一个尺寸不适合所有:不同的媒介传播疾病受气候变化影响不同

Krisztian Magori评论最近的两个文件的不同影响增加温度由于气候变化,减少采采蝇的生存在一个,和扩大的范围Zika病毒在温带范围,为例,说明我们不能用一个放之四海而皆准的视角了气候变化和虫媒疾病之间的关系。

随着2019冠状病毒病大流行在全球肆虐的同时,人们很容易忘记其他许多传染病,其中一些是通过昆虫媒介传播的还在身边的人感染。虽然我们打流感大流行,并想尽办法让我们的社会中去,直到我们可以得到控制这种疾病,我们不断排放二氧化碳和其他温室气体,继续升温我们的大气层,并改变我们的气候。气候变化对感染性疾病,包括媒介传播的疾病的影响,早已证明但在这些复杂的关系中,我们仍有很多方面需要理解。和往常一样,没有简单的答案,每个系统对气候变化的反应都不一样,而气候变化只是影响它们的众多因素之一。

昏睡病

最近的一次以利沙·阿雷和约翰·哈格罗夫指出采采蝇(舌蝇(spp)不能忍受极冷或极热的温度,这突出了气候变化可能带来的好处,因为较暖的温度可能会缩小这种病媒和其他病媒的范围。哈格罗夫博士花了一生的时间研究和建模采采蝇的生命周期和如何最好地控制它们。舌蝇采采蝇是一种病媒锥虫属寄生虫引起的昏睡病在人类和相似的疾病“那加那牲畜”。采采蝇和它们所造成的疾病难以控制,并有毁灭性的人类健康和经济后果。幸运的是,采采蝇的最佳温度范围似乎相当有限,一旦超出这个范围,它们就会迅速灭绝。近几十年来,采采蝇和昏睡病的发病率显著上升在津巴布韦的赞比西河谷减少,与气温显著升高有关。菲尔普斯和其他人在20世纪60年代和70年代进行过这种训练开创性的实验这展示了如何生活史参数,如成人每日死亡率,病死率蛹,蛹期和跨幼虫期在实验室中与温度变化舌蝇m . morsitans

在上述文件中,和哈格罗夫纳入这些实验室的实验结果,以确定如何预期数量幸存每个成年女性中,每一代成年女性人数的增长预期雌性后代,而人口的日常增长率具有不同恒定温度的变化。

图7 Are和Hargrove。人口的日增长率(%)G.米。morsitans生活在不同恒定温度下(15℃- 35℃)

利用这些方法,他们还确定了灭绝的概率,以及在初始种群中雌性数量不同的情况下,灭绝的预期代数。他们发现,每只雌性存活下来的雌性后代的最高数量是在大约19摄氏度的温度下产生的,而在16摄氏度以下或31摄氏度以上存活下来的雌性后代都不到1只,这表明这个种群是不可持续的。采采蝇的数量预计会在20摄氏度或以上的任何温度下呈指数级增长,但随着温度的升高,增长速度会越来越慢。日增长率在25℃时最高,在极冷(15℃)和极热(31℃)条件下都急剧下降。与此同时,无论是在15摄氏度以下还是在31摄氏度以上,灭绝都是确定无疑的,而且在初始种群规模较低的情况下,在中等温度(17摄氏度左右)的时间最长。

这项研究当然突出了对温度的极端敏感性舌蝇m . morsitans他认为,气候变化导致的极端温度频率的增加有可能限制这些苍蝇及其寄生虫的活动范围。尽管这是一个可喜的消息,但它也意味着非洲的一些地区可能会变得适合维持采采蝇的数量,就像曾经发生过的那样。迄今为止,这些地区由于极端低温而不适合采采蝇按蚊和疟疾在肯尼亚高原。这组作者还警告说,他们的研究没有考虑波动的温度条件,或者其他人为和环境因素对采采蝇生存和寄生虫传播的影响。

寨卡病毒

尽管气候变化可能限制采采蝇的分布并帮助我们控制昏睡病,但最近另一项研究表明,它可能对温度较高地区的寨卡病毒传播产生相反的影响寨卡病毒是人与人之间主要是伊蚊传播黄病毒,并可以(除其他事项外)的原因先天性寨卡病毒综合征包括小头畸形,在发育中的胎儿。大寨卡病毒疫情2016年主要集中在亚洲和美洲的热带地区,但有很多胜任的蚊子,如白纹伊蚊,已经在这两个北美东部和欧洲蔓延。

图1a Balgrove等人感染Ae。蚊唾液。占总比例Ae。蚊6个温度(17℃、19℃、21℃、24℃、27℃、31℃)和8个时间点(感染后0、5、7、10、14、17、21和28天)的唾液均为ZIKV阳性。

