Análise da distribuição espacial e temporal do Aedes Aegypti e Aedes albopictus (diptera: culicidae) em uma área de transição no Rio de Janeiro.

Transcrição

1 Análise da distribuição espacial e temporal do Aedes Aegypti e Aedes albopictus (diptera: culicidae) em uma área de transição no Rio de Janeiro por Paulo Ricardo Silva Moreira Dissertação apresentada com vistas à obtenção do título de Mestre em Ciências, na área de Epidemiologia em Saúde Pública. Orientadora principal: Prof.ª Dr.ª Aline Araújo Nobre Segunda orientadora: Prof.ª Dr.ª Nildimar Honório Rocha Rio de Janeiro, abril de 2013.

2 Esta dissertação, intitulada Análise da distribuição espacial e temporal do Aedes Aegypti e Aedes albopictus (diptera: culicidae) em uma área de transição no Rio de Janeiro apresentada por Paulo Ricardo Silva Moreira foi avaliada pela Banca Examinadora composta pelos seguintes membros: Prof. Dr. José Bento Pereira Lima Prof. Dr. Oswaldo Gonçalves Cruz Prof.ª Dr.ª Aline Araújo Nobre Orientadora principal Dissertação defendida e aprovada em 25 de abril de 2013.

3 Catalogação na fonte Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica Biblioteca de Saúde Pública M838 Moreira, Paulo Ricardo Silva Análise da distribuição espacial e temporal do Aedes Aegypti e Aedes albopictus (diptera: culicidae) em uma área de transição no Rio de Janeiro. / Paulo Ricardo Silva Moreira f. : il. ; tab. ; graf. ; mapas Orientador: Nobre, Aline Araújo Rocha, Nildimar Honório Dissertação (Mestrado) Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca, Rio de Janeiro, Aedes. 2. Dengue. 3. Clima. 4. Fatores de Tempo. 5. Distribuição Temporal. 6. Conglomerados Espaço-Temporais. I. Título. CDD - 22.ed

4 Dedico este trabalho a toda minha família, em especial meus amados pais, Claudia Marilza e Paulo Roberto, minha namorada, Larissa Soledade e meus amigos, os quais me deram total suporte, sempre com muito amor, dedicação e carinho. i

5 Agradecimentos Primeiramente a Deus, pela dádiva da vida e por enchê-la de bênçãos, me proporcionando algumas virtudes, como a paixão pelo conhecimento e a perseverança, que sustentaram este trabalho árduo. Senhor, agradeço-te de todo o meu coração! Ao anjo mais lindo e puro que eu tenho na terra, ao qual eu tenho a honra de chamar de mãe, por ser minha maior incentivadora, não medindo esforços para que eu alcançasse alguns objetivos que tracei para a minha vida. Eu te amo, Sra. Claudia Marilza. Ao meu pai, Paulo Roberto, pelo exemplo de amor incondicional e carinho que me oferece desde criança. À Larissa Soledade, meu presente enviado por Deus, por ser além de minha namorada, minha companheira, meu refúgio, me motivando sempre a atingir meu objetivo. Aos meus amigos e familiares, minha sincera gratidão, em especial, aos meus irmãos de alma, Thiago Araújo, Plínio Marcos e Júlio Siqueira, pelos esclarecimentos de dúvidas e momentos de descontração. Às minhas orientadoras, Aline Nobre e Nildimar Honório, por me indicarem sempre o caminho certo a seguir, sempre solícitas e com muita paciência, demonstrando amor pelo que propuseram a fazer nesta vida, que é transmitir o conhecimento. Aos amigos do Núcleo de Apoio às Pesquisas em Vetores NAPVE/Parceria DIRAC-IOC, Célio Pinel, Glauber Rocha, Luciene Pinheiro, Daniel Câmara e Carmem Pinheiro, pelo apoio na adequada coleta dos dados do meu projeto. Aos amigos do Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica em Saúde (ICICT), Mônica Magalhães e Júlia Peixoto, pelo suporte no geoprocessamento dos dados. Aos pesquisadores, Dr. Oswaldo Cruz, Dr. José Bento Pereira, Dra. Claudia Codeço e Dra. Tamara Camara, pela pronta aceitação em fazer parte da minha banca julgadora. A Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior (CAPES) e a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) pelo apoio financeiro ao trabalho. Esta vitória é de todos nós! ii

6 Resumo Os padrões de transmissão do dengue, uma das mais importantes arboviroses em todo o mundo, são determinados pela combinação de fatores que envolvem o hospedeiro humano, o vírus, o vetor e o ambiente. As duas espécies vetoras apresentam diferenças quanto à freqüência nos distintos ambientes modificados, já que os ambientes urbanos favorecem a presença de Ae. aegypti (vetor primário do dengue), enquanto Ae. albopictus (potencial vetor) predomina em áreas com elevada cobertura vegetal, embora venha demonstrando uma alta capacidade de adaptação a outros ambientes, sendo encontrado também em áreas de transição entre o urbano e as áreas florestadas, onde há a coexistência das espécies. A abundância dos vetores é um dos principais determinantes para a intensidade de transmissão de uma doença viral por eles transmitida, bem como a circulação dos sorotipos virais. O presente estudo objetivou analisar o padrão temporal e a distribuição espacial da densidade de ovos de Aedes, obtida através da implantação de 30 ovitrampas em oito áreas sentinelas localizadas em uma área de transição no Rio de Janeiro no período de novembro de 2010 a junho de 2012, além da caracterização espacial das larvas de Ae. aegypti e Ae. albopictus. Na análise temporal foram utilizados modelos lineares generalizados e modelos aditivos generalizados para examinar o efeito das variáveis climáticas na densidade média de ovos de Aedes. Já na abordagem espacial, realizamos uma análise exploratória para caracterizar o comportamento das larvas de Ae. aegypti e Ae. albopictus de acordo com as variáveis ambientais. Em seguida, avaliamos o efeito da distância para a borda mais próxima na densidade de ovos através da utilização de modelos bayesianos espacialmente estruturados e identificamos locais com maior risco, com base na construção de mapas suaves para cada área sentinela. Todas as variáveis climáticas demonstraram relação significativa, explicando parte do padrão sazonal da densidade média de ovos de Aedes, embora a temperatura mínima tenha desempenhado o papel principal, com melhor ajuste. Já em relação ao aspecto espacial, observou-se uma predominância de ovos de Aedes e larvas de Ae. albopictus nas áreas sentinelas com maiores coberturas vegetais, além de uma maior quantidade de Ae. aegypti nas áreas mais urbanas, com edificações e mais próximas a borda. Palavras-Chave: Aedes, dengue, clima, dinâmica temporal, padrão espacial. iii

7 Abstract The transmission patterns of dengue, a major worldwide arboviruses are determined by a combination of factors involving the human host, the virus, vector and environment. The two vector species differ in terms of frequency in different modified atmospheres, since urban environments favor the presence of Ae. aegypti, while Ae. albopictus is prevalent in areas with high vegetation cover, although it is demonstrating a high capacity to adapt to other environments, and is also found in transition areas between urban and forested areas, where there is coexistence of species. The abundance of vectors is a major determinant for the intensity of transmission of a viral disease transmitted by them. The present study aimed to analyze the temporal pattern and spatial distribution of the density of Aedes eggs, obtained by 30 ovitramps implanting in eight sentinel areas located in a transition area in Rio de Janeiro from November 2010 to June 2012, beyond the spatial characterization of Ae. aegypti and Ae. albopictus larvaes. To temporal analysis were used generalized linear models and generalized additive models to examine the effect of climate variables on the average density of Aedes eggs. In the spatial approach, we conducted an exploratory analysis to characterize the behavior of Ae. aegypti and Ae. albopictus larvae, according to environmental variables. Then, we evaluated the effect of distance to the nearest edge in egg density by using Bayesian models spatially structured and we identify locations with higher risk, based on the construction of smooth maps for each sentinel area. All climatic variables showed a significant relationship, explaining part of the seasonal pattern of average density of Aedes eggs, although the minimum temperature has played the lead role, with best fit. In relation to the spatial aspect, there was a predominance of Aedes eggs and Ae. albopictus larvae in sentinel areas with higher vegetation cover, and a larger amount of Ae. aegypti in the urban areas, with buildings and closer the edge. Keywords: Aedes, dengue, climate, temporal dynamics, spatial pattern. iv

