生物多樣性與動物攜帶漢坦病毒相關性

靳鐵治，陳曉寧，侯 祥，吳 瑞，陳海龍，馬超鋒，王開鋒

(1.陜西省動物研究所, 西安 710032； 2.西安市疾病預防控制中心，西安 710054)

腎綜合征出血熱(HFRS, Hemorrhagic Fever with Renal Syndrome)又稱流行性出血熱(EHF, Epidemic Hemorrhagic Fever)，是由漢坦病毒(HV，Hanta virus)引起、以鼠類動物等宿主動物為主要媒介傳播的自然疫源性疾病[1-2]。宿主動物的生態學特征與病原傳播有著密切的相互關系。邰發道等認為，出血熱發病與嚙齒動物密度成正相關，但發病率與動物密度間存在有2個月遲滯效應[3]。姜佳富對北京市的HFRS宿主動物進行了調查，結果表明宿主動物年齡、體重、繁殖狀況以及身體疤痕與漢坦病毒的傳播密切相關[4]。多年以來，西安地區腎綜合征出血熱發病率呈現持續上升態勢，疫源地面積逐漸擴大，新的疫源地不斷被發現，在新的物種體內檢測到漢坦病毒，HV病毒擴散風險明顯增大[5-8]。Engelthaler認為出血熱的傳播主要與當地的棲息地結構類型有關，尤其是與大尺度的環境變化密切相關[9]。西安市作為腎綜合征出血熱的高發地區，隨著城市化進程加速，宿主動物的棲息地環境發生了較大變化，但當前對西安市的宿主動物的群落生態特征在HFRS傳播過程中的影響報道較少，尤其是對動物多樣性在漢坦病毒傳播過程的影響研究較少，于是我們對西安市周邊環境的HFRS宿主動物進行了調查研究，嘗試從宿主動物生物多樣性方面揭示當地出血熱的傳播機制，為當地的出血熱防控提供必要的技術支持。

1 材料與方法

根據西安地區近年來HFRS的發病率及病例分布特征，并結合當地的既往調查出血熱宿主動物棲息地環境特征資料，我們抽樣選擇具有代表意義的區域作為研究區域，按照不同季節在西安地區戶縣、長安區、周至等地開展腎綜合征出血熱宿主動物群落動態調查，調查生境根據環境特征劃分為3個生境類型：山地、農田和撂荒地，按季節依不同生境采用夾夜法對當地宿主動物開展調查，黃昏開始布設捕鼠設備，次日收獲，調查統計動物的不同生境密度變化及種類分布特征。生物安全柜內解剖提取鼠肺，放入帶有唯一編號的凍存管內，置于液氮罐以備以后進行集中病毒檢測。

1.1 病毒檢測

首先使用組織研磨器將待檢測動物肺臟均質，然后用Trizol從其組織中提取RNA，依照Trizol試劑公司使用說明書進行過程操作。RNA提取后進行空氣干燥，干燥后溶于DEPC處理水溶液中，利用六堿基隨機引物合成cDNA，按照《全國腎綜合征出血熱監測方案(試行)》中漢坦病毒基因分型方法進行實驗室檢測。

1.2 數據處理

2 結果

2.1 不同生境動物多樣性與動物攜帶病毒情況

生物多樣性是維持生態系統平衡的重要因素，生物多樣性指數對研判一個地區的物種生態平衡有著重要意義。Shannon-Wiener (H′)值綜合反映群落物種豐富度，從3種不同生境的H′值的表現來看，山地生境的H′指數值最高，具體數值為1.873，反映出在山地環境條件下物種種類最為豐富，物種多樣性程度最高，該棲息地生境類型群落結構比較穩定；農田生境和撂荒地生境的H′值較低，反映了該類型棲息地環境物種豐富度較低，動物種類分布較少。dMa值可以從物種數量方面更加直觀地反映群落的生物多樣性程度，不同生境類型中，山地生境dMa值表現為最高(1.344)，農田生境次之，撂荒地最低(0.251)。E值表達群落中物種間數量分布的均勻程度，本地區動物多樣性指數E的變化趨勢與H′值的變化趨勢表現趨于一致，同樣表現為山地的均勻度指數最高(0.901)，農田的指數最低(0.173)，撂荒地均勻度指數處于中間，反映出農田和撂荒地的物種數量分布不均衡。λ值主要反映群落的物種優勢度水平，從不同生境的λ值指標可以發現，農田生境的優勢度集中水平最高，撂荒地生境的物種優勢度水平相對較高，這兩種生境優勢種種群數量占據了群落內分布的絕對數量，對應的λ值也較高，分別為0.921和0.901；而山地的λ值表現為最低(0.185)，表明其群落優勢度不明顯，物種分布相對較為分散(表1)。宿主動物帶毒指數可以直接地反映一定區域內病原微生物的傳播風險，當宿主動物漢坦病毒帶毒指數>0.1就意味著腎綜合征出血熱在該區域的擴散傳播風險加大，急需采取必要的措施加以預防控制。本次調查當地農田、撂荒地和山地這3種生境的帶毒指數都未超過0.1，說明當前本地區的腎綜合征出血熱疫情風險相對較低，山地生境的帶毒指數為零，表明該生境沒有發現攜帶病毒的宿主動物，而山地生境的生物多樣性指數最高，可見區域生物多樣性對宿主動物傳播漢坦病毒起到了一定的抑制作用。

表1 不同生境生物多樣性指數及帶毒指數Table 1 Index of virus carriage of host animal and biodiversity in different habitat types

