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为解决欧洲利什曼病发病率上升,评估利什曼原虫(Leishmania)传播媒介白蛉在意大利的潜在分布问题,研究人员运用生态位建模和最大熵(MaxEnt v. 3.4.1)算法开展研究。结果显示白蛉适宜栖息地遍布意大利,不同物种未来分布变化各异。该研究对制定防控策略意义重大。
利什曼病(Leishmaniases)是一种由白蛉传播的寄生虫病,在欧洲主要由婴儿利什曼原虫(Leishmania infantum)引起,可导致人和动物出现内脏利什曼病(Visceral Leishmaniasis,VL)和皮肤利什曼病(Cutaneous Leishmaniasis,CL) 。近年来,欧洲利什曼病的发病率不断上升,被列为《柳叶刀》健康与气候变化倒计时 2024 年欧洲报告的新指标之一。在意大利,犬利什曼病流行,且利什曼原虫及其传播媒介白蛉的分布范围不断扩大。
目前,虽然已对欧洲利什曼病在气候变化情景下的潜在分布进行了评估,但针对媒介物种分布的局部分析对制定有效的预防策略至关重要。为了更深入了解气候变化对白蛉分布的影响,来自哥伦比亚洛斯安第斯大学(Universidad de Los Andes)、意大利高等卫生研究院(Istituto Superiore di Sanità)和罗马第一大学(Sapienza Università di Roma)的研究人员,开展了关于气候变化情景下意大利白蛉物种潜在分布的研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,通过系统回顾和文献检索收集 1979 - 2013 年白蛉物种分布数据,并利用地理信息系统(GIS)技术进行数据处理和分析;其次,选择 19 个生物气候变量,运用主成分分析(PCA)降维,降低变量间的共线性;最后,使用最大熵(MaxEnt v. 3.4.1)算法构建物种分布模型(SDM),预测白蛉在不同气候变化情景下的潜在分布。
物种分布建模
研究人员收集了 1979 - 2013 年多个白蛉物种的记录,经筛选最终确定 6 个物种(P. perniciosus、P. perfiliewi、P. neglectus、P. papatasi、P. mascittii 和 S. minuta)的 410 条记录用于建模。结果显示,意大利各地区均有白蛉适宜栖息地。其中,P. perniciosus 适宜分布区域最广,占全国的 61.56%;P. mascittii 适宜分布区域最小,占 27.29% 。不同物种的适宜栖息地在地理分布上存在差异,如 P. neglectus 主要分布在北部和岛屿地区,P. papatasi 除北部阿尔卑斯山和亚平宁山脉外,几乎整个意大利领土都适宜其生存。
未来情景预测
研究人员选取了 5 个 CMIP5 模型,对 2041 - 2060 年和 2061 - 2080 年两个时期,在 RCP 4.5(稳定情景)和 RCP 8.5(高二氧化碳排放情景)两种排放路径下进行预测。在 RCP 4.5 情景下,所有物种都有潜在扩张区域,但也有部分区域可能丧失栖息地;在 RCP 8.5 情景下,所有物种分布范围都可能增加,P. papatasi 扩张潜力最大。同时,所有白蛉物种都有向更高海拔转移的趋势。
白蛉历史分布
研究人员还分析了 1968 - 1972 年白蛉的历史分布数据,发现 P. perniciosus 和 S. minuta 分布较广,而 P. mascittii、P. neglectus 等物种记录较少且分布范围较窄。并且部分物种在不同数据集里的分布存在差异,如 P. ariasi 在历史数据集中缺失,P. mascittii 在不同时间段的分布区域有所变化。
研究结论表明,具有医学重要性的白蛉物种在意大利已广泛分布,未来其分布将因气候变化而改变。不同物种在全国范围内的分布变化虽有差异,但总体呈扩张趋势,且可能沿海拔梯度扩张。这一研究结果对利什曼病的防控具有重要意义。它有助于提前评估新传播热点建立的风险,为制定针对性的防控策略提供科学依据。同时,研究也强调了持续监测白蛉分布变化以及加强媒介监测与临床病例报告协调的重要性,以便及时发现和应对利什曼病的传播风险。此外,研究还指出,结合生态位建模和实验研究,将有助于进一步深入了解白蛉生物学和疾病动态,为未来的防控工作提供更有力的支持。