8 SUMÁRIO SUMÁRIO... v LISTA DE FIGURAS... vii LISTA DE TABELAS... ix 1 INTRODUÇÃO Dengue Vetores Inquéritos entomológicos e indicadores de infestação com base em armadilhas Espaço, tempo e vetores Justificativa OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos MATERIAL E MÉTODOS Área de estudo Inquérito entomológico Variáveis climáticas e ambientais Padrão Temporal Modelagem espacial RESULTADOS Manuscrito temporal Resumo Introdução Material e Métodos Resultados Discussão Referências v

9 4.2 Manuscrito espacial Resumo Introdução Material e Métodos Resultados Discussão Referências CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS vi

10 LISTA DE FIGURAS Introdução 1 Mapa com o registro dos países ou áreas com ocorrência de casos de dengue em Mapa da distribuição do risco de dengue no Brasil em Série dos casos notificados de dengue no município do Rio de Janeiro no período de Novembro de 2010 a Junho de Material e métodos 1 Mapa da distribuição das ovitrampas em oito áreas sentinelas e a caracterização da cobertura vegetal no campus da Fiocruz Manuscrito temporal 1 Mapa da distribuição das ovitrampas nas oito áreas sentinelas localizadas em Manguinhos, Rio de Janeiro Boxplot da densidade média de ovos de Aedes das oito áreas sentinelas, com seus respectivos intervalos de confiança para mediana Séries temporais da precipitação, temperatura mínima e temperatura máxima, correspondentes ao período de novembro de 2010 a junho de Percentual de positividade de ovos de Aedes nas ovitrampas instaladas nas oito áreas sentinelas, no período de novembro de 2010 a junho de Séries temporais do número médio de ovos de Aedes coletados nas ovitrampas instaladas nas oito áreas sentinelas, em Manguinhos no Rio de Janeiro, no período de Novembro de 2010 a Junho de Boxplot das médias de ovos de Aedes no verão de 2011 (1), inverno de 2011 (2) e verão de 2012 (3) nas oito áreas sentinelas, em Manguinhos, Rio de Janeiro Efeito da temperatura mínima na densidade de ovos de Aedes nas áreas oito áreas sentinelas, em Manguinhos, Rio de Janeiro Efeito da temperatura máxima na densidade de ovos de Aedes nas oito áreas sentinelas, em Manguinhos, Rio de Janeiro...35 vii

11 Manuscrito espacial 2 Gráfico de dispersão entre densidade média de ovos de Aedes, percentual de Aedes aegypti, percentual de Ae. albopictus e distância para a borda mais próxima Gráfico de dispersão entre densidade média de ovos de Aedes, percentual de Ae. aegypti, percentual de Ae. albopictus e percentual de vegetação média ou alta Mapas temáticos com a intensidade de ovos de Aedes para as oito áreas sentinelas, usando modelos espacialmente estruturados...54 viii

12 LISTA DE TABELAS Manuscrito temporal 1 Principais características dos descritores de cada área sentinela (AS) em Manguinhos, Rio de Janeiro Modelos Lineares Generalizados para avaliar os efeitos da temperatura mínima, máxima e precipitação na densidade de ovos de Aedes provenientes das oito áreas sentinelas em Manguinhos, Rio de Janeiro...36 ix

13 1 INTRODUÇÃO 1.1 Dengue O dengue é uma das mais importantes arboviroses em todo o mundo, em termos de morbidade e mortalidade e constitui um sério problema de saúde pública em regiões tropicais e subtropicais 1,2, onde alguns fatores climáticos, como a temperatura, favorecem a proliferação do Aedes aegypti, o vetor primário do dengue no Brasil 3. Esta informação é corroborada através da Figura 1, que contem um mapa que demonstra países ou áreas onde houve registros de casos de dengue 4. As primeiras epidemias de dengue notificadas ocorreram na África, Ásia e América do Norte, indicando que o vírus dengue e o Ae. aegypti apresentam uma distribuição mundial há mais de 200 anos 5. No mundo estima-se que anualmente deve ocorrer por volta de 20 milhões de casos de infecções por dengue, o que resulta em aproximadamente óbitos 6, caracterizando um grave problema de saúde pública. Ainda de acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), mais de 2,5 bilhões de pessoas (40% da população mundial) vivem sob o risco de contrair o dengue 7. Essa arbovirose é caracterizada como uma doença febril, aguda e de etiologia viral causada por vírus (DENV) de genoma RNA pertencente à família Flaviviridae e ao gênero Flavivirus. A fonte de infecção e reservatório vertebrado é o homem 8.9. Figura 1. Mapa com o registro dos países ou áreas com ocorrência de casos de dengue em Fonte: WHO

14 O dengue tem amplo aspecto clínico e pode se apresentar como Dengue Clássico (DC) e a Febre Hemorrágica do Dengue (FHD). Existem alguns fatores envolvidos na ocorrência de FHD, tais como o número de sorotipos e o tempo em que estão circulando em cada espaço; à magnitude das epidemias de dengue clássico anteriores que determinam o estado imunológico das populações expostas a novas infecções; a qualidade e cobertura dos sistemas de saúde de cada país, entre outros 10. Em todo o mundo existem quatro sorotipos dos vírus dengue denominados DENV-1, DENV-2, DENV-3 e DENV-4, que são transmitidos aos seres humanos pelo Ae. aegypti e Ae. albopictus, esse último considerado vetor potencial do dengue no Brasil 1,8,11. Não existe imunidade cruzada, isto é, a infecção por um dos sorotipos só confere imunidade permanente, ou no mínimo duradoura, para aquele sorotipo 9. Nas Américas, o vírus do dengue circula desde o século passado até meados do século XX, quando então há a erradicação do Ae. aegypti em grande parte das Américas Central e do Sul, através do programa dirigido pela Organização Pan Americana de Saúde. Porém como alguns países não aderiram ao programa houve a reintrodução do Ae. aegypti em alguns países 8. Isto acarretou em novas epidemias de dengue, como em Cuba, que apresentou casos notificados de dengue em Nos anos 90, a situação epidemiológica das Américas e do Caribe tornou-se grave e epidemias de dengue clássico são frequentemente observadas em vários centros urbanos, muitas delas associadas à ocorrência de casos de dengue hemorrágico. Na década de 90, os quatro sorotipos estavam circulando no continente americano e só não havia registro de casos no Chile, Uruguai e Canadá 10,13. No Brasil, as primeiras referências a casos de dengue na literatura médica datam de 1916, em São Paulo e de 1923, em Niterói, embora a primeira epidemia de dengue com confirmação laboratorial tenha acontecido na cidade de Boa Vista em 1982, 15 anos após a reinvasão do país pelo Ae. aegypti, com a ocorrência de 11 mil casos segundo estimativas, onde foram isolados os sorotipos DENV-1 e DENV-4 8,14. Estes agentes etiológicos estavam circulando em diversos países do Caribe e no norte da América do Sul e sua introdução, possivelmente, se deu por via terrestre, pela fronteira da Venezuela 10. Ainda em nosso país, desde 1986, epidemias de dengue vêm ocorrendo anualmente, tornando-se um grave problema de saúde pública nacional. Por volta dos anos 2000, todos os estados brasileiros já tinham casos (alóctones e/ou autóctones) de 2

15 dengue notificados 15,16. As epidemias de maior magnitude estiveram concentradas nos grandes centros urbanos e a intensidade da circulação viral coloca sob risco milhões de brasileiros a adquirirem as formas mais graves da doença 10. A Figura 2 ilustra a gravidade da doença em nosso país, mostrando que em 2011, a maioria dos estados brasileiros vivia sob risco alto ou muito alto de contrair o dengue, exceto para os estados do Sul, São Paulo e Rondônia. Ainda através da Figura 2, apenas os estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul apresentaram risco baixo de transmissão de dengue 17. Figura 2. Mapa da distribuição do risco de dengue no Brasil em Fonte: MS O Ae. aegypti foi considerado erradicado do Brasil pela Organização Mundial de Saúde (OMS) e foi intensamente combatido em nosso território no controle da febre amarela na década de ,18. Entretanto, alguns países vizinhos como a Venezuela não o erradicaram, contribuindo para a reinvasão do Ae. aegypti em 1967 na cidade de Belém do Pará, o qual foi encontrado novamente no estado do Rio de Janeiro em 1977, com vários municípios apresentando altos índices de infestação na década de A reintrodução do vírus da dengue em 1986 iniciou um período de intensa atividade de dengue no estado, impactando fortemente a população 19. Entre os anos de 1987 e 2003, o estado registrou cinco epidemias com o número real de infectados podendo chegar a 3

