气候变化与城市化驱动下的埃及伊蚊（Ae. aegypti）密度动态及其对巴西虫媒病毒病传播风险的未来预测 中文标题 气候变化与城市化背景下埃及伊蚊传播潜力预测：巴西未来虫媒病毒病热点区域分析

　　本综述结合气候模型（CMIP6）与社会经济路径（SSPs），通过机制性种群动态模型与增强回归树（BRT）分析，系统预测了巴西埃及伊蚊（Ae. aegypti）密度在2024–2080年的时空变化。研究显示，高温室气体排放情景（SSP5-8.5）下蚊虫密度在全国范围内显著上升（东南部增幅达92%），并导致登革热基本再生数（R0）升高。结果强调气候减缓（如转向SSP1-2.6）可有效降低疾病风险，为区域化公共卫生干预提供科学依据。

　　

引言

埃及伊蚊（Aedes aegypti）是登革热、寨卡和基孔肯雅热等虫媒病毒的主要传播媒介，在气候变化和快速城市化的背景下，其对全球公共卫生的威胁日益加剧。巴西作为全球虫媒病毒病负担最重的国家之一，其气候条件和城市环境为埃及伊蚊提供了适宜的孳生环境。尽管已有研究利用气候适宜性模型评估未来的疾病风险，但多数模型未能整合生物机制与人为因素，难以捕捉温度、降水等非线性和阈值效应对蚊虫种群动态的影响。本研究通过建立机制性的阶段结构延迟微分方程（DDE）模型，结合CMIP6气候数据及SSP情景下的人口与城市化数据，旨在预测巴西埃及伊蚊密度的未来变化，并评估其对虫媒病毒传播潜力的影响。

材料与方法

研究采用了一个基于生物学机制的阶段结构模型，将蚊虫种群分为成虫和幼体两个阶段，其动态受招募（产卵）、成熟（化蛹）和阶段特异性死亡率调控。模型引入了温度对成虫繁殖力（fecundity）、成虫死亡率、幼体发育速率和幼体死亡率的影响函数。其中，成虫繁殖力使用Brière函数描述，成虫死亡率采用高斯函数，幼体发育时间以二次多项式拟合，幼体死亡率则用四次多项式表征。降水通过指数加权历史降雨量数据调节环境承载力（K），进而影响密度依赖性死亡率。

气候数据源自CMIP6项目中的四种SSP情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5），涵盖温度与降水的月尺度数据，并通过三次样条插值转换为日值。人为因素（如城市化水平、人口增长和城市可达性）通过增强回归树（BRT）模型进行整合，其中响应变量为2018–2021年巴西各城市的建筑物指数（即蚊媒侵染率）。为消除温度空间异质性对人为因子解析的干扰，BRT预测时温度统一设定为26°C（埃及伊蚊发育最适温度附近）。

模型验证使用来自9个地点的历史蚊媒监测数据，包括BG-Sentinel陷阱和MosquiTrap数据，并通过改进的Chelton方法进行时间序列相关性检验。为展示模型在流行病学中的应用，研究进一步采用简化的Ross-Macdonald模型计算登革热的基本再生数（R₀），其中关键参数包括叮咬率、感染概率和蚊虫死亡率，并引入温度依赖关系。

结果

时空密度变化

在所有SSP情景下，巴西全国的埃及伊蚊密度均呈上升趋势，但存在明显的区域异质性。高密度区域主要集中于北部和中西部地区，尤其是亚马孙流域及东北部部分区域。至2080年，高排放情景（SSP5-8.5）下，蚊虫分布范围向东南和南部扩展，包括圣保罗、贝洛奥里藏特和里约热内卢等大城市周边；而低排放情景（SSP1-2.6）下的扩散较为有限。

区域密度增长

全国蚊虫密度在SSP1-2.6情景下至2080年增长11%，而在SSP5-8.5下增长31%。区域分析表明，南部和东南部增幅最为显著（SSP5-8.5下分别增长89%与92%），北部地区增长相对较低（SSP5-8.5下仅9%），可能与该地区未来温度超过蚊虫热限有关。

季节动态变化

不同气候带下的蚊虫季节动态呈现显著差异。以圣保罗和玛瑙斯为例：圣保罗属湿润亚热带气候，蚊虫密度呈现明显的季节波动，低温干季（4–9月）密度较低，高温湿季达到峰值；在高排放情景下，其峰值密度逐年上升。玛瑙斯属热带季风气候，低排放情景下蚊虫常年存在，而高排放情景下则出现9–12月的种群崩溃，反映极端高温对种群的不利影响。

模型验证

模型预测与7个地点的历史监测数据显著相关（p < 0.05），但玛瑙斯和帕纳米尔姆两地因监测点较少、数据变异性高，未显示显著相关性。尽管如此，其时间趋势仍与模型估计具有一定一致性。

传播风险变化

登革热R₀的空间分布显示，北部和中西部地区的传播风险最高。至2050年，几乎所有城市的R₀均呈上升趋势。在SSP5-8.5情景下，62%的城市到2050年时R₀增幅超过15%，至2080年，28%的城市增幅超过50%。人口密集的东南部地区预计将成为风险升高最显著的地区。

讨论

本研究通过整合生物机制模型、气候预测及人为因素，揭示了气候变化与城市化对巴西埃及伊蚊种群动态及虫媒病毒传播风险的联合影响。结果表明，不同排放情景下蚊虫密度的变化差异显著，凸显了气候政策在公共卫生领域的重要性。尤其是东南部和南部等高人口密度区域的风险提升，可能主要源于蚊虫种群增长快于人口增长（即蚊媒-宿主比上升），进而推高传播潜力。

方法上，本研究的主要优势在于采用机制模型捕捉温度与降水的非线性效应，并引入人为调节因子（如城市可达性、人口密度），从而提高了预测的生物学真实性与空间解析度。模型验证总体表现良好，但在数据稀疏地区的偏差提示了未来监测系统需进一步扩大覆盖面和采样强度。

然而，本研究未考虑未来可能出现的公共卫生干预措施（如Wolbachia技术、疫苗推广或城市基础设施改善），因此可能高估了实际风险；此外，模型未纳入免疫背景、病毒进化或蚊虫扩散等复杂因素，这些均为未来研究的重要方向。

从政策角度看，结果表明从高排放路径（SSP5-8.5）转向低碳路径（SSP1-2.6）可显著降低蚊虫密度增长（全国从31%降至11%，东南部从92%降至17%），这为减缓气候变化与健康协同治理提供了量化依据。针对北部及中部农村等基础设施薄弱地区，仍需结合本地实际设计防控策略，强化病媒控制、监测预警和公平的健康服务供给。

综上，该研究为理解气候变化如何重塑虫媒病毒病的传播格局提供了细致而可靠的科学证据，强调了多部门、多尺度协同干预在应对未来疾病负担中的必要性。