Assessing epidemiological parameters and dissemination characteristics of the 2000 and 2001 foot-and-mouth disease outbreaks in Rio Grande do Sul, Brazil

Abstract

Since 1998, the state of Rio Grande do Sul, Brazil, has been free of foot-and-mouth disease (FMD) with yearly mandatory vaccination until the 2000 and 2001 FMD reintroductions. This study gathered data from both outbreaks from official veterinary state service archives and field investigation reports to quantify epidemiological parameters such as epidemic duration and the number of secondarily infected farms and animals, which are necessary for estimating outbreak dynamics parameters. We applied a Bayesian latent variable approach to estimate the time-varying reproduction number Rt at animal level and calculated the number of newly confirmed cases by infection date. Our results demonstrated that for 2000 outbreaks, with 22 infected farms, the median Rt was just above one, while 2001 outbreaks exhibited a Rt of 1.6, which would explain the wider spread of infection among the 30 infected farms. Our findings not only provide key FMD transmission parameters and highlight the main epidemiological differences between epidemics but also emphasize the practical implications for Brazil’s preparedness for future FMD outbreaks, including potential surveillance approaches and guidance for producers. Furthermore, this study demonstrated how high-quality epidemic data can be used to reconstruct past outbreaks contributing to post-epidemic preparedness.

A partir de 1998, o Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, se tornou livre de febre aftosa com vacinação obrigatória anual até as reintroduções da doença em 2000 e 2001. Este estudo reuniu dados de ambos os focos a partir de arquivos do serviço veterinário oficial do Estado e relatórios de investigações de campo, com o objetivo de quantificar parâmetros epidemiológicos, como duração da epidemia e número de fazendas e animais secundariamente infectados, necessários para estimar parâmetros da dinâmica do surto. Aplicamos uma abordagem Bayesiana de variável latente para estimar o número efetivo de reprodução em função do tempo (Rt) em nível animal e calculamos o número de novos casos confirmados por data de infecção. Nossos resultados demonstraram que, nos surtos de 2000, com 22 fazendas infectadas, o valor mediano do Rt foi ligeiramente superior a um, enquanto nos surtos de 2001, o Rt foi de 1,6, o que explicaria a maior disseminação da infecção entre as 30 fazendas afetadas. Nossas descobertas não apenas fornecem parâmetros chave da transmissão da febre aftosa e destacam as principais diferenças epidemiológicas entre as epidemias, mas também enfatizam as implicações práticas para a preparação do Brasil em futuros surtos de febre aftosa, incluindo abordagens potenciais de vigilância e orientações para os produtores. Além disso, este estudo demonstrou como dados de epidemias de alta qualidade podem ser utilizados para reconstruir surtos passados, contribuindo para a preparação pós-epidêmica.