背景:寨卡病毒(zika virus,ZIKV)是一种单股正链RNA病毒,属于黄病毒科黄病毒属。媒介传播是其主要的传播途径,埃及伊蚊(Aedes aegypti,Ae.Aegypti)和白纹伊蚊(Aedes albopictus,Ae.Albopictus)是寨卡病毒最主要的传播媒介。近年来,非媒介传播途径如性传播和垂直传播的作用受到关注。研究表明,母婴垂直传播是新生儿发生小头症的重要危险因素。人感染寨卡病毒后多数成为隐性感染者,仅有约20%的感染者经过2–12天的潜伏期,表现出发热、皮疹和关节疼痛等临床症状。已有研究证实,该病毒感染也是诱发成人发生格林–巴利综合征(Guillain–Barrésyndrome,GBS)的危险因素之一。寨卡病毒病(zika virus disease,Zika)患者于1953年首次在尼日利亚被诊断后,该病在非洲和亚洲等局部地区散在发生,期间发生过几次小范围的暴发,2015–2016年起于南美洲的全球寨卡病毒病疫情是迄今为止波及范围最广、发病人数最多的一次寨卡病毒病疫情,截至2016年底,南美洲部分国家仍有新发病例报告,东南亚的越南、泰国等国家的发病率呈上升趋势。随着全球经济一体化的发展,国际贸易和交流往来频繁,加剧了跨区域的人口移动,使全球较多区域面临寨卡病毒病输入风险,甚至发生本地传播流行。因此,开展全球寨卡病毒病的分布与传播风险预测研究,分析影响寨卡病毒病传播流行的环境因素,评估各区域输入与传播风险,对于针对性防控策略的制定、促进寨卡病毒病疫情的防控提供基础数据和科学依据。目的及内容:本研究主要包括三个方面的研究:(1)全球埃及伊蚊和白纹伊蚊分布预测研究:针对寨卡病毒病的主要传播媒介埃及伊蚊和白纹伊蚊,建立全球埃及伊蚊和白纹伊蚊报告地区空间数据库,构建生态学模型预测全球埃及伊蚊和白纹伊蚊的季节性分布,为以这两种伊蚊为主要传播媒介的传染病防控提供媒介分布数据,也为伊蚊监测重点区域的选择提供数据基础。(2)全球寨卡病毒病分布预测研究:建立2015年–2016年全球寨卡病毒病疫情数据库,明确寨卡病毒病疫情的时空分布特征和动态变化趋势。通过构建寨卡病毒病传播风险增强回归树模型(Boosted regression tree,BRT),探索影响寨卡病毒病传播流行的主要危险因素,预测全球寨卡病毒病传播风险的季节性分布,评估各区域的风险面积和人口,为寨卡病毒病针对性的区域防控提供数据支持。(3)中国寨卡病毒病输入传播风险评估研究:基于我国2016年寨卡病毒病输入病例的时空分布数据、全球航空客运数据和西南陆运口岸分布信息,评估我国经航空客运途径入境城市和西南陆运口岸入境城市输入寨卡病毒病的风险。在此基础上,定量评估蚊媒传播引起本地寨卡病毒病传播流行的风险,为确定寨卡病毒病和蚊媒的重点监测区域、卫生资源的合理配置、针对性防控策略的制定提供科学依据。方法:(1)全球埃及伊蚊和白纹伊蚊分布预测研究:通过文献检索,搜集全球埃及伊蚊和白纹伊蚊报告地区的空间分布数据,将数据精度统一至县区尺度。收集全球气候生态环境数据,将数据分辨率统一至0.1°×0.1°(赤道附近约为11公里×11公里)并整理为ASCII格式备用。借助MAXENT环境分别构建埃及伊蚊、白纹伊蚊生态位模型(ecological niche model,ENM),预测适宜埃及伊蚊和白纹伊蚊分布的区域。以伊蚊适宜孳生繁殖的温度阈值,划分埃及伊蚊和白纹伊蚊的季节性分布区域。(2)全球寨卡病毒病分布预测研究:收集并整理2015年–2016年全球寨卡病毒病疫情数据,构建疫情监测数据库,并与全球数字地图的行政区划代码关联,应用空间分析方法分析寨卡病毒病疫情的时空分布特征。在R语言(version3.1.1;R Core Team 2014)环境中,将2015年10月–2016年2月报告本地寨卡病毒病病例的美洲城市作为阳性点,同一时间段未报告寨卡病毒病本地病例且位于15℃–36℃温度范围内的美洲城市作为阴性点,结合2015年9月–2016年2月的月平均气温和降水、人口密度、海拔和土地利用等生境与环境因素数据,在城市空间尺度上构建BRT模型,分析影响经蚊媒传播导致的寨卡病毒病本地传播的危险因素,并根据模型估算的寨卡病毒病本地传播风险的概率,计算临界值,绘制全球寨卡病毒病高传播风险区域预测地图及其季节变化动态分布图。基于WHO划定的传染病监测与防控分区,统计各区域的风险面积、人口数,评估各区域寨卡病毒病传播流行的风险。(3)中国内地寨卡病毒病输入传播风险预测研究:收集2016年中国寨卡病毒病输入病例分布数据,分析输入性寨卡病毒病的流行病学特征。