巴西里约热内卢市成功实现沃尔巴克氏体替代的气候与景观特征

《Parasites & Vectors》：Climate and landscape features associated with successful Wolbachia replacement in the municipality of Rio de Janeiro, Brazil

　　

摘要

背景

沃尔巴克氏体替代疗法是降低埃及伊蚊传播虫媒病毒的一种有效策略。沃尔巴克氏体能够抵抗包括登革热和基孔肯雅热在内的多种虫媒病毒，它通过母系传播和细胞质不相容性在蚊子种群中扩散，即受感染的雄蚊与未受感染的雌蚊交配后会产生无法存活的后代。相关推广计划旨在通过释放携带沃尔巴克氏体的蚊子来建立稳定且高比例的沃尔巴克氏体感染率；然而，其感染率在空间上存在差异，尤其是在温度和建筑环境存在细微差异的复杂城市环境中，这些因素可能会影响蚊子种群的动态变化。本研究利用2017年至2019年在巴西里约热内卢市进行的释放实验所获得的Mel感染率数据，探讨气候和景观特征如何影响沃尔巴克氏体替代疗法的不同效果。

方法

在26个月的时间里，将500×500米的空间单元划分为四种不同的替代轨迹：失败、低成功率、中等成功率和高成功率。这些轨迹是根据基于单元级二项回归模型生成的沃尔巴克氏体感染率预测时间序列，并通过k均值聚类方法划分而来的。随后，我们使用多项式广义加性模型（GAM）分析每种轨迹与埃及伊蚊栖息地适宜性、气候敏感性、飞行障碍以及沃尔巴克氏体部署障碍等相关特征之间的关联。在筛选过程中，我们采用了基于赤池信息准则的前向选择法，同时考虑了空间自相关性并检测了协变量之间的共线性。在所研究的23个协变量中，最终保留了四个：高层建筑的比例（高度大于6米的建筑所占比例）、平均气温（摄氏度）、平均海拔（米）以及平均日降雨量（毫米）。

结果

研究结果表明，高成功率主要与高层建筑较少的地区相关 [β = ?0.93，95%置信区间为?1.43至?0.44，P < 0.001]，以及温度较高的地区相关 [β = 1.11，95%置信区间为0.59至1.62，P < 0.001]；而较高海拔和较低降雨量则与较差的替代效果相关。这些关联可能还反映了未被测量的社会经济或基础设施差异，以及温度对蚊子和沃尔巴克氏体生存能力的情境依赖性影响。基于模型的预测显示存在非线性动态，高层建筑较多且温度较高的地区，其预测结果要么是高成功率，要么是失败，而非介于两者之间的中间状态。残差空间聚类现象表明，还有其他社区层面的因素未被现有协变量所捕捉。

结论

在高层建筑密集且地形复杂的地区，沃尔巴克氏体替代疗法的结果似乎不太可能稳定在中间水平。这类地区可能需要更高的释放密度、有针对性的补充干预措施以及更密切的监测，不过这些仍需通过实证研究来验证。通过迭代建模，我们可以更快地确定假设，从而为后续的实地试验和方案优化提供依据。这些研究结果进一步强调了城市通透性、垂直结构以及局部环境条件在决定沃尔巴克氏体替代疗法效果中的作用。

图形摘要