insecticides and drugs, the so-called "genetic algorithms"
were coupled with a dynamic malaria-epidemiological model. In doing so a
complex adaptive system was derived, capable of simulating adaptive and
evolutory processes in both the mosquito and the parasite populations. A
thorough sensitivity analysis of the development of resistance addressed the
impact of migration of susceptible mosquitoes and parasites, various
coverage rates of insecticides and drugs, and the level of initial
resistance. Furthermore, the impact of temperature change on the occurrence
of malaria is investigated. The results suggest that from the sensitivity
analysis the adequate use of insecticides and drugs could reduce the
occurrence of malaria in regions of low endemicity, although increased
efforts would be necessary in the event of a climate change. However, the
model indicates that in regions of high endemicity the use of insecticides
and drugs may lead to an increase in incidence due to enhanced resistance
development. Projected climate change, on the other hand, may lead to a
limited reduction of the occurrence of malaria due to the presence of a
higher percentage of immune persons in the older age class. Elements of a
sustainable antimalarial policy in regions of high endemicity will probably
need to fall back on a stimulation of socio-economic development and
provision of vector-proof housing. The modelling approach presented here is
very well tuned to the current focus on the importance of evolutionary
principles in health science. Therefore this modelling approach is expected
to be applied to a wider range of diseases, for example, TBC and
Multi-Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) to support decision- making in
health care.
Rapport in het kort
Door toenemende resistentie-ontwikkeling van de
malariaparasiet voor antimalaria medicijnen, en van de malariamuskiet voor
insecticiden, wordt een effectief beleid voor malaria in veel tropische
landen bemoeilijkt. Tezamen met een mogelijke klimaatverandering zou dit de
incidentie van malaria in de komende decennia kunnen doen toenemen. In dit
rapport wordt het gebruik van een evolutionaire modelleerwijze
geintroduceerd om adaptatie van muskieten aan insecticiden en van parasieten
aan medicijnen te kunnen simuleren. Door een zogenaamd genetisch algoritme
aan een dynamisch malaria-epidemiologisch model te koppelen, ontstaat een
complex adaptief system dat geschikt is om aanpassingsprocessen te
simuleren, zowel binnen de muskietenpopulatie als binnen de
parasietenpopulatie. Deze nieuwe modelleerwijze is gebruikt om een aantal
strategieen voor malariabeleid te analyseren voor gebieden met hoge en lage
endemiciteit. Een uitvoerige gevoeligheidsanalyse is uitgevoerd voor de
resistentieontwikkeling, waarbij is gekeken naar de invloed van migratie van
vatbare muskieten en parasieten, de mate waarin insecticiden en medicijnen
de muskieten en parasieten bereiken en het initieele resistentie niveau.
Verder is de invloed van temperatuursverandering op de verspreiding van
malaria bekeken. De resultaten suggereren dat een adequaat gebruik van
insecticiden en medicijnen malaria in laag endemische gebieden kan doen
verminderen, al zal er beduidende intensivering moeten plaatsvinden indien
de gemiddelde temperatuur gaat stijgen. Echter in gebieden met een hoge
endemiciteit kan het (inadequaat) gebruik van medicijnen en insecticiden de
incidentie van malaria doen stijgen, dit ten gevolge van het verloren gaan
van de natuurlijk opgebouwde immuniteit. Een klimaatverandering kan in deze
gebieden tot een (kleine) afname van de incidentie leiden door een stijging
van immuniteit van volwassenen. Een duurzaam malariabeleid zal in deze
regio's gevonden moeten worden in o.a. het stimuleren van
sociaal-economische ontwikkeling en goede (vector-vrije) huisvesting. Deze
modelleerwijze is in lijn met het toenemende inzicht dat evolutionaire
principes belangrijk zijn in gezondheidswetenschappen.
