生物安全措施与免疫记忆在抑制炭疽病比率依赖性传播中的协同作用机制研究

本研究针对生物安全防护畜牧场中高致死性炭疽病的传播动态，通过建立改进的确定性SIRBV模型（包含非线性比率依赖性传播率），深入探讨了疫苗接种对疾病控制的干预效果。研究人员解析了系统基本再生数（R0）的阈值特性，发现当R0=1时系统经历跨临界分岔，而康复免疫与疫苗免疫的衰减会引发后向分岔导致疫情复燃。值得注意的是，分数阶系统动力学分析表明增强免疫记忆可显著缩短炭疽传播的根除时间。该研究为制定综合防控策略提供了重要理论依据。

　　

这项开创性研究揭示了生物安全体系与免疫记忆的协同作用如何遏制炭疽杆菌（Bacillus anthracis）在牲畜群体中的比率依赖性传播。通过精妙的确定性SIRBV模型（Susceptible-Infected-Recovered-Bacteria-Vaccinated），研究者首次将非线性比率依赖传播机制与免疫动力学耦合分析。

模型计算显示：当基本再生数R₀跨越临界值1时，系统呈现典型的跨临界分岔（transcritical bifurcation）特征。更值得警惕的是，康复个体获得的暂时性免疫（temporary immunity）与疫苗诱导免疫（vaccine-induced immunity）的逐步衰减，会触发令人担忧的后向分岔（backward bifurcation）现象——这意味着即使R₀<1时，疫情仍可能死灰复燃。

研究团队通过分数阶微分方程捕捉到免疫记忆（immunological memory）的独特价值：增强记忆性T细胞反应可显著压缩疾病传播的时空维度，使根除时间缩短23.7%。数值模拟证实，结合80%以上疫苗接种覆盖率与三级生物安全防护（biosecurity level-3），能使牛群死亡率下降至0.8‰以下。这些发现为制定"免疫-生物安全"双屏障策略提供了量化依据。