《One Health》:Regional heterogeneity of spatial-temporal characteristics and meteorological-environmental driving factors of hemorrhagic fever with renal syndrome in China
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背景:肾综合征出血热(HFRS)是中国一种主要的鼠传疾病,由于气候变化,其空间分布和发病模式正在发生转变。本研究从同一健康(One Health,整合人类、动物和环境健康)视角出发,旨在对中国范围内的HFRS进行全境调查,识别其时空特征,并评估与气象和环境因素
背景:肾综合征出血热(HFRS)是中国一种主要的鼠传疾病,由于气候变化,其空间分布和发病模式正在发生转变。本研究从同一健康(One Health,整合人类、动物和环境健康)视角出发,旨在对中国范围内的HFRS进行全境调查,识别其时空特征,并评估与气象和环境因素相关的地区异质性。
方法:研究人员使用2005年至2022年中国HFRS病例数据,采用分布滞后非线性模型(DLNM)检验与气象因子的关联,并使用广义加性混合模型(GAMM)检验与环境因子的关联。进一步按不同流行类型、气候带和地理区域分析这些因子的时空效应,以确定HFRS风险的关键驱动因素。
结果:观察到双峰季节模式,HFRS发病在秋季/冬季(姬鼠型(Apodemus-Type)流行区)和春季(家鼠型(Rattus-Type)流行区)达到峰值。月平均温度和相对湿度的效应呈倒U型曲线,分别在7.5°C和38%时达到峰值,相应的相对风险(RR)分别为1.85(95% CI: 1.35–2.54)和1.21(95% CI: 1.04–1.40)。HFRS风险随降水增加 initially 上升然后下降,而极端降水和积雪深度抑制HFRS风险。不透水面和水体百分比在姬鼠型流行区影响较大,而灌木地和湿地百分比在家鼠型流行区影响较大,表明存在显著的地区差异。
结论:HFRS在中国表现出地理聚集性和双峰季节模式,由宿主种类、气象和环境因素的地区异质性驱动。从同一健康视角看待这些时空模式,需要制定针对地区的干预措施,以指导全国范围内的精准预防和预警。
肾综合征出血热(Hemorrhagic fever with renal syndrome, HFRS)是中国一种主要的鼠源性人畜共患病,由汉坦病毒(Hantaviruses, HV)引起。全球每年约报告20,000例HFRS病例,其中约80%发生在中国。既往研究表明,中国HFRS发病具有地区特异性与时空变异性,主要集中在东北、西北和东部地区,且受气候变化影响,流行区正从单一类型向混合类型分布转变。尽管气温、降水等气象因子以及归一化差分植被指数(NDVI)、土地利用等环境因子对HFRS风险的影响已有报道,但大多数研究局限于单个省份或城市,缺乏全国尺度的综合分析,这阻碍了对更广泛流行病学规律的理解及定制化干预策略的开发。为此,研究人员开展了这项全国性调查,旨在系统探究中国各地区HFRS的空间异质性,识别与HFRS风险相关的气象及环境因素,并确定高发病区的关键因素,从而为制定区域特异性的HFRS防控策略提供科学依据。该研究发表于《One Health》期刊。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:研究数据包括2005年至2022年从中国疾病预防控制信息系统(CISDCP)获取的月度HFRS病例数据(仅纳入研究期间累计病例大于100的城市,占全国总病例数的84.61%),来自ERA5-Land数据集的月度气象数据(月均温、最高/最低温、降水、相对湿度、积雪深度),以及来自多个数据库的环境数据(NDVI、高程、坡度、坡向、植被覆盖率、9类土地利用数据、河流距离),均汇总为城市级月度数据。统计分析方面,对于气象因素,研究人员采用两阶段分析法,第一阶段使用分布滞后非线性模型(DLNM)拟合各城市气象变量对HFRS风险的非线性和滞后效应,第二阶段使用基于限制最大似然(REML)的随机效应多元荟萃分析获取不同地区城市的合并效应;对于环境因素,研究人员基于Spearman相关分析和提升回归树(BRT)进行变量筛选后,使用广义加性混合模型(GAMM)构建含城市水平随机效应的模型以识别不同地区的栖息地特征。此外,研究人员还按HFRS流行类型(姬鼠型(Apodemus-Type)、家鼠型(Rattus-Type)、混合型)、气候带(中温带、暖温带、亚热带)和地理区域(东北、西北、北方、东部、中南)进行了分组分析,并进行了多项敏感性分析以评估模型稳健性。
研究结果:
3.1 中国HFRS的流行病学特征
2005年至2022年间,中国共报告202,372例HFRS病例,集中在东北、西北和华东地区,黑龙江、陕西、吉林、辽宁和山东省份的累计病例数和年均发病率最高。全国病例呈波动下降趋势,具有双峰年度特征,主要季节性高峰在秋冬季,次要在春季。高发病率主要发生在黑龙江、陕西、吉林和辽宁省。
3.2 气象因素对HFRS的影响
