一项针对欧洲多个地区人类汉坦病毒风险驱动因素的评估：气候、生物多样性和社会经济因素是关键决定因素

《Environmental Research》：A Pan-European Assessment of Multi-Sector Drivers of Human Hantavirus Risk: Climate, Biodiversity, and Socio-economic Factors as Key Determinants

汉坦病毒传播受气候、经济及生物多样性等多因素驱动，机器学习模型显示第四季度最高温度、人均GDP和栖息地丰富度影响最大，其中栖息地丰富度存在非线性关系，提示生态阈值效应。研究强调需整合生态与社会经济数据构建One Health预警体系，为防控提供空间预测支持。

　　

郭俊文|Jan C. Semenza|Frauke Ecke|Annapaola Rizzoli|Francesca Dagostin|Rainer G. Ulrich|Henrik Sj?din|Marina Treskova|Joacim Rockl?v

瑞典乌梅奥大学流行病学与全球健康系

摘要

新出现的动物源性传染病的格局正在迅速发生变化，这主要是由于气候变化、环境转变和生物多样性丧失的共同作用。这些压力可以改变宿主种群、病原体动态以及人类接触病原体的情况。然而，将多部门驱动因素与特定鼠传疾病的人类感染风险联系起来的大陆尺度证据仍然有限，尤其是汉坦病毒相关的研究。为了理清这些影响，我们收集了迄今为止最高分辨率的欧洲汉坦病毒感染数据集（2011–2021年），结合了关于气候、环境、生物多样性和社会经济方面的数据，以确定人类汉坦病毒传播的主要驱动因素。通过使用机器学习模型，我们评估了预测欧洲疾病风险的最佳模型，并确定了每个因素在塑造人类汉坦病毒感染风险中的相对重要性。我们的研究结果表明，第四季度的最高温度、人均国内生产总值（GDP）以及栖息地丰富度是影响人类汉坦病毒疾病风险的最强驱动因素，其非线性效应因地区而异。值得注意的是，作为生物多样性代理指标的栖息地丰富度与疾病风险之间存在强烈的非线性关系：在中间水平上，栖息地丰富度的增加与较高的疾病风险相关，而进一步增加则倾向于显著降低风险。我们的研究结果表明，欧洲的人类汉坦病毒感染受到多种跨部门因素的影响，这凸显了采用综合“同一健康”监测方法的必要性，该方法需要结合生态和社会经济背景来更好地预测高风险区域和疾病传播高峰期。此外，强调生物多样性在汉坦病毒感染中的作用也很重要，特别是栖息地丰富度，因为生态系统多样性的变化可以改变疾病发生的总体风险。基于这些发现，我们提出了一个关于主要区域汉坦病毒爆发的机制假设，为未来的研究和基于证据的政策制定提供了框架。

引言

汉坦病毒感染是一种由啮齿动物传播的疾病，在欧洲一直是一个持续的公共卫生问题。根据欧洲疾病控制中心（ECDC）的数据，2012年至2023年间，欧盟/欧洲经济区（EU/EEA）的平均报告率为每10万人中有0.4至1.1例¹。然而，在某些疫情热点地区，如芬兰，报告率在高峰年份可急剧上升，超过每10万人25例¹。人类可能通过吸入含有病毒颗粒的啮齿动物尿液、粪便或唾液飞沫而感染。感染可能导致严重的疾病——肾综合征出血热（HFRS）及其轻度至中度形式，即流行性肾病（NE）²。在欧洲，大多数HFRS病例是由普马拉病毒（PUUV，Orthohantavirus puumalaense）引起的。而多布拉瓦-贝尔格莱德病毒（DOBV，Orthohantavirus dobravaense）、萨雷马病毒（SAAV）和首尔病毒（SEOV，Orthohantavirus seoulense）的基因型分布范围较有限，它们引起的疾病严重程度各不相同³。

汉坦病毒通常具有宿主特异性，因此其传播往往与不同的啮齿动物宿主密切相关。两种最普遍的汉坦病毒-宿主系统，PUUV-Clethrionomys glareolus（以前称为Myodes glareolus）和DOBV-Apodemus flavicollis，在欧洲的生物地理分布有所不同。在北欧和西欧，PUUV-Clethrionomys较为常见，但不同地区的宿主-病毒谱系存在特定关联⁴。芬诺斯堪的亚和西欧部分地区（包括德国、比利时和荷兰）经常发生疫情，这通常与较高的啮齿动物宿主密度有关<5, 6, 7>。在芬诺斯堪的亚和西欧（包括法国和奥地利），PUUV感染主要发生在森林地区<8, 9, 10>。意大利、西班牙和英国仅报告零星或输入性病例，不被视为地方性流行区¹。在中欧和巴尔干地区（例如斯洛文尼亚、匈牙利、波斯尼亚-黑塞哥维那），DOBV感染较为常见，而在南欧（例如希腊、阿尔巴尼亚）则较少见<11>。由于没有有效的抗病毒治疗和疫苗，公共卫生保护依赖于防止病毒传播，即控制啮齿动物和减少与受感染啮齿动物宿主的接触¹。

汉坦病毒的传播及其时空动态非常复杂，主要受生态学、病毒在环境中的持久性、啮齿动物宿主和人类行为的相互作用驱动。亚洲和北美的研究表明，汉坦病毒的传播主要由气候介导的啮齿动物动态和人-啮齿动物接触驱动，但与欧洲观察到的情况不同。在亚洲，风险主要与Hantaan和Seoul病毒相关，驱动因素包括温度和降水变化、农业用地、城市化以及啮齿动物种群的数量¹²。在北美，汉坦病毒肺综合征主要与由鹿鼠传播的Sin Nombre病毒相关，其中气候异常、栖息地条件和农村环境中的接触起着主导作用¹³。