16 um milhão 13,15. A reinfestação do país pelo Ae. aegypti e a urbanização não planejada dos grandes centros, como o estado do Rio de Janeiro contribuíram para o elevado número de casos notificados de dengue 9,15. O sorotipo DENV-2 foi introduzido no estado do Rio de Janeiro em 1990, onde foi isolado em 17 oportunidades em pessoas das cidades do Rio de Janeiro e Niterói. Nesta ocasião, nenhum dos pacientes com o vírus dengue tipo 2 apresentou a forma hemorrágica da doença 20. Já a introdução do sorotipo DENV-3 no Rio de Janeiro em 2000 resultou na epidemia de maior gravidade, sendo metade dos casos fatais relacionados às infecções primárias por este sorotipo 21. O sorotipo DENV-4 reemergiu no país após quase 30 anos de ausência, através do estado de Roraima em julho de 2010, no auge da estação chuvosa. Passados oito meses, este sorotipo chegou ao Rio de Janeiro, com os primeiros casos de DENV-4 ocorridos na região oceânica de Niterói. Essa introdução do DENV-4 no Rio de Janeiro representa mais um grande desafio para a vigilância epidemiológica, de controle e de saúde no Brasil 22. Nesse sentido, a cidade do Rio de Janeiro, é uma das mais densamente povoadas e tem sido sempre um importante ponto de entrada para os vírus do dengue no país, haja vista importantes epidemias no estado (como a de e a de ), indicando o quão receptivo é o Rio de Janeiro a introdução e disseminação do vírus do dengue 23,24. Dados recentes do Ministério da Saúde revelam que o estado do Rio de Janeiro obteve o maior número de casos notificados de dengue no ano de 2011 comparado aos outros estados brasileiros, com casos registrados e 140 óbitos, com o município do Rio de Janeiro concentrando casos (cerca de 48% do total para o estado) 17,25. Por outro lado, em 2012, foram notificados casos de dengue no estado, com 42 óbitos. Na comparação 2012 e 2011, apesar do aumento de 9,96% de notificações, a quantidade de óbitos reduziu 70% no período. Em 2013, até a quarta semana epidemiológica, foram notificados casos suspeitos de dengue no estado do Rio de Janeiro 26. Através da Figura 3, a qual apresenta os casos notificados de dengue no município do Rio de Janeiro durante o período do presente estudo (novembro de 2010 a junho de 2012), notamos maiores números de casos durante o verão (dezembro a maio) e um pico nesta série no mês de abril, alguns meses após o início da estação quente e chuvosa. 4

17 Casos notificados de dengue nov/10 dez/10 jan/11 fev/11 mar/11 abr/11 mai/11 jun/11 jul/11 ago/11 set/11 out/11 nov/11 dez/11 jan/12 fev/12 mar/12 abr/12 mai/12 jun/12 jul/12 Figura 3. Série dos casos notificados de dengue no município do Rio de Janeiro de Novembro de 2010 a Junho de 2012, que corresponde ao período do estudo. Fonte: SMS Vetores Duas espécies de mosquitos são consideradas vetores para a transmissão do vírus do dengue no Brasil, Ae. aegypti e Ae. albopictus 8, o primeiro é considerado vetor primário, enquanto o outro, potencial vetor. Embora estas duas espécies compartilhem vários aspectos semelhantes com relação à biologia e comportamento, existem algumas diferenças quanto à sua frequência nos distintos ambientes modificados, influenciando na capacidade vetorial de suas populações naturais no Brasil 27. Os mosquitos Ae. aegypti e Ae. albopictus são espécies exóticas e simpátricas que tendem a procriar em lugares semelhantes, geralmente na zona periurbana ou de transição, entre áreas densamente povoadas e com considerável cobertura vegetal 28,29. O Ae. aegypti é uma espécie originária da África, que foi descrito no Egito. Acredita-se que essa espécie chegou ao continente americano na época da colonização, provavelmente trazida pelos navios negreiros, que realizavam o tráfico de escravos do continente africano 8. É um mosquito cosmopolita e doméstico, que se alimenta de sangue humano e de açúcares vegetais. É no momento do repasto sanguíneo, geralmente em período diurno, que a fêmea infectada transmite o vírus ao homem 3,9,30. Atualmente, este vetor pode ser encontrado em todos os estados do Brasil 31. 5

18 Os ambientes urbanos parecem favorecer a presença de Ae. aegypti, já que essa espécie ovipõe e abriga-se mais frequentemente no intradomicílio, sugerindo que as populações dessa espécie mantêm elevado contato com humanos, parâmetro muito importante na determinação da capacidade vetorial quanto à transmissão do vírus dengue 27. A oviposição também é realizada preferencialmente no início da manhã e no fim da tarde 8. Uma vez a fêmea do Ae. aegypti infectada com o vírus do dengue pode transmitir a doença para sua prole, o que caracteriza a transmissão transovariana 8. Após o repasto sanguíneo, a fêmea desloca- se em busca de abrigo e após 3 a 4 dias, realiza a oviposição. Mesmo que seja raro um raio de dispersão de Ae. aegypti acima de 500 metros, existem relatos na literatura de dispersão de a mais de 2 quilômetros do ponto de soltura 33. Além disso, a possibilidade de transporte passivo de fêmeas através do auxílio do vento, pode influenciar na dispersão 31. O Ae. aegypti utiliza preferencialmente os depósitos artificiais de cor escura com água limpa ou com pouca matéria orgânica para realizar a oviposição 34, uma vez que seus ovos possuem uma alta capacidade de resistir à dissecação, mantendo-se viáveis na ausência de água por até 450 dias. Essa espécie tem mostrado uma grande capacidade de adaptação a diferentes situações ambientais consideradas desfavoráveis, como sobrevivência em locais com temperaturas mais frias. Isto pode justificar o surgimento do mosquito na Europa e a ocorrência do dengue na região Sul do Brasil 3. O número de municípios brasileiros nos quais tem sido assinalada a presença de Ae. aegypti, vetor do dengue e da febre amarela urbana, tem aumentado rapidamente nos últimos anos, evidenciando dificuldades dos programas e ações de controle 31. Além da grande preocupação com o Ae. aegypti, também há uma necessária atenção com o Ae. albopictus, tendo em vista que já foi comprovada em laboratório a sua capacidade de transmissão do vírus dengue 35, embora a espécie não tenha sido incriminada como vetor natural do dengue no Brasil 36,37. O Ae. albopictus é uma espécie originariamente da floresta tropical do sudeste asiático e que, hoje, encontra-se amplamente distribuído, em regiões temperadas e tropicais 8,38. No Brasil, sua presença foi assinalada, primeiramente, por Forattini (1986) 39 e desde então, vem sendo registrada sua rápida e ampla dispersão por vários estados. Trata-se de espécie que predomina em áreas com cobertura vegetal, colonizando variados tipos de recipientes naturais: ocos de árvore, bambus cortados e bromélias 8,40,41, embora também seja coletada em criadouros artificiais, demonstrando uma alta capacidade de adaptação a outros ambientes, sendo encontrado também em áreas urbanas e periurbanas 28,42. 6

19 As áreas rurais e silvestres parecem favorecer Ae. albopictus, pois essa espécie frequentemente ovipõe e repousa em ambiente peridomiciliar e de floresta, realiza a oviposição em criadouros naturais, como nos ocos de árvore, na imbricação das folhas e em orifícios de bambu, onde a cobertura vegetal é maior, sugerindo um contato reduzido com humanos, em relação ao Ae. aegypti 27,43. Entretanto, no ambiente de transição urbano-periurbano a espécie utiliza os mesmos criadouros do Ae. aegypti. 1.3 Inquéritos entomológicos e indicadores de infestação com base em armadilhas Como ainda não está disponível nenhuma vacina preventiva eficaz e segura contra o vírus dengue, o único elo vulnerável na cadeia de transmissão do dengue é o mosquito Ae. aegypti 3. A luta contra o Ae. aegypti apresenta muitos pontos críticos, pois ainda não se sabe qual o índice de infestação abaixo do qual a transmissão de dengue se interrompe, já que mesmo com índices abaixo de 1%, que é o preconizado como seguro pela OMS, observa-se transmissão em determinadas áreas 44. A abundância de vetores é um dos principais determinantes para a intensidade de transmissão de uma doença viral por eles veiculada 42,45. Sendo assim, no campo da vigilância entomológica, a questão vetorial constitui o pré-requisito indispensável para o controle das doenças por eles veiculadas, uma vez que a vigilância de mosquitos vetores orienta as intervenções nos ciclos de transmissão dessas enfermidades. Para tanto, é necessário o conhecimento das densidades dos vetores, muitas vezes, expressas sob a forma de índices 44. Alguns dos índices de Stegomyia mais empregados são o índice de infestação predial (IIP) e o índice de Breteau (IB). Com o índice de infestação predial se calcula a percentagem de edifícios infestados com formas imaturas de Ae. aegypti e Ae. albopictus. Já o índice de Breteau, o qual tem sido o índice mais usado para estimar a densidade de Ae. aegypti, expressa o número de recipientes positivos para formas imaturas de Ae. aegypti por 100 imóveis pesquisados. Entretanto, ambos os índices não consideram a produtividade dos habitats, o que torna inadequada a realização de relações diretas entre os valores de índices larvares e os níveis de transmissão do vírus dengue 44,46. Morato et al. (2005) 47 afirmam que estes métodos rotineiramente usados em programas de controle de mosquitos vetores não são sensíveis o suficiente para diferenciar entre situações de alto e baixo risco de transmissão. 7