2.2 多樣性指數與宿主帶毒率的關系

結合不同生境調查到的動物攜帶漢坦病毒情況可以了解，本次調查所有攜帶漢坦病毒的宿主動物均捕獲于農田和撂荒地，不同生境的生物多樣性調查結果顯示，農田和撂荒地的群落多樣性指數最低，因此我們推測，群落生物多樣性豐富程度可能與動物攜帶漢坦病毒的情況存在負相關的關系。于是，我們對不同樣方的生物多樣性指數與帶毒率進行了相關性分析，結果發現：帶毒率與H′指數呈現顯著負相關(R2=0.4255,P<0.01)，帶毒率隨H′指數的增加而下降，與dMa值、E值都呈現顯著負相關(R2=0.4368,P<0.01;R2=0.3321,P<0.05)，與λ指數成顯著正相關(R2=0.5039,P<0.01)，表明隨著物種優勢度的增加而病毒傳播風險增大(見圖1)。

圖1 動物帶毒率與生物多樣性指數相關性Fig 1 The correlation between biodiversity index and animal carring HV

a:宿主動物帶毒率與Shannon-Wiener(H′)指數的相關性;b:宿主動物帶毒率與Margalef(dMa)指數的相關性；c:宿主動物帶毒率與Evenness(E)指數的相關性；d:宿主動物帶毒率與Simpson′s ominance(λ)指數的相關性

3 討論

生物多樣性是一個區域生態系統的重要指標，生物多樣性指數代表了一個區域動物群落結構的構成模式，能夠準確地反映一個區域的動物豐富程度，影響一個群落變遷的發生發展趨勢。近年來，有不少專家學者探究了群落多樣性與宿主動物疾病傳播過程的相互關系。Logiudice研究結果顯示：豐富的物種多樣性可顯著降低萊姆病的擴散風險，物種多樣性與萊姆病發病率呈現顯著負相關，群落內生物多樣性越豐富的地區，萊姆病主要宿主動物(白足鼠peromyscusleucopus)的病毒感染率越低，進而降低向人類傳播萊姆病的概率[10]。Ezenwa的研究結果顯示，在西尼羅河病毒(West Nile virus)傳播過程方面同樣存在著類似情況，西尼羅河病毒傳播過程與鳥類物種多樣性存在顯著負相關，美國非鳴禽鳥類可在一定程度上抑制宿主動物(蚊子)的帶毒率，進而降低西尼羅河病毒的傳播風險[11]。另外一項關于漢坦病毒與嚙齒動物之間相互關系的調查結果顯示：嚙齒動物物種生物多樣性的增加可以導致相應捕食者種群數量的增加，這樣有利于保持嚙齒動物種群數量處于一個動態的可控范圍，進而抑制漢坦病毒從宿主動物向人類的擴散傳播[12]。綜合西安市近年來腎綜合征出血熱宿主動物監測結果來看，當地的宿主動物攜帶病毒情況與鼠型動物的生物多樣性密切相關，西安市農田和撂荒地物種多樣性指數dMa值較低，表明農田和撂荒地生境動物物種多樣性組成簡單；λ指數同樣是農田和撂荒地生境較低，說明了該生境優勢度明顯。群落里物種組成簡單且優勢度較高，這樣不利于保持種群穩定，可能造成種群由于某種干擾因素引起種群劇烈波動，這可能也是解釋西安市腎綜合征出血熱年度發病率波動的原因之一。Engelthaler認為出血熱的傳播主要與當地的棲息地結構類型有關，尤其是與大尺度的環境變化密切相關[9]。在物種單一的群落結構內部，宿主動物作為群落內部的優勢種，自然條件適合宿主動物繁衍的年份，由于群落內部的平衡調節機制較弱，因此外在條件對種群結構的影響會被放大，勢必會導致宿主動物種群數量的爆發，進而傳導至出血熱人間疫情，提高出血熱的發病率，反之在不適合宿主動物生產的年份，宿主動物密度下降，出血熱的發病也隨之下降，當下降到一定程度，動物能獲得的資源開始重新分配，種群又一次開始循環上升，由此引起出血熱的發病率周期性波動。西安市鼠型動物群落結構簡單，且優勢度明顯，黑線姬鼠為當地野外鼠型動物的優勢種，數量占野外全部捕獲動物數量的70%左右，且分布密度較高，在群落結構內部的資源占用分配過程中，勢必加劇種內競爭，空間、食物資源爭奪激烈繼而引起相互接觸、打斗的概率增加，勢必造成病毒在種群內部的加速傳播，進而使宿主動物的帶毒率增加，最終導致宿主動物攜帶病毒向人間傳播擴散的風險加劇。本次調查山地生境動物未檢測出攜帶漢坦病毒，山地生境物種多樣性最為豐富可能是影響宿主動物傳播病毒的關鍵因素；另外山地生境作為自然屏障對宿主動物的種群交流造成一定的阻隔，調查地區西安市位于秦嶺北麓，秦嶺山地相對關中平原溫度較低，當地的漢坦病毒主要宿主動物——黑線姬鼠，在海拔1700 m以上區域分布較少，我們調查的結果表明漢坦病毒在陜西省的傳播主要位于陜西省中部的渭河谷地，在陜西南部的秦巴山區和陜西北部的丘陵溝壑區和荒漠區幾乎沒有出血熱的發病，這也與Engelthaler的調查結果趨于一致。Engelthaler認為在盆地和草原棲息地類型感染率較高，在山地森林感染率比較低。

4 小結

總體而言，西安市當地的城區近郊及周邊農村的宿主動物多樣性較低，物種構成簡單且優勢度明顯，該情況受到自然因素引起的種群波動潛在風險將會加大，因此加強宿主動物的生態監測并結合自然地理因素和氣候條件的調查，可以更加準確地反映出血熱的發展趨勢，指導我們進行更加有效地防控。

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