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在畜牧场,啮齿类作为病原体储存宿主威胁人畜健康,且杀鼠剂使用受限。研究人员构建整合啮齿类种群与病原体传播(含 SIR-P 模型)的模型,评估 sanitation、culling、fertility control 策略效果。发现策略有效性与病原体免疫特性相关,为可持续管理提供依据。
在畜牧业繁荣发展的当下,看似不起眼的啮齿类动物却暗藏巨大隐患。它们不仅啃咬设施造成结构性破坏,更如同移动的 “病原体仓库”,携带如沙门氏菌(Salmonella)、旋毛虫(Trichinella)等多种人畜共患病原体(zoonotic pathogens),通过直接接触或污染环境在啮齿类、 livestock 与人类之间构筑起危险的传播链条。尤其在欧盟猪肉和禽肉生产场景中,啮齿类传播的胞内劳森菌(Lawsonia intracellularis)、猪痢疾短螺旋体(Brachyspira hyodysenteriae)等病原体,不仅威胁养殖产业安全,更对公共卫生构成直接挑战。然而,传统依赖抗凝血杀鼠剂的控制手段,因对生态环境和动物福利的负面影响日益受限,如何在减少杀鼠剂使用的同时,科学高效地控制啮齿类种群及其携带疾病的传播,成为全球畜牧业亟待破解的难题。
为突破这一困境,比利时研究人员开展了一项具有创新性的研究,相关成果发表在《Ecological Modelling》。
研究团队构建了一个整合农业环境中啮齿类种群动态与病原体传播的新型模型。该模型引入基于猪场啮齿类接触模式的蓝牙低功耗记录仪(Bluetooth Low Energy loggers)实测数据,结合密度依赖的 SIR-P(Susceptible-Infected-Recovered-Pathogens,易感 - 感染 - 康复 - 病原体)模型,通过逻辑斯蒂出生函数模拟环境容纳量对种群增长的调控。研究聚焦环境清洁(sanitation)、扑杀(culling,如杀鼠剂、诱捕等增加死亡率的手段)和生育控制(fertility control)三种管理策略,评估其对不同免疫特性(如终身免疫与短期免疫)和传播途径(直接传播与环境传播)病原体的影响。
从数据到模型
研究纳入猪场啮齿类移动和接触模式的实地数据,借助蓝牙低功耗记录仪捕获啮齿类个体间的相互作用,使模型更贴近真实场景,弥补了传统研究中对啮齿类行为观察的局限性。
基本再生数:下一代矩阵法
通过下一代矩阵法计算基本再生数(R0),区分新感染与其他种群动态变化。模型定义疾病自由平衡(DFE)状态,分析不同策略下病原体传播的关键参数,量化干预措施对疾病传播的抑制效果。
研究结果显示,直接传播与环境传播的病原体在控制策略效果上无显著差异,但病原体诱导的免疫持续时间对策略有效性起决定性作用:当病原体可引发长期免疫时,环境清洁策略表现最佳,通过减少环境中病原体载量,切断间接传播途径,有效降低感染率;而当免疫期较短时,扑杀策略更具优势,快速降低种群数量可减少易感个体与感染个体的接触机会,遏制疾病扩散。此外,生育控制策略在延缓种群增长方面有一定作用,但对疾病 prevalence 的控制效果弱于前两者。
这项研究揭示了啮齿类管理策略与病原体生命史特征的动态关联,强调在设计可持续控制方案时,需同时考量病原体免疫特性与宿主种群动态。例如,对于可诱导长期免疫的病原体,应优先强化环境清洁措施,如定期消毒、清除食物和栖息地来源,从传播链源头降低风险;而对于免疫期短、传播迅速的病原体,精准扑杀结合环境管理的综合策略更为有效。研究为欧盟及全球畜牧业应对啮齿类传播疾病提供了关键科学依据,推动基于生态的啮齿类管理(EBRM)策略的实际应用,助力在保障养殖安全、公共卫生与生态可持续性之间找到平衡点。未来研究可进一步拓展至更多病原体类型和复杂农业系统,为精细化防控策略提供更全面的理论支撑。