收集疫源国家来华国际航班客流量数据和西南陆运口岸分布信息,计算西南地区边境城市与边境陆运口岸距离数据,评估各城市寨卡病毒病输入风险。在此基础上结合人口密度数据、我国国内埃及伊蚊或白纹伊蚊分布概率和城市月平均气象数据,建立风险评估模型估算我国国内输入寨卡病毒病例后,由蚊媒传播的寨卡病毒病本地传播风险指数,依据风险指数划分风险等级,绘制城市寨卡病毒病本地传播风险预测图。结果:(1)全球埃及伊蚊和白纹伊蚊分布研究:(1)影响埃及伊蚊分布的主要气象因素是气温,且低温指标(最冷月份的最低气温和最冷季度的最低气温)对埃及伊蚊生存分布的影响作用大于高温指标。(2)白纹伊蚊生存分布同时受到降水和气温的影响,白纹伊蚊对于气温的依赖性低于埃及伊蚊。(3)全球埃及伊蚊分布范围集中在南北纬35°区间内的部分国家和地区。(4)白纹伊蚊分布范围较埃及伊蚊广泛,分布在北纬60°和南纬40°区间范围内的部分国家和地区,欧洲的南部、美国的中东部和中国黄河以南大部分地区适宜白纹伊蚊的分布。(5)北半球进入3月后埃及伊蚊的适宜分布区域逐渐向北扩展,相反,南半球从10月份开始,分布区域逐渐向南扩展。(6)北半球白纹伊蚊季节性分布变化趋势明显,南半球季节变化不显著。白纹伊蚊在北半球的分布区域从3月–9月逐渐往北扩展,10月–次年2月,白纹伊蚊在北半球的分布区域出现向赤道方向缩小的变化趋势(2)全球寨卡病毒病分布与预测研究:(1)两个BRT模型预测效能优良,模型预测AUC均大于93%。(2)气温和降水与寨卡病毒病本地传播风险非线性相关。影响寨卡病毒病本地传播的适宜月平均气温范围是22℃–27℃;低于22℃时,温度对于寨卡病毒病本地传播风险影响不大;高于27℃时,随温度升高,发病风险呈下降趋势。月降水量在20毫米–60毫米范围内时,寨卡病毒病本地传播风险随降水量增加而增加,低于20毫米或者高于60毫米时,月降水量与寨卡病毒病本地传播风险呈负相关。(3)若仅考虑埃及伊蚊在寨卡病毒病传播过程中发挥作用,BRT模型显示全球范围内,寨卡病毒病本地传播风险范围与埃及伊蚊分布范围较为一致,仅局部地区显示埃及伊蚊的分布概率较高,寨卡病毒病本地传播风险却较低,如巴西的东南部地区。(4)根据BRT模型预测结果,寨卡病毒病季节变化趋势与埃及伊蚊的季节变化趋势一致,南北半球呈现出春夏季风险区域向北向南扩展,秋冬季向赤道回缩的季节变化趋势。(5)如考虑白纹伊蚊在寨卡病毒病的传播中发挥作用(将预测的白纹伊蚊分布概率与埃及伊蚊分布概率同时纳入模型),则预测的全球寨卡病毒病本地传播的风险区域显著向高纬度地区扩展,美国的中东部地区、中国黄河以南的大部分地区和欧洲的南部地区在夏季具有寨卡病毒病本地传播风险。(6)仅考虑埃及伊蚊在寨卡病毒病传播过程中的作用,全球91%的风险人口分布在东南亚、非洲和西太平地区,71%的风险人口出现在7月–11月。印度风险人口最多。全球累计风险人口数排名前十的国家里,东南亚国家有四个,中国的年累计风险人口数排名第五。美洲国家风险人口数未排进前十,但巴西、哥伦比亚和委内瑞拉的风险面积在全球排第一、第六和第七。(3)中国内地寨卡病毒病输入风险研究:(1)我国2016年共输入26例寨卡病毒病病例,其中62%的病例由委内瑞拉输入。患者的主要症状为发热和皮疹,个别患者表现出头痛、瘙痒、关节痛、红眼病和腹泻等非典型症状。(2)中国经国际航班输入寨卡病毒病的高风险城市主要包括北京、上海和广州;经边境陆运口岸输入寨卡病毒病高风险区域为德宏州、防城港市和北海市。(3)广东省湛江市、海口和三亚在2月、8月和11月存在寨卡病毒病本地传播的中高风险;除了1月和12月,德宏州和临沧市均存在寨卡病毒病输入传播的中等风险。(4)如考虑白纹伊蚊在寨卡病毒病的传播流行中发挥作用,广州市在3月、4月和11月具有本地传播的高风险。结论:本研究综合利用空间信息技术和数学建模方法,在全球尺度上对寨卡病毒病本地传播风险分布进行预测和评估,研究结果表明:(1)温度和降水是影响寨卡病毒病本地传播风险的重要影响因素,若全球气候骤然变化,如发生明显的厄尔尼诺现象、干旱等,都会影响到寨卡病毒病本地传播风险分布区域的变化。(2)全球寨卡病毒病本地传播风险的季节性分布预测与评估,提示东南亚地区、西非、南美洲东北部和加勒比海流域的部分国家和地区具有寨卡病毒病本地传播高风险地区,在北半球7月份是寨卡病毒病传播高风险时段,可以针对这些重点区域和时段开展寨卡病人和蚊媒的常规监测,及时发现寨卡病毒病疫情。(3)北京、上海和广州等存在经航班输入风险较高的城市需加强口岸检疫,及时发现病例;海南省、广东省的湛江市、云南和广西的边境边民互市区存在寨卡病毒病输入并引发本地传播的风险,需要加强人群和伊蚊的监测,以利于早发现疫情、及早采取防蚊灭蚊等防控措施。