乍得混合畜群中牛结核病传播动力学建模与竞争生态机制研究

乍得作为非洲重要畜牧业国家，牛结核病(bTB)感染率高达12.5%，严重威胁农牧民生计。研究人员创新性地将Lotka-Volterra竞争模型与SLI流行病学模型结合，首次构建了包含牛科、山羊科和马科动物的多物种传播模型，揭示竞争压力对M. bovis传播的影响。该研究为资源匮乏地区的动物疫病防控提供了理论依据。

　　

在非洲腹地的乍得共和国，广袤的草原上生活着超过1.2亿头牲畜，其中40%人口依赖畜牧业生存。然而这个GNI仅670美元的低收入国家，正面临牛结核病(bTB)的严峻挑战——屠宰场数据显示12.5%的动物携带Mycobacterium bovis病原体。更棘手的是，当地90%牲畜采用游牧方式饲养，多物种混群放牧成为疾病传播的温床，而匮乏的兽医资源使得传统防控手段难以实施。

研究人员突破性地将生态竞争理论与流行病学模型相结合，在《Mathematical Biosciences》发表的研究中，首次建立了包含牛科动物(bovids)、山羊科动物(caprids)和马科动物(equids)的三物种传播模型。该模型创新性地在经典Lotka-Volterra竞争模型基础上引入SLI（易感-潜伏-感染）传染病框架，通过微分方程刻画资源竞争与病原体传播的交互作用。研究采用计算生物学方法进行参数敏感性分析，并构建连续时间马尔可夫链模型验证动力学过程。

模型构建
基于乍得北部苏丹-萨赫勒地区典型畜群结构，设定竞争系数α_ij表示物种j对物种i的竞争压力。在保证三物种稳定共存的参数范围内，引入bTB传播率β和潜伏期转阳率γ等流行病学参数，推导出物种特异性基本再生数R₀。

数学分析
当种内竞争强度大于种间竞争时，系统存在稳定共存平衡点。无竞争状态下，各物种R₀与感染率成正比；引入竞争后，潜伏期动物存活时间缩短会显著降低R₀值，说明资源压力可能减缓疫情扩散。

计算验证
逆向参数估计显示，牛科动物对山羊科竞争系数α₁₂=0.83时模型最优。敏感性分析表明，潜伏期时长和动物交易频率是影响R₀的关键因素。马尔可夫链模拟证实，竞争导致的早期淘汰机制可使疫情规模减少18-22%。

这项研究首次量化了游牧混合畜群中物种竞争对bTB传播的影响，揭示出资源限制可能通过缩短感染期产生"意外"的防疫效果。为乍得等发展中国家提供了成本可控的防控思路：在维持现有畜牧方式前提下，通过调控畜群结构和交易频率即可实现疫情控制。模型框架可扩展至其他资源驱动型人畜共患病研究，为生态-流行病交叉学科树立了新范式。H. Djimramadji等学者特别指出，该成果对理解撒哈拉以南非洲地区的疾病传播生态学具有里程碑意义。