Modellering av spredning av PD og andre sjukdommer innen og mellom oppdrettsanlegg

Transkript

1 Modellering av spredning av PD og andre sjukdommer innen og mellom oppdrettsanlegg Magne Aldrin, Norsk Regnesentral og Universitetet i Oslo Ragnar Bang Huseby, Norsk Regnesentral i samarbeid med Veterinærinstituttet og Universitetet i Oslo HAVBRUK 2012

2 Finansiering NFR prosjekt /s40 Transmission routes and infection dynamics of salmonid alphavirus (SAV) Andre NFR-prosjekter Interne midler hos Norsk Regnesentral og Veterinærinstituttet 1

3 Oversikt Vi modellerer smitte innen anlegg og mellom anlegg, samt synlig utbrudd av sjukdom Sjøavstand mellom anlegg er sentralt i modellen Vi betrakter ikke den enkelte fisk, men alle fisk på et anlegg, som vi kaller en fiskekohort En fiskekohort blir satt ut på et gitt tidspunkt, og slaktet 1-2 år seinere 2

4 Data Månedlige data (seinere utvidet til 2011) Informasjon om alle oppdrettsanlegg som har vært aktive i denne perioden Biomasse, angir om når et anlegg har vært aktivt Antall fisk Sjøavstander mellom alle anlegg Lokale kontaktnettverk mellom grupper av anlegg (samme eiere, kan dele stab og utstyr) 3

5 Tre sjukdommer Marine Environment and Health Series No. 22, PANCREAS DISEASE IN IRELAND: EPIDEMIOLOGICAL SURVEY RESULTS FOR 2003 AND 2004 Hamish Rodger & Susie Mitchell Informasjon omvet-aqua utbrudd International, Oranmore Business Park, Oranmore, Co. Galway Når og hvor 500 HSMB 300 PD 70 ILA Ingen informasjon om infeksjonstidspunkt, bortsett fra 2.1.Introduction Pancreas disease aetiology & clinical disease Pancreas disease (PD) is an infectious viral disease of marine stage farmed Atlantic salmon (Salmo salar) that was first described by Munro et al. (1984) in Scotland. The disease has been reported in Ireland (1984), Norway (1985), France (1986), USA (1987) and Spain (1989) (Kent & Elston, 1987, Raynard et al., 1992) with the most serious impacts from the disease reported in Ireland, Norway and Scotland. The causal agent of the disease is an atypical alphavirus, the salmon pancreas disease virus (SPDV), of which there appear to be at least two subtypes (Hodneland et al., 2005, Weston et al., 2005); one subtype is associated with PD in Scotland and Ireland and another is associated with PD in Norway. A third salmonid alphavirus, very closely related to SPDV, and known as the sleeping disease (SD) virus, causes a similar condition in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) in freshwater and is reported in France, Italy, Germany and the UK (Castric et al., 1997, Bergmann et al., 2005). The name salmonid alphavirus (SAV) has been proposed for these closely related viral isolates (Weston et al., 2002). Infection with these viruses can lead to clinical disease due to acinar pancreatic necrosis and fibrosis as well as a range of myopathies (cardiac, skeletal, oesophageal) (Ferguson et al., 1986, Rodger et al., 1994, McLoughlin et al., 2002). Clinically affected fish present with lethargy, anorexia and increased mortality. Mortalities can reach over 40% in affected pens and failure to thrive is a further consequence of the disease resulting in poor condition, thin fish that are susceptible to parasitism and secondary bacterial disease (Figure 1). infeksjonstidspunkt < utbruddstidspunkt Figure 1: Three salmon from a pen affected by pancreas disease (PD) in Ireland with the top two fish exhibiting low condition factor, typical of those affected by chronic PD. In a farm affected by PD, the majority of fish will exhibit pancreatic regeneration and recovery and appetite then returns. However, in fish affected by the later developing and longer lasting myopathies, further mortalities can then ensue when the fish exhibit a strong feeding response (Rodger et al., 1991), probably due to either cardiac muscle exhaustion, further exertional 4

6 Smittbare og smittsomme kohorter susceptible a) stocked removed time susceptible infectious b) stocked infected visible outbreak removed time susceptible infectious c) stocked infected removed time 5

