Undersøgelse afdækker forholdet mellem bakterier og miljøet i økologien af ​​borreliose

Undersøgelse afdækker forholdet mellem bakterier og miljøet i økologien af ​​borreliose

Forudsigelse af borreliose-hotspots kan hjælpe sundhedsmyndigheder med at dirigere ressourcer og sende proaktive beskeder til offentligheden. Sygdommens økologi er dog kompleks og involverer forskellige værtsdyr, sortbenede flåter, der tjener som sygdomsvektorer, selve patogenet, bakterien Borrelia burgdorferi og det miljø, de alle lever i.

Undersøgelsen, offentliggjort i Journal of Applied Ecology, afdækker forholdet mellem to af disse aktører i økologien af ​​borreliose: bakterier og miljøet. Anført af Tam Tran, som tog sin doktorgrad fra 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 New York State Department of Health, undersøger forskningen, hvordan variabler som landskabsforstyrrelser og klima påvirker fordelingen og frekvensen af ​​B. Resultatet er en kraftfuld analytisk model, der nøjagtigt kan forudsige forekomsten og distributionen af ​​borreliosebakterier i landskabet, hvilket potentielt er et nyttigt folkesundhedsværktøj til at reducere sygdomsoverførsel.

"Vi ved, at borreliose er en voksende trussel mod folkesundheden, men vi har ikke fundet gode måder at håndtere den på. Antallet af tilfælde fortsætter med at vokse," siger Tran, der nu er medicinstuderende ved Virginia Commonwealth University. "Det spændende er, at hvis vi ved, hvordan miljøet påvirker både skovflåtsystemet og bakterierne, kan vi forudsige, hvor og hvornår højere niveauer af patogenet vil forekomme 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, hvor stor en andel af de sortbenede flåter, de indsamlede, var inficeret med bakterierne. Ældre forsøg på at etablere forbindelser mellem borreliose og miljøvariabler har produceret blandede, uklare eller nogle gange endda modstridende resultater, siger Tran, delvist fordi bidragene fra "miljøet" som helhed kan være så forskelligartede.

For at bygge deres modeller tog forskerholdet data fra næsten 19.000 sortbenede flåter indsamlet mellem 2009 og 2018 på hundredvis af steder i staten New York. De vurderede, hvordan antallet af inficerede og uinficerede flåter i hundredvis af steder over mere end et årti matchede lokale miljøkarakteristika, som falder i fire brede kategorier:

1) landskabsfaktorer såsom højde, brandhistorie og afstand til infrastruktur såsom veje;

2) værtspopulationsstørrelser af hvirveldyr, herunder mennesker, bjørne, fugle og hjorte;

3) overvågningsforhold, herunder lokal temperatur og fugtighed på tidspunktet for indsamling og den indsats, der kræves for at indsamle prøver; og

4) Klimamål som månedlige gennemsnitstemperaturer, nedbør og dage med temperaturer under frysepunktet.

Ved at køre forskellige grupperinger af disse variabler gennem kraftfulde computermodeller var forskerne i stand til at finde ud af, hvilke der havde den største indflydelse på at bestemme smittefrekvensen.

Nøgleresultatet var, at klima var et overvældende træk i modellen. Habitatforstyrrelser var også vigtige, og i nogle tilfælde fandt vi det modsatte af, hvad tidligere undersøgelser havde foreslået."

Tam Tran

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

Efter at have udviklet en model ved hjælp af data indsamlet i 2009-18, testede de, hvor godt modellen kunne forudsige prævalensen og distributionen fundet i data indsamlet fra og med 2019.

"Vi fandt ud af, at det var meget nøjagtigt," siger Tran. "Og det fantastiske er, at meget af de data, vi brugte til at bygge modellen, er gratis, hvilket betyder, at andre steder kan være i stand til at replikere disse resultater for at forudsige risikoen for borreliose, især i områder, hvor klimaet og landskabet ligner New York."

Interventioner kan omfatte offentlige sundhedsmeddelelser, der advarer parkbesøgende om risikoen for sygdom, for eksempel "for at minde dem om at foretage deres krydstjek," siger Tran. Resultaterne kan også hjælpe med at vejlede fremtidig jordforvaltning og udnytte økologiens kraft til potentielt at reducere risikoen for borreliose.

Kilde:

University of Pennsylvania

Reference:

Tran, T., et al. (2022) Forudsigelse af spatiotemporale befolkningsmønstre af Borrelia burgdorferi, det forårsagende middel til Lyme-sygdom. Journal of Applied Ecology. doi.org/10.1111/1365-2664.14274.

.