美国2009–2022年动物接触相关人类肠道沙门氏菌（*Salmonella enterica*）单州暴发的高发生率聚类映射：一种为公共卫生监测提供信息的空间流行病学方法

《Zoonoses and Public Health》：Mapping High-Rate Clusters of Animal Contact-Related Human Salmonella enterica Single-State Outbreaks in the United States, 2009–2022: A Spatial Epidemiological Approach to Inform Public Health Surveillance

　　

摘要

引言：非伤寒沙门氏菌（Nontyphoidal *Salmonella enterica*, NTS）是一种主要的人畜共患肠道病原体。在美国，过去十年间与动物接触相关的NTS暴发有所增加。地理空间分析能够识别出NTS暴发风险升高的地点，公共卫生当局可在此集中开展NTS预防和干预工作。

方法：研究人员分析了2009年至2022年间美国大陆各州通过国家暴发报告系统（National Outbreak Reporting System, NORS）向疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control, CDC）报告的NTS暴发数据。研究应用了一个地理空间分析框架，包括疾病制图、空间插值以及全局和局部聚类方法，以识别NTS暴发率高的区域。鉴于研究期间（2009–2022）包含COVID-19大流行，研究人员使用中断时间序列负二项模型来评估2020年前后NTS发病率的変化。

结果：在研究期间，共向NORS报告了104次NTS单州暴发。年均发病率为每百万人年0.02次NTS暴发。与暴发相关的主要动物接触类别包括哺乳动物（牛、猪、羊、马）、鸟类（后院鸡、小鸭、火鸡）和爬行动物（龟、蜥蜴）。暴露场所包括农场、集市、农业饲料店、兽医诊所、乳制品/农业环境以及住宅环境。局部聚类检测方法一致地识别出美国山地西部、中西部和东北部NTS动物接触相关暴发率显著高的区域。中断时间序列分析表明，在COVID-19大流行开始后，发病率有所下降（发病率比[IRR] = 0.03; *p* = 0.06）。

结论：NTS动物接触相关单州暴发在美国显示出明显的空间聚集，在山地西部、中西部和东北部风险较高。动物接触来源和暴露场所的多样性展示了NTS复杂的传播动力学。在COVID-19大流行后，报告的NTS暴发数量有所下降。高风险地区需要有针对性的预防和控制计划，以减轻NTS暴发的负担。

论文解读文章

**研究背景**

非伤寒沙门氏菌（Nontyphoidal *Salmonella enterica*, NTS）是一种重要的人畜共患肠道病原体，全球每年导致约1.531亿例感染和5.7万例死亡。NTS主要通过食用受污染的食物传播，但动物接触相关的暴发也具有重要意义。在美国，过去十年间动物接触相关的NTS暴发呈上升趋势。尽管已有研究关注特定血清型、短研究时段或狭窄地理区域，但缺乏全国层面、纵向的空间和时空聚类分析来全面评估动物接触相关NTS暴发的分布特征。目前存在的问题是：不同地区的农业实践、牲畜密度、动物接触类型、城市化、环境因素及人口特征可能存在差异，这些因素如何影响NTS暴发的空间聚类尚不清楚。因此，开展这项研究旨在利用国家暴发报告系统（National Outbreak Reporting System, NORS）的数据，应用地理空间分析框架，评估2009–2022年美国动物接触相关NTS单州暴发的分布和聚类模式，并分析COVID-19大流行前后暴发率的变化趋势，为区域性的公共卫生监测和干预策略提供依据。该论文发表在《Zoonoses and Public Health》。

**主要技术方法**

研究人员使用了来自NORS的2009–2022年动物接触相关NTS单州暴发数据，涵盖美国大陆48个州和哥伦比亚特区。主要关键技术方法包括：（1）疾病制图：计算各州每百万人年的暴发率，并采用空间经验贝叶斯（Spatial Empirical Bayes, SEB）平滑和经验贝叶斯克里金（Empirical Bayes Kriging, EBK）进行空间插值；（2）全局聚类分析：通过增量空间自相关分析（Incremental Spatial Autocorrelation, ISA）使用全局Moran's I统计量评估全局聚类；（3）局部聚类分析：包括热点分析（Getis-Ord Gi*统计量）和聚类与异常值分析（Anselin局部Moran's I）；（4）扫描统计：使用SaTScan软件进行纯空间和时空回顾性离散泊松模型扫描；（5）中断时间序列分析：应用负二项模型评估COVID-19大流行（2020年）前后暴发率的变化。

**研究结果**

**3.1 原始NTS暴发率制图**：通过计算2009–2015年和2016–2022年两个时期的各州原始暴发率（每百万人年）并制作等值线图，发现第一个时期怀俄明州暴发率最高（1.00），其次为佛蒙特州（0.46）、新罕布什尔州（0.21）等；第二个时期爱达荷州最高（0.32），其次为怀俄明州（0.25）、西弗吉尼亚州（0.24）。总体而言，山地西部地区暴发率较高，南部地区较低，且第二个时期整体暴发率低于第一个时期。