20 Já o Levantamento Rápido do Índice de Infestação por Ae. aegypti (LIRAa) é uma técnica de amostragem aleatória que monitora a densidade larvária por meio dos índices de Stegomyia citados acima 48. Os resultados do LIRAa, além de produzirem a média dos indicadores larvários, identificam e diferenciam nos espaços intra-urbanos as áreas com maior densidade larvar contribuindo para o direcionamento e maior efetividade das ações de combate vetorial. Entretanto, o LIRAa apenas identifica os focos larvários do Ae. aegypti, assim como o índice predial e o índice de Breteau 49. Visando aperfeiçoar e facilitar o processo de monitoramento da infestação do Ae. aegypti, métodos de coleta utilizando armadilhas têm sido desenvolvidos para a coleta tanto de formas imaturas quanto a captura de adultos de Ae. aegypti. Vários métodos e armadilhas inovadores e tradicionais têm sido propostos e empregados, embora ainda em teste. O monitoramento baseado nas coletas de formas imaturas com armadilhas desenvolvidas para este fim, as ovitrampas, foram pioneiras neste sentido. O emprego desta armadilha vem ocorrendo na vigilância indireta das populações adultas de Ae. aegypti, além de representar importante instrumento de avaliação e do monitoramento do impacto de certas medidas de controle 34,50. As ovitrampas fornecem dados úteis sobre distribuição espacial e temporal 51. Por outro lado, iniciativas mais recentes sugerem o uso de armadilhas para adultos (MosquiTrap, Adultrap, BG- Sentinel, dentre outras) que teriam a vantagem de estimar diretamente essa população 24,52,53. Entretanto, estes métodos relacionados a adultos têm como desvantagem o custo e a demora associada à operacionalização para a estimativa do risco de transmissão 51. Sabe-se que os mosquitos vetores do dengue depositam seus ovos em paredes internas de recipientes domésticos contendo água de torneira ou chuva. Nesse sentido, Fay & Eliason (1966) 54 desenvolveram a ovitrampa, armadilha de oviposição, que se caracteriza por ser um recipiente preto, normalmente de plástico, com boca larga, uma palheta de Eucatex contendo um lado áspero, colocada verticalmente no seu interior. Este recipiente é parcialmente enchido com água de torneira 44. Reiter & Gubler fizeram algumas adaptações ao modelo original em 1997, acrescentando infusão de feno diluída, que atrai as fêmeas de Ae. aegypti para a realização da oviposição (Morato et al. 2005) 47. Com oviposições feitas nas palhetas a sensibilidade do método é determinada, com a expectativa de se conhecer a presença ou ausência de fêmeas numa dada localidade, bem como a densidade de ovos de Aedes. O índice de positividade de ovitrampa ou o número médio de ovos por palheta constituem índices simples, de baixo 8

21 custo e facilmente padronizados, que têm sido utilizados nas pesquisas para revelar a presença e a densidade de ovos de Aedes em uma dada localidade 44,49,51. A armadilha MosquiTrap é um método de monitoramento das populações adultas do Ae. aegypti, onde o local ideal para a sua instalação é o peridomicílio dos imóveis. É um tipo de ovitrampa colante, que foi criada a partir de estudos de comportamento de oviposição de fêmeas de Ae. aegypti. Essa armadilha utiliza, além da água, um atraente de oviposição sintético, o Atraedes (ECovec Ltda), que libera um odor que atrai a fêmea para ovipor e substitui a infusão de feno. Os mosquitos coletados pela MosquiTrap ficam presos no cartão adesivo removível da armadilha 55,56. A Adultrap é uma nova armadilha para capturar fêmeas de Ae. aegypti em busca de local para oviposição. Esta tem forma cilíndrica, cor escura, formando três compartimentos, onde os mosquitos entram e são retidos. Tanto no laboratório quanto no campo, os ensaios mostraram que a armadilha apresentou positividade na captura de adultos de Ae. aegypti 57. A armadilha BG-Sentinel (BGS-Trap) utiliza uma mistura de substâncias encontradas na pele humana e, portanto, captura essencialmente fêmeas de Ae. aegypti e Ae. albopictus em busca de hospedeiro para a realização de repasto sanguíneo. Além deste estímulo químico, a armadilha possui outros elementos que atraem as fêmeas: estímulo visual (contraste entre as cores preto e branco), além de correntes de ar que mimetizam correntes de convecção criadas pelo corpo humano 58, Espaço, tempo e vetores Os padrões de transmissão do dengue são determinados pela combinação de fatores que envolvem o hospedeiro humano, o vírus, o vetor e o ambiente. A transmissão do dengue e a distribuição dos seus principais vetores, o Ae. aegypti e Ae. albopictus, apresentam heterogeneidade espacial em cidades urbanas, como, por exemplo, o Rio de Janeiro. Sabe-se que essa distribuição pode influenciar a competência vetorial das populações destas espécies 60. Para o melhor entendimento do componente espacial, observa-se que os maiores índices de infestação do Ae. aegypti são associados com bairros densamente povoados, em que a urbanização não planejada, saneamento e abastecimento de água irregular e falta de coleta de lixo promovem a proliferação de potenciais criadouros para o Ae. 9

22 aegypti, o que pode favorecer o aumento da densidade do vetor primário do dengue 9,15. As formas imaturas do Ae. aegypti podem facilmente ser encontradas em vários tipos de criadouros artificiais e raramente nos naturais, indistintamente no intradomicílio ou peridomicílio 61,62. Sabe-se que a elevada dispersão do Ae. aegypti se deve pelas trocas comerciais entre países e os fluxos migratórios, enquanto as altas densidades populacionais humanas e os hábitos culturais em armazenar inadequadamente os resíduos sólidos, que servem de criadouros para o vetor primário do dengue, favorecem a manutenção do Ae. aegypti. Já o Ae. albopictus é frequentemente associado com áreas com maiores coberturas vegetais e menores densidades populacionais, onde suas formas imaturas são encontradas em diferentes criadouros artificiais e nos naturais em buracos de árvores e em imbricações de folhas de plantas, bromélias e internódios de bambus, apresentando maior grau de exofilia e hábitos silvestres. No entanto, o Ae. albopictus tem apresentado uma adaptação significativa ao ambiente urbano, onde tem exibido uma elevada frequência no peridomicílio 27,63 e podendo ser encontrado nos mesmos criadouros frequentados pelo Ae. aegypti, o que pode acarretar em coexistência, geralmente nas áreas de transição ou em zonas periurbanas 27,28,29,42. A distribuição espacial dos vetores do dengue tem sido avaliada em diferentes regiões do Brasil e em outros países. Um estudo realizado no Rio de Janeiro e na Flórida (Estados Unidos) analisou a distribuição espacial dos vetores do dengue e algumas características socioeconômicas e ambientais, que ratificou este comportamento urbano do Ae. aegypti e silvestre do Ae. albopictus, além da coexistência desses vetores em áreas periurbanas 42. Estudos realizados nos municípios do Rio de Janeiro e de Nova Iguaçu e na cidade de Fortaleza encontraram distribuição similar dos vetores do dengue 27,63. Um outro estudo realizado em Manguinhos, no Rio de Janeiro, demonstrou que a ocorrência das duas espécies vetoras do dengue, medidas por ovitrampas, varia espacialmente e sazonalmente. Aedes albopictus foi mais abundante em áreas com alta ou média densidade de cobertura vegetal, enquanto que Ae. aegypti foi predominante em áreas densamente povoadas e com baixa cobertura vegetal, além do aumento das formas imaturas desses vetores no verão e a coexistência entre as espécies na zona de transição, entre as áreas de favela e as de elevada cobertura vegetal 29. Quanto à influência do clima na distribuição dos vetores e do dengue, alguns autores indicam que a incidência do dengue e a distribuição do Ae. aegypti seguem 10

