新疆地区人间布鲁氏菌病传播的多尺度环境驱动因素：基于GAM与MaxEnt模型的时空分析（2015-2023）

本研究通过广义可加模型（GAM）和最大熵模型（MaxEnt）揭示了新疆布鲁氏菌病时空传播规律，发现温度（TEM10滞后10月）、降水（PRE09滞后9月）等气象因子具有非线性效应，人口密度（POP，贡献率69.8%）和植被指数（NDVI，20.4%）是空间分布关键预测因子，模型AUC达0.987，为气候敏感型人畜共患病防控提供科学依据。

　　

引言

新疆作为中国布鲁氏菌病高发区，2019-2022年发病率达4.69/10万。传统研究多聚焦病原生物学特性，而气候与环境驱动机制尚不明确。该研究创新性整合GAM（捕捉气象因子非线性滞后效应）与MaxEnt（评估多环境变量协同作用），首次系统解析新疆地区疾病传播的生态-社会复合驱动机制。

数据与方法

伦理声明：研究获新疆疾控中心伦理审批（2024-23）。

数据来源：2015-2023年53,975例病例数据（男性占71.2%），结合气象（温度、降水等）、NDVI、GDP等31项环境变量，经ENMTools筛选后保留11项关键变量。

模型构建：

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  GAM模型：采用准泊松回归，通过广义交叉验证（GCV）确定最优滞后期（如温度滞后10月），拟合公式包含自然三次样条函数s()控制长期趋势。

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  MaxEnt模型：设置5,000次迭代，75%训练集，输出逻辑型风险概率，采用刀切法评估变量重要性。

结果

流行病学特征：病例数呈"下降-回升"趋势，2021年后显著增加；夏季高发，患者平均年龄逐年上升。

气象关联：

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  高温（>20°C）、降水（<20mm时每增1mm风险升4.3%）、风速（WIN₀₁）为正相关因子

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  相对湿度（RH₀₁）每增10%风险降7.2%

  空间预测：

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  贡献率排序：POP（69.8%）>NDVI（20.4%）>GDP（4.4%）

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  高风险区集中于乌鲁木齐、喀什等中部城市群，MaxEnt预测AUC达0.987

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  NDVI与发病率呈单峰曲线关系，峰值在0.4时风险最高

讨论

气候机制：春季温度回升激活布鲁氏菌（37°C最适生长），夏季降水形成病原传播媒介，实验证实15-20°C湿润环境下菌体存活达90天。

生态悖论：适度植被（NDVI=0.4）通过增加宿主活动提升风险，但过度覆盖可能稀释病原浓度。

防控启示：建议在高风险城区建立气象预警系统，针对滞后周期（如温度滞后10月）提前干预，并加强牧民职业防护教育。

创新点

首次融合GAM的时间序列分析与MaxEnt的空间异质性建模，揭示新疆布鲁氏菌病"气象-生态-经济"三重驱动框架，为气候敏感型人畜共患病研究提供方法学范式。