在欧洲，目前的证据表明，植被变化、食物供应和水源的变化创造了有利于啮齿动物种群增长和人-啮齿动物互动的条件<6, 14, 15>。通过土地利用和栖息地侵占，人类增加了与啮齿动物宿主及其病原体的接触概率，从而放大了病原体传播的风险<16, 17, 18>。此外，气候参数（如温度上升和降水模式变化）与啮齿动物种群动态、病原体流行率增加以及病毒在环境中的存活率有关<19, 20, 22>。啮齿动物种群的人口统计特征、社会和宏观生态因素（包括天气和土地利用）也影响汉坦病毒的生态和传播风险<23>。目前可用的证据主要来自地方或区域规模的研究，这些研究针对特定的汉坦病毒-宿主系统。尽管有关欧洲汉坦病毒传播的建模研究越来越多，但仍存在重要的知识空白。现有研究在地理上分散，没有研究在大陆尺度上分析汉坦病毒疾病；大多数研究是在国家层面进行的<6, 20, 24, 25, 26, 27>。更重要的是，不同研究之间的发现往往不一致<23>。报告的驱动因素差异很大，并且似乎对建模选择敏感，包括模型类型、空间和时间分辨率、滞后结构以及由于数据可用性而选择的协变量。因此，对整个欧洲汉坦病毒驱动因素的全面理解仍然不足。全欧洲范围的见解可以支持在啮齿动物-人类界面开发监测和干预策略，并为临床医生和公共卫生官员提供有关风险区域和季节性传播的信息，从而实现更有针对性的监测、预防、早期诊断和护理。

在这项研究中，我们收集了欧洲NUTS 3级别（欧洲统计领土单位命名法）的人类汉坦病毒感染数据，以及超过50个可能影响人类汉坦病毒感染的气候、环境、生物多样性和社会经济特征。这些变量涵盖了可能影响啮齿动物种群动态的多种途径。基于这些变量，我们构建了四个模型，这些模型具有相同的年度预测因子，但在滞后季度气候/环境变量的组合上有所不同，以测试不同的季节性生态假设。每个数据集都使用相同的极端梯度提升（XGBoost）框架进行分析，从而可以直接比较预测性能并确定最佳解释模型。我们的模型还识别了影响汉坦病毒疾病病例时空分布的多部门驱动因素，为理解影响疾病出现的多部门驱动因素提供了见解。

数据收集

2011年至2021年间，我们从NUTS 3级别的各种来源收集了关于人类汉坦病毒感染发生情况（研究结果）和一系列解释性特征的数据，包括气候、生物气候、环境、人口统计、宿主和 socio-经济数据（图1A，详细信息见补充表S1）。我们从ECDC获得了NUTS 3级别的年度人类汉坦病毒感染记录（补充图S1）。

欧洲汉坦病毒感染分布

2011年至2021年间，欧洲NUTS 3级别报告的人类汉坦病毒感染主要来自芬兰和德国，占所有欧洲病例的80%以上（图2A）。在芬兰，几乎所有地区都报告了汉坦病毒感染病例，19个NUTS 3区域中有18个报告了感染（图2B）。同样，在德国，67%的NUTS 3区域报告了汉坦病毒感染。尽管瑞典、斯洛伐克（SK）和爱沙尼亚（EE）报告的病例较少，但...

讨论

我们的模型确定第四季度的最高温度、区域经济状况（基于人均GDP）和栖息地丰富度（基于HRI）是欧洲人类汉坦病毒感染风险的三个最重要驱动因素。此外，我们的研究结果表明，这些因素的影响通常表现出复杂的非线性关系。

结论

总之，我们的研究提供了全欧洲范围内的理解，表明包括温度、栖息地丰富度和社会经济因素在内的多部门因素共同影响多种汉坦病毒系统的疾病风险。这些因素可能驱动啮齿动物种群和人-啮齿动物界面的变化，从而导致人类感染事件的发生。观察到的与疾病爆发风险的关系往往是非线性的，在某些阈值条件下会有显著的变化。

作者贡献声明

Joacim Rockl?v：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、方法论、概念构建。Marina Treskova：撰写 – 初稿撰写。Henrik Sj?din：撰写 – 审稿与编辑。Rainer G. Ulrich：撰写 – 审稿与编辑。Francesca Dagostin：撰写 – 审稿与编辑。Annapaola Rizzoli：撰写 – 审稿与编辑。Frauke Ecke：撰写 – 审稿与编辑、验证、调查。Jan C. Semenza：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资金获取、数据管理。

数据可用性

由于数据共享协议的限制，从欧洲疾病控制中心（ECDC）收集的人类疾病数据不能公开获取。有兴趣使用ECDC汉坦病毒感染数据的研究人员可以从ECDC的TESSY监测数据中请求这些数据。其他气候、环境和社会经济数据来自开放获取来源，可以直接从论文补充材料中下载。

利益冲突声明

我们声明没有已知的利益冲突。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢欧盟的Horizon Europe研究和创新计划提供的资金支持（资助协议编号101057554和101060568）。作者感谢ECDC的数据共享以及提供汉坦病毒数据的运输人员。作者在此表达的观点和意见不一定代表ECDC的观点。作者的统计分析及其报告的发现的准确性...