7 To del-modeller Infeksjonsprosess - men infeksjonstidspunkt er ukjent Infeksjonsrate: sannsynlighet for å bli smittet i løpet av et lite tidsintervall Utbruddsprosess - utbruddstidspunkt er observert Utbruddsrate: sannsynlighet for å få et synlig utbrudd innen et lite tidsdsintervall, gitt at kohorten er smittet 6

8 Infeksjons-modell Modellerer infeksjonsraten for hver fiskekohort Deler denne inn i fire mulige smittekilder 7

9 Fire smittekilder Smitte fra smittsomme fiskekohorter på naboanlegg, avhengig av sjøavstand til naboanlegg Smitte fra smittsomme fiskekohorter i samme lokale kontaktnettverk (deler f.eks. arbeidere) Smitte fra tidligere smittsomme kohorter på samme anlegg (smittestoff kan være igjen) Smitte fra andre, uspesifiserte kilder (f. eks. brønnbåter) 8

10 Tar hensyn til bl.a. Smitte fra naboanlegg Om fiskekohorten på naboanlegget er smittsom Sjøavstanden til naboanlegget Størrelsen (antall fisk eller biomasse) på kohorten som kan bli smittet Størrelsen på den smittsomme nabokohorten Sjøtemperatur eller årstid 9

11 Utbrudds-modell Noe enklere enn infeksjonsmodellen Tar bl.a. hensyn til sjøtemperatur eller årstid 10

12 Veldig foreløpige resultater for PD Gjennomsnittlig tid fra smitte til utbrudd = 3 måneder Dataene angir at 11 % av alle kohorter har hatt et synlig utbrudd, men modellen angir at i tillegg har 9 % vært smittsomme uten at det har gitt synlig utbrudd! 11

13 Effekt av sjøavstand Relative infection rate seaway distance (km) to infectious farm 12

14 Relativ betydning av hver smittekilde Naboanlegg 80 Anlegg i samme kontaktnettverk 16 Tidligere kohort på samme anlegg 0 Andre 4 13

15 Bruksområder for slike modeller Bedre forståelse av smitteprosessene, som eksemplifisert over 14

16 Bruk: Sporing av smitteveier ILA-utbrudd i Troms 'E 69 10'N Most likely infection pathway Probability 0-0,25 0,25-0,5 0,5-0,75 0,75-1 a 69 0'N 68 50'N ± 68 40'N 5 Kilometers 17 0'E 15

17 Bruk: Hva-hvis analyser Bruke modellen som et matematisk laboratorium, dvs. undersøke effekten av tiltak for å redusere smitte ved scenario-simulering fra modellen den akkumulerte effekt av vaksinering i et nettverk av oppdrettsanlegg for en gitt effekt av en vaksine effekten av å flytte anlegg, f. eks. i klynger med branngater i mellom effekten av synkronisering av produksjonen innen soner 16

18 Mitt hjertesukk Vår siste søknad til Havbruksprogrammet om å bruke modellen til slike hva-hvis analyser fikk karakteren 3 på innovasjonsgrad og karakteren 2 på forskningsgrad. 17

19 References Aldrin, Lyngstad, Kristoffersen, Storvik, Borgan, Jansen (2011). Modelling the spread of infectious salmon anaemia (ISA) among salmon farms based on seaway distances between farms and genetic relationships between ISA virus isolates. Journal of the Royal Society Interface, Vol. 8, p Aldrin, Storvik, Frigessi, Viljugrein, Jansen (2010). A stochastic model for the assessment of the transmission pathways of heart and skeleton muscle inflammation, pancreas disease and infectious salmon anaemia in marine fish farms in Norway. Preventive Veterinary Medicine, Vol. 93, p Scheel, Aldrin, Frigessi, Jansen (2007). A stochastic model for infectious salmon anemia (ISA) in Atlantic salmon farming. Journal of the Royal Society Interface, Vol. 4, p

20 Salmon Farming Industry Takk for Handbook oppmerksomheten! 2009 Nyt lunsjen etterpå! The Marine Harvest Salmon Industry Handbook The purpose of this document is to give financial analysts and investors a better insight into the salmon farming industry and in Marine Harvest s view the most important value drivers. Our intention is to update and publish this document annually. 19