23 padrões sazonais no Rio de Janeiro, com picos durante o verão, quando as taxas de alta precipitação e temperaturas altas são observadas 24. Sabe-se que a densidade populacional de Ae. aegypti é diretamente influenciada pelas variáveis climáticas, incluindo os padrões de ocorrência de chuvas e as variações de temperatura 28,65,66. Estudos têm demonstrado que a temperatura ambiente tem um impacto no tamanho da população, no período de desenvolvimento larvar, na atividade hematofágica e na taxa de sobrevivência da fêmea do Ae. aegypti 67,68,69. Além de influenciar na taxa de metabolismo do vetor, aumentando nos meses quentes e abreviando seu ciclo evolutivo em até oito dias, ou prolongando-o até 22 dias nos meses frios 8,69. Na faixa compreendida entre 20 a 30º C, encontram-se as taxas máximas de sobrevivência, fecundidade e longevidade de adultos de Ae. aegypti 2,68,70,71. Também a replicação e maturação do vírus no inseto (período extrínseco) são aceleradas com o aumento da temperatura 71. Estudo realizado no estado do Rio de Janeiro demonstrou que nos anos em que as epidemias de dengue tiveram início, as temperaturas foram significativamente mais altas que nos demais anos, especialmente as mínimas, sugerindo ser a temperatura um fator crítico para o início das epidemias. Parece ser uma evidência de que a temperatura mínima possa ser o parâmetro crítico para definir a possibilidade de uma epidemia, no caso em que a população seja suficientemente suscetível ao vírus circulante 73,74. Já a associação entre proliferação do Ae. aegypti e estações chuvosas é contraditória 75. Vários estudos têm demonstrado um papel duplo da chuva, que vai depender de cada região avaliada, dos criadouros predominantes e da manutenção desses depósitos pelas chuvas 76. A precipitação tem uma relação evidente com a abundância de ovos de Ae. aegypti e Ae. albopictus, já que estas espécies utilizam também criadouros no peridomicílio, ou seja, criadouros descobertos, o que os torna mais vulneráveis a precipitação, pois nos períodos de maior intensidade das chuvas, os recipientes se encheriam e proporcionariam condições favoráveis à oviposição e desenvolvimento das formas imaturas. Ainda em relação ao efeito da temperatura e da precipitação sobre a positividade de ovitrampas, a densidade de ovos de Aedes e os índices relativos à MosquiTraps, um estudo realizado em três bairros distintos da cidade do Rio de Janeiro (Tubiacanga, Higienópolis e Palmares), os autores demonstraram que a série de densidade média de ovos de Aedes apresentou uma variação sazonal, verificando-se um aumento claro no verão em Tubiacanga, na Ilha do Governador e em Palmares, em Vargem Pequena, as 11

24 quais constituíam áreas suburbanas, e uma estabilidade na série deste índice na área urbana, a saber, Higienópolis, caracterizando uma correlação significativa não instantânea entre os índices obtidos através de ovitrampas e MosquiTraps com temperatura e precipitação, observando-se uma influência da precipitação ou temperatura, ocorridas uma semana antes da obtenção do aumento dos índices de positividade e densidade média de ovos de Aedes 24. Cabe ressaltar que o padrão espacial e temporal da distribuição de Ae. aegypti e Ae. albopictus podem variar de acordo com características peculiares a cada local de estudo, tais como condições socioeconômicas, estrutura da paisagem, variáveis climáticas e ambientais, e que apenas os dois últimos fatores foram investigados na análise temporal e espacial, respectivamente em nosso estudo. 1.5 Justificativa Os padrões de transmissão do dengue são determinados pela combinação de fatores que envolvem o hospedeiro humano, o vírus, o vetor e o ambiente. Apesar de intensa investigação visando controlar esta arbovirose, ainda não está completamente disponível uma vacina preventiva e eficaz contra os vírus dengue. Sabe-se que, o único elo vulnerável na cadeia de transmissão do dengue é a manutenção de níveis de infestação abaixo do limiar de transmissão do vetor primário do dengue, o Ae. aegypti. No contexto dos programas de controle, faz-se necessário uma abordagem integrada de metodologias de monitoramento da infestação do Ae. aegypti, através da utilização de armadilhas de oviposição e a análise da distribuição temporal e espacial dos ovos de Aedes em área de coexistência dos vetores do dengue no Rio de Janeiro. Desta forma, é possível obter uma adequada alocação de esforços para combater os vetores e, consequentemente, a doença nestas áreas altamente infestadas pelos vetores, que serão estabelecidas através desta metodologia. 12

25 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral: Analisar a distribuição espacial e temporal das formas imaturas de Aedes aegypti e Aedes albopictus em uma área de transição no Rio de Janeiro. 2.2 Objetivos específicos: a) Descrever a distribuição sazonal dos vetores do dengue através dos índices de positividade e densidade de ovos de Aedes, obtidos nas armadilhas de oviposição; b) Analisar a relação entre densidade de ovos de Aedes e os fatores climáticos; c) Analisar a distribuição espacial e detectar áreas com baixa e alta infestação de Ae. aegypti e Ae. albopictus, através da densidade de ovos; d) Avaliar a relação entre as variáveis ambientais, distância de borda e cobertura vegetal, e a proporção de larvas de Ae. aegypti e Ae. albopictus. 13

26 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Área de estudo A área de estudo abrange o território de Manguinhos, localizado na cidade do Rio de Janeiro e o campus da FIOCRUZ ( S, W; m²), que apresenta área útil e cobertura vegetal heterogênea caracterizada por baixa, média e alta vegetação. O entorno da área de estudo é cercado por 14 favelas, que são densamente povoadas e integram o Complexo de Manguinhos. Esta área florestada dentro do campus é um refúgio para uma variedade de mamíferos e aves. Para o monitoramento semanal com as armadilhas de oviposição (ovitrampas) foram selecionadas oito áreas sentinelas, cada uma representando diferentes níveis de modificações antrópicas, tipos de urbanização e uso da terra, a saber: AS1, AS2, AS3, AS4, AS5, AS6, AS7 e AS8 (Figura 1). 3.2 Inquérito entomológico Na primeira etapa do projeto denominado Monitoramento da população de Aedes em armadilhas de oviposição no campus da Fiocruz foram selecionadas oito áreas sentinelas dentro do campus da Fiocruz, visando à implantação de 30 ovitrampas em cada uma das áreas escolhidas. As áreas foram selecionadas de acordo com algumas características de interesse, como a proximidade de prédios, de áreas afastadas do entorno e com alta cobertura vegetal. Já as armadilhas foram alocadas de forma que toda a área de abrangência fosse contemplada, ou seja, respeitando-se uma distância mínima entre as armadilhas, tivemos as ovitrampas espalhadas por toda a área. O monitoramento semanal teve início em novembro de 2010 quando as ovitrampas, contendo 270 ml de água, 30 ml de infusão de feno e palhetas de Eucatex, foram implantadas na área de estudo e teve prosseguimento até Junho de 2012, perfazendo um total de 83 semanas ininterruptas. Houve intervenção no cenário do estudo, uma vez que a identificação de focos de vetores nos recipientes permanentes, como caixas d água foram eliminados. A Figura 1 apresenta a distribuição das armadilhas nas oito áreas sentinelas localizadas no campus da Fiocruz, distintas quanto ao tipo predominante de vegetação. 14

27 Figura 1. Mapa da distribuição das ovitrampas em oito áreas sentinelas e a caracterização da cobertura vegetal no campus da Fiocruz. 15