**3.2 平滑NTS暴发率制图**：使用SEB平滑后，第一个时期怀俄明州平滑率最高（0.070），第二个时期犹他州最高（0.02）。平滑后的分布仍显示山地西部和东北部为高发区域，表明这些地区存在持续的高暴发率。

**3.3 经验贝叶斯克里金**：空间插值显示，2009–2015年山地西部插值值较高（0.020–0.046），南部地区最低；2016–2022年山地西部仍为高值区，但数值降低，同时东北部出现高插值值（0.011–0.0031），表明高发区域向中西部辐射。

**3.4 全局聚类**：增量自相关分析显示，2009–2015年无显著全局聚类峰值；2016–2022年在671.38 km距离处出现显著峰值（Moran's I = 0.252, *z* = 3.46, *p* = 0.001），表明该时期存在区域尺度的空间依赖。

**3.5 局部聚类**：热点分析显示，2009–2015年怀俄明、蒙大拿和科罗拉多州为显著热点（99%置信水平），动物接触来源包括小鸡、小鸭、小龟、猪等，暴露场所主要为“其他”；2016–2022年，怀俄明、蒙大拿、爱达荷、科罗拉多和犹他州为热点（99%置信水平），动物来源包括家禽（小鸡、小鸭、火鸡、鸡）和哺乳动物（牛、猪、马、鼠），暴露场所包括“其他”、集市、农场/乳制品/农业环境和兽医诊所。聚类与异常值分析（Anselin局部Moran's I）进一步证实，2009–2015年科罗拉多为高-高聚类，阿拉巴马和佛罗里达为低-低聚类；2016–2022年蒙大拿、爱达荷、犹他和怀俄明为高-高聚类，西弗吉尼亚和新罕布什尔为高-低异常值。

**3.6 扫描统计**：纯空间扫描检测到3个显著聚类。主要聚类（相对风险[RR] = 5.51）包含怀俄明、蒙大拿、爱达荷、犹他、科罗拉多、南达科他和内布拉斯加，动物来源包括鸟类（小鸡、小鸭）、爬行动物（小龟、蜥蜴、蛇）和哺乳动物（牛、羊、猪、山羊、狗、小型宠物），暴露场所为农场、住宅和“其他”。时空扫描检测到4个显著高率聚类：主要聚类（2014–2019，RR = 4.70）包括南达科他、内布拉斯加、明尼苏达、爱荷华和威斯康星；第二聚类（2013–2018，RR = 5.57）包括俄亥俄和西弗吉尼亚；第三聚类（2012–2018，RR = 8.26）位于爱达荷、科罗拉多、犹他和怀俄明；第四聚类（2013–2017，RR = 16.50）位于佛蒙特和新罕布什尔。这些聚类均与多种动物来源（家禽、爬行动物、哺乳动物）和暴露场所（农场、教育机构、兽医诊所、儿童日托等）相关。

**3.7 中断时间序列分析**：由于泊松模型存在过度离散，使用负二项模型。大流行前无显著趋势（发病率比[IRR] = 1.03, 95% CI: 0.96–1.12, *p* = 0.42）；大流行后发病率下降97%（IRR = 0.03, 95% CI: 0.0002–0.61, *p* = 0.064）；大流行后趋势无显著变化（IRR = 1.61, 95% CI: 0.38–9.97, *p* = 0.54）。描述性分析显示，大流行期间平均发病率下降89%。反事实分析表明，2020年后的观察值低于基于大流行前趋势的预期值。

**总结与结论**

讨论部分指出，山地西部地区（如怀俄明、爱达荷、科罗拉多）在多种空间分析中均表现为持续高风险区，这与该区域高牲畜密度有关，尤其是与牛接触相关的暴发。中西部（如俄亥俄、威斯康星、爱荷华）和东北部（如佛蒙特、新罕布什尔）也通过时空扫描检测到长期（2013–2019）高发聚类，动物来源包括家畜（牛、马、猪）和家禽（小鸡、小鸭、鸡、鸭），暴露场所包括兽医诊所、集市和农场。爬行动物（龟、蜥蜴、蛇）是第三大常见暴发来源。COVID-19大流行期间暴发率下降，可能与大流行期间人类活动受限、动物接触减少及监测报告能力下降有关。研究的局限性包括：暴发数据为自愿报告，各州监测能力存在差异；仅纳入单州暴发，未考虑多州暴发；COVID-19大流行可能成为混杂因素。

研究结论：该研究识别出美国NTS暴发的持续时空聚类，高风险区位于山地西部、中西部和东北部。接触牛、家禽和爬行动物是最常见的暴发来源。多种暴露场所（包括农场、兽医诊所、集市、住宅和教育机构）表明，在人与动物频繁接触的各种环境中，沙门氏菌病风险升高。在高风险地区需要制定针对性的预防和控制策略，包括开展关于NTS人畜共患风险的公共教育项目、限制动物接触、在集市和宠物动物园实施有效卫生措施，以及定期监测以预防人畜共患感染。