环境滞后效应与儿童人类副流感病毒3型感染的临床特征及气象影响因素分析

《Scientific Reports》：Environmental lag effects and clinical characteristics of pediatric human parainfluenza virus type 3 infections

本研究针对儿童人类副流感病毒3型(HPIV3)感染的环境影响因素展开深入探讨。研究人员通过13年回顾性数据分析，采用分布式滞后非线性模型(DLNM)揭示了温度与空气污染物对HPIV3传播的差异化滞后效应。研究发现高温和PM10具有即时效应，而低温和气态污染物(SO2、NO2)则呈现4-5个月的延迟效应，为制定季节性防控策略提供了科学依据。该研究发表于《Scientific Reports》，对儿童呼吸道感染的预防控制具有重要指导意义。

　　

在儿科呼吸道感染领域，人类副流感病毒3型(HPIV3)一直是一个备受关注却又研究不足的病原体。作为副黏液病毒科的重要成员，HPIV3是导致婴幼儿下呼吸道感染的主要病原之一，尤其对6个月以下的婴儿构成严重威胁。与更为人熟知的呼吸道合胞病毒(RSV)类似，HPIV3感染可引起支气管炎和肺炎等严重并发症，但两者在环境敏感性方面的差异却鲜为人知。

气象因素对病毒传播的影响具有复杂的时空动态特征，往往表现出明显的滞后效应。然而，现有研究多关注气候变量对HPIV3传播的急性效应，而滞后时间关系却被很大程度上忽视。此外，考虑到气候条件的显著区域差异，在评估疾病动态时必须考虑当地的气象模式。中国苏州作为亚热带气候代表城市，长期以来缺乏对HPIV3感染模式的纵向、大规模流行病学调查。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，Dan Hong、Minjuan Zhu、Wanqing Qi等研究人员旨在解决三个关键问题：识别儿童HPIV3感染的独特临床特征；分析苏州地区13年HPIV3流行病学模式；以及使用分布式滞后非线性模型量化气象因素和污染物的滞后效应。

研究方法概述

本研究采用时间序列分析方法，收集了2007年至2019年间苏州大学附属儿童医院呼吸科收治的26,202例下呼吸道感染患儿的临床资料。通过鼻咽抽吸物和/或痰样本检测HPIV3感染情况，并排除合并慢性疾病患者。气象数据来自苏州市气象局，包括月平均温度、湿度、降雨量、日照时数和风速。四种污染物(PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO₂)浓度数据来自苏州市生态环境局。研究采用分布式滞后非线性模型分析环境因素与HPIV3感染之间的非线性暴露-滞后-反应关系，最大滞后时间设置为7个月。

研究结果

HPIV3发病的人口学特征和季节分布

研究发现，在26,202例下呼吸道感染病例中，HPIV3感染934例，阳性率为3.56%。男性与女性比例为2.06:1。年龄分布显示，婴儿组(29天至<1岁)的HPIV3检出率最高，达4.3%。季节性分析表明，HPIV3在夏季最为常见(46.4%)，冬季最低(5.9%)。6月份发病率最高(8.8%)，12月份最低(0.7%)。2010年的年度阳性率达到6.0%(110/1829)，显著高于其他研究年份。

HPIV3阳性患儿的临床症状和实验室检查结果

HPIV3感染患儿最常见的症状是咳嗽(97.86%)、发热(46.15%)、流涕(34.69%)和喘息(39.94%)。与RSV感染患儿相比，HPIV3阳性患者的喘息和呼吸困难发生率显著较低。此外，RSV感染儿童的呼吸急促发生率明显更高。血液分析显示，HPIV3组的中性粒细胞比例较低，但中位血小板计数显著更高，C反应蛋白(CRP)水平超过8mg/L的患者比例也高于RSV组。

HPIV3与气象因素的相关性分析

苏州市月平均温度、平均湿度、降雨量、日照时数和风速分别为17.47°C、71.21%、3.4mm、4.82h和2.36m/s。2007年至2019年间，虽然温度、湿度和风速趋势相对稳定，但SO₂、NO₂、PM₁₀和PM_2.5的年平均浓度呈显著下降趋势。

