《全球气候变暖对中国血吸虫病传播影响的研究》

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2001年1月1日-2004年11月19日,由国家自然科学基金资助,进行了研究。一、方法:(一)建立温度-钉螺适生性模型。通过钉螺适生性实验,包括钉螺的致死温度实验、发育最低起点温度实验、夏蜇温度实验和世代有效积温实验,综合应用以上实验所获的数据,根据有效积温法则和生物气候相似矩方法,建立温度-钉螺适生性模型。(二)建立气候传播模型。通过血吸虫-钉螺适应性实验,包括血吸虫感染钉螺起点温度、血吸虫幼虫在螺体内发育成熟的有效积温实验,获得血吸虫传播能量的定量指标,建立气候-血吸虫传播模型。(三)影响机理。通过酶组织化学方法显示钉螺体内一氧化氮合酶(NOS)活性,定量分析温度与螺体NOS活性、螺体NOS活性与螺产卵率及对毛蚴易感性的四者间定量关系,阐明环境温度对钉螺一氧化氮(NO)水平影响,以及NO水平变化对钉螺产卵及对毛蚴易感性的影响等基础问题。(四)预测影响血吸虫病流行的程度和趋势。综合以上两个模型,收集江苏及边缘的安徽地区的气候资料和Landsat TM遥感资料基础上,假设全球气候变暖不同程度下,配合贝叶斯综合模型生成的预测概率作地理信息系统(GIS)空间分析,得出可能导致的血吸虫病流行区向北扩散的区域及地区不同类型流行区内血吸虫病传播强度的变化程度。在此基础上,结合NOAA-AVHRR卫星遥感资料,将模型扩展到全国各流行县市,并以地面流行病学资料作对照,以评估模型的正确性。最后画出流行趋势图。二、结果:(一)发现多项钉螺受环境温度影响的生理指标。通过钉螺适生性实验,发现钉螺的越冬冬眠温度5.87℃,钉螺在干燥和潮湿环境中的越冬致死温度分别为-2.34℃和-2.72℃,钉螺在干燥和潮湿环境中的越夏致死温度分别为40.01℃和42.13℃。钉螺从螺卵发育至成熟产卵(即完成世代发育)的平均历期为34.22±7.52)天、平均积温为(5821. 38±70.05)日度、平均有效积温为(3846.28±32.59)。上述指标是研究钉螺潜在分布区域的关键性生理指标。(二)提出血吸虫感染钉螺的临界温度和在钉螺体内发育所需累积温度。通过血吸虫-钉螺适应性实验,发现日本血吸虫毛蚴感染钉螺的最低临界温度为3. 24℃,日本血吸虫幼虫在钉螺体内的发育起点温度为15.17±0.43℃,日本血吸虫幼虫在钉螺体内发育成熟至尾蚴开放的平均有效积温常数为(842.91±143.63)日度,为预测血吸虫及钉螺受气候变暖而北移提供了直接依据,也为进一步研究血吸虫-钉螺适生性及生态学提供重要的理论依据。(三)发现温度变化导致钉螺在基因表达水平上的变化。通过研究温度变化对钉螺的神经系统及生殖系统的一氧化氮合酶、乙酰胆碱脂酶、琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶的影响,发现低温对生殖腺的影响明显大于神经节,神经节NOS的活性随着温度而变化。提示冬季温度升高,将可能有利于钉螺生殖细胞的产生、发育,同时温度变化使钉螺体内的酶发生变化,更有利于适应外界环境的变化,促进冬季钉螺的生存。实验还发现,温度变化可影响钉螺生殖腺NOS 信使核糖核酸(mRNA)的表达,表达量与温度升高呈相关。由于NO参与钉螺生殖腺的生理或病理调节,冬季温度升高,将通过体内的基因或酶变化,使钉螺的生存及繁殖能力增强,最终可能造成春季钉螺的数量及繁殖能力上升。春季温度升高,也同样影响钉螺生殖腺的酶,使其代谢加强,繁殖能力上升。(四)预测到江苏北部洪泽湖为气候变暖引起血吸虫病流行区北移的主要潜在危险区。预测结果表明,当冬季气温升高1-2℃时,血吸虫病流行区向北扩散的范围,以中国东部的流行区向北扩散较中国中西部流行区的明显。预测地图显示,最敏感区域为江苏北部洪泽湖区,加上南水北调东线工程已启动之因素,中国东部的血吸虫病流行区北端应是今后防止血吸虫病流行区北移的重点监测地区。总之,气候变暖将可能使钉螺向北迁移,血吸虫病流行区发生向北扩展。血吸虫病流行区的扩大范围将主要发生在中国东部,首先影响的区域为洪泽湖地区。三、推广应用:发表论著33篇,其中3篇被SCI收录,有12篇论著被引用33次。有12个专题在12个国内外会议上报告。培养博士生1名,硕士生3名,在读研究生3名。

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