非洲脑膜炎带五价疫苗接种对脑膜炎奈瑟菌传播的动力学建模及防控策略研究

非洲脑膜炎带(AMB)国家长期面临脑膜炎奈瑟菌(Nm)的周期性流行威胁。本研究通过构建基于SCIR（易感-携带-感染-恢复）的动态模型，评估了针对A、C、W-135、Y和X血清群五价结合疫苗(PMCV)的干预效果。结果表明，PMCV可显著降低高危人群(1-29岁)的携带率，有效抑制传播并降低流行风险。研究为优化疫苗接种策略提供了重要理论依据。

　　

在非洲撒哈拉以南的"脑膜炎带"地区，脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis, Nm)引发的流行性脑膜炎一直是重大公共卫生挑战。这片横跨塞内加尔至埃塞俄比亚的狭长地带，每年旱季都会爆发大规模疫情，病死率最高可达50%。尽管2010年后A群脑膜炎结合疫苗(MenAfriVac)的推广使A型病例下降99%，但C、W、Y和X等血清群的崛起带来了新威胁。更棘手的是，气候变化、人口密集和医疗资源不均等因素交织，使得传统防控手段捉襟见肘。

为破解这一困局，研究人员开展了这项开创性研究。通过构建精细化的数学模型，首次系统评估了覆盖5种血清群(A/C/W-135/Y/X)的五价脑膜炎结合疫苗(PMCV)在非洲脑膜炎带的防控潜力。这项发表在《Infectious Disease Modelling》的研究，为全球消灭脑膜炎的2030路线图提供了关键科学支撑。

研究团队采用多学科交叉方法：基于WHO流行病学数据建立SCIR（易感-携带-感染-恢复）动态模型；将人群划分为1-29岁高危组和其他低危组；引入季节性强迫函数模拟旱季传播增强效应；运用下一代矩阵法计算基本再生数R₀；通过PRCC（偏秩相关系数）进行全局敏感性分析；采用小波变换解析疫情周期特征。

【模型构建与验证】
研究构建的11室SCIR模型创新性地区分了疫苗覆盖与非覆盖血清群的传播路径。利用尼日利亚、布基纳法索和尼日尔2016年监测数据验证显示，模型能准确拟合实际流行曲线（R²>0.9）。特别值得注意的是，模型再现了三国不同的季节流行模式：尼日利亚呈双峰型，布基纳法索为单峰迟发型，尼日尔则表现出持续性波动。

【疫苗接种效果】
模拟显示PMCV对高危人群效果显著：当接种率(ω₁)提升25%时，疫苗覆盖血清群引起的侵袭性疾病(I_I)下降37-52%。但非覆盖血清群(I_U)的传播显示出地域差异：尼日尔对θ₂(非覆盖株接种率)变化最敏感，提示需针对性调整疫苗配方。

【关键参数识别】
PRCC分析揭示核心驱动因素：尼日利亚主要受疫苗接种后携带率(v₁)影响；布基纳法索对携带清除率(σ₂)敏感；而尼日尔则更依赖疫苗效力(ε)。这些发现为各国制定精准防控策略提供了依据。

【季节性传播规律】
小波分析发现三国存在显著不同的流行周期：尼日利亚呈现13-26周的短周期波动，与人口流动相关；尼尔则表现出持续52周的长周期模式，反映气候因子的主导作用。这解释了为何统一化的防控措施在不同地区效果迥异。

这项研究首次量化了五价疫苗在非洲脑膜炎带的潜在影响，其价值体现在三个维度：科学层面，建立的SCIR-血清群分层模型为复杂病原传播研究提供了新范式；实践层面，证明PMCV可将R₀控制在1.2以下，达到群体免疫阈值；政策层面，敏感性分析结果直接指导WHO修订了《2030年消灭脑膜炎路线图》中的疫苗接种策略。特别值得注意的是，研究揭示对1-29岁高危人群保持80%以上接种率，可使流行风险降低76%，这一发现已被尼日利亚等国家纳入免疫规划。

随着气候变迁和病原体进化，该模型将持续为区域防控提供动态预测。正如作者Salihu Sabiu Musa在讨论部分强调的："我们的框架不仅适用于脑膜炎，其方法论对应对其他季节性呼吸道传染病同样具有启示意义。"这项研究标志着数学模型从理论工具向公共卫生决策核心要素的跨越，为全球传染病防控树立了典范。