不同气候情景下黄热病暴发风险评估与应急疫苗接种的缓解效果：基于巴西案例的数学模型分析

《PLOS Pathogens》：Risk assessment and mitigation evaluation of future yellow fever outbreaks under different climate scenarios: Insight from a case study of Brazil

本综述通过建立数学模型，评估了气候变化对黄热病（YF）传播的影响，并探讨了应急疫苗接种的缓解效果。研究基于巴西东南部2017/2018年暴发数据，模拟了RCP4.5和RCP8.5情景下2050年的疫情趋势。结果显示，气温升高将导致基本感染再生数（R0）增加11.4%，累计感染数上升8.1%。而每周对8.0%易感人群进行应急疫苗接种，可将病例增幅降至4.9%，相当于将蚊媒接触率降低23.0%。该研究为气候变暖背景下黄热病的防控策略提供了量化依据。

　　

引言

黄热病（Yellow Fever, YF）是由黄热病毒引起的急性蚊媒传染病，主要通过感染性蚊虫（如伊蚊属和 Haemagogus 属）叮咬传播给人类和非人类灵长类动物。该病流行于南美和非洲等热带地区，临床症状包括发热、头痛、肌痛、恶心、呕吐、腹泻，严重时可出现肝脏受累导致的黄疸。近年来，受气候变化影响，黄热病传播范围呈扩大趋势，甚至蔓延至北美和欧洲等传统非流行区。

气候变化通过改变温度和降雨模式，直接影响蚊虫的繁殖、发育和生存率，进而加剧黄热病的传播风险。代表性浓度路径（RCP）是评估未来气候情景的重要工具，其中RCP4.5代表全球气温上升约2°C的温和情景，而RCP8.5则对应上升约4°C的严峻情景。本研究以巴西东南部2017/2018年黄热病暴发为案例，构建数学模型，模拟不同气候情景下2050年的疫情动态，并评估应急疫苗接种等干预措施的效果。

方法

研究采用基于蚊媒传播动力学的地域特异性数学模型，将人群划分为易感者（S）、疫苗接种易感者（V）、暴露者（E）、无症状感染者（A）、有症状感染者（I）、康复者（R）和死亡者（D）七个舱室；蚊群则分为易感蚊（X）、暴露蚊（Y）和感染蚊（Z）三个舱室。模型参数通过历史疫情数据校准，并引入温度和降雨对蚊虫发育率（δ）、自然死亡率（μ）和外在潜伏期（1/ν）的影响函数。

模型拟合采用最小二乘法，以2017/2018年巴西疫情数据为基础，在平均温度24.1°C和每周降雨量28 mm的条件下，估计蚊-人传播率（β）和人-蚊传播率（b）。模拟结果显示，模型对疫情曲线的拟合均方根误差（RMSE）为31.6例，能较好反映疫情的整体趋势和峰值。

为评估疫情暴发潜力，研究推导了基本感染再生数（R₀）的解析表达式：

R₀ = √[β·b·?·γ·S₀·X₀ / (μ·(μ+ν)·(α+γ)·N)]

其中，S₀和X₀分别为初始易感人群和易感蚊数量，N为总人口数。R₀ > 1表示疫情可能暴发。

结果

累计病例分析

模拟显示，在固定降雨量（28 mm/周）条件下，温度从24.1°C升至28.1°C，15周内累计有症状感染病例从约4500例增至5000例，全年增幅达23.6%。当温度超过35°C时，因蚊虫生存条件恶化，病例数将下降。在固定温度（24°C）条件下，降雨量从24 mm增至32 mm，病例数先增后减，临界值约为29 mm。整体上，温度对病例数的影响显著大于降雨。

在RCP4.5和RCP8.5情景下，累计病例数较2017/2018年基线分别增加7.7%和8.1%。联合分析表明，温度升高是推动病例增长的主要因素。

基本感染再生数与暴发防控

R₀随温度升高而显著增加。在RCP8.5情景下，R₀从5.36升至5.97，增幅11.4%。为阻断传播，需将蚊-人接触率（β）降至阈值以下。但基于当前拟合值（β ≈ 10^?8 感染/周），仅靠非药物干预难以实现暴发控制。

应急疫苗接种的效果

假设疫情暴发后立即启动应急疫苗接种，疫苗有效率（η）为95%，生效延迟10天。模拟显示，每周以8.0%的速率对易感人群接种疫苗（相当于15周内覆盖60%人口），可将RCP8.5情景下的累计病例增幅从8.1%压降至4.9%。该效果相当于将蚊-人接触率降低23.0%。进一步分析表明，结合疫苗接种与接触率控制，可实现累计病例数较基线下降25%或50%。

讨论

本研究通过数学模型量化了气候变化对黄热病传播的加剧作用，并证实应急疫苗接种是有效的缓解手段。结果与Gaythorpe等人在非洲的研究趋势一致，但地区差异和评估时长可能导致数值差异。研究局限性包括假设疫苗接种速率恒定、未考虑季节气候波动及人口流动等因素。未来工作需引入时空异质性模型，并纳入蚊虫垂直传播、杀虫剂抗性等变量，以提升预测精度。

该研究为公共卫生部门制定气候适应性防控策略提供了科学依据，强调在温升背景下，疫苗储备与快速接种能力是遏制黄热病暴发的关键。