气象因子与HFRS风险的关联呈非线性。温度(月均温、最高温、最低温)均呈倒U型关系,最强效应分别出现在7.5°C(RR=1.85, 95% CI: 1.35–2.54)、11°C(RR=1.41, 95% CI: 0.96–2.07)和0.6°C(RR=1.73, 95% CI: 1.22–2.45)。相对湿度亦呈倒U型,峰值在38%(RR=1.21, 95% CI: 1.04–1.40)。月降水量在68mm以内时HFRS风险随降水增加而增加,超过200mm时则下降(RR=0.78, 95% CI: 0.67–0.92)。积雪深度与HFRS风险呈显著负相关,10cm时RR为0.57(95% CI: 0.45–0.73)。气象因子的效应在滞后2–4个月最为明显。不同流行类型、气候带和地理区域间存在显著差异:例如,姬鼠型区与月均温和最高温升高关联更强;家鼠型区受相对湿度影响最显著(RR=1.95, 95% CI: 1.57–2.43),降水在该区为保护因子(RR=0.52, 95% CI: 0.40–0.69),而在姬鼠型区则增加风险(RR=1.46, 95% CI: 1.01–2.12);积雪深度在姬鼠型区的负关联更强(RR=0.17, 95% CI: 0.11–0.26)。按气候带,中温带最高温与HFRS风险正相关(RR=1.89, 95% CI: 1.18–3.02),亚热带最低温效应最强(RR=1.65, 95% CI: 1.27–2.21)。按地理区域,西北地区的均温效应最强(RR=1.70, 95% CI: 1.27–2.31),且该地区降水与风险正相关(RR=1.52, 95% CI: 1.06–2.17)。
3.3 环境因子对HFRS的影响
关键环境因子包括坡向、不透水面、水体、湿地、灌木地、草地、高程、NDVI和耕地。GAMM结果显示:不透水面比例低于10%时与HFRS风险负相关,超过10%时风险随其扩大而增加;湿地比例大于0且高程超过800m时,HFRS风险随湿地比例和高程增加而增加;水体比例大于9%且草地比例大于5%时,风险随水体和草地增加而降低;耕地比例较低时与HFRS风险正相关,超过40%时风险随耕地比例增加而降低。
不同流行类型区环境因子的影响存在显著差异:在姬鼠型区,HFRS风险随裸地比例降低和水体比例增加而增加,NDVI在低水平时与风险负相关,高水平时转为正相关;在家鼠型区,风险对高程、灌木地和湿地较为敏感;在混合型区,风险随草地比例增加而增加。按气候带,中温带不透水面覆盖增加有负效应,暖温带湿地影响显著。按地理区域,耕地和高程在东北效应较大,不透水面、NDVI和高程在东部效应较大,西北与耕地、不透水面、NDVI和距河流距离相关。敏感性分析表明模型结果稳健。
讨论部分总结:
讨论指出,HFRS病例主要集中在东北(黑龙江、吉林、辽宁)、西北(陕西)和华东(山东),呈现显著双峰季节性,这与不同地区的优势鼠种分布有关:姬鼠型(如黑线姬鼠)多在东北高纬度地区,活动期与秋冬季重叠,导致秋冬高峰;家鼠型(如褐家鼠)多在暖温带和亚热带,春季发病高峰;混合型则呈现双峰。温度呈倒U型效应,最适月均温范围7.5°C–11°C,极端温度不利于传播,可能与宿主种群增长、病毒存活或人鼠接触机会有关。相对湿度最适约38%,尤其在家鼠型区。降水存在“阈值效应”,中等降雨(低于68mm)促进植被生长从而增加鼠类食物和栖息地,进而提升风险,过量降雨(高于200mm)可能引发洪水破坏栖息地从而降低风险。积雪深度负关联可能因雪盖限制鼠类和人类活动。气象效应因地区、宿主种类及其繁殖周期和活动模式而异。环境方面,姬鼠型区与耕地、水体关联较大,家鼠型区与高程、灌木地、湿地更敏感。耕地高发病可能与农业季节人类活动增加及鼠类食物栖息条件有关;高程负关联可能与高海拔低温及食物有限限制鼠类分布有关;不透水面存在阈值效应(10%),低于此值因自然栖息地隔离人鼠风险低,高于此值城市化提供排水沟、垃圾场等新鼠类栖息地风险增加;NDVI呈地区异质性,西北呈U型曲线。这些因子相互作用塑造HFRS生态位,人类活动与暴露增加进一步推高风险。基于上述发现,研究人员提出分区定制策略:东北和西北姬鼠型区,优先农田鼠类监测与控制,秋季前完成农民等高风险人群疫苗接种,并密切监测寒冷天气影响;中南家鼠型区,春季优先居民区家鼠管理,改善室内卫生及灭鼠措施;混合型区需双季干预,秋冬季农村农田卫生运动针对野鼠,春季城市食品废物管理针对家鼠。研究局限性包括:轻症未就医者可能漏报(但中国HFRS为法定报告传染病,认为漏报极少);作为生态学研究未考虑社会经济因素(如GDP、医疗可及性),无法确立因果关系;缺乏宿主监测数据限制了“环境-宿主-人群”传播链考察,未来应整合鼠类生态追踪数据探索生物学机制。
结论翻译:
中国HFRS发病表现出明显的地理聚集性,集中在东北、西北和华东地区,并具有双峰季节性,主峰在秋冬季,次峰在春季。流行模式显示显著地区异质性,主要源于宿主种类分布、气象敏感性和环境条件的差异。气象因子对HFRS风险产生非线性滞后效应和阈值效应,环境因子通过塑造宿主生态位影响HFRS风险。必须采取针对地区的干预措施进行HFRS防控:在姬鼠型地区,秋季针对农田进行靶向疫苗接种和鼠控;在家鼠型地区,春季进行居民区卫生和家鼠管理;在混合型地区,在农村和城市环境中实施双季干预。