Környezeti modellek segítik a Lyme-kór gócpontjainak előrejelzését

A Dustin Brisson biológus, a School of Arts & Sciences munkatársa, Tam Tran volt végzős hallgatója és kollégái által kifejlesztett környezeti modellek segíthetnek a betegségek gócpontjainak előrejelzésében. A Lyme-kór gócpontok előrejelzése segíthet a közegészségügyi tisztviselőknek az erőforrások allokálásában és a lakosságnak szóló proaktív üzenetek megfogalmazásában. A betegség ökológiája azonban összetett, és magában foglalja a különböző gazdanövényeket, a betegség vektoraként szolgáló fekete lábú kullancsokat, magát a betegséget okozó kórokozót, a Borrelia burgdorferi baktériumot, valamint a környezetet, amelyben mindannyian élnek.

A Journal of Applied Ecology című folyóiratban megjelent tanulmány a Lyme-kór ökológiájának két szereplője, a baktérium és a környezet közötti kapcsolatot tárja fel. Tam Tran vezetésével, aki a Penn School of Arts & Sciences biológiai tanszékén szerzett doktori fokozatot, és mentorai Dustin Brisson, a tanszék professzora, Shane Jensen, a Wharton School munkatársaival, valamint New York állam egészségügyi minisztériumának munkatársaival együtt azt vizsgálja, hogy az olyan változók, mint a táj és az éghajlat hogyan befolyásolják a B. burgdorferi elterjedését és gyakoriságát. Az eredmény olyan hatékony analitikus modell, amely pontosan meg tudja jósolni a Lyme-kórt okozó baktérium előfordulását és eloszlását a tájban, ami potenciálisan hasznos közegészségügyi eszköz lehet a betegség terjedésének mérsékléséhez.

„Tudjuk, hogy a Lyme-kór egyre nagyobb veszélyt jelent a közegészségügyre, mégsem találtunk megfelelő módszereket a helyzet kezelésére. Az esetek száma folyamatosan nő” – mondja Tran, aki jelenleg a Virginia Commonwealth Egyetem orvostanhallgatója. – „Izgalmas, hogy azzal, hogy tudjuk, hogyan hat a környezet a kullancsokra és a baktériumokra egyaránt, meg tudjuk jósolni, hol és mikor lesz nagyobb mennyiségű a kórokozó.”

A jelenlegi tanulmányban Tran, Brisson, Jensen és munkatársai elsősorban arra összpontosítottak, hogy milyen tényezők befolyásolják a Borrelia burgdorferi-t, amelynek előfordulását úgy mérték, hogy meghatározták, hogy az általuk mintavételezett feketelábú kullancsok mekkora hányada fertőzött a baktériummal. Tran szerint a Lyme-kór és a környezeti változók közötti összefüggések megállapítására tett régebbi kísérletek vegyes, nem egyértelmű, sőt néha ellentmondásos eredményeket hoztak, részben azért, mert a „környezet” hozzájárulása olyan sokrétű lehet.Modelljeik felépítéséhez a kutatócsoport a 2009 és 2018 között New York államban több száz helyszínen, mintegy 19 000 fekete lábú kullancsról gyűjtött adatokat vette alapul. Több mint egy évtized alatt több száz helyszínen értékelték, hogy a fertőzött és nem fertőzött kullancsok száma hogyan igazodik a négy nagy kategóriába sorolható helyi környezeti jellemzőkhöz: 1) a táj tényezői, például a tengerszint feletti magasság, a tűzvészek története és az infrastruktúrától, például az utaktól való távolság; 2) a gerinces gazdaszervezetek, köztük az emberek, medvék, madarak és szarvasok populációjának mérete; 3) a megfigyelési körülmények, beleértve a helyi hőmérsékletet és páratartalmat a gyűjtés idején, valamint a minták gyűjtésére fordított erőfeszítést; 4) éghajlati mérőszámok, mint például a havi hőmérsékleti átlagok, a csapadékmennyiség és a fagypont alatti hőmérsékletű napok. A kutatók e változók különböző csoportosításait nagy teljesítményű számítógépes modelleken futtatva ki tudták deríteni, hogy melyek voltak a legfőbb tényezők a fertőzöttségi arányok meghatározásában.

„A fő megállapítás az volt, hogy az éghajlat volt a modell elsöprő jelentőségű jellemzője” – mondja Tran. – „Az élőhelyi zavarok is fontosak voltak, és néhány esetben az ellenkezőjét találtuk annak, ami a korábbi tanulmányokból kiderült.”Míg a korábbi elemzések azt találták, hogy az élőhelyi zavarok mennyiségének növekedése – például a tüzek, az erdőket átvágó utak és a töredezett élőhelyi területek – a Borrelia burgdorferi számának növekedéséhez vezetett, a Penn vezette csapat azt találta, hogy a kevésbé zavart, érintetlenebb élőhelyek gyakran a baktériummal fertőzött kullancsok nagyobb számával járnak együtt.Miután a 2009 és 2018 között gyűjtött adatokkal kidolgoztak egy modellt, tesztelték, hogy a modell mennyire jól jósolja meg a 2019-ben gyűjtött adatokban talált előfordulást és eloszlást.„Azt találtuk, hogy nagyon pontos volt a modell” – mondta Tran. – „És ami nagyszerű, hogy a modell létrehozásához használt adatok nagy része ingyenes, ami azt jelenti, hogy más települések is megismételhetik ezeket az eredményeket, hogy segítsenek megjósolni a Lyme-kór kockázatát, különösen azokon a területeken, ahol az éghajlat és a táj hasonló New Yorkhoz.

”Az eredmény pedig lehet közegészségügyi üzenet, amely például a parkok látogatóit figyelmezteti a betegség kockázatára, „emlékeztetve őket, hogy végezzék el a kullancsellenőrzést” – véli Tran. Ezek a modellek segíthetnek a jövőbeni területgazdálkodás irányításában is, és az ökológia erejét kihasználva a Lyme-kór kockázatát jelentős mértékben csökkenthetik.