最近,一群来自英国学术机构和政府机构的研究人员开始研究评估了温带地区各种物种传播寨卡病毒的可能性从巴西在一定温度范围,在实验室的。他们收集和饲养都Ochlerotatus碎屑,淡色库蚊Culiseta annulata来自英国的蚊子,以及最近殖民白纹伊蚊从罗马。他们用含有寨卡病毒的血液喂养所有雌性成年蚊子,并在17℃到31℃之间的6种不同温度下评估它们感染28天后的死亡率和能力,包括唾液和体内的情况。他们还使用了一种细胞病变试验来测试在蚊子样本中检测到的ZIKV是否具有传染性。然后,他们用这些结果来估计EIP10,即当时测量的外部潜伏期,直到10%的受感染蚊子在给定温度下具有传染性,然后他们将其纳入到ZIKV的标准化基本繁殖数字中。最后,他们利用1980-2010年的平均气候数据以及不同情景下的未来预测,绘制出了这个全球标准化的基本复制数字,并估计了每个地点和情景的传输季节长度。

他们的发现很有趣。首先,他们观察到淡色库蚊Culiseta annulata都不是称职的带菌者吗白纹伊蚊Ochlerotatus碎屑在19-31摄氏度的所有温度下,寨卡病毒均呈阳性,但在17摄氏度时并非如此。最早的检测时间点随着温度的升高而降低,因此白纹伊蚊已经感染后7天后阳性。EIP10随着温度的增加两个种类,在温暖的条件暗示更快病毒复制降低,但一般是对于较短的白纹伊蚊相比Ochlerotatus碎屑。ZIKV滴度是唾液3.8倍白纹伊蚊比的唾液OC。碎屑,这表明它是一个更有效的载体。细胞病理检测显示白纹伊蚊在19℃饲养的蚊子含有传染性病毒。他们发现,标准化的基本繁殖数量在29.2℃左右最高。

根据观测到的降雨量和温度数据绘制的年平均标准化基本繁殖数字图与已知的兹卡病毒传播分布非常一致,表明尽管存在病媒,但兹卡病毒大规模爆发的可能性很低,例如在南欧。但是,对气候变化的未来预测表明,全球许多地方的年平均标准化基本生殖数增加,随着排放情景的严重程度和时间的增加而增加,2080年RCP8.5情景的变化最大。特别是,预计在地中海、南欧和东欧将有大量增加,ZIKV输电季节将延长至6至7个月。在英国,虽然在目前的情况下没有ZIKV输电计划,但在RCP8.5的情况下,2080年在英国南部地区有可能出现短期的季节性输电。ZIKV输电计划还将向北延伸至美国和亚洲。在热带地区,白纹伊蚊不是主要的主管矢量,因此,其影响是有限的,但升高的温度可能导致在高海拔地区增加ZIKV传输,并且在经受极端高温区域减小的发送。

图3 d和Balgrove等人的小时。年平均标准化R0(T)-future凸起为Ae。蚊潜力发送ZIKV。这是为了在21世纪50年代(2040至2059年平均),左边的列(d)和21世纪80年代(2070至2089年平均),右边一列(H)进行的,对于最高(RCP8.5)发射方案。米色亮点标准化R0(T)值的一些ZIKV传输由Ae。蚊可能会发生在实验室(17-19℃);橙色,红色和暗红色颜色对应于标准化R0(T)值,其ZIKV传输由Ae。蚊发生在我们的感染实验中(19℃以上,图1a)。

结论

上述两项研究提供了两个例子,说明气候变化如何在不同地理尺度的不同模型系统中可能产生非常不同的影响(减少采采蝇的分布,同时扩大寨卡病毒的分布)。他们提醒我们,毯子语句,如“气候变化将会增加传染病风险一般”,都是不可信的,我们需要投资于这些作者进行了漫长而艰苦的工作,要真正了解气候变化的影响在每个传染病,否则我们将不正确的假设。这些研究还证明了如何使用数学和统计模型来综合在实验室中收集的信息,从而产生有意义和可靠的预测,但如果没有这些实验中产生的大量工作和数据,这些模型将毫无用处。我们已经在经历气候变化,以及它对传染病的影响。我们很快就没有时间一个接一个地对每个疾病系统进行调查,我们比以往任何时候都更需要实验科学家和定量科学家之间的这种合作。最后,尽管上述两篇论文关注的是温度对这些病媒传播疾病的影响,但我们不应该忘记,还有许多其他因素影响着这些疾病系统,尤其是我们自己的系统人为影响

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