基于最大熵模型评估美国汉坦病毒空间传播风险：社会生态与气候因子的综合作用

《Transboundary and Emerging Diseases》：Hantavirus is Associated With Open Developed Areas and Arid Climates, Highlighting Increased Risk in the Western United States

本刊推荐：本研究利用最大熵模型（Maxent）整合社会脆弱性指数（SVI）、土地利用、啮齿动物丰富度及气候变量，首次系统绘制美国汉坦病毒肺综合征（HPS）长期风险空间分布图。结果显示西部干旱地区、社会脆弱性高、啮齿动物多样性丰富及低强度开发区域风险显著，边缘栖息地（如林地-农田过渡带）为关键传播界面。该模型为跨学科传染病风险评估提供了新范式。

　　

研究背景与数据来源

汉坦病毒肺综合征（HPS）是由正汉坦病毒属（Orthohantavirus）引起的致命性人兽共患病，美国自1993年首次暴发以来累计报告近900例病例，病死率高达36%。本研究创新性地整合1993-2022年间431例经地理去重处理的HPS病例数据（其中西部占93%），结合社会脆弱性指数（SVI）、国家土地覆盖数据库（NLCD）的16类土地利用数据、啮齿动物物种丰富度图谱及TerraClimate的7项气候变量，通过最大熵模型（Maxent）构建多维度风险评估体系。

研究方法与模型优化

采用8公里分辨率病例点与4公里环境变量网格，通过ENMevaluate包进行模型优化。从42个候选模型中筛选出最优配置：正则化乘数为2，特征组合为线性+二次项+铰链特征（LQH）。通过5折交叉验证和AICc准则评估，最终生成10次自助法重采样模型以降低不确定性。特别针对东西部病例分布不均问题，分别建立区域性模型（西部n=400，东部n=31）以揭示地域特异性驱动因子。

关键风险因子解析

全变量模型显示，开放空间开发用地（19.2%贡献率）、低强度开发用地（15.7%）和平均温度（13.3%）为三大核心预测因子。社会风险模型中，家庭构成指标（46.1%）凸显弱势群体聚集区的暴露风险；土地特征模型首次揭示啮齿动物丰富度（36.8%）与落叶林覆盖率（29.8%）的协同效应；气候模型则明确降水（26.1%）与温度变幅（23.5%）的负向关联。值得注意的是，东部模型独有驱动因子为木本湿地（42.8%）和牧草用地（29.0%），反映当地Bayou病毒等地方性毒株的生态位差异。

空间风险格局与不确定性

高风险区集中分布于美国西部的科罗拉多高原、大盆地沙漠及州际公路沿线郊区，这些区域兼具低降水量（<400mm）、中等温度范围（15-25°C）及0.3-0.6的土地开发强度特征。模型不确定性热点出现在犹他州大盆地、加州沿海郊区及五大湖城市群，其范围值达0.4-0.6（最高1.0）。东部风险呈均匀中等水平，但土壤湿度（10.5%）与灌木覆盖（16.3%）的新关联提示湿地型汉坦病毒的传播机制差异。

传播机制与生态启示

响应曲线分析揭示边缘栖息地的核心作用：当牧草地比例<0.4或木本湿地覆盖率<0.6时，HPS风险呈指数增长。这种"界面效应"在西部表现为常绿林-灌丛过渡带（风险峰值在0.2-0.4覆盖度），与鹿鼠（Peromyscus maniculatus）偏好栖息地高度吻合。啮齿动物丰富度的正相关（r=0.73）挑战了单一宿主范式，新墨西哥州研究曾检出16个物种携带Sin Nombre病毒，支持群落水平的病原体维持假说。

公共卫生意义与防控展望

本研究首次量化社会生态因子对汉坦病毒传播的权重，发现家庭构成指标（含老年人、残疾人口）较住房质量（仅19.8%贡献率）更具预测力。建议防控重点转向：①西部干旱区低开发密度城镇的社区健康教育；②东部湿地周边农场的防护装备升级；③气候变化背景下（预计西南部降水减少30%），针对粉尘传播途径制定工程控制措施。模型预测未来风险带可能北移至加拿大草原省份，需建立跨境监测网络。

研究局限与未来方向

当前模型受限于病例地理定位精度（镇级坐标）和毒株分型数据缺失（仅14例有病原信息）。后续研究应结合病毒基因组学确定暴露源，并通过动态种群模型整合鹿鼠密度波动数据。多毒株分型风险评估将能更精准揭示Black Creek Canal病毒（宿主为棉鼠Sigmodon hispidus）等地方性毒株的传播阈值。