Studien reder ut förhållandet mellan bakterier och miljön i ekologin av borrelia

Studien reder ut förhållandet mellan bakterier och miljön i ekologin av borrelia

Att förutsäga borrelia-hotspots kan hjälpa hälsotjänstemän att styra resurser och skicka proaktiva meddelanden till allmänheten. Sjukdomens ekologi är dock komplex och involverar olika värddjur, svartbenta fästingar som fungerar som sjukdomsvektorer, själva patogenen, bakterien Borrelia burgdorferi och miljön där de alla lever.

Studien, publicerad i Journal of Applied Ecology, avslöjar förhållandet mellan två av dessa aktörer i ekologin av borrelia: bakterier och miljön. Under ledning av Tam Tran, som tog sin doktorsexamen från Penns Department of Biology i School of Arts & Sciences, och med mentorerna Dustin Brisson, professor vid avdelningen, Shane Jensen från Wharton School, tillsammans med kollegor från New York State Department of Health, undersöker forskningen hur variabler som landskapsstörningar och klimat påverkar fördelningen och frekvensen av B. Resultatet är en kraftfull analytisk modell som exakt kan förutsäga prevalensen och distributionen av borreliabakterier över landskapet, vilket kan vara ett användbart folkhälsoverktyg för att minska sjukdomsöverföringen.

"Vi vet att borrelia är ett växande hot mot folkhälsan, men vi har inte hittat några bra sätt att ta itu med det. Antalet fall fortsätter att växa", säger Tran, nu läkarstudent vid Virginia Commonwealth University. "Det spännande är att om vi vet hur miljön påverkar både fästingsystemet och bakterierna kan vi förutsäga var och när högre nivåer av patogenen kommer att uppstå i landskapet."

I den aktuella studien fokuserade Tran, Brisson, Jensen och kollegor främst på vilka faktorer som påverkade B. burgdorferi, vars förekomst de mätte genom att bestämma hur stor andel av de svartbenta fästingarna som de samlade in som var infekterade med bakterierna. Äldre försök att etablera kopplingar mellan borrelia och miljövariabler har gett blandade, oklara eller ibland till och med motsägelsefulla resultat, säger Tran, delvis för att bidragen från "miljön" i stort kan vara så olika.

För att bygga sina modeller tog forskargruppen data från nästan 19 000 svartbenta fästingar som samlats in mellan 2009 och 2018 på hundratals platser i delstaten New York. De bedömde hur antalet infekterade och oinfekterade fästingar på hundratals platser under mer än ett decennium matchade lokala miljöegenskaper, som delas in i fyra breda kategorier:

1) landskapsfaktorer som höjd, brandhistoria och avstånd till infrastruktur som vägar;

2) värdpopulationsstorlekar av ryggradsdjur, inklusive människor, björnar, fåglar och rådjur;

3) övervakning av förhållanden inklusive lokal temperatur och luftfuktighet vid tidpunkten för insamling och den ansträngning som krävs för att samla in prover; och

4) Klimatmått som månadsmedeltemperaturer, nederbörd och dagar med temperaturer under fryspunkten.

Genom att köra olika grupperingar av dessa variabler genom kraftfulla datormodeller kunde forskarna ta reda på vilka som hade störst inverkan på att fastställa smittsamhetsfrekvensen.

Nyckelresultatet var att klimatet var ett överväldigande inslag i modellen. Habitatstörningar var också viktiga, och i vissa fall fann vi motsatsen till vad tidigare studier hade föreslagit."

Tam Tran

Medan tidigare analyser hade funnit att ökande störningar – saker som bränder, vägar som skär genom skogar och fragmenterade livsmiljöer – ledde till ökningar av antalet B. burgdorferi, fann det Penn-ledda teamet att mindre störda, mer intakta livsmiljöer ofta var förknippade med ett större antal fästingar infekterade med bakterien.

Efter att ha utvecklat en modell med hjälp av data som samlats in 2009-18 testade de sedan hur väl modellen kunde förutsäga prevalensen och distributionen som finns i data som samlats in från och med 2019.

"Vi fann att det var väldigt exakt", säger Tran. "Och det som är bra är att mycket av de data vi använde för att bygga modellen är gratis, vilket betyder att andra platser kan kunna replikera dessa resultat för att förutsäga risken för borrelia, särskilt i områden där klimatet och landskapet liknar New York."

Interventioner kan innefatta meddelanden om folkhälsomeddelanden som varnar parkbesökare om risken för sjukdom, till exempel "för att påminna dem om att göra sina fästingar", säger Tran. Fynden kan också hjälpa till att vägleda framtida markförvaltning och utnyttja ekologins kraft för att potentiellt minska riskerna för borrelia.

Källa:

University of Pennsylvania

Hänvisning:

Tran, T., et al. (2022) Förutsäga spatiotemporala befolkningsmönster för Borrelia burgdorferi, det orsakande medlet för borrelia. Journal of Applied Ecology. doi.org/10.1111/1365-2664.14274.

.