探秘隐孢子虫病传播动态：CTMC 随机模型揭示人牛感染风险与防控关键

隐孢子虫病（Cryptosporidiosis）是严重的人畜共患病，为探究其传播动态，研究人员构建 CTMC 随机模型。结果显示该模型能有效分析疾病在牛、免疫健全和免疫受损人群中的传播，发现降低人向环境中排放隐孢子虫卵囊率对防控至关重要。此研究为疾病防控提供关键依据。

　　在全球范围内，隐孢子虫病如同一个隐藏在暗处的 “健康杀手”，时刻威胁着人类和动物的健康。它是一种人畜共患病，主要通过粪口途径传播，是导致腹泻和儿童死亡的重要原因之一。在非洲，每年约有 290 万 3 岁以下儿童感染此病，坦桑尼亚的人类和牛的感染率分别达到 11.7% 和 19.1% ，给公共卫生和兽医领域带来了巨大挑战。而且，宿主的免疫状态对隐孢子虫病的严重程度影响很大，在免疫健全的人体内，疾病通常是自限性的，但在儿童、老年人和免疫受损人群（如艾滋病患者）中，却可能导致高死亡率。

此前，虽然已有一些研究利用不同模型对隐孢子虫病进行了探索，但这些研究存在诸多不足。部分确定性模型忽略了人传人、环境传人或动物以及康复个体再次感染等情况，可能导致对疾病动态的评估不准确；而一些使用 CTMC 随机模型研究其他疾病的成果，也未对疾病灭绝的有限时间进行估计，且缺乏敏感性分析。为了更深入、准确地了解隐孢子虫病的传播规律，找到有效的防控策略，研究人员开展了此项研究。

研究人员基于 Luhanda 等人的确定性模型，构建了连续时间马尔可夫链（CTMC）随机模型，来探究隐孢子虫病在牛、免疫健全人类（immunocompetent humans）和免疫受损人类（immunocompromised humans）中的持续概率。该研究成果发表在《Franklin Open》上。

在研究方法上，研究人员首先明确了研究对象，将人类和牛的群体进行细分，包括易感但未暴露（S_j）、暴露但未感染（E_j）、感染且具有传染性（I_j）和康复且有部分免疫力（R_j）的个体，其中 j 代表免疫健全人类（S）、免疫受损人类（W）和牛（C）。同时，还考虑了环境中的隐孢子虫卵囊（C. oocysts，用 P_A表示）。然后，通过建立相关方程来描述模型的动态变化，包括疾病的传播、个体状态的转变等。此外，运用多类型分支过程（multitype branching process）计算随机阈值和疾病灭绝概率，并通过数值模拟对结果进行验证。

研究结果如下：

1. 疾病灭绝概率：通过多类型分支过程计算得出的疾病灭绝概率与数值模拟结果吻合良好。研究发现，隐孢子虫病若从感染的免疫健全人类群体中出现，比从感染的免疫受损人类群体中出现更易灭绝；而如果疾病源于感染的牛群体或环境中的隐孢子虫卵囊，则可能引发重大疫情。
2. 灭绝时间：与暴露个体相比，由感染的人类或牛引入疾病时，隐孢子虫病灭绝所需的有限时间更短，这表明潜伏期会延长疾病灭绝时间。
3. 敏感性分析：敏感性分析结果显示，当疾病源于感染的人类时，将人类向环境中排放隐孢子虫卵囊的速率降低 90%，疾病灭绝的概率最高。

研究结论表明，CTMC 随机模型能够有效捕捉隐孢子虫病传播动态中的固有变异性，为研究疾病在不同宿主群体中的传播提供了有力工具。在防控方面，降低感染人类向环境中排放隐孢子虫卵囊的速率，对预防和控制易感人群中的隐孢子虫病至关重要。这一结论强调了采取适当卫生措施、环境净化以及有效管理养牛场等措施以消除隐孢子虫卵囊的重要性。

此项研究在隐孢子虫病研究领域具有重要意义。它不仅加深了人们对隐孢子虫病传播机制的理解，而且为兽医和公共卫生领域的相关人员提供了有价值的见解，有助于制定更有效的疾病防控策略，对保障人类和动物的健康具有积极的推动作用。