28 Todo o material coletado foi transportado para o Núcleo de Apoio às Pesquisas em Vetores do Campus da Fiocruz-NAPVE (Parceria da DIRAC com o Laboratório de Transmissores de Hematozoários-IOC e Vice-Presidência de Ambiente, Atenção e Promoção da Saúde-VPAAPS). As palhetas das ovitrampas foram coletadas e transportadas para o NAPVE, onde foram inspecionadas para positividade e contagem de ovos de Aedes. Posteriormente, os ovos das palhetas foram postos para eclodir e as larvas de 4 instar identificadas por espécie e contadas. 3.3 Variáveis climáticas e ambientais Os dados de temperatura, expressos em graus celsius e os referentes à precipitação em milímetros foram obtidos da estação meteorológica mais próxima à área de estudo, através do Sistema Alerta Rio da Prefeitura do Rio de Janeiro ( 77. A informação sobre a temperatura foi extraída da estação meteorológica de São Cristóvão, localizada a aproximadamente 3 km do campus da Fiocruz, e a estação da Penha, situada a 5 km do campus forneceu os dados de precipitação. Além das variáveis meteorológicas foram utilizadas as variáveis ambientais: distância para a borda mais próxima e cobertura vegetal, definidas com a utilização do software Arcgis Para tal, o seguinte procedimento foi adotado: as coordenadas das armadilhas coletadas foram transformadas em pontos no espaço geográfico. Em seguida, os pontos foram agrupados por área de coleta e a partir deles foram criadas áreas de influência com base em um raio de 50m. Através da interseção do mapa de uso do campus, obtido a partir da interpretação visual de uma imagem de satélite de alta resolução com as áreas de abrangência foram calculadas as proporções de cada tipo de vegetação para cada uma das oito áreas. Por fim, foi calculada a distância de cada armadilha para o ponto delimitador do campus mais próximo. 3.4 Padrão Temporal Para a avaliação do padrão temporal em nosso estudo, a quantidade de ovos de Aedes foi agregada por área, isto é, consideramos a soma do número de ovos das 30 armadilhas da área sentinela para cada uma das 83 semanas de acompanhamento. Outro desfecho de interesse foi a positividade semanal, definida como o percentual de armadilhas contendo pelo menos um ovo de Aedes por semana no estudo. As variáveis explicativas utilizadas foram a temperatura mínima e máxima semanais e a precipitação 16

29 semanal acumulada. A análise descritiva foi realizada a partir do gráfico das séries da densidade e positividade de ovos de Aedes, boxplot e histograma, com o intuito de identificar indícios da presença de possíveis componentes de uma série temporal, como tendência e sazonalidade, pela limitação no tamanho da série, bem como avaliar a distribuição dos dados, identificando possíveis observações discrepantes. Para investigar a associação entre a densidade de ovos de Aedes e as variáveis climáticas, foram ajustados Modelos Lineares Generalizados 79, que constituem uma extensão dos Modelos Lineares clássicos, uma vez que possibilitam a modelagem de dados que tenham distribuição pertencente à família exponencial, não atendendo obrigatoriamente à suposição de normalidade imposta pelos modelos lineares clássicos. Segundo Dobson (2001) 80, o modelo linear generalizado (GLM) apresenta três componentes, a saber: variável resposta pertencente à família exponencial, um preditor linear, definido como um conjunto de parâmetros a serem estimados e variáveis explicativas, e uma função de ligação monótona. Portanto, a relação do preditor linear (η i ) com o valor esperado da variável resposta (µ i ) é realizada através da função de ligação g(.):, onde, onde β é o vetor dos parâmetros desconhecidos a ser estimados e X i é o vetor contendo as covariáveis introduzidas no modelo. O processo de estimação é realizado usando métodos iterativos de mínimos quadrados ponderados. Como o intuito do nosso estudo foi avaliar o efeito individual de cada variável climática na densidade de ovos de Aedes, somente modelos com apenas uma variável explicativa foram ajustados, não sendo testada a introdução de novas variáveis, assim como a presença de interações. Para a escolha do melhor modelo dentre os ajustados para cada covariável, foi utilizado o Critério de Informação de Akaike (AIC) 81, o qual tem ampla utilização na comparação entre modelos aninhados e não-aninhados. Este critério é baseado na função de log-verosimilhança (L), sendo, portanto também expresso em função da deviance do modelo, com a introdução de um fator de correção com o objetivo de penalizar a complexidade do modelo, dada pela quantidade de parâmetros incluídos (p). A estatística é calculada da seguinte forma: 17

30 AIC. Na seleção do melhor modelo temos como objetivo a minimização do valor do Seja Y t o número de ovos de Aedes na semana t. Na modelagem de dados de contagem, a distribuição de Poisson é freqüentemente utilizada. Entretanto, como acontece muitas vezes com dados de contagem, a nossa variável resposta apresentou superdispersão, ou seja, a variância dos dados foi maior do que a média. Este fato nos levaria a uma estimação incorreta dos erros-padrão, com avaliação incorreta da significância dos parâmetros, e portanto, teríamos um ajuste ineficaz do modelo aos dados. Para contornar este problema, utilizamos a distribuição binomial negativa, que fornece um modelo alternativo com Var( Yt) = φe( Yt), onde ϕ > 1 é um parâmetro que pode ser estimado, ou seja, temos a variância maior do que o valor esperado. Assim, a média e a variância da distribuição binomial negativa são dadas por: 2 ( e Var ( Yt) = µ t + µ / φ E Yt) = µ t Como notamos presença de estrutura de correlação na série de densidade de ovos de Aedes, incorporamos aos modelos um componente auto-regressivo de ordem um, AR(1). Além disto, como ocorreram diferenças entre os números de ovitrampas inspecionadas durante as semanas, por conta de problemas técnicos, como armadilha virada ou perdida, utilizamos como offset, o número de armadilhas inspecionadas na área por semana. Por fim, como em muitos estudos que avaliaram efeitos de variáveis climáticas, temos que a relação da temperatura e da precipitação pode não se dar de forma instantânea com a densidade de ovos de Aedes e, portanto, também foram testadas defasagens de até quatro semanas destas covariáveis. Quando temos uma mudança no efeito da covariável no desfecho conforme a variação no seu valor, é conveniente utilizarmos Modelos Aditivos Generalizados (GAM), que consistem de uma extensão dos Modelos Lineares Generalizados, no qual o preditor linear η i não está limitado a uma relação linear entre variável independente e variável resposta sendo, portanto, uma soma de funções dos preditores. A vantagem da abordagem do modelo aditivo é que as melhores transformações são determinadas simultaneamente e sem hipóteses paramétricas em relação à sua forma 82. Uma desvantagem dos GAMs é o fato dos coeficientes estimados das curvas de alisamento t 18

31 não serem interpretáveis, tais como acontece com os GLMs. Como temos conhecimento do problema da superdispersão nos nossos dados, também para o modelo aditivo generalizado, foi utilizada como distribuição de probabilidade a binomial negativa. Assim sendo, o componente sistemático pode ser escrito da seguinte forma: g( µ t) = X t θ + f 1 ( x1t) + f 2( x2t) +..., onde X t é uma coluna da matriz do modelo para os componentes paramétricos, θ é o vetor de parâmetros e f j são funções suaves das covariáveis, no nosso estudo, as variáveis climáticas: temperatura mínima, temperatura máxima e precipitação. Os modelos aditivos generalizados foram ajustados utilizando o pacote mgcv no software R versão , o qual representa as funções suaves usando splines de regressão penalizados, estimados pelo método dos mínimos quadrados penalizados. O problema da estimação de parâmetros de suavização é resolvido usando o critério da validação cruzada generalizada (GCV). 3.5 Modelagem espacial Na abordagem espacial, consideramos como desfecho a quantidade de ovos de Aedes agregada durante todo o período do estudo (novembro de 2010 a julho 2012) para cada uma das 30 ovitrampas de cada área sentinela, ou seja, foram somados os valores encontrados nas 83 semanas para cada ovitrampa. Diggle & Ribeiro (2007) 84 definem a estatística espacial como a seleção de métodos em um conjunto de técnicas estatísticas nas quais a localização espacial tem papel explícito na análise dos dados. A característica fundamental de uma técnica de análise espacial é que a referência geográfica é utilizada explicitamente no modelo 85. Os fenômenos espaciais resultam de um composto de efeitos de primeira ordem, variação do valor médio do processo no espaço e segunda ordem, dependência espacial do processo. De acordo com os tipos de observação e o espaço em que é observado, a estatística espacial é dividida em três grandes áreas, geoestatística, dados de área e processos pontuais. Os dados de densidade de ovos de Aedes, objeto do nosso estudo, se enquadram no contexto da geoestatística, que é caracterizada como um conjunto de localizações fixas (geralmente expressas em latitude e longitude), para as quais são atribuídos 19

