基于纬度梯度的浣熊狂犬病（Raccoon Rabies）时空传播动态与城市化效应解析

　　本综述通过整合美国疾控中心（CDC）、农业部（USDA）及地方卫生机构长达13年的监测数据，首次系统揭示了浣熊狂犬病（Raccoon Rabies）在纬度梯度与城市化水平交互作用下的传播规律。研究发现：北方地区夏季样本提交量高但阳性率低，南方则呈现季节性稳定；城市化（以人口密度为代理变量）对疫情风险的影响存在纬度特异性（南方乡村风险更高，北方城乡差异不显著）；空间时间滞后效应（Spatiotemporal lag effects）是预测疫情的最强指标。研究为精准化监测策略、口服疫苗（ORV）投放及公共卫生资源分配提供了关键生态流行病学依据。

　　

引言

狂犬病（Rabies）是一种致死率接近100%的人兽共患病，其病原体为狂犬病病毒（Rabies virus, RABV）。浣熊（Procyon lotor）作为美国东部地区RABV的主要储存宿主，自20世纪70年代因人为迁移导致疫情向北扩散后，已成为公共卫生管理的重要挑战。尽管已有针对犬类与野生动物的口服疫苗（Oral Rabies Vaccine, ORV），全球每年仍有约6万人死于狂犬病，美国每年约5万例人类暴露事件与野生动物相关。本研究利用2006–2018年间美国20个州的浣熊狂犬病监测数据，旨在解析纬度、季节性与城市化水平（以人口密度为代理变量）对疫情空间动态的交互影响。

方法

监测数据与协变量

研究整合了美国农业部（USDA）的增强监测系统（Enhanced Rabies Surveillance, ERS）与疾控中心（CDC）国家狂犬病监测系统（National Rabies Surveillance System）的数据，涵盖约4.3万份样本，其中1.8万份为阳性。样本均通过直接荧光抗体试验（DFA）或直接快速免疫组化试验（dRIT）进行检测，不一致结果（0.16%）经PCR确认后剔除。为排除ORV管理区的干扰，分析仅聚焦未实施疫苗投放的县份。关键协变量包括：

• •
  纬度：以县 centroid 的纬度值表示；
• •
  季节性：样本采集月份；
• •
  城市化水平：采用人口密度（人/km2）作为代理变量（对比了夜间灯光、土地利用数据等指标后优选）；
• •
  栖息适宜性：以落叶林/混交林面积占比表征浣熊生境质量；
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  时空滞后效应：时间滞后（前3个月县内病例均值）与空间滞后（邻县当前及前2个月病例均值）。

模型构建

采用广义线性混合模型（GLMM）分析三类响应变量：

1. 1.
   县月级疫情存在（Presence）：二元变量（是否有≥1例阳性）；
2. 2.
   阳性率（Proportion positive）：Beta分布变量；
3. 3.
   疫情持续性（Persistence）：二元变量（是否连续检出）。
   模型固定效应包括检测数量（log转换+1）、时空滞后、纬度与人口密度交互项等，随机效应为县份ID。通过AIC准则筛选最优模型，并使用分段线性模型分析栖息适宜性的阈值效应。

结果

监测样本的时空异质性

北方高纬度县份夏季（5–7月）样本提交量显著高于冬季（11–1月），但阳性率呈现相反趋势（夏季低、冬季高）；南方县份则无显著季节性波动。人口密度与样本提交量正相关，且南方地区此关系更显著（图2）。

纬度与季节性的交互作用

纬度对疫情存在率的影响受月份调节：北方县份秋冬春三季疫情风险随纬度升高而增加，但夏季显著下降（图3）。例如40°N地区冬季预测存在率达0.6，夏季降至0.3以下；30°N地区全年稳定在0.2–0.3。

城市化与纬度的协同效应

人口密度对疫情风险的影响因纬度而异：

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  南方县份：乡村（低人口密度）风险高于城市（中高密度）；
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  北方县份：城乡差异不显著，中密度郊区风险最高（图4）；
• •
  极高密度区（>1000人/km2）南北趋势趋同，但样本量极少。

栖息适宜性的阈值效应

当浣熊适宜生境（落叶林/混交林）占比低于16%时，疫情存在率与生境面积呈显著正相关（p<0.001）；超过此阈值后无显著关系（p=0.152）（图5）。表明生境破碎化仅在最极端情况下抑制疫情传播。

核心预测因子

时空滞后效应（本县前期病例+邻县近期病例）是预测疫情的最强指标，其解释力优于纬度、城市化等静态因子。

讨论

本研究揭示了浣熊狂犬病传播动态中的纬度梯度规律：北方因冬季聚集行为（如共穴取暖）导致季节性高峰，南方因全年繁殖与活动而趋于稳定。城市化对风险的影响呈现南北分化——南方乡村地区可能因生境连通性更高而利于病毒扩散，北方城乡差异则被均质化的监测力度与宿主生态所掩盖。

局限性与展望：县级数据可能掩盖区内异质性；被动监测导致城市样本量偏多、乡村漏检；未来需结合亚县级地理信息与主动监测优化模型。2022年美国流行病学家委员会已建议将亚县级定位纳入报告标准，有望提升空间精准管理能力。

实践意义：

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  北方可优先冬季加强监测，南方需关注乡村地区；
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  ORV投放应聚焦生境占比<16%的边缘区域；
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  公共卫生教育需针对南北城乡差异定制化设计。

结论

浣熊狂犬病的传播由时空自相关效应主导，但纬度与城市化的交互作用显著 modulates 疫情格局。多尺度监测数据的整合分析为野生动物源人兽共患病的精准防控提供了范式，尤其适用于资源有限场景下的优先级策略制定。