Badanie odkrywa związek między bakteriami a środowiskiem w ekologii boreliozy

Badanie odkrywa związek między bakteriami a środowiskiem w ekologii boreliozy

Przewidywanie ognisk boreliozy może pomóc urzędnikom ds. zdrowia w kierowaniu zasobami i wysyłaniu proaktywnych komunikatów do społeczeństwa. Jednakże ekologia choroby jest złożona i obejmuje różne zwierzęta żywicielskie, kleszcze czarnonogie będące wektorami choroby, sam patogen, bakterię Borrelia burgdorferi oraz środowisko, w którym żyją.

Badanie opublikowane w Journal of Applied Ecology odkrywa związek między dwoma czynnikami wpływającymi na ekologię boreliozy: bakteriami i środowiskiem. Badania prowadzone pod kierunkiem Tam Tran, która uzyskała doktorat na Wydziale Biologii w School of Arts & Sciences w Penn, oraz pod kierunkiem mentorów Dustina Brissona, profesora na tym wydziale, Shane’a Jensena z Wharton School, a także kolegów z Departamentu Zdrowia stanu Nowy Jork, w badaniu mają na celu sprawdzenie, jak zmienne, takie jak zaburzenia krajobrazu i klimat, wpływają na rozmieszczenie i częstotliwość występowania B. burgdorferi. W rezultacie powstał potężny model analityczny, który może dokładnie przewidzieć częstość występowania i rozmieszczenie bakterii boreliozy w całym krajobrazie, co może stanowić przydatne narzędzie zdrowia publicznego w celu ograniczenia przenoszenia chorób.

„Wiemy, że borelioza stanowi rosnące zagrożenie dla zdrowia publicznego, ale nie znaleźliśmy dobrego sposobu, aby sobie z tym poradzić. Liczba przypadków stale rośnie” – mówi Tran, obecnie student medycyny na Virginia Commonwealth University. „Ekscytujące jest to, że jeśli wiemy, jak środowisko wpływa zarówno na kleszcze, jak i bakterie, możemy przewidzieć, gdzie i kiedy w krajobrazie wystąpi wyższe stężenie patogenu”.

W bieżącym badaniu Tran, Brisson, Jensen i współpracownicy skupili się przede wszystkim na czynnikach wpływających na B. burgdorferi, których częstość występowania mierzyli, określając, jaka część zebranych przez nich kleszczy czarnonogich była zakażona bakterią. Tran twierdzi, że starsze próby ustalenia powiązań między boreliozą a zmiennymi środowiskowymi przyniosły mieszane, niejasne, a czasem nawet sprzeczne wyniki, po części dlatego, że wpływ „środowiska” jako całości może być tak różnorodny.

Aby zbudować swoje modele, zespół badawczy zebrał dane od prawie 19 000 kleszczy czarnonogich zebranych w latach 2009–2018 w setkach lokalizacji w stanie Nowy Jork. Ocenili, w jaki sposób liczba zakażonych i niezainfekowanych kleszczy w setkach lokalizacji na przestrzeni ponad dziesięciu lat odpowiada lokalnym cechom środowiskowym, które można podzielić na cztery szerokie kategorie:

1) czynniki krajobrazowe, takie jak wysokość, historia pożarów i odległość od infrastruktury, takiej jak drogi;

2) wielkość populacji żywicieli kręgowców, w tym ludzi, niedźwiedzi, ptaków i jeleniowatych;

3) warunki monitorowania, w tym lokalna temperatura i wilgotność w momencie pobierania oraz wysiłek wymagany do pobrania próbek; I

4) Miary klimatyczne, takie jak średnie miesięczne temperatury, opady i dni z temperaturami poniżej zera.

Przeprowadzając różne grupowania tych zmiennych za pomocą wydajnych modeli komputerowych, badacze byli w stanie ustalić, co ma największy wpływ na określenie współczynników zakaźności.

Kluczowym wnioskiem było stwierdzenie, że klimat był przeważającą cechą modelu. Istotne było również zakłócanie siedlisk, a w niektórych przypadkach odkryliśmy coś przeciwnego do tego, co sugerowały poprzednie badania”.

Tam Tran

Podczas gdy poprzednie analizy wykazały, że narastające zakłócenia, takie jak pożary, drogi przecinające lasy i fragmentacja siedlisk, prowadziły do ​​wzrostu liczebności B. burgdorferi, zespół kierowany przez Penna odkrył, że mniej zakłócone i bardziej nienaruszone siedliska często wiązały się z większą liczbą kleszczy zakażonych bakterią.

Po opracowaniu modelu na podstawie danych zebranych w latach 2009–2018 przetestowano następnie, jak dobrze model może przewidzieć częstość występowania i rozkład stwierdzony w danych zebranych od 2019 r.

„Odkryliśmy, że jest bardzo dokładny” – mówi Tran. „Wspaniałe jest to, że duża część danych, których użyliśmy do zbudowania modelu, jest bezpłatna, co oznacza, że ​​inne miejsca mogą być w stanie powtórzyć te wyniki, aby przewidzieć ryzyko boreliozy, szczególnie na obszarach, gdzie klimat i krajobraz są podobne do Nowego Jorku”.

Interwencje mogą obejmować komunikaty dotyczące zdrowia publicznego, które ostrzegają odwiedzających park o ryzyku chorób, na przykład „aby przypomnieć im o konieczności sprawdzenia kleszczy” – mówi Tran. Odkrycia mogą również pomóc w ukierunkowaniu przyszłego zarządzania gruntami i wykorzystać siłę ekologii do potencjalnego zmniejszenia ryzyka boreliozy.

Źródło:

Uniwersytet Pensylwanii

Odniesienie:

Tran, T. i in. (2022) Przewidywanie czasoprzestrzennych wzorców populacji Borrelia burgdorferi, czynnika wywołującego boreliozę. Journal of Applied Ecology . doi.org/10.1111/1365-2664.14274.

.