32 valores da característica de interesse. Ilustrando com o nosso estudo, temos a quantidade de ovos de Aedes em cada uma das 30 armadilhas fixas em cada uma das oito áreas sentinelas. O princípio básico da geoestatística é a de que observações vizinhas no espaço tendem a possuir valores de atributo semelhantes e, conforme a distância entre os pontos aumenta, esta similaridade diminui gradualmente. Os objetivos de nossa análise, assim como para todos os dados geoestatísticos, são a compreensão do padrão dos valores amostrados nas localizações e a previsão do processo em localizações não observadas na região do estudo. Esta previsão é realizada, levando em conta as informações observadas. Denominamos este procedimento de krigagem ou interpolação espacial. Geralmente, a krigagem é dependente das propriedades do momento de segunda ordem do processo, ou seja, precisamos especificar uma função de correlação que freqüentemente depende da distância entre as localizações. Sob o ponto de vista bayesiano, o modelo é especificado por intermédio de dois níveis hierárquicos. No primeiro, temos a distribuição geradora dos dados, a qual é dependente de parâmetros, que são quantidades aleatórias desconhecidas. No segundo nível, a distribuição destes parâmetros é definida sem o conhecimento da estrutura dos dados (a priori). A abordagem Bayesiana da interpolação espacial pode ser descrita assumindo que o processo pode ser decomposto em três componentes: uma com tendência polinomial, β f(s), onde avaliamos possíveis efeitos de covariáveis sobre a média do processo, outra que é um efeito aleatório com estrutura espacial, Z(s), definido com a especificação da família de correlação exponencial e outro termo de erro ou ruído branco, є(s). O processo então é expresso da seguinte forma: Com e O próximo passo no enfoque Bayesiano é a definição das distribuições a priori para os parâmetros do vetor θ = β,,,. Definimos as seguintes distribuições a priori para os parâmetros: β i segue uma distribuição normal, com média zero e variância constante; σ² e τ² seguem distribuição gama com determinada média e variância; Já o parâmetro ϕ foi definido seguindo uma distribuição gama com variância grande. Vale 20

33 ressaltar que a componente espacial não entra diretamente no processo, e sim, na sua estrutura de segunda ordem. O produto final da interpolação espacial bayesiana é a distribuição a posteriori de θ, a qual é proporcional à multiplicação da função de verossimilhança (obtida através dos dados) pela priori (definida preliminarmente, sem levar em consideração as informações oriundas dos dados). Como não é possível encontrar a densidade da distribuição a posteriori de forma analítica, fazemos uso de métodos de estimação estocásticos. Para tal, utilizamos o método de Monte Carlo via Cadeia de Markov (MCMC), que é uma técnica poderosa, permitindo a análise de modelos altamente estruturados 86. Além da análise dos efeitos aleatórios com estrutura espacial, foi verificada a associação da covariável distância de borda com a contagem de ovos de Aedes na ovitrampa i (Y i ). Tendo o modelo, portanto, a seguinte fórmula: Y i ~ Poisson( µ i) log( µ i) = log( arm β β i ) * disti + w 1 2 w ~ PG(0, σ ρ( x x ; ), 1 φ onde arm i é a quantidade de ovitrampas efetivamente investigadas, ou seja, descontadas as que apresentavam algum tipo de pendência, sendo assim, usada como offset, β 1 representa o efeito da covariável distância para a borda mais próxima (dist i ) e w i é o efeito aleatório espacial, o qual foi definido seguindo função de correlação exponencial. De modo a atingir a convergência da cadeia de Markov, foram geradas iterações sendo descartadas as primeiras e coletadas as amostras a cada 10 iterações, totalizando uma amostra final de tamanho O software utilizado foi o WinBugs ,88. Por fim, com o intuito de criar superfícies suaves com base nos valores observados e previstos, de forma a distinguir as áreas de acordo com a intensidade de ovos de Aedes e identificar os locais com maior risco, utilizamos os pacotes geor, Akima e graphics no software R versão

34 4 RESULTADOS A dissertação foi estruturada em formato de artigo. Assim sendo, este capítulo destinado aos resultados do estudo, foi dividido em duas partes, a primeira com um manuscrito contemplando a abordagem temporal do estudo, e a segunda, com um manuscrito direcionado ao aspecto espacial, que encontra-se em fase de preparação. O manuscrito 1, intitulado Padrões da distribuição temporal e efeito das variáveis climáticas das populações de ovos de Aedes em uma área de transição no Rio de Janeiro, teve como objetivo avaliar os padrões da distribuição temporal da oviposição das populações de Aedes em oito áreas sentinelas localizadas em área de transição do Rio de Janeiro, além de investigar o efeito da temperatura e precipitação na densidade de ovos dos vetores do dengue. Já o manuscrito 2, denominado Análise da distribuição espacial das formas imaturas de Ae. aegypti e Ae. albopictus em área de transição no Rio de Janeiro, visou descrever o comportamento espacial das larvas de Ae. aegypti e Ae. albopictus em oito áreas sentinelas em uma zona de transição no Rio de Janeiro. Além disto, buscou-se analisar a distribuição espacial e detectar áreas com baixa e alta infestação de Ae. aegypti e Ae. albopictus em uma escala local, através da densidade de ovos de Aedes no período de novembro de 2010 a junho de

35 4.1 Manuscrito temporal Padrões da distribuição temporal e efeito das variáveis climáticas das populações de ovos de Aedes em área de transição no Rio de Janeiro. Moreira PRS 1 / + Honório NA 2,3, Pinel CS 3, Magalhães MAFM 4, Nobre AA 5 1 Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca (ENSP), 2 Laboratório de Transmissores de Hematozoários, Instituto Oswaldo Cruz, Fiocruz, 3 Núcleo de Apoio às Pesquisas em Vetores (Parceria DIRAC-IOC-VPAAPS), 4 Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica em Saúde, ICICT, Fiocruz, 5 Programa de Computação Científica, PROCC, Fiocruz. Autor correspondente: Paulo Ricardo Silva Moreira paulorsm87@gmail.com 23

36 Resumo O dengue é considerado a mais importante doença viral transmitida por mosquitos ao homem, sobretudo em países tropicais e subtropicais. Duas espécies de mosquitos são consideradas vetores do vírus dengue no Brasil, o Ae. aegypti e Ae. albopictus, sendo o primeiro um reconhecido vetor primário em todo o país e o segundo, assinalado como potencial. Nosso estudo avaliou os padrões da distribuição temporal da oviposição das populações de Aedes em oito áreas sentinelas localizadas num local de transição entre o urbano e área florestada no Rio de Janeiro, bem como o efeito da temperatura e precipitação na densidade de ovos dos vetores do dengue. Para tal, foram instaladas 30 ovitrampas em cada área sentinela, com monitoramento semanal, perfazendo o período de novembro de 2010 a junho de As avaliações da influência das covariáveis climáticas, temperatura mínima, máxima e precipitação na densidade média de ovos de Aedes foram realizadas através dos modelos lineares generalizados e dos modelos aditivos generalizados, com distribuição de probabilidade Binomial Negativa. A positividade das armadilhas e a densidade média de ovos de Aedes apresentaram padrão sazonal, caracterizado por elevados valores, acima da média, durante o verão e uma redução no inverno, para todas as oito áreas. A temperatura mínima apresentou um efeito não-linear positivo sobre a densidade de ovos de Aedes em relação a 3 semanas de defasagem, compreendendo as temperaturas de 19ºC a 24ºC em quase todas as áreas sentinelas. Já a temperatura máxima mostrou efeito não-linear com defasagem de 3 semanas sobre a densidade de ovos de Aedes para três áreas entre as temperaturas 28ºC e 34 ºC e efeito linear para as demais áreas, com um incremento máximo no número médio de ovos de Aedes para o acréscimo de 1ºC na temperatura de 9% na AS6. Já a precipitação com defasagens de 2 e 3 semanas teve efeito linear positivo na densidade de ovos de Aedes, com um incremento máximo na densidade média de ovos de Aedes de 1,1%. A compreensão da distribuição temporal da densidade de ovos de Aedes em áreas de transição e a influência do clima propicia melhor entendimento e oferece subsídios para a vigilância entomológica e controle dos vetores do dengue. Palavras-chave: Aedes, dengue, clima, dinâmica temporal, vigilância entomológica. 24

