《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》:Epidemiological trends and climate-driven dynamics of children respiratory infections in Lanzhou, China: a multi-pathogen time-series analysis
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目的:新型冠状病毒感染(COVID-19)大流行显著改变了全球呼吸道病原体的传播模式。本研究旨在描述后疫情时代中国兰州地区儿童呼吸道感染的流行病学特征,并探讨气象因素对该区域呼吸道病原体传播的驱动作用。方法:研究期间,42.5%的儿童呼吸道病原体检测呈阳性(单
目的:新型冠状病毒感染(COVID-19)大流行显著改变了全球呼吸道病原体的传播模式。本研究旨在描述后疫情时代中国兰州地区儿童呼吸道感染的流行病学特征,并探讨气象因素对该区域呼吸道病原体传播的驱动作用。方法:研究期间,42.5%的儿童呼吸道病原体检测呈阳性(单一感染占32.8%,混合感染占9.7%)。主要病原体为流感病毒(influenza virus, IFV,12.3%)、腺病毒(adenovirus, HAdV,8.2%)、鼻病毒(rhinovirus, RV,7.5%)和呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus, RSV,6.7%)。RSV与IFV在<1岁婴儿中检出率最高(分别为14.1%和13.5%),肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae, MP)则在学龄儿童中占比最高(8.5%)。混合感染率随年龄增长而上升(2.8%至11.6%),且无性别差异。病原体流行呈现季节性差异:IFV冬季高发(26.9%),肠道病毒夏季高发(18.9%),RSV呈冬春季双峰分布。相关性分析显示,IFV与气温呈负相关(r = -0.50),与气压呈正相关(r = 0.37);RSV与气温呈负相关(r = -0.49);MP与湿度和气压呈正相关。非线性滞后模型显示气象因素主要产生即时效应(0周滞后)。极端低温与高压环境下IFV检出风险显著升高(相对危险度[relative risk, RR]分别为10.395和18.597),尽管宽置信区间提示需谨慎解读。HAdV与MP的风险变化趋势相似。相反,副流感病毒(parainfluenza virus, HPIV)和RV在低温或高风速下呈现保护性关联。风速对多数病原体表现出保护性效应,但该观察性结果需干预性研究验证。结论:兰州地区儿童呼吸道病原体流行呈现明显的年龄依赖性和季节性特征,且与特定气象条件存在病原体特异性关联。IFV、RSV、HAdV和MP在低气温与高气压下的检出风险增加,而RV和HPIV则呈现相反模式。风速的保护性效应提示改善通风可能降低传播风险,但该假设需进一步验证。研究结果可为制定年龄分层、季节适应的防控策略及气象预警系统提供科学依据。
论文解读:《中国兰州儿童呼吸道感染的流行病学趋势与气候驱动动态》
研究背景与意义
急性呼吸道感染(acute respiratory infections, ARIs)是全球儿童发病与死亡的首要原因,约80%由病毒引起。在中国,ARI给儿科门诊及公共卫生系统带来沉重负担。既往研究表明,呼吸道病原体流行存在显著地域差异。气象因素(如温度、湿度)通过影响病毒环境存活、传播效率及宿主易感性,在病原体循环中扮演关键角色。然而,此类关联常呈非线性并具有时间滞后性,需借助时间序列分析深入解析。兰州市地处西北内陆,属典型的温带大陆性气候,地形封闭且风速较低,是研究气候与呼吸道疾病传播关系的理想场域。更重要的是,2019年末新冠疫情(COVID-19)爆发后实施的非药物干预措施(non-pharmaceutical interventions, NPIs)虽遏制了严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)传播,但也导致儿童群体免疫债积累。随着2022年底中国防控政策调整,多地出现IFV、RSV及MP的暴发,提示后疫情时代环境因素与感染风险的关联可能被重塑。因此,系统评估气象因素对兰州儿童呼吸道多病原体的影响具有重要现实意义。
