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新发传染病是人类世(Anthropocene)的标志性特征1,2。由人类驱动的生态系统变化以及人类与野生动物、家畜之间的接触,可能导致人畜共患病和媒介传播疾病的出现3-5,但除了少数研究较为充分的系统外6-8,人们对这些过程在多大程度上塑造了疫情风险格局仍知之
新发传染病是人类世(Anthropocene)的标志性特征1,2。由人类驱动的生态系统变化以及人类与野生动物、家畜之间的接触,可能导致人畜共患病和媒介传播疾病的出现3-5,但除了少数研究较为充分的系统外6-8,人们对这些过程在多大程度上塑造了疫情风险格局仍知之甚少。在此,研究人员整合了32种疾病的58,319条疫情事件记录,系统检验了16种假设的社会和环境驱动因素对疫情地理分布的影响,同时校正了检测和报告偏倚。研究表明,疫情风险通常在人类和家畜与森林及破碎化生态系统共存的镶嵌景观(mosaic landscapes)中最高。这些综合因素,连同长期降水减少,对多种媒介传播疾病(如登革热、莱姆病和人畜共患虫媒病毒病)具有显著影响。相比之下,直接传播的人畜共患病(如埃博拉和猴痘)的共同驱动因素较少,而大多数其他人源压力(如森林砍伐、气候变暖和农业集约化)的影响在不同疾病间差异很大。最一致的是,观察到的疫情地理分布受到医疗保健可及性的影响:距医疗机构每增加一小时的旅行时间,疫情报告率中位数下降32%(疾病范围:1.2%-96.7%)。研究结果强调,传染病的溢出和出现是多因果的,没有任何一种通用策略能够预防所有流行病和大流行病。基于生态系统的公共卫生干预措施9应始终遵循特定系统的证据,并与加大对卫生系统和“一体化健康”(One Health)病原体监测的投资相结合。
研究背景与科学问题
近几十年来,由野生动物传播的人畜共患病(如COVID-19、埃博拉病毒病、流感和猴痘)或节肢动物媒介传播的疾病(如登革热、莱姆病和寨卡病毒病)造成了灾难性的社会、经济和生态影响。这一趋势被广泛认为是生物圈持续状态转变的结果10,11,其中人类驱动的环境变化既增加了动物对感染的易感性,也创造了更多动物向人类传播的机会,导致已知和新病原体的疫情频发。尽管学界普遍认为生态系统退化和生物多样性丧失会增加野生动物疾病流行率4,18,但栖息地破碎化、农业、城市化、森林砍伐和气候变化对疫情风险的净影响可能因系统而异且难以预测19,23,24。此前有影响力的研究多聚焦于约300种病原体首次科学记录的爆发事件的地理热点3,27,但这些首次感染或异常大规模爆发的环境条件可能无法反映更广泛的感染风险景观。此外,现有数据天然偏向资源条件较好、易于识别新型病原体的地区,而忽视了承受地方性人畜共患和媒介传播疾病负担的农村和边缘化人群29,30。因此,亟需一项系统性、全球性、数据驱动的评估,以检验人类活动对疫情风险的普遍影响程度,并区分不同传播途径疾病的共同驱动因素。
研究设计与方法