温度、相对湿度、降雨量、日照时数和风速与HPIV3发病率呈正相关，而SO₂、NO₂、PM₁₀和PM_2.5则呈负相关。最强的正相关出现在平均温度(r=0.58)，而最弱的正相关为相对湿度(r=0.08)。污染物中，NO₂表现出最强的负相关(r=-0.42)。

分布式滞后非线性模型分析

通过等高线图展示了气象因素与HPIV3之间的暴露-滞后-效应关系。极端高温(32°C，P99)在当前月份(月0)对HPIV3的估计相对风险(RR)最高(RR=4.258，95%CI=1.387-13.074)，而极端低温(3°C，第1百分位数)在滞后4个月时表现出最大风险(RR=3.958，95%CI=1.858-8.430)。

滞后暴露分析揭示了环境空气污染物与HPIV3感染风险之间显著不同的时间模式。对于PM₁₀，影响在滞后0时最为显著，在140μg/m3的第99百分位数浓度下观察到最大RR为3.335(95%CI 1.236-8.999)。相比之下，气态污染物(SO₂和NO₂)主要表现出延迟效应。风险升高在暴露后5个月达到峰值：SO₂在56μg/m3(P99)时RR=2.047(95%CI 1.247-3.362)；NO₂在78μg/m3(P99)时RR=2.596(95%CI 1.577-4.273)。

研究结论与讨论

本研究系统揭示了HPIV3感染的独特临床特征和环境敏感性模式。与RSV相比，HPIV3感染引起的喘息和呼吸困难症状较轻，这一差异可能与病毒趋向性、宿主免疫反应和病毒致病性差异有关。RSV通过使Th1/Th2细胞因子平衡向Th2细胞因子和IgE水平增加方向倾斜来逃避人类适应性免疫系统，导致粘液分泌增加和气道狭窄。而HPIV3对呼吸道上皮细胞的影响相对较轻，在大多数情况下能快速修复。

HPIV3表现出明显的夏季高峰和冬季低谷的季节性模式，这一发现与团队2001年至2011年的10年研究结果一致。温度被确定为影响HPIV3传播的最重要气象因素，高温产生即时效应，而低温则表现出4个月的滞后效应。这种模式表明，当月高温可能因空调使用增加、通风减少而增加室内传播风险，而低温可能通过减少维生素D产生来损害免疫系统功能，从而增加宿主对季节性病毒的易感性。

空气污染物对HPIV3感染的影响表现出复杂的时空动态特征。PM₁₀主要产生即时效应，而SO₂和NO₂则表现出5个月的延迟效应。PM₁₀对呼吸道的持续刺激作用可能是其即时效应的重要原因，而气态污染物的延迟效应表明其影响更为持久，强调了在呼吸健康评估中考虑长期暴露的重要性。

本研究结果对制定针对性的公共卫生干预措施具有重要指导意义。基于HPIV3的季节性流行特征和环境敏感性，卫生部门可以在高风险季节加强疫苗接种、提高健康意识并优化医疗资源配置。特别是对易感婴儿群体，应在特定环境条件下(如高温夏季和气态污染物暴露后的滞后期间)采取强化防护措施。

研究的局限性包括其生态学性质可能受到生态学谬误的影响、仅纳入住院患儿限制结论的普适性、未比较HPIV3与RSV的流行病学差异以及单中心设计可能引入偏倚。未来需要多中心研究来更全面了解HPIV3感染的流行病学模式。

综上所述，这项研究首次系统阐明了HPIV3感染的环境滞后效应，为理解气象因素与病毒传播的复杂关系提供了新的视角，也为制定基于季节和环境因素的精准防控策略提供了科学依据。研究结果强调在儿童呼吸道感染防控中需要综合考虑温度和污染物的即时与延迟效应，从而实现更有效的早期预警和干预。