Landskabs- og klimafaktorer kan forudsige forekomsten af ​​Lyme-bakterier

Forudsigelse af borreliose-hotspots kan hjælpe offentlige sundhedsmyndigheder med at guide ressourcer og proaktive beskeder til offentligheden. Men sygdommens økologi er kompleks og involverer forskellige værtsdyr, sortbenede flåter, der tjener som sygdomsvektor, selve det sygdomsfremkaldende middel, bakterien Borrelia burgdorferi og det miljø, de alle lever i.

Undersøgelsen, offentliggjort i Journal of Applied Ecology , løser forholdet mellem to af disse aktører i borreliose-økologien:bakterier og miljøet. Ledet af Tam Tran, som tog sin doktorgrad i Penns Institut for Biologi i School of Arts &Sciences, og med mentorer Dustin Brisson, professor i afdelingen, Shane Jensen fra Wharton School, sammen med kolleger fra staten New York Department of Health, forskningen undersøger, hvordan variabler som landskabsforstyrrelser og klima påvirker udbredelsen og forekomsten af ​​B. burgdorferi. Resultatet er en kraftfuld analytisk model, der med nøjagtighed kan forudsige forekomsten og distributionen af ​​borreliosebakterier i landskabet, potentielt et nyttigt folkesundhedsværktøj til at hjælpe med at mindske sygdomsoverførsel.

"Vi ved, at borreliose er en voksende trussel mod folkesundheden, men vi har ikke fundet gode måder at håndtere det på. Antallet af tilfælde bliver ved med at vokse," siger Tran, der nu er medicinstuderende ved Virginia Commonwealth University. "Det spændende her er, at vi ved at vide, hvordan miljøet påvirker både flåtsystemet og bakterierne, kan forudsige, hvor og hvornår der vil være større mængder af patogenet i landskabet."

I den aktuelle undersøgelse fokuserede Tran, Brisson, Jensen og kolleger primært på, hvilke faktorer der påvirkede B. burgdorferi, hvis udbredelse de målte ved at bestemme, hvilken brøkdel af sortbenede flåter de prøvede, der var inficeret med bakterierne. Ældre forsøg på at tegne forbindelser mellem borreliose og miljøvariabler har resulteret i blandede, uklare eller nogle gange endda modstridende resultater, siger Tran, delvist fordi bidragene fra "miljøet" kan være så mangefacetterede.

For at bygge deres modeller tog forskerholdet data indsamlet fra næsten 19.000 sortbenede flåter mellem 2009 og 2018 på tværs af hundredvis af steder i staten New York. De vurderede, hvordan antallet af inficerede og ikke-inficerede flåter på hundredvis af steder over mere end et årti stemte overens med lokale miljøforhold, der falder i fire brede kategorier:

1. landskabsfaktorer såsom højde, brandhistorie og afstand til infrastruktur såsom veje;
2. størrelser på hvirveldyrs værtspopulationer, inklusive mennesker, bjørne, fugle og hjorte;
3. overvågningsforhold, herunder lokal temperatur og luftfugtighed på indsamlingstidspunktet samt indsatsen for at indsamle prøver; og
4. klimamålinger såsom månedlige temperaturgennemsnit, nedbør og dage med temperaturer under frysepunktet.

Ved at køre forskellige grupperinger af disse variabler gennem kraftfulde computermodeller kunne forskerne pirre ud af, hvilke der var mest indflydelsesrige ved at bestemme smittefrekvensen.

"Hovedfundet var, at klima var en overvældende funktion i modellen," siger Tran. "Habitatforstyrrelser var også vigtige, og vi fandt i nogle tilfælde det modsatte af, hvad der er kommet ud af tidligere undersøgelser."

Mens tidligere analyser havde fundet ud af, at stigninger i forstyrrelser - ting som brande, veje, der skærer gennem skove og fragmenterede habitatområder - førte til stigninger i B. burgdorferi-tal, fandt det Penn-ledede hold, at mindre forstyrrede, mere intakte levesteder ofte var forbundet med større antal flåter inficeret med bakterierne.

Efter at have udviklet en model med de data, der blev indsamlet i 2009-18, testede de derefter for at se, hvor godt modellen kunne forudsige prævalensen og fordelingen fundet i de indsamlede data fra 2019.

"Vi fandt ud af, at det var meget nøjagtigt," siger Tran. "Og det gode er, at mange af de data, vi brugte til at skabe modellen, er gratis, hvilket betyder, at andre lokaliteter måske kan kopiere disse fund for at hjælpe med at forudsige risikoen for borreliose, især i områder, hvor klimaet og landskabet ligner New York."

Interventioner kunne være offentlig sundhedsmeddelelse, der advarer parkbesøgende, for eksempel om risikoen for sygdom, "at minde dem om at foretage deres krydstjek," siger Tran. Resultaterne kan også hjælpe med at vejlede fremtidig jordforvaltning ved at udnytte økologiens kraft til potentielt at reducere borreliose-risici. + Udforsk yderligere

Et bedre estimat for afkrydsningstal med 'citizen science'-data