Tutkimus selvittää bakteerien ja ympäristön välistä suhdetta Lymen taudin ekologiassa

Tutkimus selvittää bakteerien ja ympäristön välistä suhdetta Lymen taudin ekologiassa

Lymen taudin hotspottien ennustaminen voi auttaa terveysviranomaisia ​​ohjaamaan resursseja ja lähettämään ennakoivia viestejä yleisölle. Taudin ekologia on kuitenkin monimutkainen, ja siihen liittyy erilaisia ​​isäntäeläimiä, taudinaiheuttajina toimivat mustajalka-punkit, itse taudinaiheuttaja, Borrelia burgdorferi -bakteeri ja ympäristö, jossa ne kaikki elävät.

Journal of Applied Ecology -lehdessä julkaistu tutkimus paljastaa näiden kahden Lymen taudin ekologian toimijan välisen suhteen: bakteerit ja ympäristö. Penn's School of Arts & Sciences:n biologian osastolta tohtorintutkinnon suorittaneen Tam Tranin sekä mentorien Dustin Brissonin, laitoksen professorin Shane Jensenin Wharton Schoolista sekä kollegoidensa kanssa New Yorkin osavaltion terveysministeriöstä. Tuloksena on tehokas analyyttinen malli, joka voi ennustaa tarkasti Lymen taudin bakteerien levinneisyyden ja jakautumisen maisemaan, mikä voi olla hyödyllinen kansanterveystyökalu taudin leviämisen vähentämiseksi.

"Tiedämme, että Lymen tauti on kasvava kansanterveysuhka, mutta emme ole löytäneet hyviä tapoja käsitellä sitä. Tapausten määrä jatkaa kasvuaan", sanoo Tran, nyt lääketieteen opiskelija Virginia Commonwealth -yliopistossa. "Jännittävä asia on, että jos tiedämme, miten ympäristö vaikuttaa sekä punkkijärjestelmään että bakteereihin, voimme ennustaa, missä ja milloin maisemassa esiintyy korkeampia taudinaiheuttajia."

Tässä tutkimuksessa Tran, Brisson, Jensen ja kollegat keskittyivät ensisijaisesti siihen, mitkä tekijät vaikuttivat B. burgdorferiin, jonka esiintyvyyttä he mittasivat määrittämällä, kuinka suuri osa heidän keräämistään mustajalka-punkeista oli bakteeritartunnan saaneita. Vanhemmat yritykset vahvistaa yhteyksiä Lymen taudin ja ympäristömuuttujien välillä ovat tuottaneet ristiriitaisia, epäselviä tai joskus jopa ristiriitaisia ​​tuloksia, Tran sanoo, osittain siksi, että "ympäristön" panokset yleisesti voivat olla niin erilaisia.

Mallinsa rakentamiseksi tutkimusryhmä otti tietoja lähes 19 000 mustajalkaisesta punkkista, jotka kerättiin vuosien 2009 ja 2018 välisenä aikana sadoista paikoista New Yorkin osavaltiossa. He arvioivat, kuinka tartunnan saaneiden ja tartuttamattomien punkkien määrä sadoissa paikoissa yli vuosikymmenen aikana vastasi paikallisia ympäristöominaisuuksia, jotka jakautuvat neljään laajaan luokkaan:

1) maisematekijät, kuten korkeus, palohistoria ja etäisyys infrastruktuuriin, kuten teihin;

2) selkärankaisten isäntäpopulaatioiden koko, mukaan lukien ihmiset, karhut, linnut ja kauriit;

3) seurantaolosuhteet, mukaan lukien paikallinen lämpötila ja kosteus keräyshetkellä sekä näytteiden keräämiseen vaadittava vaiva; ja

4) Ilmastomittaukset, kuten kuukausittaiset keskilämpötilat, sademäärät ja päivät, jolloin lämpötilat ovat jäätymisen alapuolella.

Suorittamalla näiden muuttujien eri ryhmittelyjä tehokkaiden tietokonemallien avulla tutkijat pystyivät selvittämään, millä oli suurin vaikutus tarttuvuusasteiden määrittämiseen.

Keskeinen havainto oli, että ilmasto oli mallin ylivoimainen ominaisuus. Myös elinympäristön häiriöt olivat tärkeitä, ja joissakin tapauksissa havaitsimme päinvastoin kuin aiemmat tutkimukset olivat ehdottaneet.

Tam Tran

Vaikka aiemmissa analyyseissä oli havaittu, että lisääntyvät häiriöt - kuten tulipalot, metsien halki kulkevat tiet ja pirstoutuneet elinympäristöt - johtivat B. burgdorferin määrän kasvuun, Pennin johtama tiimi havaitsi, että vähemmän häiriintyneisiin, ehjempiin elinympäristöihin liittyi usein suurempi määrä bakteeritartunnan saaneita punkkeja.

Kehitettyään mallin vuosina 2009–2018 kerätyistä tiedoista, he testasivat, kuinka hyvin malli pystyi ennustamaan vuodesta 2019 alkaen kerätyistä tiedoista löytyneen levinneisyyden ja jakautumisen.

"Löysimme sen olevan erittäin tarkka", Tran sanoo. "Ja mikä on hienoa, suuri osa mallin rakentamiseen käyttämistämme tiedoista on ilmaisia, mikä tarkoittaa, että muut paikat voivat pystyä toistamaan nämä tulokset ennustaakseen Lymen taudin riskiä, ​​erityisesti alueilla, joilla ilmasto ja maisema ovat samanlaisia ​​kuin New Yorkissa."

Interventioihin voisi kuulua kansanterveysviestit, jotka varoittavat puiston vierailijoita sairausriskistä, esimerkiksi "muistuttamaan heitä punkkitarkastuksista", Tran sanoo. Löydökset voivat myös auttaa ohjaamaan tulevaa maanhoitoa ja hyödyntämään ekologian voimaa Lymen taudin riskien vähentämiseksi.

Lähde:

Pennsylvanian yliopisto

Viite:

Tran, T., et ai. (2022) Borrelia burgdorferin, Lymen taudin aiheuttajan, spatiotemporaalisten populaatiomallien ennustaminen. Journal of Applied Ecology. doi.org/10.1111/1365-2664.14274.

.