主要技术方法
研究人员基于中国呼吸道病原体实时监测项目数据,构建了2023年1月至2025年5月兰州地区1502例儿童鼻咽拭子检测的时间序列数据集。气象数据源自国家气象科学数据中心,涵盖周均温、气压、湿度及风速等指标。数据分析采用描述性统计进行流行病学特征分层;利用Spearman秩相关分析病原体与气象因子的关联;为避免多重共线性,计算了方差膨胀因子(variance inflation factor, VIF)。核心分析采用分布滞后非线性模型(distributed lag non-linear models, DLNM)结合广义可加模型(generalized additive models, GAMs),量化气象因子对病原体检出率的暴露-反应关系及滞后效应(最大滞后4周),并以中位数作为参考值计算相对危险度(RR)。
研究结果
3.1 流行病学特征
研究期间总体阳性率为42.5%。单一感染中,IFV(12.3%)、HAdV(8.2%)、RV(7.5%)和RSV(6.7%)为优势病原体。混合感染占总阳性的9.7%,其中涉及HAdV、人偏肺病毒(human metapneumovirus, HMPV)、HPIV等的复杂共感染最为常见(19.2%)。
3.2 年龄与性别分布
年龄分层显示显著差异。IFV呈双峰分布,在<1岁婴儿(13.5%)和>11岁青少年(13.2%)中最高;RSV感染集中于婴幼儿,<1岁组达14.1%;MP在6–11岁学龄儿童中最高(8.5%);RV在各年龄段均维持较高水平,1–3岁组达10.2%。单一感染率随年龄增长下降(<1岁组35.1%降至>11岁组26.8%),而混合感染率显著上升(<1岁组2.8%升至3–6岁组11.6%)。性别分析显示,除男性单一感染率略高外,各病原体检出率及混合感染模式均无统计学差异。
3.3 季节性分布
病原体季节性特征各异。IFV呈典型冬季流行(26.9%);肠道病毒(enteroviruses, EV)夏季高发(18.9%);RSV呈冬春季双峰(冬季13.1%,春季6.5%);RV全年稳定流行,秋季略高(12.4%);HAdV全年均匀流行(5.3%–12.9%);MP活动高峰见于秋季(8.9%)和冬季(9.5%)。
3.4 相关性分析
气象因子间存在内在关联:气温与气压呈显著负相关(r = -0.68),与相对湿度呈正相关(r = 0.45)。病原体间,HAdV与RV呈正相关(r = 0.42)。病原体与气象因子的关联呈特异性:IFV与低温(r = -0.50)、低压负相关,与高压正相关(r = 0.37);RSV与低温(r = -0.49)、低日照负相关,与高压正相关;MP与湿度(r = 0.27)和气压(r = 0.32)正相关。
3.5 非线性关联与滞后效应
DLNM分析显示峰值效应均集中在滞后0周。IFV在极端低温(-4.64 °C,RR=10.395)和高压(856.14 hPa,RR=18.597)下风险显著升高;HAdV响应模式类似;MP在高压(RR=12.472)及中等温度(17 °C)下风险增加,但在高风速(1.4 m/s)下呈保护性关联(RR=0.274);HPIV和RV在低温、低湿或高风速下多呈保护性关联(RR<1)。三维暴露-滞后-响应曲面证实,气象效应主要为即时效应,后续滞后周次效应量显著减弱。
讨论与结论总结
研究人员指出,该研究系统揭示了兰州儿童呼吸道病原体流行具有显著的年龄依赖性、季节性及气象敏感性。IFV、HAdV、MP等非典型病原体在低气温或高气压下风险增加,而HPIV和RV则相反。风速的保护性效应支持通风干预的潜在价值。研究强调了在后疫情时代,需结合地域气候特征制定针对性的、年龄分层的防控策略。局限性在于观察性设计无法确立因果,且周分辨率限制了日水平滞后效应的捕捉。尽管如此,该研究为在兰州地区建立基于气象条件的呼吸道传染病预警系统提供了关键的实证依据,相关成果发表于《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》。