37 Introdução O dengue é uma das mais importantes arboviroses em todo o mundo, em termos de morbidade e mortalidade e constitui um sério problema de saúde pública em regiões tropicais e subtropicais (Gubler & Kuno 1997). Existem quatro sorotipos dos vírus dengue denominados DENV-1, DENV-2, DENV-3 e DENV-4, que são transmitidos aos seres humanos por mosquitos do gênero Aedes, sendo o Ae. aegypti o seu principal vetor (Consoli & Lourenço-de-Oliveira 1994, Halstead 2008). De acordo com a Organização Mundial de Saúde, mais de 2,5 bilhões de pessoas (40% da população mundial) vivem sob o risco de contrair o dengue (WHO 2012). Segundo o Ministério da Saúde, o estado do Rio de Janeiro obteve o maior número de casos de dengue no ano de 2011 comparado aos outros estados brasileiros, com casos registrados e 140 óbitos, com o município do Rio de Janeiro concentrando casos, aproximadamente 48% do total para o estado (MS 2011, SMS 2013). Por outro lado, em 2012, foram notificados casos de dengue no estado, com 41 óbitos. Na comparação 2012 e 2011, apesar do aumento de 9,96% de notificações, a quantidade de óbitos reduziu 70% no período. Em 2013, até a quarta semana epidemiológica, foram notificados casos suspeitos de dengue (SESDEC 2013). Duas espécies de mosquitos são consideradas vetores do vírus dengue no Brasil: Ae. aegypti e Ae. albopictus, sendo o primeiro um reconhecido vetor primário da doença em todo o país e o segundo, assinalado como potencial (Schatzmayr et al. 1986, Consoli & Lourenço-de-Oliveira 1994). Apesar das espécies terem vários aspectos semelhantes na biologia e comportamento, reportam-se algumas distinções quanto às suas frequências nos distintos ambientes modificados, que podem influenciar decisivamente nos padrões de oviposição e na capacidade vetorial de suas populações (Consoli & Lourenço-de-Oliveira 1994, Braks et al. 2003, Lima-Camara et al. 2006). Os ambientes urbanos parecem favorecer a presença de Ae. aegypti, já que as fêmeas desse mosquito ovipõem, preferencialmente, em criadouros artificiais e abrigam-se no intradomicílio com mais frequência, sugerindo que as populações dessa espécie mantêm elevado contato com humanos, parâmetro muito importante na determinação da capacidade vetorial quanto à transmissão do vírus dengue (Chiaravalloti Neto 1997, Souza-Santos 1999, Honório et al. 2003, Lima-Camara et al. 2006, Honório et al. 2009). Já as áreas florestadas parecem favorecer Ae. albopictus, cujas fêmeas, frequentemente, ovipõem em diferentes criadouros artificiais e naturais, além de repousarem, junto aos machos, em ambiente peridomiciliar, onde a cobertura 25

38 vegetal é maior, sugerindo um contato reduzido com humanos, em relação ao Ae. aegypti (Braks et al. 2003, Silva et al. 2006, Lima-Camara et al. 2006, Honório et al. 2009). Entretanto, no ambiente de transição urbano-periurbano, as duas espécies coocorrem e podem competir por recurso nos mesmos criadouros (Honório & Lourençode-Oliveira 2001, Braks et al. 2003, Honório et al. 2009, Honório et al. 2009b). Sabe-se que os padrões de oviposição das fêmeas de mosquitos são determinados por fatores físicos, químicos e biológicos (Snow 1971, Consoli & Lourenço-de-Oliveira 1994) e a seleção do local de oviposição por parte das fêmeas de Ae. aegypti envolve respostas visuais, olfativas e táteis, o que pode ser comprovado pela preferência delas em ovipor em criadouros que apresentam atraentes de oviposição presentes em infusão de gramíneas (Reiter et al. 1991, Gomes et al. 2006) e contendo larvas co-específicas (Chadee et al. 1990, Allan & Kline 1998). A fêmea de Ae. aegypti, em um mesmo ciclo de oviposição, ovipõe em diferentes criadouros e em diversas armadilhas, que rotineiramente têm sido utilizadas para monitorar a infestação dos vetores do dengue, além de comparar os métodos de coleta (Fay & Perry 1965, Braga et al. 2000, Honório et al. 2003). Esse comportamento de oviposição da fêmea do Ae. aegypti garante a sobrevivência e a dispersão de sua prole (Honório et al. 2003), também conhecido como oviposição em saltos (Reiter et al. 1991). A incidência do dengue flutua com as condições climáticas e está associada com aumento da temperatura e precipitação (Ribeiro et al. 2006). As epidemias de dengue são maiores, principalmente, nos meses mais quentes do ano, nos períodos que correspondem à primavera e ao verão (Ribeiro et al. 2006, Câmara et al. 2009, Gomes et al. 2012). A densidade populacional de Ae. aegypti é diretamente influenciada pelas variáveis climáticas, incluindo os padrões de ocorrência de chuvas e as variações de temperatura (Consoli & Lourenço-de-Oliveira 1994, Kuno 1995, Juliano et al. 2002) e umidade (Alto & Juliano 2001, Madeira et al. 2002). Estudos realizados em diferentes partes do mundo têm evidenciado efeito do padrão sazonal da densidade de Ae. aegypti, quando as temperaturas e precipitação são elevadas (Hopp 2001, Donalísio & Glasser 2002, Vezzani et al. 2004, Dibo et al. 2008, Honório et al. 2009b, Costa et al. 2010, Thai & Anders 2011). Variáveis meteorológicas, como temperatura e precipitação são identificadas como os principais fatores para determinar a densidade de ovos, larvas e pupas de Ae. aegypti, explicando muito das flutuações sazonais (Souza-Santos 1999, Hopp 2001, Honório et al. 2009c). Alguns estudos apontam para maior proliferação de 26

39 ovos e larvas de Ae. aegypti durante os períodos de temperaturas mais altas e maiores precipitações (Vezzani et al., 2004; Dibo et al. 2008, Honório et al. 2009b). Sabe-se que os fatores climáticos também interferem na eficácia do vetor na transmissão de dengue, uma vez que as temperaturas mais elevadas reduzem o período de incubação extrínseco e aumentam a taxa de replicação do vírus e o número de refeições de sangue durante um ciclo gonotrófico, estando associada ao maior risco de transmissão do vírus dengue (Watts et al. 1987, Honório et al. 2009b, Gomes et al. 2012). As temperaturas mais elevadas podem aumentar a taxa de desenvolvimento do mosquito e acelerar a sua transição para a fase adulta. Na literatura, os efeitos da chuva na densidade de Ae. aegypti têm sido elucidados (Lounibos et al. 1981, Scott et al. 2000, Honório et al. 2009b) e é sabido que as chuvas aumentam o número de criadouros do mosquito e consequentemente a sua densidade (Dibo et al. 2008, Honório et al. 2009b). Ou seja, a flutuação da precipitação influencia na abundância de criadouros em uma dada área, especialmente daqueles de maior porte e localizados a céu aberto, devido ao aumento da quantidade de recipientes artificiais e naturais com acúmulo de água no extradomicílio (Honório & Lourenço-de-Oliveira 2001, Glasser & Gomes 2002). Sendo assim, o presente estudo visou avaliar os padrões da distribuição temporal da oviposição das populações de Aedes em oito áreas sentinelas localizadas em área de transição do Rio de Janeiro, bem como o efeito da temperatura e precipitação na densidade de ovos dos vetores do dengue. Material e Métodos Área de estudo. O estudo foi realizado em Manguinhos, no Rio de Janeiro e abrange o campus da Fundação Oswaldo Cruz (Fiocruz) ( S, W; m²), com manchas de vegetação de grande porte, envolvendo áreas no seu entorno que são densamente povoadas por favelas. Na área de estudo foram definidas oito áreas sentinelas AS1, AS2, AS3, AS4, AS5, AS6, AS7 e AS8, selecionadas pela proximidade das áreas úteis, favelas e região florestada, utilizadas para a coleta de formas imaturas de Ae. aegypti e Ae. albopictus, cada uma representando diferentes níveis de modificações antrópicas, tipos de urbanização e uso da terra, visando o monitoramento contínuo dos vetores do dengue (Figura 1, Tabela 1). 27

40 Figura 1. Mapa da distribuição das ovitrampas nas oito áreas sentinelas localizadas em Manguinhos, Rio de Janeiro. Tabela 1. Principais características dos descritores de cada área sentinela (AS) em Manguinhos, Rio de Janeiro. Áreas Sentinelas (AS) Área (m²) Distância da borda (m) Referência da área sentinela AS ,18 53 Vegetação densa AS ,24 34 Vegetação densa AS ,25 56 Vegetação densa AS ,65 67 Urbana com baixa vegetação AS , Urbana com baixa vegetação AS , Urbana com baixa vegetação AS , Urbana com baixa e média vegetação AS ,57 9 Urbana com baixa vegetação Inquérito entomológico. Em cada área sentinela foram implantadas 30 ovitrampas, que são armadilhas de oviposição composta por um vaso preto de plástico contendo água, infusão de feno e palheta de Eucatex (Braga et al. 2000, Honório et al. 2003). As coletas foram realizadas semanalmente e compreenderam o período de novembro de 2010 a 28