研究人员整合了32种新发传染病的58,319条地理参照疫情事件记录(覆盖169个国家,时间跨度1910年至2022年,主要集中在2000年以后),包括具有流行和大流行潜力的蝙蝠病毒(丝状病毒、亨尼帕病毒和冠状病毒)、啮齿动物传播病原体(汉坦病毒、沙粒病毒、鼠疫和猴痘)、蚊媒虫媒病毒(黄病毒、甲病毒和正布尼亚病毒,如登革热、基孔肯雅热和裂谷热)以及其他被忽视的人畜共患、媒介传播和环境传播感染。研究人员开发了一个标准化的病例-对照设计框架31,比较当代(1980年后)疫情地点与人口加权背景地点的16个协变量,涵盖五大类别:检测过程(到医疗机构的机动化旅行时间、城市土地覆盖)、社会经济因素(牲畜密度、相对社会脆弱性)、生态系统结构(空间植被异质性作为景观破碎化指标、森林覆盖、农田覆盖、生物多样性完整度指数)、土地利用变化与强度(森林损失、农田扩张、城市扩张、采矿、保护区覆盖率、狩猎压力指数)以及气候变化(1950-1970年参考期与2000-2020年间年平均温度和降水量的变化)。研究人员采用贝叶斯地理空间逻辑回归模型检验这些协变量对疫情风险的线性贡献,所有模型均包含连续的空间结构化随机截距,以考虑宏观尺度上未解释的变异和数据覆盖差异。
研究结果
疫情热点受检测偏倚塑造:在未调整地理报告过程前,疫情事件与人类影响的生态系统(较高的森林覆盖、破碎化和森林砍伐)以及社会脆弱性较低的社区相关。然而,加入地理空间随机效应和检测相关协变量后,研究人员发现疫情热点主要由观测和报告过程造成。在局部尺度上,疫情在城市和靠近医疗中心的地点报告频率更高,这两个效应值远超其他任何协变量。这表明可及的、资源更好的卫生系统基础设施对于疫情检测和报告至关重要。
疫情驱动因素在不同疾病系统间存在差异:研究人员为31种疾病分别建立了假设驱动的地理空间模型。最普遍的显著效应是城市土地覆盖增加(30种疾病中有20种)和靠近医疗机构(23种中有15种),这两个协变量的平均边际效应也最大。约半数疾病(30种中的15种)的疫情风险在更破碎化和森林覆盖更高的景观中增加。四分之一的疾病(31种中的8种)与年降水量长期变化密切相关,经历气候干旱化趋势的地区面临更高的媒介传播和水媒疾病风险。土地利用、生物多样性、温度和社会经济因素的关系则较不常见,效应大小和方向多变。值得注意的是,森林砍伐虽然常被认为是疾病出现的主要驱动因素,但在测试的系统中影响有限(29种中仅6种),且方向不一。同样,气候变暖仅在少数疾病(28种中的5种)中检测到显著效应。
共享驱动因素因病原体传播模式而异:通过估计平均效应大小和驱动因素共现模式,研究人员发现媒介传播的人畜共患病对生态系统驱动因素和长期气候干旱化更为敏感且一致,表现出更高的驱动因素共享率。这强化了生态交错带、破碎化和城市化景观作为媒介传播疾病暴发关键节点的观点。相反,直接传播的人畜共患病缺乏一致的定向效应和驱动因素共享,这可能反映了其多样化的生态学、生活史和人类暴露途径。
医疗保健可及性支持检测和应对:对于大多数检测的疾病,疫情报告集中在诊所附近。疫情发生几率随距最近医疗机构每增加一小时机动化旅行时间而中位数下降32%(范围1.2%-96.7%)。许多疾病整个地理范围内的平均就医时间远高于已记录的疫情地点,大量人口加权背景地点距离医疗机构超过两小时。这些结果表明,改善偏远农村和边远社区的医疗保健可及性是一种被低估的、针对疾病本身的干预杠杆。
结论与意义
该研究发表于《自然》(Nature),表明新发传染病风险普遍存在,且与人类和城市毗邻森林及破碎化生态系统的镶嵌景观广泛相关。研究发现了媒介传播疾病上强烈且一致的人类活动足迹,预示着除非人类活动发生重大转变,否则未来几十年风险很可能增加。相比之下,直接传播的人畜共患病未能检测到同样一致的足迹,这与基于深入案例研究的流行叙事相悖。研究强调,基于生态系统的干预措施必须针对特定病原体和景观进行定制,同时全球应加大投入加强卫生系统建设、实现全民健康覆盖、增强疫情应对能力,以确保疫情不会演变为流行病和大流行病。